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Pump-/Druckluftspeicherung

Pumpspeicherung:

Pumpspeicherkraftwerke (PSW) pumpen Wasser aus einem tiefer gelegenen Unterbecken mit elektrischer Energie in ein höheres Oberbecken, wobei diese in Lageenergie des Wassers umgewandelt wird. Fließt das Wasser bei Bedarf durch eine Druckleitung über eine Turbine, die an einen Generator angeschlossen ist, entstehen wieder Elektrizität und Strom.

Die Erzeugungsleistung steht wie bei Speicherwasserkraftwerken bei Bedarf innerhalb von Minuten zur Verfügung und kann in einem weiten Bereich flexibel geregelt werden. Auch der Pumpbetrieb kann flexibel auf unterschiedlich hohe Leistungsüberschüsse im Netz angepasst werden. Die Größe der Speicherkapazität in Megawattstunden ist grundsätzlich abhängig von der speicherbaren Wassermenge und dem nutzbaren Höhenunterschied zwischen dem Oberbecken und der Turbine. Bei reinen Pumpspeicherwerken ist die Speicherkapazität meist so ausgelegt, dass die Generatoren zumindest 4 bis 8 Stunden unter Volllast Strom produzieren können.Grundsätzlich wird in jedem Pumpspeicherkraftwerk mehr Strom zum Hochpumpen benötigt, als beim Herunterfließen wieder zurückgewonnen werden kann. Der Gesamtwirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerkes liegt heute in der Regel bei 75 – 80 %, in Ausnahmefällen etwas höhe (Quelle).

An der in Deutschland zur Verfügung stehenden Leistung netzgekoppelter Speicher machen Pumpspeicherkraftwerke derzeit 95% aus. Der Turbinenleistung der über 30 deutschen Anlagen entsprechen 6,3 GW Pumpleistung und 40 GWh Speicherkapazität Werden mindestens 4 GW der aktuell diskutierten Projekte bis 2025 realisiert, können die Leistung bis 2025 auf 10,6 GW und die Speicherkapazität auf 64 GWh klettern. Würde weitere 8 GW von installierbaren 10 GW in Betrieb genommen wären in 2040 eine Leistung von 14,6 GW und eine Speicherkapazität bei 87 GWh möglich (Quelle).

Druckluftspeicherung:

Im Unterschied zu einem für den gleichen Einsatzzweck entwickelten Pumpspeicherkraftwerk nutzt ein Druckluftspeicherkraftwerk die Energie, die in komprimierter Luft steckt. In Schwachlastzeiten wird mit einem elektrisch angetriebenen Verdichter Druckluft in einer unterirdischen Kaverne gespeichert. In Zeiten hoher Stromnachfrage bei Spitzenlast wird die Druckluft in eine Gasturbine geleitet, die ihre Leistung an einen angekuppelten Generator abgibt. Da bei Expansion der Luft wieder Wärme zugeführt werden muss, um die Vereisung der Turbinen zu vermeiden, wird eine Kombination aus Druckluftspeicher und Gasturbinenkraftwerk verwendet (Quelle).

Bei der Druckluftspeicherung oder der Compressed Air Energy Storage wird Luft  mit einem stromangetriebenen Kompressor unter Herunterkühlung auf 40 bis 120 Bar verdichtet und als unter Druck stehendem Gas in 700-900 Meter tiefen Hohlräumen gespeichert. Aufgrund ihres modernen Gasturbinen ähnlichen Anfahrverhaltens sind Druckluftspeicheranlage sehr flexibel herauf- und herunterregelbar und gelten damit als ungleich handhabbarer als GuD-Kraftwerke (Quelle).