Pumpspeicher

Vattenfall leitet Sparkurs für Pumpspeicher ein

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Vattenfall hat einen drastischen Stellenabbau in seiner Wasserkraftsparte angekündigt. Wie der Energiekonzern mitteilte, sollen bis 2019 mindestens 250 Stellen in den Pumpspeicherwerken gestrichen werden. Vattenfall begründet die Maßnahme mit wirtschaftlichem Druck durch sinkende Preise am Strommarkt und anfallende Netzentgelte. Dabei sind Pumpspeicher wichtig für die Energiewende.

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Im Bodensee sollen Betonkugeln Strom speichern

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Wie lässt sich Windstrom am besten zwischenspeichern, wenn gerade Überproduktion herrscht? Im Bodensee wird eine neue Methode getestet. Die von Windkraftanlagen erzeugte Energie soll in riesigen, hohlen Betonkugeln unter der Wasseroberfläche „gespeichert“ werden. Das Prinzip ist einfach. Wenn an Land Strom benötigt wird, öffnet sich ein Ventil und Wasser schießt mit hohem Druck in das […]

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Chilenischer Energieversorger will Wasserkraftwerk in der Wüste bauen!

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Der chilenische Energieversorger Valhalla will ein Pumpspeicherkraftwerk in der Atacama-Wüste bauen und hat dafür grünes Licht von der chilenischen Regierung bekommen. Mit dem Bau der Anlage „Espejo de Tarapaca“ soll in der zweiten Hälfte dieses Jahres begonnen werden. Die 400 Millionen US-Dollar teure Anlage soll nach ihrer Fertigstellung 300 Megawatt Strom generieren.

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Lageenergiespeicher: neues Konzept zur Langzeitspeicherung von Energie

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Aufgrund des rasanten Ausbaus der Infrastruktur im Bereich erneuerbare Energien, insbesondere bei Wind- und Solarkraft, wird es immer wichtiger, große Strommengen zuverlässig speichern zu können. Um auch bei länger anhaltenden Perioden mit wenig Sonnenschein oder in Schwachwindphasen die Versorgungssicherheit aufrechterhalten zu können, müssen wesentlich größere Speicher verwendet werden, als heute verfügbar sind. Das Konzept eines […]

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Stillgelegte Bergwerke als Stromspeicher – Pumpspeicher

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Für die Energiewende werden entsprechende Speichermöglichkeiten benötigt. Hierfür sollen nun die alten Stollen im Ruhrgebiet und im Harz genutzt werden. Als Technik kommen sogenannte Pumpspeicherkraftwerke zum Einsatz. Abhängig vom Einsatzzweck können diese Energie speichern und auch wieder abgeben. Hierzu wird Wasser in einen höher gelegenen Stausee gepumpt und bei Bedarf wieder abgelassen, so dass hierüber […]

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Pumpspeicher – neues Konzept braucht keine Berge

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Als Energiespeicher werden heute unter anderem auch Pumpspeicherkraftwerke eingesetzt. Für eine ordnungsgemäße Funktion müssen jedoch Berge oder Hügel vorhanden sein, wie beispielsweise bei den Lageenergiespeichern der Heindl Energy. Dabei wird mit überschüssiger Elektrizität das Wasser in ein höher gelegenes Becken gedrückt. Wird nun Strom benötigt, fließt das Wasser in die Tiefe und treibt dabei die […]

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Elektroloks als Pump-Speicher für Solarstrom? – Eine unkonventionelle Idee aus den USA

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Recht beeindruckend ist die Idee eines US-amerikanischen Unternehmens, bei dem sozusagen erneuerbare Energien auf die Schiene gebracht werden. Dabei sollen ausgerechnet Lokomotiven, die schon seit Generationen ein Symbol für die industrielle Revolution darstellen, das Zugpferd für diese erneuerbare Energien sein. Das Besondere daran ist, dass Elektrolokomotiven ihren Strom aus grünen Ressourcen speichern können, und dies […]

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Die Funktion von Pumpspeicherkraftwerken ist die Speicherung von Energie in nachfrageschwachen Zeiten. Bei erhöhtem Strombedarf kann die gespeicherte Energie an das Stromnetz abgegeben und so eine gleichmäßige Auslastung gewährleistet werden. In Pumpspeicherkraftwerken wird elektrische Energie durch das Hinaufpumpen von Wasser gespeichert. Mit der Hilfe von Turbinen und Generatoren wird während des darauffolgenden Abfließens des Wassers Strom erzeugt, wobei dieser auf Grund des Wirkungsgrades von 75-80% nur teilweise wieder an das Netz zurückgegeben werden kann.

