Lange galten Pumpspeicherkraftwerke mit ihrer mehr als hundert Jahre alten Technologie als nicht wirtschaftlich für die Betreiber. Das ändert sich gerade, denn in der Energiewende werden Speicher immer wichtiger.
In Forbach im Nordschwarzwald wird seit rund einem Jahr an einem neuen Pumpspeicherkraftwerk gearbeitet. Mit dem Rudolf-Fettweis-Werk gibt es hier bereits ein bestehendes Pumpspeicherkraftwerk, das ausgebaut und für die Anforderungen der Energiewende fit gemacht werden soll.
Kilometerlange Tunnel werden dafür Stück für Stück in den Fels unterhalb des bisherigen Speichersees gesprengt und gebohrt. In zwei großen Höhlen, den Kavernen, sollen später die gesamte Kraftwerkstechnik und ein großer Wasserspeicher Platz finden. Das Projekt ist eines von insgesamt drei Pumpspeicherausbau- oder Neubauvorhaben, die helfen sollen, das deutsche Stromnetz zu puffern.
Je höher, desto besser
Die Idee hinter Pumpspeicherkraftwerken ist einfach, aber wirkungsvoll. Das Kraftwerk funktioniert in zwei Richtungen. Entweder rauscht Wasser aus dem höher gelegenen Speichersee in die Turbinen im Kraftwerk, treibt sie an und erzeugt so Strom. Oder das Wasser wird mit Strom, der gerade im Netz überschüssig ist, in die Talsperre hochgepumpt, je nachdem, ob Strom gebraucht wird oder gespeichert werden soll. Dabei gilt: Je größer der Höhenunterschied zwischen Oberbecken und Turbinen ist, desto effektiver arbeitet das Kraftwerk.
Kilometerlange Tunnel werden Stück für Stück in den Fels unterhalb des bisherigen Speichersees gesprengt und gebohrt.
Wenn kein Wind weht und keine Sonne scheint
Strom aus erneuerbaren Quellen, darin sind sich Forschende einig, schont das Klima. Allerdings bringt der grüne Strom auch Herausforderungen mit sich, denn Wind und Sonne sind nicht jederzeit in gleichen Mengen verfügbar.
Ulrich Gommel vom Energieversorger EnBW leitet den Ausbau in Forbach. Für ihn sind Pumpspeicher eine gute Möglichkeit die Schwankungen der Erneuerbaren auszugleichen. “Beispielsweise in den Mittagsstunden, wenn sehr viel solare Energie da ist, dann springt das Kraftwerk an, dann wird gepumpt, dann wird Energie eingespeichert und zum Beispiel in den frühen Morgenstunden oder auch in den späten Abendstunden, wenn wir keine solare Einspeisung haben, dann wird aus dem Wasser, das wir im Oberbecken haben wieder Strom erzeugt und der wird an das Netz abgegeben.”
Speicher, wie der in Forbach gewinnen in Zukunft an Bedeutung. Die Energiewende kann nur dann funktionieren, wenn Strom sinnvoll gespeichert wird. Davon ist Michael Sterner, Professor für Energiespeicher und -systeme an der OTH Regensburg überzeugt. “In Zukunft werden wir noch viel mehr solcher Speicher brauchen, weil die Netze an ihre Grenzen kommen, und es braucht eben zur Integration von Wind- und Solaranlagen nicht nur die Netze, die die Energie räumlich verteilen, wir müssen wirklich zu jeder Sekunde Stromversorgung, -erzeugung und -verbrauch im Gleichgewicht halten, sonst bekommen wir einen Blackout.”
Großprojekt unter Tage
Bis Herbst 2027 sollen die Arbeiten in Forbach dauern, dann soll das neue Pumpspeicherkraftwerk in Betrieb gehen. Um den straffen Zeitplan einzuhalten, wird aktuell mehrmals täglich gesprengt. Rund eine halbe Millionen Tonnen Granit haben die Arbeiter so schon aus dem Berg geholt, noch einmal so viel muss noch raus.
