Der Energieverbrauch von Industrie und Privathaushalten fällt oft nicht zeitlich mit der Energieerzeugung von Wind-, Solar- oder Wasserkraftwerken zusammen. Die Stromnetze sind derzeit kaum in der Lage, die Schwankungen erneuerbarer Energiequellen wie der Windenergie abzufangen, ohne auf fossile Kraftwerke mit Ausstoß von klimaschädlichem CO₂ zurückzugreifen. In Bergregionen wie den deutschen Mittelgebirgen und den Alpen werden zu diesem Zweck Pumpspeicherkraftwerke (PSK) eingesetzt. Dabei wird Wasser bei überschüssiger Stromerzeugung in Speicherbecken auf höhere Topographie gepumpt. Bei steigendem Stromverbrauch fließt das Wasser durch Turbinen wieder zu Tal. Dieses Verfahren ist nach Ansicht der Technischen Universität (TU) Braunschweig die derzeit am besten ausgereifte und kostengünstigste Art der Energiespeicherung.
Im Projekt Alpheus, an dem auch die TU mit zwei Instituten beteiligt ist, arbeiten Wissenschaftler seit Anfang April nun an Lösungen, damit auch Gebiete im Flachland von dieser eigentlich bekannten Technologie profitieren können.
Passende Pump-Turbinen-Technologie fehlt bislang
Die größte Herausforderung für die breite Etablierung von Pumpspeicherlösungen ist das Fehlen einer geeigneten RPT-Technologie (Reversible Pump-Turbine), die sowohl im Pump- als auch im Turbinenbetrieb bei niedrigen Förderhöhen effizient arbeiten kann. In dem Forschungsprojekt entwickeln die Forscher aus den Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik, Bauingenieurwesen und Fischökologie zwei neue RPT-Prototypen.
In Bereich der elektrotechnischen Entwicklung arbeitet die TU Braunschweig zusammen mit der Universität Gent (Belgien) und der Universität Uppsala (Schweden). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (elenia) an der TU Braunschweig binden die Einheit zur Stromerzeugung in ein Modell des Stromnetzes ein. Anschließend messen sie dessen Auswirkungen auf das Netz. Dies ermöglicht eine Bewertung, wie größere Stromnetze auf die dezentrale Energiespeicherung reagieren.
Standortwahl für neue und nachzurüstende Pumpensysteme und Becken
Im Bereich der diese Technologie aufnehmenden Bauwerke arbeitet die TU Braunschweig zusammen mit der Universität Stuttgart, der Technischen Universität Delft (Niederlande), dem IHE Delft Institute for Water Education (Niederlande) sowie der Universität Pau (Frankreich) und der Region Adour. Die Partner analysieren Standorte entlang der europäischen Küstenlinien für die Anwendung von PSK. Es werden konzeptionelle Entwürfe für neue und nachgerüstete PSK-Becken mit niedriger Förderhöhe entworfen. Eine umfassende Beurteilung der mechanischen, elektrischen und strukturellen Komponenten ermöglicht es, die Kosten dieser Systeme zu bestimmen und die Risiken zu bewerten. Tools zur Informations- und Entscheidungsunterstützung werden entwickelt, um das Wissen in die Gesellschaft zu tragen.
