Stauseen als natürliche Batterie?

Der von der NASA bildlich erfasste Stausee enthält mehr als nur Wasser: Er liegt auf einer Klippe, Hunderte von Metern über dem Michigansee, und speichert potenzielle Energie, die zur Erzeugung von Strom aus Wasserkraft genutzt werden kann. Dieser von Menschenhand geschaffene See ist Teil des Ludington-Pumpspeicherkraftwerks, einer Pumpspeicherkraftanlage, die mit einer riesigen Batterie verglichen werden kann – einer Batterie, die Wasser statt Elektronen bewegt.

Anstelle von komplexer Chemie wird bei dieser Batterie einfache Physik eingesetzt.

Überschüssiger Strom aus dem Netz wird verwendet, um Wasser aus dem Michigansee 110 Meter hoch in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen (siehe Bild). In Zeiten höheren Energiebedarfs fließt das Wasser zurück und dreht die Pumpturbinen in die entgegengesetzte Richtung, um Strom aus Wasserkraft zu erzeugen. Dieses Bild der Anlage und des Stausees wurde vom OLI (Operational Land Imager) auf dem Satelliten Landsat 8 am 3. März 2024 aufgenommen.

Das Pumpspeicherkraftwerk Ludington wurde 1973 in Betrieb genommen, die auch nach 50 Jahren noch funktioniert.

Der obere Stausee ist etwa 4 Kilometer lang und 1,6 Kilometer breit und erstreckt sich über eine Fläche von 842 Hektar. Zwei Stege und ein Wellenbrecher schützen den Einlass- und Auslasskanal vor den Wellen und Strömungen des Michigansees, und von April bis Oktober, wenn die Eisverhältnisse es zulassen, wird eine Sperre installiert, um Fische vom Einlass fernzuhalten.

Das Wasser strömt durch sechs Pumpturbinen, die in einem Krafthaus verborgen sind. Nach Angaben von Consumers Energy, dem Miteigentümer der Anlage, hebt oder senkt jedes Aggregat im Normalbetrieb den Wasserspiegel des Stausees um etwa einen Meter pro Stunde. Bei voller Leistung kann das Kraftwerk etwa 1,7 Millionen Haushalte mit Strom versorgen. Nach Angaben des Energieministeriums müssen die Vereinigten Staaten bis 2050 möglicherweise Hunderte von Gigawatt an Speicherkapazität hinzufügen, um ihre Ziele für saubere Energie zu erreichen, und sie haben das Potenzial, die Pumpspeicherkapazität mindestens zu verdoppeln (Quelle: NASA).

Pumpwasserkraftwerke, auch als Pumpspeicherkraftwerke bekannt, sind eine Art von Wasserkraftwerk, das elektrische Energie speichern kann.

Sie funktionieren, indem sie Wasser in einem hochgelegenen Speicherbecken speichern und bei Bedarf zur Energieerzeugung in ein tiefer gelegenes Becken ablassen. Diese Art von Kraftwerk dient vor allem zur Speicherung von Energie und zur Glättung von Schwankungen im Stromnetz.

Infografik: Das Prinzip eines Pumpspeicherkraftwerks | Bild: BR

Funktionsweise

1. Pumpspeicherung: Wenn überschüssige Energie im Netz vorhanden ist (z.B. nachts oder bei starkem Wind), wird Wasser von einem unteren Becken in ein höher gelegenes Becken gepumpt. Dies erfolgt mithilfe von Pumpen, die mit der überschüssigen elektrischen Energie betrieben werden.
2. Stromerzeugung: Bei höherer Nachfrage nach Strom wird das Wasser aus dem oberen Becken abgelassen. Das herabfallende Wasser treibt Turbinen an, die wiederum Generatoren betreiben und so elektrische Energie erzeugen.

Pumpwasserkraftwerke sind besonders wertvoll für ihre Fähigkeit, schnell auf Lastschwankungen zu reagieren und bieten somit eine Möglichkeit, Energie kurzfristig zu speichern und bei Bedarf schnell wieder ins Netz einzuspeisen.

Pumpwasserkraftwerke sind weitgehend als saubere Energiequelle anerkannt, insbesondere im Vergleich zu fossilen Kraftwerken.

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Pumpwasserkraftwerke in Deutschland

Einige der größten und bekanntesten:

1. Pumpspeicherkraftwerk Goldisthal, Thüringen
2. Pumpspeicherwerk Markersbach, Sachsen
3. Pumpspeicherwerk Waldeck, Hessen
4. Pumpspeicherwerk Schluchsee

Diese Anlagen spielen eine wichtige Rolle im deutschen Stromnetz, besonders im Kontext der Energiewende, wo sie helfen, die fluktuierende Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne auszugleichen.

Quellen:

• NASA Earth Observatory image by Wanmei Liang, using Landsat data from the U.S. Geological Survey. Story by Lindsey Doermann. Text übersetzt mit DeepL.com
• Grafik: ARD alpha