Mit der vorliegenden Seminararbeit werden vorrangig zwei Ziele verfolgt: Zum einen wird zu Beginn der spezielle Kraftwerkstyp der Pumpspeicherkraftwerke dargestellt, zum anderen wird darauffolgend der Möglichkeit nachgegangen, das Speicherproblem der erneuerbaren Energien durch Einsatz der Pumpspeicherkraft zu lösen.
Für die Darstellung des Kraftwerktyps der Pumpspeicherkraftwerke wird im Anschluss an eine kurze prinzipielle Einführung auf verschiedene Aspekte der Pumpspeicherkraftwerke eingegangen. Hierbei werden die Speicherung, die Energieumwandlung, die Bedeutung für die Energiewirtschaft, die Ökonomie sowie der Wirkungsgrad von Pumpspeicherkraftwerken thematisiert.
Anknüpfend an den darstellenden Abschnitt wird der Fragestellung nachgegangen, inwieweit die Pumpspeicherkraft eine Lösung für das Speicherproblem der erneuerbaren Energien sein könnte. Hierfür werden zunächst die derzeitige Stromerzeugung durch erneuerbare Energien (EE) in Deutschland sowie deren geplanter Ausbau betrachtet. Ausgehend von dieser Basis wird danach das Speicherproblem der erneuerbaren Energien abgeleitet, eingegrenzt sowie erörtert.
Den letzten Abschnitt dieser Arbeit bildet ein Ausblick, in dessen Verlauf ein kurzes Fazit die Leitfrage dieser Arbeit beantwortet wird: "Sind Pumpspeicherkraftwerke eine mögliche Lösung für das Speicherproblem?"
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Pumpspeicherkraftwerke
2.1 Speicherung
2.2 Energieumwandlung
2.3 Energiewirtschaftliche Bedeutung
2.4 Ökonomie
2.5 Wirkungsgrad
3. Stromerzeugung durch erneuerbare Energien in Deutschland
3.1 Das Speicherproblem
3.2 Pumpspeicherkraftwerke als Lösungsansatz
4. Ausblick
5. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Rolle von Pumpspeicherkraftwerken als technische Lösung für das durch den Ausbau erneuerbarer Energien entstehende Speicherproblem. Dabei wird analysiert, ob die vorhandenen Kapazitäten in Deutschland ausreichen oder ob internationale Ansätze, insbesondere die Kooperation mit Norwegen, notwendig sind, um die fluktuierende Stromproduktion effizient auszugleichen.
- Technische Grundlagen und Betriebsweisen von Pumpspeicherkraftwerken
- Energiewirtschaftliche Bedeutung und ökonomische Faktoren der Speichertechnologie
- Herausforderungen der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien in Deutschland
- Analyse des Speicherbedarfs im Kontext der Energiewende
- Diskussion über nationale versus internationale Lösungsstrategien
Auszug aus dem Buch
Pumpspeicherkraftwerke
Ein Pumpspeicherkraftwerk ist eine spezielle Form eines Speicherkraftwerks und wird genutzt um elektrische Energie zu speichern. Hierfür wird Wasser mittels elektrischer Energie hochgepumpt und in potentieller Energie zwischengespeichert. Bei Bedarf lässt man das Wasser später wieder herunter strömen und wandelt die potentielle Energie mittels Turbinen und Generatoren wieder in elektrische Energie um. Dieser Vorgang der Zwischenspeicherung ist mit Wirkungsverlusten verbunden, was bedeutet das Pumpspeicherkraftwerke per Saldo weniger Strom erzeugen als sie verbrauchen – sie sind deshalb auch keine Kraftwerke im herkömmlichen Sinne sondern dienen vor allem der Netzregelung und der Abdeckung von Spitzenlasten (vgl. Quaschning 2008, S. 221-223; Leonhard/Wenzel 2007, S. 52-57; vgl. Envia Mitteldeutsche Energie AG 2011 [online]).
