WOZU BENÖTIGT MAN EINEN PUMPSPEICHER?

Zusammengefasst ist ein Pumpspeicher eine überdimensionale riesige Batterie.

Was bei Batterien oder Akkus gut funktioniert, ist industriell in großen Mengen bis dato nicht möglich: Die effiziente Stromspeicherung in grosser Menge. Unsere weltweiten Stromnetze sind daher so aufgebaut, dass zu jeder Zeit genau so viel Strom erzeugt werden muss, wie gerade verbraucht wird. Umgekehrt muss aber auch so viel verbraucht werden, wie gerade erzeugt wird. Man muss sich also ständig auf berechen- und vorhersehbare Stromszenarien verlassen können.

Leider ist die Natur aber nicht exakt vorherseh- und berechenbar.

Strom aus erneuerbaren Energien (Photovoltarik und Windenergie) ist ein Geschenk und Segen der Natur, aber damit verbunden gibt es auch erhebliche technische Probleme. Je mehr erneuerbare Energiequellen in Europa genutzt werden – z. B. Solaranlagen im sonnenreichen Süden, Windkraftanlagen im stürmischen Norden –, desto weniger vorhersehbar wird die Stromerzeugung. Denn der Zeitpunkt, zu dem die Sonne scheint oder der Wind weht, deckt sich nicht immer mit den menschlichen Gewohnheiten des Stromver-brauchs. 

 

So wird zuviel Strom erzeugt, wenn man ihn nicht braucht und zuwenig Strom, wenn man ihn dringend benötigen würde. Darüberhinaus schwankt die Strommenge auch innerhalb von Sekunden, sodass es zu Störungen im Stromnetz kommen kann, die bis zu einem sogenannten "Black-Out" führen können.

Mehrwert von Pumpspeicherwerken

Insbesondere die Integration immer größerer Anteile fluktuierender erneuerbarer Energien hat vielfältige Herausforderungen an das Stromsystem zur Folge. Pumpspeicherwerke verfügen über die Fähigkeit, flexibel und kurzfristig Strom aufzunehmen und abzugeben. Sie können damit einen wichtigen Beitrag für ein nachhaltiges, sicheres und bezahlbares Energieversorgungssystem leisten.

Versorgungssicherheit und Flexibilisierung
Für einen stabilen Netzbetrieb muss zu jedem Zeitpunkt genauso viel Energie ins Stromnetz eingespeist wie entnommen werden. Aufgrund der Wetterabhängigkeit fluktuiert die Einspeisung aus erneuerbaren Energieanlagen wie Windrädern und PV-Anlagen. Wind und Sonne sind unabhängig vom Stromverbrauchsverhalten und nicht steuerbar. Um die zunächst zwingende Synchronisation von Erzeugung und Verbrauch zu entkoppeln, bedarfe es daher bei einem Stromsystem mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien Flexibilisierungselemente. Pumpspeicher können wichtige Beiträge zur Entkoppelung von Erzeugung und Verbrauch und damit zur Flexibilisierung des Stromsystems leisten. Außerdem reduzieren sie den Bedarf an Kraftwerken die zur sicheren Deckung der Stromnachfrage vorgehalten werden müssen und leisten damit wichtige Beiträge für eine sichere Stromversorgung.

Integration erneuerbarer Energien
Ein weiterer Aspekt der Flexibilisierung des Stromversorgungssystems ist die Integration erneuerbarer Energieerzeugung. Übersteigt die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien die Stromnachfrage, muss die überschüssige Erzeugung in andere Regionen bzw. Ländern exportiert oder abgeregelt werden. Bei einer Abregelung wird wertvolle CO2-freie Stromerzeugung verschenkt. Pumpspeicherwerke können den in diesem Moment überschüssigen Strom aufnehmen und zu späteren Zeiten wieder abgeben.

