Bevor wir damit begonnen haben, die begrenzten fossilen Rohstoffe zu verfeuern oder die Kraft der Kernspaltung zur Energiegewinnung zu nutzen, besaßen unsere Altvorderen weitreichende Kenntnis über die Kraft, die die Natur für uns vorhält. Mittels Wasserkraft wurden unter anderem Mühlen betrieben und das natürliche Gefälle der Landschaft dazu genutzt, das Wasser vom Ursprungsort dorthin zu bringen, wo es benötigt wurde. Beide Prinzipien nutzt ein Pumpspeicherkraftwerk.
Die Funktionsweise des Pumpspeicherkraftwerks
Ein Pumpspeicherkraftwerk, kurz auch Pumpspeicherwerk genannt, besteht im Wesentlichen aus zwei Seen. Diese Seen haben unterschiedliche Höhenlagen: einer befindet sich auf einem Berg oder einer Anhöhe, der andere im Tal. Beide sind mit einer Leitung verbunden, in der eine Turbine oder einem Motor zwischengeschaltet ist. Je nachdem, ob Energie erzeugt oder gespeichert werden soll, fließt das Wasser zu Tal oder wird auf den Berg gepumpt.
Ist Energie genug vorhanden und muss das Kraftwerk nicht produzieren, wird das Wasser vom unteren See in den oberen gepumpt. Dank reversiblem Anlagenbetrieb ist dieselbe Turbine oder der Motor in der Lage, das Wasser nach oben zu befördern. Sobald das Wasser im oberen Teil der Anlage angekommen ist, steht die Energie gespeichert auf Abruf zur Verfügung. Ist Energie vonnöten, wird es in den unteren See abgelassen. Dabei passiert es dieselbe Turbine oder den Motor, der, bzw. die nun wiederum Energie erzeugt und diese in das Stromnetz einspeist.
Energieerzeugungs- und Speicherkapazität von Pumpkraftwerken und ihre Folgen für die Natur
Die Erträge in Megawatt, die ein Pumpspeicherkraftwerk bereitstellen kann, ist im Wesentlichen abhängig von der Menge Wasser, die die Seen aufnehmen können. Theoretisch also unbegrenzt. Es finden sich sowohl natürliche Seen als Kraftwerke, als auch von Menschen geschaffene Stauseen, die demselben Zweck dienen. Darin liegt ihr einziger ökologischer Nachteil: In einem Betonbecken wird kein natürliches Leben gedeihen. Ständige Durchmischung verhindert die Nutzung des Sees über die Energiegewinnung hinaus. Die Gefahr des Bruchs einer Staumauer ist zwar marginal, aber trotzdem vorhanden. Ein solcher Bruch hätte weitreichende Schäden zufolge, weil in einem solchen Fall große Mengen Wassers unkontrolliert frei werden.
Einsatz in Deutschland
In Deutschland sind in den Bundesländern Baden-Württemberg, Sachsen, Hessen, Thüringen, Bayern, Sachsen-Anhalt, Schleswig-Holstein, Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen insgesamt 31 Pumpspeicherkraftwerke in Betrieb, die eine Gesamtleistung von 40 GWh erzeugen. Dabei wird von einem täglichen Einsatz von 4-8 Stunden ausgegangen.
Es existieren Überlegungen, auch die Wasserstraßen zur Energiegewinnung mittels Speicherkraftwerk zu nutzen. Dafür soll das Wasser mit überschüssigem Strom in Staustufen gepumpt werden, um in Notzeiten zur Energiegewinnung wieder in den Fluss zurückfließen zu können. Dadurch könnten dann etwa 400 Megawatt zusätzlich produziert werden.
