Stromspeicher (I) : Pumpspeicher-Kraftwerke

Elektrische Energie muss stets passgenau zur Nachfrage erzeugt werden.
Andernfalls kommt es zu Spannungs- und Frequenz-Schwankungen im Netz oder gar zum Netzausfall.
Die Stromnachfrage ist grundsätzlich recht ungleichmäßig. Nachts sinkt sie zum Beispiel auf zwei Drittel der mittäglichen Spitzenwerte ab; während der Woche ist die Nachfrage höher als am Wochenende, im Winter ist sie höher als im Sommer.

Mit dem geplanten Ausbau der Wind-Energie und ihrer fluktuierenden Stromerzeugung sind künftig auch auf der Angebotsseite große Schwankungen auszugleichen. Gesucht sind also leistungsfähige Stromspeicher.

Das deutsche Stromnetz an einem Wochentag im Herbst: Bei nächtlichem Leistungsüberschuss speichern Pumpspeicher-Kraftwerke Energie und geben sie zu Lastspitzenzeiten mittags und abends wieder ab. Damit stabilisieren sie das Netz, zum Beispiel bei den starken Nachfrage-Änderungen vormittags und spät abends. Die rote bzw. schwarze Kurve zeigt die Leistungsnachfrage mit und ohne die Glättung durch Pumpspeicher-Kraftwerke.

Eine im Prinzip verlässliche Stromversorgung gewährleistet der bestehende Kraftwerkspark:
Kohle-, Kern- und Laufwasser-Kraftwerke sichern die Grund- und Mittellast,
Gas- und Pumpspeicher-Kraftwerke fangen die Spitzenlast ab und gleichen Schwankungen aus.

Pumpspeicher-Kraftwerken kommt hierbei besondere Bedeutung zu: Sie speichern bei nächtlichem Leistungsüberschuss Energie, um sie in den Lastspitzen mittags und abends wieder abzugeben. Dadurch kann der übrige Kraftwerkspark effizient arbeiten – kontinuierlich mit maximaler Leistung.

Zudem gehören Pumpspeicher-Kraftwerke zu den am schnellsten regelbaren Kraftwerken: In Minuten können sie zwischen stromverbrauchendem Pumpbetrieb und Stromerzeugung wechseln und so einer veränderlichen Energie-Nachfrage folgen, beispielsweise während des vormittäglich ansteigenden Energiebedarfs.

Die Hälfte der in Deutschland installierten Pumpspeicher-Leistung entfällt auf drei Kraftwerke der Gigawatt-Klasse: Wehr in Baden-Württemberg, Markersbach in Sachsen und Goldisthal in Thüringen, Deutschlands modernster und leistungsstärkster Pumpspeicher. Das Kraftwerk wurde schon zu DDR-Zeiten geplant, um die Braunkohle-Verstromung auszuregeln. 2003 ging die 600 Millionen Euro teure Anlage in Betrieb.

Sie kann in 98 Sekunden eine Leistung von 1060 Megawatt erreichen und bis zu acht Stunden halten: Aus dem Oberbecken fallen dann 12 Millionen Kubikmeter Wasser durch die stromerzeugenden Turbinen in das 300 Meter tiefer gelegene Unterbecken – einen Stausee, der auch für die Wasserregulierung des Flusses Schwarza genutzt wird. Umgekehrt kann mit überschüssiger elektrischer Energie das Wasser zurück ins Oberbecken gepumpt werden. Dort ist sie als potentielle Energie der Wassermassen praktisch verlustfrei gespeichert.

Aus einer zum Pumpen verbrauchten Kilowattstunde werden bei Bedarf 0,8 Kilowattstunden zurück gewonnen. Damit gehört Goldisthal zu den energetisch effizientesten Pumpspeicher-Kraftwerken weltweit und dies bei vergleichsweise geringen Kosten: Aus günstigem Nachtstrom für 2 Cent pro Kilowattstunde wird hier kostbare Regel- und teure Spitzenlast-Energie im Wert von 5 Cent pro Kilowattstunde – bei Betriebskosten von etwa 0,2 Cent und Kapitalkosten für 30 Jahre von rund 1,5 Cent.


Pumpspeicher-Kraftwerke gehören zu den Speichern großer Energiemengen mit den wettbewerbsfähigsten Kosten. Damit wären sie im Prinzip gut geeignet, die im Gigawatt-Maßstab zu erwartenden Wind-Fluktuationen auszugleichen.

Allerdings reichen hierfür die gesamten Speicher in den deutschen Mittelgebirgen nicht aus – und der Bau zusätzlicher Anlagen erscheint angesichts der dann nötigen großen Eingriffe in die Natur als wenig wahrscheinlich.

(c) courtesy / Mit freundlicher Genehmigung www.energie-perspektiven.de

— Schlesinger

Teil III: Wasserstoffspeicher
Teil II: Druckluftspeicher

(Grafiken: www.energie-perpektiven.de / IPP)