Leistungsfähigere Speicher für Solar- und Windenergie: Karlsruher Institut für Technologie optimiert Pumpspeicherwerke

Schneller Ausgleich von Schwankungen bei Windkraft und Photovoltaik

Pumpspeicherwerke können sehr schnell auf die aktuelle Stromproduktion und den -verbrauch reagieren. Schwankungen bei Windkraft und Photovoltaik gleichen sie ebenso aus wie Lastspitzen und Schwachlastzeiten. Zudem stellen sie eine ausgereifte und günstige Technologie zum Speichern großer Strommengen dar.

Forschung zur Verbesserung von Wirkungsgrad und Betriebssicherheit

Eine Speicherkapazität von 13 Gigawattstunden (GWh) soll künftig das Pumpspeicherwerk Atdorf bieten, bei einer Turbinenleistung von 1.400 Megawatt (MW). Etwa 1.300 MW sollen es nach der gerade laufenden Erweiterung im luxemburgischen Pumpspeicherwerk Vianden sein. Damit gehört es zu den größten europäischen Pumpspeicherwerken.

Anlagen wie diese zu optimieren, sowohl was den Wirkungsgrad als auch was die Betriebssicherheit betrifft, ist Gegenstand der Forschung von Thomas Mohringer vom Institut für Wasser und Gewässerentwicklung (IWG) des KIT.

Eines seiner Ziele ist, möglichst viel der Restenergie aus dem Wasser zu gewinnen, das im Turbinenbetrieb ins untere Becken eines Pumpspeicherwerkes strömt. Ober- und Unterbecken werden im Pumpspeicherwerk Atdorf mit einem neun Kilometer langen Stollen verbunden sein, der einen Durchmesser von neun Metern hat – das ist vergleichbar mit dem eines Autobahntunnels. Die Verluste in einer solchen Rohrleitung hängen von einem komplexen Zusammenspiel der Geschwindigkeit des Wassers, drallbehafteten Strömungen und Krümmungseffekten ab. Zum Beispiel wird in einem Rohr mit größerem Durchmesser das Wasser langsamer, wodurch die Verluste durch Reibung geringer werden.

Intelligent optimiertes Ein- und Auslaufbauwerk steigert den Wirkungsgrad

„Würde man das Wasser, nachdem es die Turbinen durchlaufen hat, einfach aus dem Kraftwerk fließen lassen, ginge aber immer noch viel Geschwindigkeitsenergie verloren“, erläutert Thomas Mohringer.

„Ein intelligent optimiertes Ein- und Auslaufbauwerk wirkt deshalb als Diffusor: Es bremst das Wasser allmählich ab, wandelt Geschwindigkeits- in Druckenergie um – und verbessert damit den Wirkungsgrad des Pumpspeicherwerks.“

"Das entspricht der Leistung einer Windkraftanlage – ohne Zusatzaufwand, einfach durch ein intelligentes Bauwerksdesign. Darüber hinaus wird die Betriebssicherheit durch die homogenere Strömung im Bauwerk erhöht“, so Mohringer.

16.07.2012 | Quelle: Karlsruher Institut für Technologie | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH