Drehzahlvariable Pumpspeicherkraftwerke leiten eine neue Ära intelligenter Energiewirtschaft ein
Die Projektmitglieder veröffentlichten erst kürzlich einige erste Ergebnisse und ermittelten, dass mit Pumpspeicherkraftwerken an verschiedenen bestehenden, ausbaufähigen Standorten eine Energiespeicherkapazität von beeindruckenden 2.291 GWh erreicht werden kann. Dieser Wert übersteigt die Kapazität der aktuell in ganz Europa betriebenen Pumpspeicherkraftwerke um das Siebenfache. Die Standorte befinden sich über die EU-15-Staaten verteilt sowie in Norwegen und der Schweiz. Die Forscher stellten fest, dass mit 1.242 GWh ganze 54 % der insgesamt umsetzbaren Pumpspeicherkapazität auf den Süden Norwegens entfallen. In den Alpen in Österreich, Italien, Frankreich und der Schweiz liegen laut Berechnungen 13 Prozent (303 GWh) des Potentials, in den deutschen Alpen 9 GWh. Fünf Prozent (118 GWh) der potentiellen Gesamtkapazität im untersuchten Gebiet entfallen auf die Pyrenäen in Frankreich und Spanien. Die Energieerzeugung durch Wasserumverteilung zwischen Reservoirs auf verschiedenen Höhen wird als kosteneffektivste und flexible Methode angesehen, um elektrische Energie in der Größenordnung von GWh zu speichern. Pumpspeicherwerke sind ideal, um auf häufige Veränderungen zwischen Stromversorgungsengpässen und -überschüssen zu reagieren, da mit ihnen je nach Bedarf zusätzlich Strom erzeugt oder Überschüsse aufgenommen werden können. Dies erfolgt mit modernen Systemen, mit denen die Pumpen und Turbinen in nur 30 Sekunden aus dem Stillstand gestartet werden können. Im Rahmen der Studie wurden mithilfe eines Geoinformationssystem(GIS)-Modells mögliche Standorte für neue Pumpspeicherkraftwerke ermittelt, die anhand hochwertiger Informationen unabhängig von Land oder Region zusammengestellt wurden. In die Auswahl wurden ausschließlich bereits vorhandene benachbarte Gewässer eingeschlossen, da deren Verbindung einen Kostenvorteil gegenüber dem Bau neuer Reservoirs darstellt. Die ermittelten Standorte wurden von Experten aus den jeweiligen Ländern genauer untersucht, wobei dann auch landes- und regionsspezifische Kriterien berücksichtigt wurden. Anschließend wurde anhand der Ergebnisse eine Liste potentieller Standorte erstellt, in der diese mit ihrer gesamten theoretischen und umsetzbaren Speicherkapazität aufgeführt sind. Die Herausforderung der Integration erneuerbarer Energien Erneuerbare Energien wie Wind- oder Solarenergie stellen zwar einen wachsenden Anteil der Weltenergieleistung, jedoch wird die Netzstabilität durch ihre schwankende Verfügbarkeit insgesamt geschwächt. Aufgrund dieser Unberechenbarkeit und auch, da Energieüberschüsse nur schwer gespeichert werden können, um sie zu nachfragestarken Zeiten wieder abzurufen, ist die Integration der erneuerbaren Energien in das Stromnetz so herausfordernd. Obwohl Pumpspeicherkraftwerke gegenüber gewöhnlichen Atom- oder Kohlekraftwerke mehr Flexibilität bedeuten, kann der Betrieb bei traditionellen Pumpspeicherwerken nur im Energieerzeugungsmodus reguliert werden. Die Mitglieder des Projekts ESTORAGE befassen sich gegenwärtig mit der Frage, ob die Aufrüstung eines derzeit aktiven Pumpspeicherwerks mit fester Drehzahl auf variable Drehzahl technisch und wirtschaftlich umsetzbar ist. Dies würde die Pumpleistung flexibler gestalten. Nach einer Aufrüstung kann die Drehzahl und somit die Leistungsaufnahme über einen Frequenzwandler geregelt werden. Ist die Drehzahl nicht variabel, kann eine Pumpe nur sehr unflexibel betrieben werden: mit voller Leistung oder gar nicht. Technologie für variable Drehzahl, die vor allem in Japan seit mehreren Jahren angewendet wird, eignet sich ideal, um das rasante Wachstum der erneuerbaren Energien zu unterstützen und Schwankungen bei der Energieerzeugung zu kompensieren. Der Weg zu intelligenterer Energiewirtschaft in Europa Die Speicherkapazität des europäischen Stromversorgungsnetzes wird erheblich ausgebaut werden müssen, um die zunehmende Nachfrage zu decken. Zudem müssen Maßnahmen ergriffen werden, um erneuerbare Energien besser zu integrieren und die Klimaschutzziele zu erreichen. Tatsächlich wird im Europäischen Strategieplan für Energietechnologie (SET) der EU die Vision skizziert, Windkraft und Solarenergie bis zum Jahr 2020 so weit auszubauen, dass mit ihnen bis zu 20 % bzw. bis zu 15 % des gesamten Energiebedarfs der EU gedeckt werden können. Mit dem Ansatz von ESTORAGE zum Aufrüsten von Pumpspeicherkraftwerken werden nicht nur die Kosten vermieden, die durch den Bau neuer Pumpspeicherkraftwerke entstehen würden, sondern auch deren acht- bis zehnjährige Bau- und Entwicklungszeit. Dieser Vorteil ist von wesentlicher Bedeutung, denn Ziel des Projekts war es, Lösungen zu finden, um 75 % der Pumpspeicherkraftwerke in Europa auf variable Drehzahl aufzurüsten. Das Projektteam schätzt, dass durch wesentliche Aufrüstungen bis zu 10 GW zusätzlicher Regelfähigkeit erreicht werden könnten – und das ohne jegliche Belastung der Umwelt. Auch die unterstützenden Systeme sind Thema des Projekts, etwa die Aufrüstung der IT-Infrastruktur, um eine flexible Systemverwaltung in Echtzeit auch über nationale Systeme hinweg zu ermöglichen. Zudem werden die Projektmitglieder ein fundiertes Geschäftsmodell etablieren, das den EU-weiten Einsatz der Systeme ermöglicht, indem aktuelle Defizite und Hindernisse auf dem Markt und in der Gesetzgebung ermittelt werden, die flexiblen Energietechnologien entgegenstehen. Weitere Informationen finden Sie auf: Projektwebsite von ESTORAGE
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