Wenn Wasser Strom liefert

Pumpspeicherkraftwerke sind für die Netzstabilität unverzichtbar / Bewährte Großtechnologie

Wenn im Süden die Sonne scheint und im Norden der Wind weht, wird Strom im Überfluss produziert. Die Stromversorgung Deutschlands wird Jahr für Jahr klimafreundlicher. Im vergangenen Jahr lag der Anteil der erneuerbaren Energie beim Rekordwert von 54,4 Prozent, das waren 1,5 Prozentpunkte mehr als 2023 – im Jahr 2000 lag klimafreundlicher Strom erst bei sechs Prozent. Wenn jedoch weder Sonne noch Wind Strom liefern, dann kann Wasser helfen, den benötigten Strom zur Verfügung zu stellen. Pumpspeicherkraftwerke sind eine bewährte Technologie, um Energie zu speichern.

Für die Energiewende haben Pumpspeicherkraftwerke Experten zufolge eine Schlüsselfunktion. Pumpspeicherkraftwerke sind in der Lage, schnell auf Frequenzschwankungen im Stromnetz zu reagieren. Sie können kurzfristig aktiv werden und damit erheblich zur Netzstabilität beitragen. Die Situation ist jedoch widersprüchlich: Trotz ihrer Vorteile stehen sie unter wirtschaftlichem Druck. Wirtschaftliche Rahmenbedingungen und Engpässe in der Infrastruktur verhindern, dass sie ihrer Rolle gerecht werden.

Modernisierung in Forbach

Im Nordschwarzwald baut die Energie Baden-Württemberg (EnBW) riesige Wasserkavernen. Für kilometerlange Tunnel und riesige Hohlräume wird der Berg ausgehöhlt. 500.000 Tonnen Gestein wurden bereits aus dem Berg geholt.

5,2 Kilometer Tunnel und mehr als 500 Schachtmeter werden benötigt, um Platz für die Modernisierung zu machen, die aus Platzgründen und zum Schutz der Natur unterirdisch entsteht.
Der Bau der Kavernen begann 2023 und soll 2027 den Betrieb erlauben. Die Kavernen erhöhen die Speicherkapazität deutlich. Auch die 100 Jahre alten Turbinen des bisherigen Gebäudes werden durch neue, leistungsfähigere ersetzt. Die Technik ist denkbar einfach: „Wenn wir pumpen, beziehen wir Strom, und wenn wir das Wasser ablassen, erzeugen wir Strom“, erklärt Ulrich Rost, Leiter des Rudolf-Fettweis-Werks, das im Murgtal liegt.

Großtechnologische Stromspeicher

„Die Schwankungen im Stromnetz, die wir durch Sonne und Wind haben, federn wir ab, um die Netzstabilität zu sichern“, erläutert Rost. Neben Forbach gibt es in Deutschland etwa 30 Pumpspeicherkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 6500 Megawatt, was der Leistung von mehr als vier Kernkraftwerken entspricht. Die größten stehen in Thüringen und Sachsen, die meisten in Süddeutschland. Damit zählt Deutschlands Pumpspeicherkapazität zu den größten in Europa.
Technologisch sind diese Stromspeicher derzeit die einzige relevante Großtechnologie. Sehr schnell können sie Lastspitzen abpuffern und Schwankungen im Netz ausgleichen. Nach einem Blackout können sie ohne fremde Hilfe – einem sogenannten Schwarzstart – wieder in Betrieb gehen und Strom erzeugen. Im Jahr 2022 haben Pumpspeicherkraftwerke etwa ein Prozent des deutschen Stromverbrauchs eingespeist und damit einen bedeutenden Beitrag zur Versorgungssicherheit geleistet.

Strukturelles Problem

Der Strompreis bildet sich durch Angebot und Nachfrage an der Leipziger Strombörse. Es gibt eine Besonderheit: Für Deutschland gilt eine einheitliche Preiszone, auch wenn es im Norden zu viel Strom gibt und er wegen Engpässen nicht in den Süden gelangen kann. In Bayern kann somit der Strom knapp sein, während an der Nordseeküste ein starker Wind weht. Sobald das Stromsystem einen Energieüberschuss meldet, sollte die Welt für Pumpspeicherkraftwerke in Ordnung sein. Dann könnte eigentlich das Wasser nach oben gepumpt werden, um bei Bedarf innerhalb von Sekunden wieder Strom über die Turbinen zu erzeugen.

Wenn aber eine Engpasssituation besteht, dann kann es erforderlich sein, dass im Norden Windkraftanlagen bei zu viel Strom abgeschaltet werden müssen und im Süden beispielsweise Gaskraftwerke und eben auch Pumpspeicherkraftwerke zur Stromerzeugung eingeschaltet werden. Das nennt man Redispatch oder Engpassmanagement. Wenn der Strom durch Windenergie im Norden entsteht und im Süden benötigt wird, dann fehlt der physische Zugang zur überschüssigen Energie, weil es die Stromtrassen noch nicht gibt. Denn Netzstabilität und Versorgungssicherheit haben Vorrang. Es darf immer nur so viel Strom entnommen werden, wie produziert wird, damit das Netz nicht zusammenbricht.

Eine Aufteilung Deutschlands in mehrere Strompreiszonen hätte laut einer Studie der europäischen Netzorganisation ENTSO-E im Auftrag der europäischen Regulierungsbehörde ACER geringere Redispatch-Kosten zur Folge. Allerdings würde der Strom nicht nur in manchen Regionen teurer, sondern es würden auch erhebliche weitere Kosten entstehen. Den potenziellen Einsparungen stehen folglich deutliche Mehrkosten gegenüber. Der prognostizierte gesamtwirtschaftliche Nutzen basiert zudem auf Daten von 2018, ohne die aktuelle Dynamik des Marktes zu erfassen.

Zuverlässig und effizient

In umfangreichen Studien hat Professor Michael Sterner von der OTH Regensburg die Rolle von Pumpspeicherkraftwerken analysiert. Sie gehören zu den ältesten und zuverlässigsten Formen der Stromspeicherung. Er attestiert ihnen mit 80 bis 85 Prozent einen hohen Wirkungsgrad. Der Experte für Energiespeicher schreibt ihnen eine zentrale Rolle im Stromsystem als Kurzzeitspeicher zu.
Entscheidend für die Rolle der Pumpspeicherkraftwerke wird sein, wie der Strommarkt gestaltet ist. Langfristige Anreize für Speicherbetreiber und eine Einbeziehung der Technologie in die Netzplanung können einen freundlichen Rahmen schaffen. Dann können Pumpspeicherkraftwerke ihrer Rolle gerecht werden. [ dlu ]

Weitere Informationen zum Pumpspeicherkraftwerk:
www.enbw.com/unternehmen/themen/wasserkraft/pumpspeicherkraftwerk-forbach/
www.enbw.com/unternehmen/themen/speicher/stromspeicher.html
www.enbw.com/media/presse/pressemappe/forbach/rfw_broschuere_100-jahre-forbach_fin.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Rudolf-Fettweis-Werk
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzenbachtalsperre