TU Wien : Flexible Pumpturbine für Speicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke eignen sich bestens dafür, die Schwankungen von Angebot und Nachfrage auszugleichen. Allerdings waren sie bisher nur in recht großem Maßstab wirtschaftlich sinnvoll. An der TU Wien wurde eine neue, flexible Pumpturbine entwickelt, die hydraulische Energiespeicher auch bei niedrigerer Leistung rentabel macht. Statt eines Stausees genügt in Zukunft auch ein kleines Wasserreservoir.

„Pumpspeicherkraftwerke sind heute Großanlagen, die oft eine Leistung von mehreren hundert Megawatt bringen“, sagt Prof. Christian Bauer vom Institut für Energietechnik und Thermodynamik der TU Wien. „Unser neues System lässt sich allerdings auch im niedrigen Megawatt-Bereich einsetzen.“ Das Herzstück des Systems ist eine Pumpturbine. Ein einziger Maschinenstrang kann – je nach Betriebsrichtung – sowohl Wasser nach oben pumpen als auch die Energie des herabfließenden Wassers in elektrischen Strom umwandeln. Neu an der Pumpturbine ist, dass sie modular aufgebaut ist. Baukastenartig kann man für unterschiedliche Anforderungen die richtige Anlage zusammenstellen.

Ihre Zahl kann in dem an der TU Wien entwickelten System von eins bis fünf variiert werden – je nach Fallhöhe und benötigtem Durchfluss. Auf der elektrischen Seite gibt es ebenso eine Variationsmöglichkeit. Mit diesem Konzept lassen sich die Investitionskosten senken und selbst kleinere Wasserreservoirs könnten als Energiespeicher genutzt werden – zum Beispiel Beschneiungsspeicher, in denen Wasser für Schneekanonen gesammelt wird, oder stillgelegte Kohleminen im europäischen Flachland. „Große Pumpspeicherkraftwerke können nur dort errichtet werden, wo auch die entsprechenden Hochspannungsleitungen zur Verfügung stehen“, erklärt Bauer. „Kleinere Anlagen lassen sich problemlos in das bestehende Elektrizitätssystem einfügen.“

„Ursprünglich waren sie dafür gedacht, tägliche oder jahreszeitliche Schwankungen auszugleichen“, sagt Bauer. Heute sind die Anforderungen aber viel höher geworden. Durch stark fluktuierende erneuerbare Energieträger kann sich innerhalb kurzer Zeit ein Überschuss oder ein Mangel an elektrischer Energie ergeben. Die Pumpspeicherkraftwerke müssen viel schneller reagieren als früher. „Unsere Pumpturbine kann in weniger als vier Minuten zwischen Pumpbetrieb und Turbinenbetrieb wechseln“, betont Bauer. „Dadurch wird sie zum idealen Gerät für eine dezentrale, flexible Energiespeicherung.“