Bedeutung von Pumpspeicherkraftwerken für die Energiewirtschaft
Anders als Kraftwerke herkömmlicher Bauart erfreut sich das Pumpspeicherkraftwerk einer positiven Umweltbilanz. Der von der Bundesregierung eingesetzte Sachverständigenrat für Umweltfragen kommt in einem Sondergutachten vom Mai 2010 zu dem Schluss, dass die in Europa, besonders in Norwegen und Schweden, produzierte Energie aus Pumpspeicherkraftwerken in ausreichender Menge bereitsteht, um Schwankungen aus erneuerbarer Energie ausgleichen zu können. Dabei ist diese Form der Energiegewinnung von allen Sachverständigen als umweltfreundlich, klimaverträglich und sicher eingeschätzt. Um die in Skandinavien erzeugte Energie auch in unseren Breiten nutzen zu können, muss jedoch die Anbindung der Leitungen deutlich verbessert werden. Da dies die hauptsächlichen Ausgaben darstellt, wird es bezahlbar sein.
Ein Vergleich mit anderen Methoden der Green Energy, deren Rohstoff erneuerbar ist
Anders als bei Photovoltaik-, Windkraft- und Dampfkraftwerken ist das Pumpkraftwerk ohne Kosten anzufahren oder abzustellen. Dadurch punkten sie im wirtschaftlichen Vergleich sogar vor anderen Arten der grünen Energiegewinnung. Auch ist das Pumpspeicherkraftwerk jederzeit einsatzbereit. Egal, ob der Wind weht oder die Sonne scheint. Ist das Wasser erst einmal angesammelt, kann es wiederholt genutzt werden. Auch zum Anfahren anderer Kraftwerke.
Pumpkraftwerke verbrauchen für das Hochpumpen des Energieträgers Wasser mehr Energie, als sie erzeugen. Auf den ersten Blick lohnt der Einsatz also nicht. Hinzu kommt noch der teils massive Eingriff in die Landschaft, der diese Art der Energieerzeugung auch kritischen Blicken ausgesetzt. Gemeinsam jedoch und unter Einbeziehung der anderen Energiegewinnungsarten, wird das Gegenteil richtig. Gerade Windkraft- und Solaranlagen produzieren Strom nur dann, wenn die natürliche Energie dafür vorhanden ist. Solaranlagen also bevorzugt im Sommer. Leider sind nicht genug Speicher vorhanden, um die dann im Überfluss erzeugte Energie aufzusparen für Zeiten des erhöhten Bedarfs. Statt, wie unlängst bekannt geworden, den sauber erzeugten Strom zu verkaufen, kann er genutzt werden, um die Pumpspeicher zu füllen. Scheint die Sonne dann im Winter nicht oder weht kein Wind, ist das Wasser schon auf dem Berg, um hinab zu fließen und Strom zu erzeugen.
Fazit und Ausblick
Genau wie schon heute wird auch in Zukunft nicht eine einzige Technologie den Strom erzeugen, den wir verbrauchen. Es ist und wird auch später so sein, dass Energie aus verschiedenen Quellen stammt. Pumpkraftwerke können da genutzt werden, wo Wasser in Fülle vorhanden ist. Wasserarme Gegenden mit einem Pumpkraftwerk auszurüsten wäre Unsinn. Als nennenswerten Anteil an der zukünftigen Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien wird das Wasser weiter an Bedeutung gewinnen. In unseren mittleren Breiten ist es selten so kalt, dass ein ganzer Stausee einfrieren könnte. So steht die im Pumpspeicherkraftwerk gespeicherte Energie ganzjährig zur Verfügung. Darin unterscheidet es sich auf erfreuliche Weise von anderen Energieerzeugern, die von den Jahreszeiten abhängiger sind, als die Wasserkraft. Aus einer gelungenen Mischung von Energie aus Sonne, Wind und Wasser kann der Bedarf an Energie auch zukünftig sichergestellt werden. Ohne Folgen, wie denen, die nach den Unfällen in Tschernobyl und Fukushima zu erwarten und zu befürchten sind. Auch ständig weiterlaufende Kosten durch die Lagerung und zukünftig hoffentlich möglicher Entsorgung der Abfälle aus Kraftwerken, wie den genannten, bleiben die Energieriesen verschont. Das wird sich günstig auf den Strompreis auswirken und der Menschheit im Ganzen eine lebenswertere Zukunft ermöglichen.
Ihr Dr. Matthias Michael green energy marketing
