Pumpspeicher rechnen sich laut Studie

Die Deutsche Energie-Agentur, Voith Hydro und die RWTH Aachen sprechen sich für die Pumpspeicher-Technik aus. Pumpspeicher sind ein wichtiger Bestandteil zur Sicherung der Energieversorgung.

23 Pumpspeicherkraftwerke mit einer Gesamtleistung von über sieben Gigawatt sind in Deutschland in der Planungs- oder Genehmigungsphase. Dies stellt die von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule, der RWTH Aachen, durchgeführte und von der Firma Voith Hydro beauftragte Studie "Unterstützung der Energiewende in Deutschland durch einen Pumpspeicherausbau" fest. Das Ergebnis der Studie: Wind- und Solarenergie effizienter nutzen, fossile Brennstoffe einsparen und gesicherte Leistung bereitstellen - diesen Beitrag leisten Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland bis zum Jahr 2050.

Die Technik

Pumpspeicherkraftwerke besitzen ein Ober- und ein Unterbecken, meist ohne natürlichen Zufluss. Zu Zeiten von Bedarfsspitzen wird Wasser aus dem Oberbecken abgelassen und im Turbinenbetrieb Strom erzeugt. Die überschüssige Energie aus Solar- und Windkraftwerken wird genutzt, um die Wasserspeicher zu füllen; Wasser wird wieder in das Oberbecken gepumpt. Die höhere Lageenergie des Wassers kann durch Turbinen und Generatoren wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Auf die Technik im Detail, auf die Abgrenzung zu Laufwasser- und Speicherkraftwerken und auf die Standorte in Deutschland gehen die Springer-Autoren Stephan Heimerl, Beate Kohler, Marco Ebert und Christoph Libisch im Buchkapitel "Die großen Stauanlagen Deutschlands im Portrait" ein.

Die Studie

Die Studie untersucht ein Szenario, bei der Pumpspeicherkraftwerke Aufgaben als Speicher, Reservekraftwerke und Flexibilitätsoption erfüllen. Sie basiert auf einer Simulation des deutschen Kraftwerkparks und dessen Betrieb. Die Besonderheit der Untersuchung liegt in einer volkswirtschaftlichen Bewertung der kombinierten Nutzungsmöglichkeiten aus wirtschaftlicher sowie technischer Sicht.

So sehen die beiden untersuchten Zukunftsszenarien aus: Eine Energieversorgung in Deutschland mit einem Anteil von 60 Prozent erneuerbare Energien im Jahr 2030 sowie mit einem Anteil von 80 Prozent im Jahr 2050.

Die wichtigsten Ergebnisse

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• Abzüglich der Speicherverluste können im 60-Prozent-Szenario bis zu zwei Terawattstunden, im 80-Prozent-Szenario fünf Terawattstunden von Erzeugung aus erneuerbaren Quellen zusätzlich verwendet werden.
• Der Einsatz von konventionellen Gas- und Kohlekraftwerken kann durch die Einspeicherung von Erzeugung aus erneuerbaren Quellen reduziert werden. Die Emissionen sinken um eine Million Tonnen pro Jahr im 60-Prozent-Szenario beziehungsweise zwei Millionen Tonnen im 80-Prozent-Szenario.
• Pumpspeicherkraftwerke können fossile Reservekraftwerke mit einer Leistung von bis zu 16 Gigawatt bis 2050 ersetzen und erwirtschaften im europäischen Binnenmarkt einen Deckungsbeitrag.

Stellungnahme dena

Die Studie wurde bei der von der Deutschen Energie-Agentur, dena, initiierten Plattform "Pumpspeicherwerke - Partner der Energiewende" vorgestellt. Voith Hydro ist einer der Partner der Plattform. Die dena-Plattform sieht einen dringenden Handlungsbedarf zur Sicherung der Zukunft von Pumpspeicherwerken. Die Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Betrieb hätten sich, wie bei den Stromerzeugungsanlagen insgesamt, massiv verschlechtert.

Die Plattform empfiehlt vor allem die Weiterentwicklung des Strommarktdesigns und der Fördersystematik für erneuerbare Energien, die Berücksichtigung von Stromspeichern bei der Einführung eines Kapazitätsmechanismus, welcher auch Anlagen im Ausland wettbewerblich einbeziehen muss, sowie die Einführung einer entsprechenden Definition von Speichern im Energiewirtschaftsgesetz, EnWG. In zwei Positionspapieren werden die Empfehlungen detailliert genannt.

Fazit

Das Potential zum Ausbau der Pumpspeicherleistung liegt im deutschen Stromnetz bei 9.229 MW, vom Stand Juni 2012 ausgehend, ohne Berücksichtigung weiterer Studien, so das Fazit der RWTH Aachen. Ob die Studie auch Kritiker der Pumpspeicher-Technik bezüglich der Wirtschaftlichkeit überzeugen wird, ist offen.

Die Springer-Autoren Dr.-Ing. Klaus Möller und Dipl.-Ing. Roberto Ferrari vertreten im Artikel "Entwurf des Pumpspeicherkraftwerks Lagobianco" die Meinung, dass nach heutigem Stand der Technik Pumpspeicherkraftwerke die bewährteste Methode darstellen, große Energiemengen zu speichern und schnell wieder ins Netz einzuspeisen. Sie stellen ein Schweizer Pumpspeicherkraftwerk vor mit außergewöhnlichen Anlagenmerkmalen.