Pumpspeicherkraftwerk

Ein Pumpspeicherkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk. Elektrische Energie kann mit Pumpspeicherkraftwerken über einen längeren Zeitraum gespeichert werden. Als Speichermedium wird Wasser verwendet. Ein Pumpspeicherkraftwerk weist ein oberes Wasserreservoir, das Oberwasser und ein unteres Wasserreservoir, das Unterwasser auf. Bei Pumpspeicherkraftwerken werden diese auch als Oberbecken und Unterbecken bezeichnet. Weitere Komponenten stellen die Pumpe, die Wasserturbine und der Generator dar. Bei der Verwendung einer Francisturbine als Wasserturbine kann auf die Installation einer separaten Pumpe verzichtet werden, da die Francisturbine auch als Pumpe betrieben werden kann. In diesem Fall wird die Francisturbine als Pumpturbine eingesetzt. Die Bauweise mit einer Pumpturbine und einem Generator wird als Zwei-Block-Satz bezeichnet. Werden Pumpe und Wasserturbine als getrennte Komponenten ausgeführt, handelt es sich um einen Drei-Block-Satz.

Während des Speichervorgangs wird Wasser aus dem Unterwasser in das Oberwasser gepumpt. Die Phase des Speichervorgangs wird als Pumpbetrieb bezeichnet. Im Pumpbetrieb wird der elektrische Energiebedarf der Pumpe aus dem öffentlichen Stromnetz gedeckt. Im Pumpbetrieb wird die bezogene elektrische Energie in potentielle Energie des Wassers umgewandelt. Es existieren zudem Pumpspeicherkraftwerke, bei denen das Oberwasser zusätzlich durch einen natürlichen Zulauf gespeist wird.

In Spitzenlastzeiten des Stromnetzes wird das Wasser aus dem Oberwasser über Druckrohrleitungen oder Druckstollen zurück in das Unterwasser geleitet. Dabei wird es als Triebwasser einer Wasserturbine zugeführt und versetzt diese in eine Rotationsbewegung. Mit einem Generator wird die Rotationsbewegung in elektrische Energie umgewandelt. Die Phase der Stromerzeugung wird als Generatorbetrieb bezeichnet.

Neben der Bereitstellung von elektrischer Energie können Pumpspeicherkraftwerke auch im Phasenschieberbetrieb arbeiten. Dabei stellt der Generator Blindleistung bereit, die für ein stabiles Stromnetz erforderlich ist. Die Wasserturbine und die Pumpe rotieren im Phasenschieberbetrieb im Leerlauf. Die im Phasenschieberbetrieb auftretenden Reibungsverluste werden durch Strombezug aus dem öffentlichen Stromnetz gedeckt.

Bei Pumpspeicherkraftwerken befindet sich das Maschinenhaus oberhalb der Erdoberfläche. Erfolgt die Installation des Maschinenhauses des Pumpspeicherkraftwerks mit allen Komponenten in einem Berg, wird es den Kavernenkraftwerken zugeordnet.

Die Speicherkapazität von Pumpspeicherkraftwerken ist vom Volumen des Oberwassers sowie von der Höhendifferenz zwischen dem Oberwasser und dem Unterwasser abhängig. Typische Speicherkapazitäten ermöglichen die Bereitstellung der maximalen Leistung zur Stromerzeugung über einen Zeitraum von 4 bis 8 Stunden. Die erreichbaren Wirkungsgrade liegen bei modernen Pumpspeicherkraftwerken im Bereich von 70 Prozent bis 85 Prozent. Bei Angaben zum Wirkungsgrad ist zu berücksichtigen, dass Verluste sowohl im Pumpbetrieb als auch im Generatorbetrieb auftreten.

Der Vorteil eines Pumpspeicherkraftwerks besteht darin, dass die installierte Leistung innerhalb weniger Minuten abgerufen werden kann. Damit haben Pumpspeicherkraftwerke eine hohe Bedeutung für die Stabilität des Stromnetzes. In Deutschland sind Pumpspeicherkraftwerke mit einer Leistung von etwa 1 MW bis ca. 1.000 MW installiert. In Abhängigkeit von der Häufigkeit der Befüllung und Entleerung werden Pumpspeicherkraftwerke in Tagesspeicher, Wochenspeicher, Monatsspeicher und Jahresspeicher unterteilt.

Synonym(e):

Pumpspeicherwerk, Umwälzwerk

Englische Übersetzung(en):

pumped-storage power plant, pumped-storage hydroelectric power station