Wasserbatterien im Aufwind: Pumpspeicher als Schlüsseltechnologie für die Energiewende
Pumpspeicherkraftwerke erleben eine Renaissance als zentraler Baustein der Energiewende. Die installierte Kapazität hat weltweit erstmals 200 GW überschritten, während Innovationen mit dichteren Flüssigkeiten neue Standortmöglichkeiten eröffnen.
Pumpspeicherkraftwerke gelten als altbewährte Technik, erleben gegenwärtig jedoch ein starkes Comeback. Im Zuge des dynamischen Zubaus erneuerbarer Energiequellen rückt das Konzept der sogenannten „Wasserbatterien“ wieder verstärkt ins Blickfeld. Fachleute betrachten sie als wesentliches Element zur Sicherung der Netzstabilität in künftigen Stromsystemen.
Die Funktionsweise ist einfach und dennoch raffiniert: Überschüssige Energie aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen wird genutzt, um Wasser aus einem tiefer gelegenen Reservoir in ein oberhalb befindliches Becken zu befördern. Dort bleibt es als potenzielle Gravitationsenergie gespeichert. Bei Strombedarf wird das Wasser abgelassen, treibt Turbinen an und erzeugt elektrische Energie. In Fachkreisen werden diese Systeme als „Wasserbatterien“ bezeichnet.
Zunehmender Bedarf infolge der Energiewende
Obwohl die Technik auf eine lange Historie zurückblickt – die Fundamente der modernen Wasserkraft wurden bereits im 18. Jahrhundert geschaffen –, steigt das Interesse derzeit rasant. Ursächlich hierfür ist die wachsende Zahl von Wind- und Solarparks, die nicht kontinuierlich dann Strom liefern, wenn er nachgefragt wird. Pumpspeicher können diese Fluktuationen ausgleichen und ermöglichen eine großvolumige Langzeitspeicherung.
„Künstliche Intelligenz, Elektroautos, Klimatisierungssysteme – all dies beansprucht das Netz enorm und erfordert eine unterbrechungsfreie Versorgung“, erklärt Eddie Rich, Vorstandsvorsitzender der International Hydropower Association (IHA). „Für den Betrieb während der Nachtstunden oder saisonal bedingte Langzeitspeicherung liefert die Pumpspeichertechnologie die passende Antwort.“
Laut IHA stellt die Pumpspeicherung weltweit die bedeutendste Form der Energiespeicherung dar. Im vergangenen Jahr überschritt die installierte Kapazität erstmals die Schwelle von 200 Gigawatt (GW). Die globale Projektpipeline umfasst mehr als 621 GW in der Entwicklung, wovon nahezu 243 GW bereits im Bau sind.
Standortfragen und Kosten als Hindernisse
Trotz der vielversprechenden Perspektiven existieren Barrieren für eine flächendeckende Nutzung. Hierzu zählen hohe Anfangsinvestitionen sowie die Herausforderung, passende Standorte zu identifizieren. Traditionell benötigen Pumpspeicherkraftwerke spezifische topografische Gegebenheiten mit deutlichen Höhenunterschieden und ausreichenden Wasserreservoirs. Das größte Pumpspeicherkraftwerk Nordamerikas, die Bath County Pumped Storage Station, liegt in den Allegheny-Bergen in Virginia.
Zu den Nachteilen zählen ferner die ökologischen und sozialen Auswirkungen während der Bauphase neuer Anlagen. Einmal errichtet, verbrauchen Pumpspeicherkraftwerke jedoch keine Brennstoffe und weisen geringe Betriebsemissionen auf.
Innovationen mit dichteren Flüssigkeiten
Unternehmen erproben neuartige Konzepte, um die geografischen Limitierungen zu umgehen. Die in London ansässige Firma RheEnergise testet eine schwerere Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislaufsystem. „Unsere Flüssigkeit besitzt eine 2,5-fach höhere Dichte als Wasser. Sie fließt frei wie cremige Milch“, erläutert Stephen Crosher, CEO von RheEnergise.
Der Einsatz der höherdichten Flüssigkeit erlaubt es dem Unternehmen, Pumpspeicherkraftwerke auf Hügeln statt auf Bergen zu errichten. Auch der Platzbedarf fällt geringer aus. „Wir bieten die Vorteile von Geschwindigkeit und Skalierbarkeit“, so Crosher. Die Technologie wird derzeit an einem Standort im Südwesten Großbritanniens getestet.
George Aggidis, emeritierter Professor für Energietechnik an der Lancaster University, hebt hervor, dass die Pumpspeicherinfrastruktur eine lange Nutzungsdauer aufweise und eine bewährte Technologie mit niedrigen Betriebsemissionen darstelle. Es gebe jedoch erhebliches Potenzial für Verbesserungen, insbesondere um die Infrastruktur flexibler zu gestalten, damit sie auf schnelle Schwankungen der Einspeisung aus Erneuerbaren reagieren kann.
Globale Ausweitung und Perspektiven für Investoren
Die größten Pumpspeicherflotten befinden sich traditionell in China, Japan, den USA und Europa. Die Verbreitung dehnt sich jedoch rasant nach Indien und Australien aus. Indien plant, bis 2035/2036 rund 100 GW an Pumpspeicherprojekten ans Netz zu bringen, um den wachsenden Bedarf an sauberen Speicherlösungen zu decken.
Andrew Blakers, Ingenieurprofessor an der Australian National University, sieht Branchen wie Solar- und Windenergie als Hauptnutznießer, da ihre Anlagen durch die Unterstützung von Pumpspeichern konstante Leistung liefern könnten. Kohle- und Gaskraftwerke hingegen könnten durch die Technologie verdrängt werden, da Wasserkraftwerke auch in niederschlagsreichen oder windstillen Wochen Strom bereitstellen.
„Dies ist ein wachsender Markt, der unter den richtigen Rahmenbedingungen sehr profitabel sein kann“, fasst Eddie Rich von der IHA zusammen. Für Deutschland, das massiv in den Ausbau erneuerbarer Energien investiert, könnten Pumpspeicherkraftwerke – ob konventionell oder mit innovativen Flüssigkeiten – eine zentrale Rolle bei der Netzstabilisierung übernehmen. Für Rohstoffanleger ergeben sich hieraus Chancen: Die Nachfrage nach Stahl, Beton und Spezialmaterialien für den Bau neuer Anlagen dürfte steigen, ebenso wie der Bedarf an seltenen Erden und Metallen für Turbinen und Generatoren.