2a. Pumpspeicherkraftwerke

• Speicherkraftwerk: Zufluss von Wasser wird gestaut und bei Bedarf die potenzielle Energie genutzt (gilt als regenerative Energie)

• Pumpspeicherkraftwerke: Wasser wird von niedergelegenem Becken in höhergelegenes Becken gepumpt bei zu viel Strom und dann bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt (keine regenerative Energie)

Real nutzbare Energie: E=g*p*V_Speicher*DeltaH*Wirkungsgrad

Leistung P_Speicher=E_Speicher

WG ungefähr 78%

• Energie Wh: Speichervolumen

• Leistung W: Pump- bzw. Turbinenleistung

• Fallhöhe m: mittlerer Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterbecken

• Volumen m3: Volumen des Speichersees

• Be-/Entladezeit h: i.d.R auf 4 bis 8 h ausgelegt unter Nennleistung

• Speicherdauer : Zeitraum zwischen LAden und Entladen (manchmal auch saisonale Speicherung)

deltaH möglichst hoch

L minimieren für geringere Baukosten und Bauteile wie Leitungen

Wirkungsgrade von: Trafo, Motor, Pumpe, Turbine etc.

• Früher Pumpe und Turbine seperat im Dreimaschinensatz

• Überdruckturbine für große Fallhöhen

  • hoher Wirkungsgrad aber schlechtes Teillastverhalten

• Auch Pumpbetrieb

• Baugrößen von 10 kW bis 770 MW

  • maximale Fallhöhe 700 m (mehrstufig bis 1200m)

  
  

• die zu bewegenden Massen sind zu groß so dass die PSW zu träge sind und können nicht zwischen Betriebsmodi hin und her schalten

Dreimaschinensatz

• Anordnung auf einer Welle waagerecht

Tandem-Bauweise

• Anordnung auf einer Welle übereinander

Reines Umwälzwerk: Oberbecken ohne natürlichen Zufluss

Hybridsystem: Oberbecken mit natürlichem Zufluss

• ein oder mehrere Speicherzyklen pro Tag (Umwälzbetrieb)

• Flexible Regelung 0-100% von Verbrauch Speicherung und Erzeugung

• Produktion von Spitzenenergie (Verbrauchsspitzen abdecken) und Regelenergie (unvorhergesehene Verbrauchs- und Produktionsschwankungen)

Schwarzstartfähig (ohne externe Stromzufuhr)

innerhalb von Minuten - Regellesitung

Umschalten von Pumpen -und Turbinenbetrieb innerhalb von wenigen Minuten - Regellesitung

Vorteile:

• einzige Lösung für großtechnische Stromspeicherung

• Etabliert

• schnelle Reaktionszeiten

• natürlicher Zufluss nutzbar

• lange Speicherzeiten (Verdunstung vernachlässigbar)

• sehr hohe Lebensdauern >100 Jahre

Nachteile:

• Verluste entlang Wirkungsgradkette

• Akzeptanzprobleme (UMwelteingriff)

• kein Ökosystem erlaubt (künstliches Gewässer)

• Geringes Risiko für Überflutung

• Höhenunterschied erforderlich

• bis zu 20 Jahre Planung und Realisierung

• Hohe Investitionskosten, sehr lange Amortisations- und Abschreibungszeiten

• Generatoren speisen Blindlesitung ein, um Belastung der induktiven Verbraucher (Trafos, Spulen, Asynchronmotoren) im Netz auszugleichen

  • Es wird keine Wirkleistung eingespeist

• PSW über Synchronmotoren ans Netz gekoppelt - ermöglicht flexible BL Regelung über Einstellung des Erregerstromes

• Nur PSW können BL einspeisen ohne WL produzieren

• Einnahmequelle fürs “Nichtstun”