Seit Jahrtausenden nutzen Menschen Wasser aus dem Wasser, um Energie zu erzeugen. Heute ist gepumpte Wasserkraft die häufigste Form netzgebundener Energiespeicher in der Welt.
Diese Technologie steht im Fokus, weil sie so gut mit Sonnenenergie und Windkraft kombiniert werden kann. Tagsüber, wenn Sonnenkollektoren und Windparks möglicherweise die höchste Energie erzeugen, benötigen die Menschen nicht viel Strom. Wenn es nicht irgendwo gespeichert wird, geht die Energie verloren.
Pumpwasserkraftstoff kann die überschüssige Energie kostengünstig und einfach speichern und nachts wieder abgeben, wenn die Nachfrage steigt.
So funktioniert das alles:
Wie es funktioniert
Vereinfacht gesagt geht es darum, Wasser in ein Reservoir auf der Spitze eines Hügels zu pumpen, wenn ausreichend Energie zur Verfügung steht, und es dann durch eine Turbine nach unten fließen zu lassen, um bei steigendem Bedarf Strom zu erzeugen.
Wie alle Speichersysteme erhalten Sie weniger Energie als Sie setzen in - in diesem Fall in der Regel um 80% der ursprünglichen Eingabe - weil Sie an Reibung in den Rohrleitungen und der Turbine sowie im Generator Energie verlieren. Zum Vergleich sind Lithium-Ionen-Batterien in der Nähe 90-95% effizient, während die Speicherung von Wasserstoff weniger ist als 50% effizient
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Der Vorteil ist, dass wir auf dem Hügel viel Energie speichern und in einem Reservoir aufbewahren können, bis wir die Energie wieder benötigen. Dann kann es durch die Rohrleitungen (dies wird als „Stift“ bezeichnet) freigesetzt werden, um Strom zu erzeugen. Dies bedeutet, dass gepumpte Wasserkraftwerke viel zusätzlichen Strom erzeugen können, wenn die Nachfrage hoch ist (zum Beispiel während einer Hitzewelle).
Der Nachteil von gepumpten Wasserkraftwerken ist, dass Sie zwei Reservoirs benötigen, die durch einen erheblichen Höhenunterschied voneinander getrennt sind (normalerweise ist mehr als 200m erforderlich, mehr als 300m ist ideal). Es funktioniert also nicht dort, wo Sie keine Hügel haben. Die Forschung hat jedoch festgestellt 22,000 potenzielle Standorte betreut.
Gepumpte Wasserkraftwerke werden traditionell mit relativ unflexiblen Kohle- oder Atomkraftwerken gepaart. Bei niedrigem Bedarf (Wochenenden und nachts) wird zu wenig Strom ausgenutzt. Anschließend wird bei steigendem Bedarf tagsüber bis in die Abendstunden zusätzliche Energie erzeugt.
Mit dem rapiden Anstieg des Einsatzes von Wind und Solar gewinnt die Pumpwasserkraft wieder an Interesse. Dies liegt daran, dass die Leistung von Wind- und Solaranlagen den unterschiedlichen Wetterbedingungen unterliegt. Zum Beispiel erzeugen Solarkraftwerke mitten am Tag den meisten Strom, während der Strombedarf am Abend oft am höchsten ist. Der Wind kann stunden- oder tagelang nachlassen und plötzlich einen Sturm wehen. Pumpwasserkraft kann eine entscheidende Rolle dabei spielen, diese Variabilität auszugleichen.
Wenn der von Wind- und Solaranlagen erzeugte Strom größer ist als der Bedarf, muss die Energie gekürzt werden (und geht verloren), es sei denn, wir können sie speichern. Die Nutzung dieser überschüssigen Energie zum Pumpen von Wasser auf Hügeln bedeutet, dass die Sonnen- oder Windenergie nicht verschwendet wird und das Wasser in Reservoirs gehalten werden kann, bis der Bedarf am Abend steigt.
Es gibt viele verschiedene Arten von Energiespeichertechnologien, von denen jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat. Bei großen netzgekoppelten Systemen, bei denen viele Lagerstunden benötigt werden, ist gepumpter Wasserkraftwerk das am wirtschaftlichsten .
Über den Autor
Roger Dargaville, Leitender Dozent, Monash Universität
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