Grundlagen
Durch die Umstellung der Energiewirtschaft auf fluktuierend einspeisende Stromquellen, wie Wind und Sonne, wird die Speicherung von Strom in Zukunft an Bedeutung gewinnen. Pumpspeicherwerke (PSW) stellen eine Möglichkeit dar große Energiemengen bei hoher (positiver und negativer) Leistung zu handhaben. Vielfach erprobt, technisch ausgereift und mit hohem Wirkungsgrad sind sie eine Spitzentechnologie. Jedoch limitieren der hohe Landschaftsverbrauch und die damit einhergehende geringe Akzeptanz den Zubau neuer PSW in Deutschland. Beide Problematiken können zukünftig elegant gelöst werden: durch den Neubau untertage – Im Gegensatz zur klassischen Bauweise wird bei untertägigen PSW die Landschaft kaum beeinflusst und die notwendigen Höhendifferenzen werden durch Schachtbau erzeugt, mit dem Vorteil, dass Fallhöhen nicht landschaftlich begrenzt sind. Die Machbarkeit wurde bereits theoretisch durch die Studie des EFZN „Windenergiespeicherung durch die Nachnutzung stillgelegter Bergwerke“ (2011) belegt (FKZ 0325074). Um das Konzept zur Marktreife weiter zu entwickeln ist weitere Forschung erforderlich.
Wie funktioniert ein Pumpspeicherwerk?
Bei einem Pumpspeicherkraftwerk wird elektrische Energie in potentielle Energie umgewandelt, indem Wasser eines niedrigen Wasserreservoirs in ein höher gelegenes Reservoir gepumpt wird. Zum Abrufen der gespeicherten Energie wird das Wasser durch Turbinen in das untere Becken geleitet. Der Wirkungsgrad ist vergleichsweise gut (etwa 80%). Der Bau weiterer PSWs in Deutschland rechnet sich derzeit nicht. Die derzeit installierte Kapazität von 40 GWh reicht bilanziell betrachtet um den Strombedarf Deutschlands etwa eine halbe Stunde zu decken.
Warum soll man erneuerbare Energie speichern?
Die Nutzung von Wind, Sonne, Erdwärme, Wellen- und Gezeitenenergie, Wasserkraft, Biomasse, Deponie-, Klär- und Biogas zur Erzeugung von Strom oder Wärme (kurz „Erneuerbare“) basiert auf sich erneuernden Ressourcen und verursacht nur geringe Emissionen von Treibhausgasen, wie CO2. Sie sind somit nachhaltig und genießen politische Priorität. Daher ist das Ziel, sie in die auf fossilen Energieträgern basierende Wirtschaft zu integrieren, um die tragende Funktion der begrenzten Ressourcen Öl, Kohle, Erdgas und Uran schrittweise zu übernehmen. Eine wichtige Rolle spielen dabei schon heute Windenergie, Photovoltaik und Biomasse-Kraftwerke. Zu beachten ist jedoch, dass sowohl Wind- als auch Sonnenenergie natürlichen, kurzeitigen und saisonalen Schwankungen unterliegen. Dadurch sind sie nicht als Grundlastkraftwerke geeignet und müssen durch gezielte Ausgleichsmaßnahmen, also kurzfristige und saisonale Speicher, ergänzt werden. Das Stromnetz besitzt keine eigene Speicherkapazität und die Flexibilität von Kraftwerken ist begrenzt, daher müssen externe Speichermöglichkeiten für kurzfristige und andauernde Schwankungen geschaffen werden. Die zukünftig benötigte Speicherkapazität hängt von vielen Faktoren ab, wie der Zusammensetzung der stromerzeugenden Industrie und dem Lastmanagement. [Quelle: F. Kaiser, 2012, Potentiale der Herstellung synthetischer Kohlenwasserstoffe zur Speicherung regenerativen Stroms]
Was sind die Speicher-Optionen?
Mögliche Speichertechnologien sind Pumpspeicherwerke, Druckluftspeicherkraftwerke, Kurzzeitspeicher (wie Schwungräder und Kondensatoren), elektrochemische Speicher (also alle Arten von Batterien), chemische Energieträger (z.B. Wasserstoff) und thermische Speicher.
Weitere Fragen?
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