Pumpspeicherkraftwerke, auch kurz "Pumpspeicherwerke" (PSW) genannt, sind Wasserkraftwerke, die - wie viele herkömmliche Speicherkraftwerke - zur Deckung von Bedarfsspitzen bei der Elektrizitätsversorgung eingesetzt werden und dank ihrer so genannten "Schwarzstartfähigkeit" bei totalen Stromausfällen zum Anfahren anderer Kraftwerke eingesetzt werden können.
In kleinem Maßstab wurden Pumpspeicherkraftwerke seit den 1920ern realisiert. Einer der deutschen Ingenieure, die die Technik für groß dimensionierte Pumpspeicherkraftwerke als weltweite Pionierleistung entwickelt haben, war Arthur Koepchen.
Im Gegensatz zu allen anderen Wasserkraftwerken wird in Pumpspeicherkraftwerken nur in Ausnahmefällen "sauberer Strom" erzeugt. Pumpspeicherkraftwerke erzeugen nur dann wirklich regenerative Energie, wenn sie den benötigten Strombedarf fürs Pumpen auch ebenso decken. In Deutschland werden Pumpspeicherkraftwerke demnach auch gemäß des Erneuerbare-Energien-Gesetzes in der Regel nicht berücksichtigt, da sie als "konventionelle Kraftwerke" eingestuft werden.
Kennzeichen dieses Kraftwerktyps ist der reversible Anlagenbetrieb, da ein und die selbe Turbinen-Einheit auf zwei Weisen funktionieren kann. Bei niedrigem allgemeinem Energiebedarf und folglich billigen Strompreisen fungiert der Generator als stromverbrauchender Motor und pumpt Wasser hoch. Dieses Wasser wird in Spitzenzeiten des Stromverbrauchs durch Turbinen wieder abgelassen, treibt diese an und der Generator produziert in diesem Fall Strom, der wiederum teuer verkauft wird. Insofern nutzen Pumpspeicherkraftwerke im Wesentlichen den Preisunterschied zwischen Grund- und Spitzenstrom aus und betreiben die so genannte "Stromveredelung".
Da Pumpspeicher-Einrichtungen wie wiederaufladbare Batterien funktionieren, werden sie häufig auch als "überdimensionale Akkus" bezeichnet.
Der Anlagenaufbau von Pumpspeicherkraftwerken ähnelt prinzipiell dem von normalen Speicherkraftwerken. Im Unterschied zu diesen verfügen Pumpspeicherkraftwerke aber über keinen natürlichen Wasserzufluss in ihre "Oberbecken" und müssen daher das für den Betrieb nötige Wasser zuerst mit Hilfe von Pumpen in die Höhe bringen.
Zu Zeiten, in denen ein "Überschuss" an elektrischer Energie vorhanden ist (in der Regel nachts), wird daher Wasser durch Rohrleitungen in ein hochgelegenes Speicherbecken befördert. Steigt der Energiebedarf in Starklastzeiten, wird das Wasser abgelassen und treibt Turbinen, in der Regel Pelton-Turbinen oder Francis-Turbinen, an. Starklastzeiten, die von Pumpspeicherkraftwerken bedient werden, sind insbesondere mittags, bei bestimmten medialen Ereignissen wie Fußballspielen oder bei Unwettern, die mit plötzlicher Kälte oder Dunkelheit verbunden sind.
Die Leistung von Pumpspeicherwerken steht bei Bedarf innerhalb von Minuten zur Verfügung und kann in einem weiten Bereich flexibel geregelt werden. Dies ist ein Vorteil gegenüber konventionellen thermischen Kraftwerken, deren Leistung sich nur im Bereich von mehreren Stunden anpassen lässt.
Die Höhe der Kraftwerksleistung ist grundsätzlich abhängig von der verfügbaren Wassermenge und dem nutzbaren Höhenunterschied zwischen Oberbecken und Turbinenhaus. Vor allem in den Alpen mit ihren steilen Berghängen spielen daher sowohl Speicher- als auch Pumpspeicherkraftwerke eine große Rolle bei der Elektrizitätsversorgung.
