Eine Eigenschaft des Stromnetzes ist, dass die eingespeiste und die entnommene elektrische Leistung zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht sein müssen. Ist das nicht der Fall, beispielsweise weil mehr oder weniger Leistung erzeugt als verbraucht wird, kann die Netzstabilität gefährdet sein. Das bedeutet: Steigt der Strombedarf, muss auch die bereitgestellte Leistung steigen. Sinkt der Bedarf, muss entsprechend weniger Leistung bereitgestellt werden.
Früher wurde die Stromerzeugung überwiegend durch klassische Kraftwerke gedeckt, deren Leistung planbar war und an den Bedarf angepasst werden konnte. Der Verbrauch schwankte hingegen im Tagesverlauf deutlich. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien schwankt nun auch die erzeugte Leistung stärker, da sie beispielsweise von der Sonneneinstrahlung und der Windstärke abhängig ist.
Netzausbau, Lastmanagement und der Austausch von Strom über Ländergrenzen hinweg tragen dazu bei, das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch aufrechtzuerhalten. Eine besonders wichtige Rolle spielen Speicher: Sie nehmen überschüssige elektrische Energie auf und speisen sie bei zusätzlichem Bedarf wieder ins Netz ein.
Besonders große Energiemengen lassen sich mithilfe von Pumpspeicherkraftwerken (PSKW) speichern. Sie wandeln elektrische Energie in potenzielle Energie des Wassers (Lageenergie) um und umgekehrt. Wenn Energie gespeichert werden soll, wird Wasser mithilfe einer elektrisch angetriebenen Pumpe in ein höher gelegenes Speicherbecken gepumpt (elektrische Energie → Lageenergie). Wird Strom benötigt, funktioniert ein PSKW wie ein gewöhnliches Wasserkraftwerk: Das Wasser aus dem Oberbecken strömt nach unten und treibt eine Turbine an, die über einen Generator elektrische Energie erzeugt. Die Besonderheit eines PSKW besteht darin, dass das Wasser nach dem Durchströmen der Turbine in einem Unterbecken gesammelt wird, sodass es bei Bedarf wieder in das Oberbecken gepumpt werden kann. Abgesehen von Verlusten, beispielsweise durch Verdunstung, Versickerung oder eine gezielte Wasserabgabe, bleibt das Wasser weitgehend im Kreislauf. Bei einem Speicherzyklus geht allerdings ein Teil der eingesetzten Energie verloren. Der Rundlaufwirkungsgrad von Pumpspeicherkraftwerken liegt typischerweise bei etwa 80 %, sodass ungefähr 80 % der zum Hochpumpen eingesetzten elektrischen Energie später wieder als elektrische Energie zurückgewonnen werden können.
Um das Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und -verbrauch aufrechtzuerhalten, stehen verschiedene Reservearten zur Verfügung, die sich bezüglich ihrer Reaktionszeit unterscheiden. Die Momentanreserve wirkt unmittelbar nach einer Störung und bremst durch die Trägheit rotierender Massen die Änderung der Netzfrequenz. Anschließend stabilisiert die Primärregelreserve die Frequenz innerhalb weniger Sekunden. Die Sekundärregelreserve gleicht das Ungleichgewicht weiter aus und führt die Frequenz zurück in Richtung ihres Sollwerts von 50 Hz. Die Minutenreserv dient dazu, länger anhaltende Ungleichgewichte auszugleichen und zuvor aktivierte Reserven zu entlasten. Pumpspeicherkraftwerke (PSKW) sind insbesondere für die Minutenreserve relevant. Verglichen mit bspw. Kohle- oder Kernkraftwerken könne sie schnell Energie bereitstellen (oder abziehen). Verglichen mit der Energie die in den rotierenden Massen steckt können PSKW sehr viel mehr Energie bereitstellen.
In Deutschland gibt es in verschiedenen Mittelgebirgen Pumpspeicherkraftwerke. Ein besonders großer Anlagenverbund ist das Schluchseewerk im Südschwarzwald. Es besteht aus zwei Kraftwerksgruppen mit insgesamt fünf Pumpspeicherkraftwerken und mehreren Speicherseen. In der Schluchseegruppe sind drei Kraftwerke kaskadenartig hintereinander geschaltet, sodass das Wasser nacheinander zur Stromerzeugung genutzt werden kann.
Anfang Oktober hatte ich die Gelegenheit, die Infrastruktur der Schluchseewerke zu fotografieren. Wir haben zunächst das Kraftwerk Häusern (von außen) und die Schwarzasperre fotografiert. Als nächstes waren wir im Kraftwerk Witznau und im Kraftwerk Waldshut. Höhepunkt für mich war das Kavernenkraftwerk Wehr. Zum Abschluss waren wir noch kurz am Hornbergbecken.
SCROLL-GALLERY ÖFFNEN Weitere Reportagen zu Andere oder Energie
