In dieser Facharbeit beschäftige ich mich mit dem Thema der regenerativen Energien und ihrem wirtschaftlichen Nutzen. Da dieser Bereich zu umfassend für eine einzige Facharbeit ist, konzentriere ich mich auf die Wasserkraft, speziell auf Pumpspeicherkraftwerke und wie man diese aus ökonomischer Sicht betrachten kann.
Als Erstes werde ich verschiedene Arten der Wasserkraftwerke vorstellen. Dazu passend werden die Turbinen, die überwiegend bei Pumpspeicherkraftwerken verwendet werden, vorgestellt. Die anschließende und ausführliche Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise eines Pumpspeicherkraftwerks, mit Hilfe von Grafiken, stellt das eigentliche Thema dieser schriftlichen Arbeit dar. Der Abschnitt wird den größten Teil der Facharbeit ausmachen. Im dritten Abschnitt wird die zuvor erläuterte Spezialisierung der Wasserkraftwerke anhand von einem realen Beispiel aus ökonomischer Sicht betrachtet.
Abschließen wird die Facharbeit und somit auch die gesamte Analyse von Pumpspeicherkraftwerken durch eine Bewertung abgerundet, die sich auf die Ergebnisse der zuvor durchgeführten Wirtschaftlichkeitsberechnung bezieht.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Die verschiedenen Arten der Wasserkraftwerke und ihre Turbinen
3. Das Pumpspeicherkraftwerk
3.1. Das Oberbecken oder auch Speicher(becken) genannt (1)
3.2. Das Einlaufwerk (2)
3.3. Das Wasserschloss (3)
3.4. Die Staumauer (4)
3.5. Die Druckrohrleitungen (5)
3.6. Die Turbine/Pumpturbine (6)
3.7. Das Maschinenhaus (auch Maschinenhalle genannt) (7)
3.8. Die Maschinen (8)
3.9. Das Unterbecken (9)
3.10. Der Transformator (10) und das Stromnetz (11)
4. Betrachtung von Pumpspeicherkraftwerken aus ökonomischer Sicht
5. Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Facharbeit untersucht Pumpspeicherkraftwerke hinsichtlich ihrer technischen Funktionsweise sowie ihrer ökonomischen Rentabilität als Energiespeicher. Ziel ist es, aufzuzeigen, wie diese Anlagen als Puffer für konventionelle Kraftwerke dienen und unter welchen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen ihr Betrieb für Unternehmen profitabel gestaltet werden kann.
- Technische Grundlagen und Klassifizierung von Wasserkraftwerken
- Detaillierter Aufbau und Funktionsweise von Pumpspeicherkraftwerken
- Wirtschaftliche Analyse der Schluchseewerk AG anhand von Geschäftsberichten
- Bedeutung von Stromspitzen und Volllastzeiten für die Rentabilität
- Ökologische Aspekte und gesellschaftlicher Nutzen der Anlagen
Auszug aus dem Buch
3.6. Die Turbine/Pumpturbine (6)
Die Turbine stellt das Herzstück der ganzen Anlage dar. Die Turbinenarten kann man durch ihre verschiedenen Eigenschaften unterscheiden und somit fällt die Wahl der richtigen Turbine für ein Pumpspeicherkraftwerk nicht schwer. Zu berücksichtigen sind unter anderem die Fallhöhe und der Durchfluss. Eine falsch eingesetzte Turbine kann nur einen sehr schlechten Wirkungsgrad erzielen.
Im Folgenden wird eine Francis-Turbine erläutert:
Das Besondere an der Francis-Turbine ist ihre reversible Funktion, d.h. sie kann sowohl als Turbine, aber auch als Pumpe eingesetzt werden. Die Francis-Turbine hat einen mittleren bis großen Fallhöhenbereich (10-700m) und erreicht einen Wirkungsgrad von über 90%. Es gibt Langsam-, Normal- und Schnellläufer. Die Francis-Turbine gehört zu den Überdruckturbinen und arbeitet mit nicht stark schwankenden Wassermengen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Eigenschaften der beschrieben Turbine, besonders die gleichzeitige Nutzung als Pumpe und Turbine, für Pumpspeicherkraftwerke sehr gut geeignet ist.