Durch die vorherrschenden thermischen Kraftwerke, wie zum Beispiel Kernkraft- oder Kohlekraftwerke, die fast konstante Strommengen erzeugen und den gleichzeitig im Tagesverlauf stark schwankenden allgemeinen Stromverbrauch, ist der Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken wirtschaftlich durchaus sinnvoll. Sie bieten nämlich eine Möglichkeit, den "blind" ins Netz eingespeisten Strom, der zu absatzschwachen Tageszeiten entweder quasi kostenlos (bei gleichem Betreiber) oder zu vergleichsweise günstigen Preisen verfügbar ist, zeitlich versetzt in deutlich teurer zu verkaufenden Strom für Bedarfspitzen umzuwandeln. In der Regel erreicht der Verkaufspreis bei diesem Geschäft ein Vielfaches des Einkaufspreises.
Bedingt durch die Tatsache, dass mit dieser Kraftwerksform und dem stromintensiven Pumpen eine "unsichtbare Energievernichtung" einhergeht, sind Pumpspeicherkraftwerke jedoch energiepolitisch und ökologisch sehr umstritten. Grundsätzlich wird rein physikalisch natürlich in jedem Pumpspeicherkraftwerk genauso viel Energie zum Hochpumpen benötigt - effektiv wegen des nicht 100%igen Wirkungsgrades sogar mehr - wie durch das Wasserablassen wieder rückgewonnen werden kann (vgl. Energieerhaltungssatz). Bei modernen Werken werden immerhin fast 80% des zugeführten Stroms wieder zurückgewonnen.
Der Pumpspeicher-Betrieb erfolgt am jeweiligen Standort zwar annähernd emissionsfrei, doch sind natürlich die entsprechenden Emissionen der Kraftwerke hinzu zu rechnen, die den für das nächtliche Hochpumpen des Wassers benötigten Strom liefern. Nur wenn der Pumpstrom tatsächlich und vollständig aus regenerativen Energiequellen stammt, müssen keine Fremdemissionen berücksichtigt werden.
Insbesondere wird häufig kritisiert, dass die von den Betreiberkonzernen angegebenen hohen Wirkungsgrad-Angaben (oft 70-80%) zumeist unrichtig und irreführend seien, weil sie ausschließlich standortbezogen sind. Logischerweise müssten zur Berechnung eines Gesamtwirkungsgrades nämlich die (niedrigeren) Wirkungsgrade der Pumpstromlieferanten (beispielsweise Kohlekraftwerke) zu Grunde gelegt werden und die nochmaligen Wirkungsgradverluste in den Pumpspeicherkraftwerken miteinbezogen werden, so dass deutlich geringere Zahlen angegeben werden müssten.
Bedeutung
Pumpspeicherkraftwerke nehmen in der Regel täglich eine gleichbeibenden Strommenge für den Pumpbetrieb ab. Ihre Existenz sichert dadurch auch einen Teil der wirtschaftlichen Risiken thermischer Kraftwerke ab, die den nachts praktisch nicht benötigten Strom überhaupt erst ins Netz einspeisen. Unter der Annahme eines weiteren Anstiegs des Anteils regenerativer Energien an der Stromerzeugung in Deutschland wird auch mit einer zukünftig steigenden Bedeutung von Pumpspeicherkraftwerken gerechnet, da regenerative Stromerzeugung zumeist starken zeitlichen Schwankungen unterliegt und deshalb effektive Speichermöglichkeiten benötigt.
Liste von Pumpspeicherkraftwerken
Die Kraftwerke sind nach Ländern in der Reihenfolge ihrer MW-Leistung sortiert. Die jeweilige Bauzeit oder Inbetriebnahme ist an den Jahreszahlen abzulesen.
Kraftwerksgruppe Jansen an der Pfreimd mit Pumpspeicherwerk Tanzmühle, 25,2 MW, Pumpspeicherwerk Reisach-Rabenleite, 98,3 MW und Ausgleichswerk Trausnitz (Bayern), zusammen 135 MW, 1951-1961
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