Systemdienstleistungen
Für eine sichere Stromversorgung muss das Energiesystem eine Reihe von Systemdienstleistungen bereitstellen, was in der Vergangenheit zu großen Teilen durch konventionelle Kraftwerke übernommen wurde. Dazu zählen insbesondere die Erbringung von Regelleistung und Blindleistungskompensation. Pumpspeicherwerke können alle Arten von Regelenergie bereitstellen und kurzfristig Ungleichgewichte, z.B. im Bilanzkreismanagement, ausgleichen. Mithilfe von Regelenergie wird die Frequenz im Stromnetz konstant gehalten und damit die Stabilität des Stromsystems gesichert. Sinkt beispielsweise der Stromverbrauch plötzlich und rapide bei gleichbleibender Stromproduktion, können Pumpspeicherwerke den Stromüberschuss kurzfristig aufnehmen. Die übertragbare Wirkleistung in Stromnetzen wird auch von der Steuerung der Blindleistung beeinflusst. Pumpspeicherwerke können besonders flexible Blindleistung bereitstellen. Sie leisten damit einen Beitrag für eine gute Spannungsqualität und eine verlustarme Stromübertragung. Weiterhin sind Pumpspeicherwerke schwarzstartfähig und können daher für Netzwiederaufbaumaßnahmen eingesetzt werden. Sie benötigen für den Start ihrer Stromerzeugung keine externe Stromversorgung oder Spannungsvorgabe (Schwarzstartfähigkeit) und können auch bei kompletten Stromausfällen zum Anfahren anderer Kraftwerke eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn ein Netzzusammenbruchs eintritt und keine Nachbarnetze zum Netzwiederaufbau genutzt werden können. Nur wenn sogenannte schwarzstartfähige Kraftwerke verfügbar sind, kann das Netz selbstständig wieder aufgebaut werden. Pumpspeicherwerke bieten weiterhin u. a. rollierende Massen, können steile Nachfrage oder Laständerungen über eine flexible Steuerung ihrer Leistung flexibel ausgleichen, haben keine Stillstandszeiten und sind gut für Redispatchmaßnahmen einsetzbar.

 

ZUSAMMENFASSUNG

Pumpspeicherwerke verfügen über die Fähigkeit, flexibel und kurzfristig Strom aufzunehmen und abzugeben. Dies ist vor allem ein wichtiger Beitrag für eine Stabilisierung des Stromnetzes, können sie doch aufgrund dieser Fähigkeiten, zuverlässig verschiedene Arten von Regelenergie bereitstellen und kurzfristig Ungleichgewichte, z.B. im Bilanzkreismanagement ausgleichen. Mithilfe von Regelenergie wird die Frequenz im Stromnetz konstant gehalten und damit die Stabilität des Stromsystems gesichert. Sinkt beispielsweise der Stromverbrauch plötzlich und rapide bei gleichbleibender Stromproduktion, können Pumpspeicherwerke den Stromüberschuss kurzfristig aufnehmen.

Sie benötigen zudem für den Start ihrer Stromerzeugung keine externe Stromversorgung oder Spannungsvorgabe (Schwarzstartfähigkeit) und können auch bei kompletten Stromausfällen zum Anfahren anderer Kraftwerke eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn ein Netzzusammenbruch eintritt und keine Nachbarnetze zum Netzwiederaufbau genutzt werden können. Nur wenn sogenannte schwarzstartfähige Kraftwerke verfügbar sind, kann das Netz selbstständig wieder aufgebaut werden. Erfahrungen haben gezeigt, dass Pumpspeicherwerke zum Netzwiederaufbau sehr gut geeignet sind.

Die übertragbare Wirkleistung in Stromnetzen wird auch von der Steuerung der Blindleistung beeinflusst. Pumpspeicherwerke können besonders flexible Blindleistung bereitstellen. Sie leisten damit einen Beitrag für eine gute Spannungsqualität und eine verlustarme Stromübertragung.