Verschiedene Faktoren führen zu Energieverlusten während des Betriebs

Beim Hochpumpen des Wassers wird grundsätzlich mehr Strom benötigt als beim Herunterfließen wieder zurückgewonnen wird. Die Verluste entstehen zum Einen durch die Reibungsverluste des fließenden Wassers, zum Anderen durch den Wirkungsgrad der Pumpe bzw. Turbine und des Motors bzw. Generators. Weiterhin spielen auch Trafoverluste und der Eigenbedarf des Pumpspeicherkraftwerkes eine Rolle. Im Vergleich zu Speicherkraftwerken ist der Gesamtwirkungsgrad von Pumpspeicherkraftwerken geringer, da bei letzteren der Wirkungsgrad für die Pumpen hinzukommt. Beim Hin- und Rücktransport der elektrischen Energie kommt es außerdem zu Übertragungsverlusten.

Generator- oder Pumpbetrieb als Grundprinzip

Ein Pumpspeicherkraftwerk besteht aus mindestens einem Ober- und einem Unterwasserbecken, welche durch eine oder mehrere Druckrohrleitungen verbunden werden. Je nach Größe des Kraftwerkes befinden sich in der Maschinenhalle eine oder mehrere Wasserturbinen, Pumpen und Generatoren/Elektromotoren. Die Einheiten samt Hilfseinrichtungen sind auf einer Welle montiert. Die Turbine ist von der Pumpe als eigenständige Einheit getrennt und über Absperrschieber mit der Druckrohrleitung verbunden. Im Pumpbetrieb läuft die Turbine im Leerlauf mit, im Generatorenbetrieb würde ein Leerlauf der Pumpe jedoch zu Schäden führen, weswegen die Pumpe in diesem Fall mittels einer Kupplung von der Welle getrennt wird.

Bei der Bauweise von Pumpspeicherkraftwerken wird zunächst zwischen Werken mit eigenem Zufluss im Oberwasserbecken und der Version ohne einen solchen Zufluss unterschieden. Alternativ gibt es außerdem sogenannte Pumpturbinenkraftwerke, in denen eine Pumpturbine als kombinierter Ersatz von Pumpe und Turbine funktioniert. Diese Strömungsmaschine kann je nach Strömungsrichtung entweder als Pumpe oder als Turbine arbeiten und wird bei kleineren Leistungen eingesetzt.

Die Speicherbecken der Kraftwerke können mittels Staudamm oder -mauer durch natürliche Seen vergrößert werden oder auch ohne solche Vergrößerungen als natürliche Seen existieren. Die seltenere Form ist das künstliche Anlegen eines Speicherbeckens.

Entstehungsgeschichte der Pumpspeicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke wurden bereits in den 1920ern im kleinen Stil genutzt. Einer der Pioniere, nach dem auch das 1930 in Betrieb genommene Koeppchenwerk in Herdecke an der Ruhr benannt wurde, war der deutsche Ingenieur Arthur Koeppchen. Bereits in der Spätphase des solar-agrarischen Zeitalters wurde das grundlegende Prinzip der Speicherung von Wasser genutzt. Damals pumpten Windmühlen das Wasser in ein höhergelegenes Reservoir, von dem aus Wassermühlen in Gang gesetzt wurden. Der Vorgang wurde vor allem in der Textilindustrie zum Betrieb von Webstühlen genutzt.

Vorteile von Pumpspeicherkraftwerken durch hohe Flexibilität

Die Erzeugungsleistung von Pumpspeicherkraftwerken steht innerhalb von Minuten zur Verfügung und kann in einem weiten Bereich flexibel geregelt werden. Wenn zwei voneinander getrennte Steig- und Fallrohre vorhanden sind, das Prinzip des hydraulischen Kurzschlusses angewandt wird oder Asynchronmaschinen das Kraftwerk antreiben, kann der Pumpbetrieb außerdem an unterschiedlich hohe Leistungsüberschüsse im Netz angepasst werden. Pumpspeicherkraftwerke eignen sich daher besonders gut zur Bereitstellung von Regelleistung.

Kritik an Pumpspeicherkraftwerken wegen ökologischer Folgen

Problematisch sind Pumpspeicherkraftwerke vor allem wegen der oftmals gravierenden ökologischen Folgen. Ihr Bau bedeutet in vielen Fällen einen erheblichen Eingriff in die Ökologie und das Landschaftsbild ihrer Umgebung. Die Speicherbecken werden in der Regel betoniert oder asphaltiert, wodurch die Entstehung eines natürlichen Ökosystems verhindert wird. Der häufige Wasserwechsel verhindert zudem eine naturnahe Limnologie im Wasserkörper. Durch Staudämme und Rohre mit erheblichen Durchmessern entsteht außerdem die Gefahr von Damm- und Rohrbrüchen, wodurch erhebliche Schäden verursacht werden können.

Bildquelle: © Markus Hein / pixelio – www.pixelio.de

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