Nach Kohleausstieg: Vom Tagebau zum Pumpspeicherkraftwerk

Gastautor Portrait

Johannes und Martin Thema

OTH Regensburg/Wuppertaler Institut für Klima und Energie
11. Februar 2019
Foto: Wikimedia Commons
Nach dem Kohleausstieg: Nutzung als Pumpspeicherkraftwerk

Mit fortschreitender Energiewende steigt der Anteil erneuerbarer Energien im Strommix. Deren Angebot variiert im Tagesverlauf – je nach Wetterlage und Saison. Um Angebot und Nachfrage in Einklang zu bringen, sind Energiespeicher notwendig, die große Kapazitäten aufnehmen und abgeben können. Pumpspeicherkraftwerke sind eine Möglichkeit dafür: Sie sind im Vergleich zu anderen bestehenden technologischen Optionen mit großer Speicherkapazität seit vielen Jahr erprobt und ggf. auch wirtschaftlich.

Pumpspeicherkraftwerke speichern elektrische Energie, indem Wasser durch einen Tunnel oder eine Rohrleitung in ein Oberbecken gepumpt wird. Bei Bedarf wird das Wasser über Turbinen und Generatoren abgelassen und erzeugt elektrischen Strom. Durch die Umwandlung in potenzielle Energie von Wasser wird der Strom gespeichert und zeitversetzt bei Bedarf wieder ins Netz zurückgespeist.

Pumpspeicher ließen sich auch in Braunkohletagebauen errichten, die im Zuge der Energiewende aufgegeben werden, und im Idealfall mit nahe gelegen Erneuerbaren Energien-Anlagen speisen, wenn deren Angebot die Nachfrage übersteigt.

Im Wuppertal Paper „Pumpspeicherkraftwerke in stillgelegten Tagebauen“ zeigen wir in einer Überschlagsrechnung am Beispiel eines Pumpspeicherwerks in den heutigen rheinischen Tagebauen Hambach, Garzweiler und Inden, dass diese mit bis zu 400 Gigawattstunden ein signifikantes technisches Speicherpotenzial haben. Es entspricht etwa der kontinuierlichen Maximalleistung eines Kernkraftwerks über einen Zeitraum von zwei Wochen.

Pumpspeicherleistung (bei 230-370 GWh Kapazität) Ein- / Ausspeicherdauer
1 GW 9,6 – 15 Tage
2 GW 4,8 – 7,7 Tage
3 GW 3,2 – 5,1 Tage
4 GW 2,4 – 3,9 Tage

Mögliche Ein- und Ausspeicherdauern bei einer Pumpspeicherleistung von 1-4 GW und Speicherkapazitäten von 230-370 GWh (Quelle: eigene Berechnungen)

Das Paper betrachtet auch die technische Machbarkeit und skizziert wirtschaftliche sowie rechtliche Aspekte. Im Kontext der Diskussion um den Braunkohleausstieg zeigen wir ein netzdienliches Nachnutzungskonzept für Braunkohletagebaue auf, welches zumindest für einen Teil der heute in der Kohleförderung und -verstromung Beschäftigten mögliche Zukunftsperspektiven bietet.

Viele Aspekte des Konzepts sind jedoch noch weiter detailliert zu prüfen. So auch das Verhältnis zu bestehenden Nachnutzungsplänen für die Tagebauregionen.

„Wuppertal Papers“ sind Diskussionspapiere. Sie sollen frühzeitig mit bestimmten Aspekten der Arbeit des Instituts vertraut machen und zu kritischer Diskussion einladen. Das Wuppertal Institut achtet auf ihre wissenschaftliche Qualität, identifiziert sich aber nicht notwendigerweise mit ihrem Inhalt.

Aktualisierung: Mittlerweile ist das Wuppertal Paper Nr. 194 in überarbeiteter und ergänzter Auflage (03/2019) auf dem Publikationsserver kostenfrei abrufbar.

Über die Autoren

Johannes Thema

Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie

Johannes Thema ist Projektleiter in der Forschungsgruppe Energie-, Verkehrs- und Klimapolitik. Seit 2010 arbeitet er am Wuppertal Institut als Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektkoordinator in nationalen und internationalen Energieeffizienz- und Energiepolitik-Projekten. Methodisch ist er insbesondere für die ökonomische und quantitative Analyse von Politikinstrumenten sowie Modellierungen und Szenarioberechnungen eingesetzt. Johannes Thema studierte Volkswirtschaftslehre und Politikwissenschaft an der Universität zu Köln mit Fokus auf Methoden der empirischen Sozialforschung.

Martin Thema

OTH Regensburg

Person
Martin Thema ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der von Prof. Michael Sterner geleiteten Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENES) an der OTH Regensburg und forscht zu den Themen Power-to-Gas, biologische Methanisierung, Energiespeicherbedarf sowie Anwendungsmöglichkeiten und Vergleich von Energiespeicherlösungen. Er studierte in Regensburg im Fach Regenerative Energien und Energieeffizienz und beschäftigte sich mit angewandter Forschung im Bereich Energiespeicherung und Power-to-Gas. Auch ehrenamtlich ist er in Sachen Umweltschutz und Energiewende unterwegs. Derzeit promoviert Martin Thema im Fach Chemie- und Bioingenieurwesen am Lehrstuhl Energieverfahrenstechnik der FAU Erlangen-Nürnberg sowie der OTH Regensburg und ist im Forschungsvorhaben ORBIT als Projektkoordinator tätig.

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