Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Energie – Erzeugung, Handel und Transport (17)
Das Gebot, Energie möglichst nur noch mithilfe alternativer Energieträger zu erzeugen, führt im Bereich der Stromversorgung zu einem immer größer werdenden Anteil von Wind- und Solarenergie. Doch Wind und Sonne sind unzuverlässige Stromlieferanten – mal liefern sie zu viel, mal zu wenig –, was die Netzbetreiber vor Probleme stellt. Sie müssen dafür sorgen, dass die Menge des eingespeisten Stroms der Menge des entnommenen Stroms entspricht, zu jeder Zeit und an jedem Punkt des Netzes. Um dem nachzukommen, sind Speicher erforderlich, die überschüssige elektrische Energie aus dem Netz aufnehmen, in irgendeiner Energieform zwischenspeichern und bei Bedarf wieder als Strom in das Elektrizitätsnetz einspeisen können.
Das große Feld der Energiespeicher gliedert sich üblicherweise in die Bereiche Elektrische Speicherung und Thermische Speicherung. Die elektrische Speicherung umfasst die Bereiche
der mechanischen Speicherung mit Pumpspeicher-, Druckluftspeicher- und Schwungradspeicher-Kraftwerken,
der chemischen Speicherung mit Batteriespeichersystemen und
der elektrischen Speicherung mit Doppelschichtkondensatoren und supraleitenden Magnetspulen.
Die Speicherung thermischer Energie erfolgt üblicherweise über die Technologien der sensiblen, latenten, sorptiven oder chemischen Speicherung.
Mechanische Energiespeicherung
Der Gruppe der mechanischen Speichertechnologien werden alle Anlagen zugeordnet, die den elektrischen Strom mit Hilfe von Elektromotoren zunächst in Rotationsenergie umwandeln. Die Speicherung selbst erfolgt dann entweder direkt in Form der kinetischen Energie (Schwungradspeicher) oder aber nach weiterer Umwandlung in Form potentieller Energie (Pumpspeicherkraftwerk, Druckluftenergiespeicher).
Pumpspeicherkraftwerke
Die ausgereifteste Großtechnik der Energiespeicherung stellt nach wie vor die Pumpspeicherung dar. Bei diesem Verfahren wird überschüssige elektrische Energie dazu verwendet, Wasser aus einem „Untersee“ in einen hoch gelegenen „Obersee“ zu pumpen, wobei sich die elektrische Energie in potentielle Energie umwandelt und bis auf Abruf gespeichert wird (Bild). Die deutschen Stromerzeuger und Netzbetreiber können schon seit mehr als 70 Jahren auf solche Speicherkraftwerke zugreifen: Die ersten Anlagen, das Koepchenwerk südlich von Dortmund mit 153 MW und das Werk Niederwartha bei Dresden mit 120 MW wurden bereits Ende der 1920er Jahre errichtet.
Das größte Pumpspeicherkraftwerk (PSW) Deutschlands befindet sich seit 2003 in Goldisthal (Thüringen). Es hat eine Leistung von 1 060 MW, einen Gesamtstauraum von 12 Mio. m3 Wasser und damit eine elektrische Kapazität von 8 480 MWh. Eine ähnlich große Anlage (1 050 MW) ist im sächsischen Markersbach in Betrieb.
In Deutschland ist eine Pumpspeicherleistung von insgesamt etwa 7 GW installiert. Die Speicherkapazitäten reichen dabei täglich für 4 bis 8 Stunden Dauerbetrieb. Daraus ergab sich für das Jahr 2010 eine Gesamtspeicherkapazität von etwa 39 GWh. Im Jahr 2006 erzeugten die deutschen Pumpspeicherkraftwerke 4 042 GWh elektrischer Energie. Dem stand eine Pumparbeit von 5 829 GWh gegenüber, sodass der durchschnittliche Wirkungsgrad bei etwa 70 % lag [1]. Weitere Zahlen zu elektrischer Leistung und Kapazität finden sich in der Website „Smard Strommarktdaten“ [2].
Mit ihrer geringen Größe und ihren speziellen Geländeanforderungen kommen in Deutschland die wenigsten Pumpspeicherkraftwerke für einen ausgedehnten Einsatz in Frage, zumal sich die Nutzung von Windenergieanlagen, deren überschüssige Leistungen abgeschöpft und gespeichert werden könnten, auf den flachen Norden konzentriert, wo keine hoch gelegenen natürlichen Speicherbecken zur Verfügung stehen.
Autor: W. Wilming
Literatur
[1] Liste mit Pumpspeicherkraftwerken: de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Pumpspeicher-kraftwerken. (Zugriff am 16. 09. 2021).
[2] Smard Strommarktdaten: www.smard.de/home/neu-auf-smard-daten-zum-strombezug-von-pumpspeicher-kraftwerken-204384. (Zugriff am 16. 09. 2021).
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