Herausforderung: Alternativenergie braucht Speicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerk Kopswerk in Vorarlberg / Pressefoto: Uni Wien - Copyright: Karl Zach
Pumpspeicherkraftwerk Kopswerk in Vorarlberg / Pressefoto: Uni Wien – Copyright: Karl Zach

Wohin mit der Energie?

Ein höherer Anteil an Alternativenergie erhöht auch den Bedarf an Speicherkraftwerken.

(WK-intern) – An der TU Wien wurden Szenarien bis 2050 durchgerechnet: Österreich ist in einer deutlich besseren Situation als Deutschland.

Variable Energiequellen wie Sonne und Wind sollen in den nächsten Jahren noch weiter erschlossen werden. Doch wohin mit der Energie, wenn man sie gerade nicht braucht? Und woher bekommt man sie, wenn das Wetter nicht mitspielt? Die TU Wien hat im Rahmen des von der EU-Kommission mitfinanzierten Forschungsprojekts „stoRE“ die Zukunft der Alternativenergie und des Speicherbedarfs untersucht. Österreich ist durch die Kapazitäten der heimischen Pumpspeicherkraftwerke in einer günstigen Situation. Vorteile zeigen sich bei internationaler Zusammenarbeit: In größeren Netzen können Überproduktionen und Engpässe einander besser ausgleichen. Den Speicherbedarf Deutschlands mit Pumpspeichern in den Alpen zu decken, wird allerdings nicht möglich sein.

Neue Energien – neue Herausforderungen
Im Jahr 2011 machten erneuerbare Energien einen Anteil von über 60% an der österreichischen Stromerzeugung aus – darunter hauptsächlich Wasserkraft, aber auch Windkraft, Photovoltaik und Biomasse. „Mitunter gab es sogar Zeitpunkte, zu denen erneuerbare Energien die gesamte Stromnachfrage decken konnten“, sagt Karl Zach von der „Energy Economics Group“ am Institut für Energiesysteme und elektrische Antriebe der TU Wien.

Allerdings ist es mit der alleinigen Gewinnung von erneuerbarer Energie längst nicht getan – ebenso wichtig ist die Frage, wie überschüssige Energie aus variablen Quellen für einen späteren Zeitpunkt verwendbar gemacht werden kann. Die bislang effektivste Methode zur Speicherung elektrischer Energie ist ihre Umwandlung mithilfe von Pumpspeicherkraftwerken in gebirgigen Gegenden. Mit überschüssigem Strom wird Wasser aus einem Unter- in ein Oberbecken gepumpt und im Bedarfsfall wird Strom erzeugt, indem Wasser aus dem Ober- in das Unterbecken fließt und dabei eine Turbine antreibt. Bei dieser Methode gehen nur ungefähr 10% der Energie im Laufe der Umwandlung verloren – sie ist damit deutlich effizienter als andere großtechnische Speichermethoden.

Ob auch bei weiterer Erschließung erneuerbarer Quellen noch genügend Kapazitäten zur Speicherung vorhanden sein werden, analysierte die „Energy Economics Group“ gemeinsam mit der Helmut-Schmidt-Universität aus Hamburg. Die Berechnungen erfoglten anhand von Computersimulationen, mit welchen die Entwicklung des Energiespeicherbedarfs zur Integration variabler erneuerbarer Stromerzeugung in Österreich bis 2020 sowie bis 2050 abgeschätzt werden konnten.

Österreich als Energie-Exporteur
Betrachtet man Österreich als isoliertes System, entstehen zumindest bis 2020 trotz Steigerung des Alternativenergie-Anteils keine Probleme für die Pumpspeicherkraftwerke: Überproduktionen können weiterhin gut abgefangen werden. Bis 2050 ergeben sich allerdings Schwierigkeiten, wenn man von jenen Szenarien ausgeht, die einen niedrigen Stromverbrauch der Bevölkerung und einen massiven Ausbau erneuerbarer Quellen annehmen – 10% der Einspeisung in das Stromnetz würde dann den Berechnungen nach zurückgewiesen. Es müssten, neben dem bereits in den Szenarien einberechneten Ausbau, zusätzliche Pumpspeicherkraftwerke errichtet werden, um die gesamte überschüssige Energie aufzunehmen. „Das schaffen irgendwann nicht einmal mehr die Alpen“, meint Zach dazu.

Daher ist der Export von Strom aus erneuerbaren Quellen für Österreich ein wichtiges Instrument zur Regulierung. Nach den Berechnungen der „Energy Economics Group“ könnte Österreich bis 2050 sogar zum Nettoexporteur von erneuerbarer Energie werden.

Synergieeffekte zwischen Österreich und Deutschland
Die Effekte des Austauschs von Energie über Staatsgrenzen hinweg wurden am Beispiel Deutschland und Österreich analysiert. „In Deutschland ist die Situation problematischer, es gibt zu wenig geeignete Standorte, um genügend Pumpspeicherkraftwerke in Betrieb zu nehmen.“, so Zach. „Betrachtet man allerdings das kombinierte System Österreich-Deutschland, so lassen sich Synergieeffekte beobachten.“ Schließlich treten wetterbedingte Stromproduktions-Spitzen nicht überall gleichzeitig auf. Wenn in Deutschland, beispielsweise in den zahlreichen Offshore-Windparks, ein Überschuss an Energie erzeugt wird, exportiert man den Strom nach Österreich, wo er entweder gespeichert oder in das Netz eingespeist wird. Umgekehrt kann Österreich bei Überproduktion Strom nach Deutschland exportieren. „Trotzdem bräuchte man deutlich mehr Pumpspeicherkraftwerke und Übertragungsnetzkapazität zwischen den Ländern, um die gesamte Spitze abzufangen.“, erklärt Zach.

Für das EU-Projekt „stoRE“ wurden solche Simulationen, sowie auch Studien zu den Marktrahmenbedingungen für den Ausbau von Energiespeichern in den sechs EU-Ländern Dänemark, Deutschland, Griechenland, Irland, Österreich und Spanien durchgeführt.

PM: Uni Wien

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