Pumpspeicherkraftwerk
Energiespeicher, der Wasser in ein Oberbecken pumpt, wenn Strom billig oder reichlich vorhanden ist, und es bei Bedarf über Turbinen wieder ablässt; weltweit die größte Form der Netzspeicherung.
Pumpspeicherkraftwerke stellen den Großteil der weltweit installierten Netzspeicherkapazität: etwa 180–190 GW Leistung (IHA 2024) mit einem Speichervermögen in der Größenordnung von 9.000 GWh. Bei der Leistung legen Batterien inzwischen allerdings schneller zu. Die größten Bestände haben China, Japan und die USA.
Die gespeicherte Energie hängt vom Wasservolumen und der Fallhöhe ab:
Eine Million m³ bei 400 m Fallhöhe speichern vor Verlusten rund 1.090 MWh. Die wichtigsten Kennwerte:
- Speicherwirkungsgrad: 70–85 % bei modernen Anlagen
- Speicherdauer: meist 6–20 Stunden bei voller Leistung, einige saisonale Anlagen deutlich länger
- Reaktionszeit: etwa 1–3 Minuten aus dem Stillstand in den Turbinenbetrieb, Sekunden aus dem Leerlauf; drehzahlvariable und ternäre Maschinensätze können auch im Pumpbetrieb Leistung regeln
- Lebensdauer: 50–100 Jahre für das Bauwerk, mit Überholung der elektromechanischen Ausrüstung alle 30–40 Jahre
Die meisten Anlagen nutzen reversible Francis-Pumpturbinen. Große Beispiele sind Fengning (China, 3,6 GW), Bath County (USA, etwa 3 GW) und Dinorwig (Großbritannien, 1,7 GW, bekannt für seine Schwarzstartfähigkeit).
Die Grenzen sind geografisch und finanziell: Es braucht geeignetes Gelände, lange Bauzeiten (5–10 Jahre) und hohe Anfangsinvestitionen. Geschlossene Anlagen abseits von Flüssen, die die ANU weltweit kartiert hat, schonen Gewässer und finden als Langzeitspeicher für Netze mit viel erneuerbarem Strom zunehmend Interesse.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Fallhöhe
Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel am Einlauf eines Wasserkraftwerks und dem Turbinenauslass bzw. Unterwasser; bestimmt zusammen mit dem Durchfluss die verfügbare Leistung.
- Francis-Turbine
Überdruck-Wasserturbine mit festen Laufschaufeln, bei der das Wasser radial ein- und axial austritt. Die meistgebaute Bauart, eingesetzt bei mittleren Fallhöhen von etwa 30 bis 700 m.
- Speicherwirkungsgrad (Round-Trip-Wirkungsgrad)
Anteil der in einen Speicher geladenen Energie, der sich beim Entladen zurückgewinnen lässt, gemessen an einer festgelegten Systemgrenze (Zelle, DC- oder AC-Netzanschluss).
- Langzeitspeicher (LDES)
Speicher, die ihre Nennleistung etwa 8 Stunden oder länger abgeben können und so mehrtägige Flauten und saisonale Ungleichgewichte überbrücken, die 2–4-Stunden-Batterien nicht abdecken.
- Schwarzstart
Wiederaufbau eines Stromnetzes nach einem vollständigen oder teilweisen Blackout mit Anlagen, die ohne Strom aus dem Netz anfahren können.
- LCOS (Speichergestehungskosten)
Die durchschnittlichen Kosten pro ausgespeicherter MWh über die Lebensdauer eines Speichers, einschließlich Investition, Betrieb, Ladestrom und Wirkungsgradverlusten.