Die Turbine ist folgendermaßen aufgebaut. In der Schnecke, auch Spirale genannt, die mit dem Zuflussrohr der Druckrohrleitungen (5) verbunden ist, befindet sich ein Laufrad mit gekrümmten Laufschaufeln. Die Laufschaufeln sind von einem Leitrad mit Leitschaufeln umschlossen. Diese Leitschaufeln sind in ihrem Einstellwinkel veränderbar, um sowohl einen konstanten Wasserzufluss, als auch eine gleichbleibende Leistung der Turbine zu gewähren. Durch Verändern der Einstellwinkel kann ebenfalls auf Druckveränderungen reagiert werden. Das Laufrad ist durch eine Stahlwelle mit dem Generator verbunden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in das Thema der regenerativen Energien ein und erläutert den Fokus auf die technische und ökonomische Betrachtung von Pumpspeicherkraftwerken.
2. Die verschiedenen Arten der Wasserkraftwerke und ihre Turbinen: Das Kapitel bietet einen Überblick über unterschiedliche Kraftwerkstypen und differenziert zwischen Gleichdruck- und Überdruckturbinen.
3. Das Pumpspeicherkraftwerk: Hier wird der detaillierte technische Aufbau der Anlage, von der Staumauer bis zum Transformator, erläutert.
4. Betrachtung von Pumpspeicherkraftwerken aus ökonomischer Sicht: Anhand der Schluchseewerk AG wird eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchgeführt, um die Rentabilität der Anlagen zu bewerten.
5. Fazit: Das Fazit fasst die ökonomische Sinnhaftigkeit sowie den ökologischen Mehrwert von Pumpspeicherkraftwerken zusammen.
Schlüsselwörter
Pumpspeicherkraftwerk, Wasserkraft, regenerative Energien, Francis-Turbine, Stromspitzen, Schluchseewerk AG, Wirtschaftlichkeit, Energiespeicher, Volllastzeit, Stromnetz, Wasserbau, Wirkungsgrad, Stromproduktion, Netzstabilität, Oberbecken.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Facharbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Funktionsweise von Pumpspeicherkraftwerken und analysiert diese gleichzeitig unter ökonomischen Gesichtspunkten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind der technische Aufbau von Wasserkraftanlagen, der Einsatz von Turbinen sowie die wirtschaftliche Auswertung eines realen Anlagenbetreibers.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es zu verstehen, wie Pumpspeicherkraftwerke als Puffer im Stromnetz funktionieren und welche wirtschaftlichen Faktoren ihre Rentabilität bestimmen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Arbeit, die auf Fachliteratur sowie auf der Analyse von Geschäftsberichten der Schluchseewerk AG basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil beschreibt detailliert die Komponenten eines Pumpspeicherkraftwerks, wie das Oberbecken, das Wasserschloss und die Francis-Turbine, sowie die ökonomische Auswertung von Erträgen und Kosten.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Pumpspeicherkraftwerk, regenerative Energien, Francis-Turbine, Stromspitzen und Rentabilität.
Warum ist die Francis-Turbine besonders für Pumpspeicherkraftwerke geeignet?
Ihre Besonderheit liegt in der reversiblen Funktion, wodurch sie sowohl als Turbine zur Stromerzeugung als auch als Pumpe zur Befüllung des Oberbeckens eingesetzt werden kann.
Welche Rolle spielt das Wasserschloss in der Anlage?
Es dient als Ausgleichsbecken, um gefährliche Druckschwankungen und Druckstöße beim An- und Abfahren der Anlage abzufedern und Beschädigungen zu vermeiden.
Warum betreibt die Schluchseewerk AG Pumpspeicherkraftwerke trotz des Risikos schwankender Strompreise?
Die Anlagen dienen als wichtige Puffer zur Netzstabilität. Durch gezieltes Pumpen bei niedrigen Strompreisen und Stromerzeugung bei hohen Preisen können sie wirtschaftlich rentabel arbeiten.
- Arbeit zitieren
- Martin Gerlach (Autor:in), 2012, Pumpspeicherkraftwerke aus ökonomischer Sicht, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/301901