Dass Kraftwerk und Unterbecken später im Berg liegen sollen, macht die Arbeiten aufwendig. Anders wäre ein Ausbau hier aber kaum möglich gewesen, erklärt Projektleiter Ulrich Gommel in der ARD-KlimaZeit. “Für die Kavernenlösung haben wir uns entschieden, weil das bestehende Ausgleichsbecken in Forbach, das wir später als Unterbecken des neuen Kraftwerks nutzen wollen, schlicht zu klein ist und an der Oberfläche kein Platz für ein größeres Becken ist, insofern mussten wir in den Berg ausweichen.“
Jenseits der Staumauer liegt der Speichersee Forbach.
Die Kavernenlösung spart am Ende aber nicht nur Platz, sie ist auch besser für die Natur in der Region, meint Fritz Mielert, Referent für Umwelt und Energie beim BUND Baden-Württemberg. Denn bei Pumpspeicherkraftwerken werde normalerweise ein sehr großer Eingriff in die Natur vorgenommen. “Wenn wir sagen, wir speichern Wasser im Berg, dann haben wir diese Eingriffe einfach überhaupt nicht. Hochlagen von Gebirgen sind einfach Naturräume, die sehr empfindlich sind.” Außerdem wird der Granit, den die Tunnelbauer aus dem Berg holen, in einen nahegelegenen Steinbruch gebracht und dort sortiert. Ein Schritt, der dazu führt, dass im Steinbruch über etliche Jahre kein neues Gestein abgebaut werden muss.
Vorteile von Pumpspeichern
Pumpspeicherkraftwerke sind eine etablierte Technologie. Das spreche für sie, meint Speicherexperte Michael Sterner, denn sie seien erprobt, vergleichsweise wartungsarm, robust und inzwischen auch wieder wirtschaftlich, denn der Strommarkt ändere sich. “Der Effekt ist, dass wir jetzt tagsüber wirklich Strom haben, der nix mehr kostet, teilweise negative Strompreise, das heißt, man bekommt was bezahlt. Und in den Randzeiten, also bei Sonnenauf- oder Sonnenuntergang und in der Nacht, sind die Strompreise dann höher”, so Sterner. Für die Betreiber der Pumpspeicherkraftwerke lohnt es sich also, finanziell den Strom, während er günstig ist, einzuspeichern und dann teurer wieder zu verkaufen.
Ein Puzzleteil im Speichermix
Doch bei allem Optimismus: Die Pumpspeichertechnologie hat klare Grenzen. Es ist schwierig, geeignete Standorte zu finden. Die Anlagen brauchen sehr viel Platz oder, wie in Forbach, aufwändige Bauarbeiten. Es kommen nur bestimmte Orte mit einer entsprechenden Höhendifferenz in Frage. Hinzu kommt: Die Speicherdauer der Pumpspeicher ist begrenzt.
Pumpspeicherkraftwerke, erklärt Michael Sterner, sind Kurzzeitspeicher. “Vom Sommer in den Winter können sie die Energie nicht bringen, dafür sind sie nicht ausgelegt, weil sie halt maximal die Energie sechs, sieben oder acht Stunden liefern, Batteriespeicher sind so bei einer bis zwei Stunden, also das ergänzt sich sehr gut und dann für die langen Zeiträume brauchen wir die Gasspeicher, zukünftig Wasserstoff.”
Der Speichermix macht’s
Um in der Energiewende zu bestehen, ist ein Mix aus verschiedenen Speichermöglichkeiten notwendig: Einerseits Kurzzeitspeicher, die den Strom zum Beispiel über einige Stunden speichern und so Engpässe oder Überschüsse im Stromnetz ausgleichen. Andererseits sind Langzeitspeicher notwendig, die Zeiträume von einigen Tagen bis hin zu Monaten abdecken können. Sie speichern Energie um Dunkelflauten (Zeiten, in denen kein Wind weht und keine Sonne scheint) auszugleichen oder Energievorräte für die Heizperiode im Winter anzulegen.
Auch Dirk Uwe Sauer, Professor für Speichersystemtechnik an der RWTH Aachen, sieht Wasserstoff als aktuell beste Perspektive um Energie über längere Zeiträume zu speichern. “Das werden vor allem Produkte sein, die aus Wasserstoff hergestellt werden, so dass wir dann auch mal zwei bis drei Wochen ohne viel Wind und Sonne überbrücken können”, sagt er in der ARD-KlimaZeit. Denkbar wäre zum Beispiel Wasserstoff mit dem Power-to-Gas-Verfahren aus Erneuerbarem Strom zu gewinnen und dann in großen Gasspeichern zu lagern.
