Pumpspeicherkraftwerk

Was ist ein Pumpspeicherkraftwerk?

Ein Pumpspeicherkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das aus zwei auf unterschiedlichen Höhen liegenden Wasserbecken besteht. In dem oberen Becken wird Energie gespeichert, die durch Ablassen des Wassers in das untere Becken wiedergewonnen werden kann. Die meisten existierenden Pumpspeicherkraftwerke sind oberirdisch angelegt. Einige innovative Formen dieser Kraftwerke werden unterirdisch betrieben.

Wie funktioniert ein Pumpspeicherkraftwerk?

Wasser wird unter Verwendung elektrischer Energie in das obere Becken gepumpt. Hierzu kann beispielsweise durch Windkraft oder Sonnenstrahlung erzeugte, in diesem Moment nicht benötigte regenerative Energie verwendet werden. Durch das Hochpumpen des Wassers wird diese Energie gespeichert. Zu ihrer Rückgewinnung wird das Wasser über Turbinen in das untere Becken abgelassen. Bei diesem Abfluss treibt das Wasser die Turbinen an, die so wieder elektrische Energie produzieren. Für diese Art der Energiegewinnung ist keine große Vorlaufzeit erforderlich. Das Pumpspeicherkraftwerk kann also bei Bedarf sehr schnell Energie liefern.

Der Wirkungsgrad des Pumpspeicherkraftwerks

In einem Pumpspeicherkraftwerk wird Energie mehrfach umgewandelt. Die ankommende elektrische Energie wird zur Lageenergie des Wassers und diese wird wieder zu elektrischer Energie. Dabei geht jedes Mal etwas Energie verloren. Der Wirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerks beträgt daher meist zwischen 75 und 85 Prozent. Dies bedeutet, dass 75 bis 85 Prozent der ursprünglichen elektrischen Energie wiedergewonnen werden können.

Die Vorteile des Pumpspeicherkraftwerks

• Eine wichtige Eigenschaft der Pumpspeicherkraftwerke ist ihre Schwarzstartfähigkeit. Darunter versteht man die Möglichkeit, dieses Kraftwerk ohne größere Mengen elektrischer Energie in Betrieb nehmen zu können. Dies ist beispielsweise bei einem großflächigen Stromausfall wichtig. Die geringen Energiemengen, die beispielsweise für das Öffnen des Abflusses benötigt werden, können aus Akkus kommen.
• Pumpspeicherkraftwerke können schnell in Betrieb genommen werden. Sie eignen sich daher gut zum Ausgleich von Schwankungen in der Energieversorgung, wie sie bei erneuerbaren Energien immer wieder vorkommen können.
• Die Menge des produzierten Stromes ist durch die Regulierung des Wasserstroms beeinflussbar.
• Die Kosten pro gespeicherter Kilowattstunde sind geringer als bei anderen Speicherformen.

So vorteilhaft diese Kraftwerksart auf Anhieb wirkt, so problematisch kann sie leider aufgrund des Landschaftsverbrauchs werden.

Die Nachteile des Pumpspeicherkraftwerks

• Der größte Nachteil des Pumpspeicherkraftwerks ist sein großer Platzbedarf. Bei der oberirdischen Anlage eines solchen Kraftwerks kommt es meist zu erheblichen Belastungen der Umwelt.
• Die Errichtung eines Pumpspeicherkraftwerks ist relativ teuer.
• Der erzeugte Strom muss in der Regel über weite Strecken transportiert werden, da dieses Kraftwerk selten in Siedlungsnähe liegt. Dies führt zu Energieverlusten und reduziert den Wirkungsgrad.

Diese Nachteile verhindern in vielen Fällen die Errichtung eines oberirdischen Pumpspeicherkraftwerks. Daher wird intensiv über Alternativen nachgedacht, die diese Nachteile verringern oder ganz vermeiden können.

Unterirdische Pumpspeicherkraftwerke

Da das Anlegen eines oberirdischen Pumpspeicherkraftwerks mit einem erheblichen Landschaftsverbrauch und damit mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden ist, wird über die Realisierung unterirdischer Pumpspeicherkraftwerke nachgedacht. Hierzu bieten sich beispielsweise aufgelassene Steinkohle-Bergwerke an. In ihnen sind große Löcher als Speicherbecken und tiefe Gänge zum Wassertransport von oben nach unten und umgekehrt schon vorhanden. Da diese Stollen teilweise auch sehr tief gehen und damit dem Wasser eine große Fallhöhe bieten, wäre die Ausbeute an elektrischer Energie auch entsprechend hoch.

Weitere Möglichkeiten, Pumpspeicherkraftwerke anzulegen

Eine weitere Idee besteht darin, Abraumhalden des Bergbaus zu Speicherbecken auszubauen. Allerdings ist der Höhenunterschied dabei nicht übermäßig groß. Daher bleibt die durch das nach unten fallende Wasser erzeugte Energiemenge begrenzt.

Die durch den Braunkohle-Tagebau entstandenen Löcher würden sich ebenfalls als Speicherseen eignen. Auch hier ist der Höhenunterschied nicht so groß wie beim Steinkohle-Tagebau. Entsprechend weniger Fallenergie des Wassers steht für die Strom-Produktion zur Verfügung.

Während Pumpspeicherkraftwerke in alten Bergwerken noch Zukunftsmusik sind, gab es im Bodensee schon einen erfolgreichen Testlauf eines alternativen Kraftwerks unter Wasser. Dieses Hohlkugelkraftwerk besteht aus einer hohlen Betonkugel. In der Hohlkugel herrscht ein Unterdruck. Strömt durch den Druckunterschied Wasser in die Kugel, treibt es eine Turbine an, die Strom produziert. Soll Energie gespeichert werden, wird Wasser aus der Kugel gepumpt und so wieder ein Unterdruck hergestellt.