Mario Sedlak
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Pumpspeicherkraftwerk im Maltatal (Kärnten)

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Das Wasser kann durch dicke Rohre vom Stausee zur tiefer gelegenen Turbine fließen.

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Silvretta-Stausee (Vorarlberg)

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Vermunt-Stausee (Vorarlberg)

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Kopssee (Vorarlberg)

Pumpspeicherkraftwerke

Ein Wasserkraftwerk, das einen Stausee nützt, um zufließendes Wasser für Zeiten hohen Strombedarfs anzusammeln, heißt Speicherkraftwerk.

Vorteil gegenüber einem Wasserkraftwerk, das rund um die Uhr in Betrieb ist: Je nachdem, wie viel Strom gerade benötigt wird, kann das Speicherkraftwerk Wasser aus dem Stausee ablassen und damit Strom erzeugen oder die Turbine abstellen und das Wasser für später aufheben. Das hilft, die Strombedarfsspitzen zu decken und bringt dem Kraftwerksbesitzer mehr Geld, weil er seine gesamte Erzeugungskapazität in jene Stunden verlagern kann, in denen der Strompreis am höchsten ist.

Eine Erweiterung dieses Konzepts ist das Pumpspeicherkraftwerk. Hier steht eine leistungsstarke Pumpe zur Verfügung, um zu Zeiten von Stromüberschüssen (z. B. nachts) das abgelassene Wasser wieder zurück in den Stausee hochzupumpen. Damit wird das Kraftwerk unabhängig von natürlichen Zuflüssen. Pumpspeicherkraftwerke sind mit Abstand die wirtschaftlichste Möglichkeit zur Stromspeicherung in großem Stil.

Wirkungsgrad

Das Hochpumpen von Wasser kostet Energie, die beim späteren Ablassen des Wassers nur zum Teil wieder gewonnen wird. Etwa 20–40% gehen verloren, wenn man die Verluste im Stromnetz mitrechnet.[1]

Verdunstungsverluste

Interessanterweise konnte ich trotz längerer Internet-Recherche nicht herausfinden, wie viel Wasser einem Stausee durch Verdunstung verloren geht. Das hängt natürlich sehr stark von den Wetterbedingungen ab. In heißen Ländern wie Spanien sind die Verdunstungsverluste erheblich, im Hochgebirge (wie in Österreich) werden sie üblicherweise vernachlässigt.

Netzregelung

Speicherkraftwerke sind ausgezeichnete Regelkraftwerke. Bemerkenswert ist, dass dies jedoch i. A. nicht im Pumpbetrieb gilt, denn in der Mehrzahl der Fälle werden Pumpen mit fixer Leistung verwendet, die man nur ein- oder ausschalten kann (ohne Zwischenstufen). Regelbare Pumpen sind um ein Vielfaches teurer. Warum, ist für mich noch eine offene Frage.

Das führt zur paradoxen Situation, dass in Österreich in der Nacht zugleich Pumpen und Turbinen in Betrieb sind, weil man ohne Turbinen die Netzregelung nicht aufrecht erhalten kann.

Nachteile

Für ein Speicherkraftwerk mit hoher Leistung und Arbeitsfähigkeit braucht man einen hoch gelegenen, großen Stausee. Dieser kann praktisch nur auf einem Berg angelegt werden. Ein künstliches Speicherbecken auf einer eigenen Konstruktion wäre viel zu teuer und hätte ein zu kleines Volumen. Deswegen gibt es z. B. in Deutschland, das nicht viele Gebirge hat, kaum noch Möglichkeiten, weitere große Pumpspeicherkraftwerke zu errichten.

Aktueller Stand

Zum Vergleich: 3,2 TWh mit Akkus zu speichern, würde (bei günstigen 100 €/kWh) 320 Milliarden Euro kosten. Das ist das Fünffache des jährlichen Staatsbudgets und somit ein absurd hoher Betrag, den niemand bezahlen kann.

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Kritik an Pumpspeicherkraftwerken

Siehe auch

Quellen

[1] Lt. einer Studie (PDF), S. 10, beträgt der durchschnittliche Wirkungsgrad 71%. Moderne Anlagen kommen lt. Wikipedia auf bis zu 80%. Die Verluste im Stromnetz habe ich mit bis zu 10% angenommen.
[2] Facts 2004. The energy sector and water resources in Norway (PDF), S. 18
[3] Pumped Storage (PPT, 3 MB), Folie 10