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Montag, 18.12.2017
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Strom aus dem Gefälle

Das Prinzip der Pumpspeicherkraftwerke

Wenn es um den Strombedarf geht, denkt man zunächst angesichts knapper Ressourcen an ein Zuwenig. Tatsächlich gibt es aber auch ein Zuviel: Deutschland hat in den vergangenen Jahrzehnten mehr und mehr auf erneuerbare Energien gesetzt, genauer auf Strom aus Windkraft und Sonnenenergie.

Strom aus Sonne udn Wind hat einen Nachteil: Er fällt nicht gleichmäßig an.

Wohin mit dem Überschuss?


An so manchem Sommertag produzieren diese Anlagen so viel Elektrizität, dass sie den Bedarf übersteigt. Natürlich gibt es auch Jahres- und Tageszeiten oder Wetterlagen, in denen der Strombedarf nicht mit Wind- oder Solarstrom gedeckt werden kann. Gut wäre es daher, Überkapazitäten zu speichern und später zu nutzen. Das Problem: Es gibt so gut wie keinen Speicher.

"Wir haben dafür zurzeit nur zwei Möglichkeiten, das sind Batterien und Pumpspeicherkraftwerke", erklärt Hermann-Josef Wagner von der Ruhr-Universität Bochum. Weil Batterien teuer und ihre Lebensdauer und Speicherkapazität begrenzt sind, bleiben Pumpspeicherkraftwerke als leistungsfähige Speichermöglichkeit übrig. Derzeit gibt es kaum eine andere Technologie, die mit so hohen Wirkungsgraden eine so große Menge an Energie speichern kann wie Pumpspeicherkraftwerke. Zudem können sie innerhalb von kürzester Zeit Strom bereitstellen oder Stromüberschüsse aufnehmen.

Blick auf die beiden oberen Reservoire des Pumpspeicherkraftwerks Waldeck in Hessen.

Blick auf die beiden oberen Reservoire des Pumpspeicherkraftwerks Waldeck in Hessen.

Zwei Seen als Speicher


Normalerweise befinden sich solche Kraftwerke an Orten, die es erlauben, zwei Seen auf verschiedenen Höhen zu verbinden. Wird Strom erzeugt, der gerade nicht benötigt wird, treibt man damit Pumpen an, die das Wasser in den oberen See befördern. Bei Strombedarf lässt man das Wasser wieder herunterfließen, wobei es Turbinen antreibt, die wiederum Strom erzeugen.

Typischerweise nutzen solche Pumpspeicher oberirdische Wasserbecken, beispielsweise Stauseen oder künstliche Wasserreservoire auf einem Berg. Beim Pumpspeicherkraftwerk Waldeck in Hessen dienen sogar gleich zwei künstliche Seen als Hochspeicher. Bei Bedarf strömt ihr Wasser durch zwei steile Rohrleitungen und durch Turbinen in den rund 280 Meter tiefer liegenden Affolder See.

Am Meeresgrund könnten die Kugel-Pumpspeicher Windstrom aus Offshore-Anlagen speichern helfen

Inzwischen erforschen Wissenschaftler jedoch auch neue Formen solcher Pumpspeicher. Erst kürzlich wurden im Bodensee die ersten Prototypen eines Hohlkugel-Pumpspeichers getestet. Bei diesem dienen hohle, im Wasser versenkte Betonkugeln als Speicher. Bei Stromüberschuss werden sie leergepumpt, bei Strombedarf strömt das Wasser zurück und treibt Turbinen an.

Ein weiterer, innovativer Pumpspeicher könnte bald mitten im Ruhrgebiet entstehen…
Meike Drießen, Ruhr-Universität Bochum / RUBIN
Stand: 13.10.2017
 
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