Pumpspeicherkraftwerke als wirtschaftliche Assets für Regelleistung und Speicher in erneuerbare Energiesystemen

Pumpspeicherkraftwerke (PSKW) beweisen seit vielen Jahrzehnten, dass hochflexible Speicher-kraftwerke eine Vielzahl von Leistungen für die Energiesicherheit bereitstellen. Durch die notwendige Umstellung des gesamten Energiesystems auf vorwiegend erneuerbare Erzeugung und weitgehende Elektrifizierung aller technischen Systeme und Prozesse erfahren die PSKWs einerseits eine Bestätigung ihrer Notwendigkeit und andererseits eine Renaissance des Ausbaus. Gerade in Österreich sind derzeit PSKWs mit etwa 850 MW in Bau und viele große Projekte in Vorbereitung. Mit dem genehmigten Untertage PSKW Forbach steht auch in Deutschland seit langer Zeit wieder PSKW vor dem Bau.
Die kontinuierliche Weiterentwicklung dieser Technologie über bereits mehr als 100 Jahre bietet eine wettbewerbsfähige Möglichkeit Stromerzeugung zeitlich umzulagern und das Netz zu stabilisieren. PSKWs sind der Enabler der Energiewende. Durch die hohen installierten Leistungen und der rotierenden Massen bieten PSKWs einen unverzichtbaren und hoch flexiblen Schutz der Funktionsfähigkeit des elektrischen Systems. Für die Energiewende hin zu 100% aus erneuerbaren Quellen aus Wind-, Wasser-, Sonnenkraft und Geothermie sind PSKWs eine Schlüsseltechnologie um die Umlagerung von Sonnenkraft in der warmen und hellen Jahreszeit sowie die Windkraftumlagerung in der kalten und dunkleren Jahreszeit zu gewährleisten. Aufgrund der Saisonalität von Sonnenkraft und Windkraft werden keine saisonale Speicherung von Strom benötigt, sondern Speicherzeiten von wenigen Wochen. Allerdings führen unstete und großräumig variierende Windzonen zu komplexen Stromflüssen, was einen leistungsstarken Ausbau des Europäischen Übertragungsnetzes bedarf. Aufgrund des Fehlens von Offshore Gebieten zur großskaligen Windkrafterzeugung in Alpinen Länder und Regionen ergeben sich mit dem Ausbau der Pumpspeicherkraftwerke die Möglichkeit der wirtschaftlichen Bereitstellung von Ausgleichsleistung und Speichervermögen als bedeutendes Handelsgut im europäischen Energiemarkt.
Dieser Beitrag zeigt, wie exemplarisch wie ein 100% erneuerbare Stromerzeugung für Deutschland 2030 aus der Extrapolation von Jahresdaten von 2012-2020 funktionieren kann und untersucht die notwendigen Speicher und Leistungsmengen für den PSKW Park und vergleicht dies mit kombinierter PSKW Speicherung und großen indirekten Jahresspeicher, wie in Norwegen sowie mit Speicherung und Wiederverstromung über Wasserstoff. Es wird gezeigt, dass der Ausbau der Pumpspeicherkraftwerke und Jahresspeicher aus der Errechnung des Bedarfs der Energiewende die wirtschaftlichste Variante darstellt.