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
Christopher
vor 2 JahrenDie Autoren erwähnen im Paper die günstige Netzanbindung des Standorts. Die Kohlekradtwerke speisen dort Leistungen im Gigawatt-Bereich in das Netz. Der Verbrauch findet verteilt statt. Wenn nun Tagsüber die Verbraucher durch PV-Anlagen zu Erzeugern werden, dann kehrt sich der Energiefluss um.
Die Leitungen hätten daher in dieser günstigen Lage schon Heute die Kapazität um den Speicher zu laden. Die Absicherung der Leitungen auf der lokalen Erzeuger-/Verbraucher-Seite ist sicher ein Thema, das ohnehin gelöst werden muss. Die Kapazität ist aber vorhanden.
Daher kann ich mir gut vorstellen, dass mit solch einem Speicher Abschaltungen vermieden und erneuerbare Energien besser genutzt werden können.
Heinrich Meyer
vor 3 JahrenSie Idee ist gut. Könnte man denn, wenn man jetzt schon die Planungen für ein Pumpspeicherkraftwerk angeht mit den Abraum so verfahren dass man oberhalb des Tagebaus ein möglichst grossvolumiges Becken anzufertigen beginnt? Später könnten die Kohlebagger mit überschüssigem Solarstrom dann weitere Becken ausheben, oder das bereits vorhandene oberbecken sukzessive vergrößern sofern größere Kapazitäten dann noch benötigt werden. Speicherkapazitäten werden außerdem für die Energiewende dringend benötigt. Vl. Kann man die RWE sogar enteignen..?
Georg Scharfenberg
vor 3 JahrenHallo Martin,
ich versuche auf diesem Wege den Kontakt neu zu knüpfen.
Kannst Du Dich kurz melden?
howetzel
vor 4 JahrenNach EEG gibt es den Einspeisevorrang. Deshalb ist die Idee mit dem Überschussstrom nicht Systemrelevant. Auch wenn abgeschaltet wird muß es vom Netz begründet sein, dann ist der "überschussstrom von der Windkraftanlage eben auch nicht ableitbar. für die geringen Zeiten des Abschaltens ist auch ein PSW nicht wirtschaftlich betreibbar.
Hartmut Schuldt
vor 5 JahrenWelcher Höhenunterschied müsste sein um einen Wirkungsgrad von ca. 75 % zu erreichen?
Bin in Sand und Kies Tagebauen langjährig tätig, errichten gegenwärtig eine Solaranlage mit geplanter Leistung von 65 MW in einem ehemaligen Tagebau.Die Idee Überschuss Strom zu speichern. Höhenunterschiede von 15 bis 20 Meter wären mit vertretbarem Aufwand denkbar .