Die Speicherkapazität eines Pumpspeicherkraftwerks ist abhängig von der nutzbaren Höhendifferenz zwischen der Turbine und dem Oberbecken sowie von der speicherbaren Wassermenge bzw. dem Nutzvolumen. In Deutschland variieren die genutzten Höhendifferenzen bzw. Fallhöhen im Mittel um die 300 Höhenmeter (bspw. Goldisthal: 350m; Waldeck: 280m; Hohenwarte 310m), eine erwähnenswerte Ausnahme bildet hierbei das Pumpspeicherkraftwerk Wehr, welches eine mittlere Fallhöhe von 625m aufweist. Bezüglich der speicherbaren Wassermenge besitzt das Pumpspeicherkraftwerk Bleiloch mit 215 Mio. m³ das größte Nutzvolumen (vgl. Giesecke/Mosonyi 2005, S. 693; vgl. Quaschning 2008, S. 221-223; vgl. Schluchseewerk AG 2011 [online]; vgl. Vattenfall Europe AG 2011a [online]).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung skizziert die historische Entwicklung von Pumpspeicherkraftwerken in Deutschland und definiert die Zielsetzung, deren Eignung als Lösung für das Speicherproblem erneuerbarer Energien zu untersuchen.
2. Pumpspeicherkraftwerke: Das Kapitel erläutert die technischen Funktionsweisen, die Energieumwandlung, ökonomische Rahmenbedingungen sowie die Bedeutung der Anlagen für die Netzregelung und Spitzenlastabdeckung.
3. Stromerzeugung durch erneuerbare Energien in Deutschland: Es wird die aktuelle Situation der Stromerzeugung beleuchtet und das sogenannte Speicherproblem abgeleitet, das durch fluktuierende Einspeisungen aus Wind und Sonne entsteht.
4. Ausblick: Hier werden internationale Strategien, insbesondere die Nutzung norwegischer Speicherkapazitäten und der Ausbau grenzüberschreitender Übertragungsnetze, als weiterführende Lösungsansätze diskutiert.
5. Zusammenfassung: Die Arbeit fasst die zentralen Erkenntnisse zusammen und betont, dass neben technischer Machbarkeit vor allem ökonomische Aspekte über die zukünftige Relevanz von Pumpspeicherkraftwerken entscheiden.
Schlüsselwörter
Pumpspeicherkraftwerke, Erneuerbare Energien, Speicherproblem, Stromnetz, Netzregelung, Energieumwandlung, Spitzenlast, Energiewirtschaft, Wirkungsgrad, Stromverbrauch, Speicherkapazität, Energiewende, Deutschland, Norwegen, Energieübertragung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit dem technischen und wirtschaftlichen Beitrag von Pumpspeicherkraftwerken zur Lösung des Speicherproblems, das durch den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland entsteht.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Untersuchung umfasst die Funktionsweise der Kraftwerkstechnik, die Einordnung in den deutschen Strommarkt sowie die Prüfung nationaler und internationaler Ausbaupotenziale.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Beantwortung der Leitfrage, ob Pumpspeicherkraftwerke eine reale und tragfähige Lösung für die Speicherung schwankender Energieeinspeisungen darstellen.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse aktueller Studien, energiewirtschaftlicher Daten sowie der Untersuchung konkreter Szenarien des Sachverständigenrates für Umweltfragen.
Was wird im Hauptteil detailliert behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte technische Darstellung der Speicherverfahren und eine anschließende Bedarfsanalyse im Kontext der deutschen Energiewende.
Welche Schlagworte charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Aspekte sind Speichereffizienz, Netzsicherheit, Energiewirtschaft und die strategische Kooperation zur Bewältigung der Energiewende.
Warum ist das Speicherproblem in Deutschland so drängend?
Da die Stromproduktion aus Wind und Sonne fluktuiert und oft nicht mit dem aktuellen Stromverbrauch korrespondiert, bedarf es speicherbarer Kapazitäten, um die Versorgungssicherheit bei 99% zu halten.
Welche Rolle spielt Norwegen für das untersuchte Lösungskonzept?
Norwegen besitzt aufgrund seiner geografischen Gegebenheiten bereits große Speicherkraftwerke, die bei einem entsprechenden Ausbau der Übertragungskapazitäten als großtechnische Speicher für deutschen Windstrom fungieren könnten.
- Citation du texte
- Kilian Norden (Auteur), 2011, Pumpspeicherkraftwerke. Eine Lösung für das Speicherproblem der erneuerbaren Energien?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/489489
