PumpspeicherkraftwerkSpeicherplatz für Ökostrom

So wird schwarze Kohle grün: Alte Schächte, Tagebaue oder Abraumhalden könnten das notwendige Gefälle bieten für den Bau moderner Pumpspeicherkraftwerke. von 

Wo sind die großen Löcher?" Diese Frage stellten sich Eugen Perau und drei Professorenkollegen von den Universitäten Duisburg-Essen und Bochum auf der Suche nach der Lösung eines unserer drängendsten Energieprobleme: fehlende Speicher für Ökostrom. Grüner Strom aus Wind und Sonne wird zunehmend produziert, doch leider nicht immer dann, wenn er gebraucht wird.

Konzepte für Pumpspeicherkraftwerke im Untertage- und Tagebau. Klicken Sie auf das Bild für eine vergrößerte Ansicht

Konzepte für Pumpspeicherkraftwerke im Untertage- und Tagebau. Klicken Sie auf das Bild für eine vergrößerte Ansicht  |  © ZEIT-Grafik

Als hervorragende Zwischenlager gelten vor allem Pumpspeicherkraftwerke. Ist zum Beispiel nachts zu viel Strom vorhanden, pumpen sie Wasser hoch in ein großes Becken. Braucht man am Tag plötzlich Strom, lässt man das Wasser über eine Turbine wieder hinab in ein riesiges Reservoir schießen. "Im Ruhrgebiet wird viel Strom gebraucht, aber hier gibt es keine Berge", sagt Perau. "Deshalb haben wir in die andere Richtung gedacht: nach unten."

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Große Löcher gibt es im Revier reichlich, schließlich höhlen hier Bergleute seit mehr als 150 Jahren den Untergrund aus. Im Jahr 2018 soll aber Schluss sein mit dem Bergbau, dann laufen die Subventionen für die Steinkohle aus. Das wäre eine Gelegenheit: "Die alten Schächte könnte man für Pumpspeicherwerke nutzen – unter Tage", erklärt Perau. Der Mann ist Leiter des Fachgebiets Geotechnik an der Universität Duisburg-Essen. Mit seinen drei Forscherkollegen – einem Geologen, einem Wasserbau-Ingenieur und einem Energieökonom – dachte er noch weiter: Gleich nebenan, im rheinischen Braunkohlerevier, könnte man mächtige Wasserrohre und -reservoire in alten Tagebauen verstauen, bevor diese zugeschüttet werden. "So könnte man noch ein großes Loch nutzen, das nicht mehr gebraucht wird", sagt Perau. In seiner Stimme schwingt die Freude des Ingenieurs an der eleganten Idee mit.

Tatsächlich könnten weitgehend in der Erde versteckte Pumpspeicherkraftwerke den Konflikt entschärfen zwischen dem wachsenden Bedarf an grüner Energie und dem Umweltschutz. Die beiden Ziele der Ökobewegung geraten zunehmend auf Kollisionskurs. Bislang müssen nämlich für neue Ökostromspeicher ganze Bergkuppen gesprengt, Staudämme betoniert und Täler geflutet werden. Dagegen protestieren derzeit Umweltschützer im Südschwarzwald, wo die Schluchseewerk AG Deutschlands größtes Pumpspeicherwerk .

Konzepte für Pumpspeicherkraftwerke an Berghalden und Steilküsten. Klicken Sie auf das Bild für eine vergrößerte Ansicht

Konzepte für Pumpspeicherkraftwerke an Berghalden und Steilküsten. Klicken Sie auf das Bild für eine vergrößerte Ansicht  |  © ZEIT-Grafik

Untertage-Speicher hingegen würden keine Naturlandschaft verschandeln, sondern die nach dem Ende der fossilen Energiegewinnung ohnehin brachliegende Infrastruktur geschickt für den grünem Strom nutzen. Dessen wachsende Überschüsse werden heute oft zu "negativen Preisen" ins Ausland verschoben.

Wie die neuen Projekte genau funktionieren, wie viel Strom sie speichern könnten und vor allem wie teuer das würde, ist noch unklar. Perau gibt zu: "Wir wollen erst einmal die Idee vorstellen und von den Unternehmen, Politikern und Bürgern wissen: Wie findet ihr das?" Jetzt sei es an der Zeit zu diskutieren: "Wenn erst mal der Deckel auf den Schächten ist, wird’s schwierig." Den Bergwerksbetreibern von der RAG und den Tagebaubetreibern vom Energiekonzern RWE haben die Forscher ihre Vision schon vorgestellt. Doch dort trafen sie nur auf zurückhaltendes Interesse.

Das dürfte daran liegen, dass RAG und RWE inzwischen ihre eigenen Pläne im Revier verfolgen. Am Dienstag dieser Woche verkündeten die beiden Unternehmen auf einer Pressekonferenz eine neue Kooperation für Pumpspeicherkraftwerke im Ruhrgebiet. Sie suchen die Lösung allerdings nicht unter Tage, sondern oberirdisch: Auf Abraumhalden wollen sie Speicherbecken installieren, um dort Wasser hineinzupumpen.

Leserkommentare
    • joG
    • 24. November 2010 19:26 Uhr

    ....wie viel kostet dann der Strom für die Gesellschaft und für den Konsumenten?

    Wie vergleicht sich das mit dem Preis bei Kohle oder abgeschriebenen Atommeilern?

    Wie viel Produktion wird uns das kosten und wie viele Arbeitsplätze? Wie viel werden wir weniger konsumieren müssen und wovon, wenn wir die hohen Kosten alternativer Energie und mit dem außerordentlich ehrgeizigen Investitionsplan in Technologien hineinstürzen, bevor sie wirtschaftlich effizient sind?

    Stern jedenfalls sprang arg kurz in seiner Studie, als er maximal 2% p.a. des BIP (also etwas dem durchschnittlichen Wachstum Deutschlands) errechnete. Das wird weit teurer.

    Verstehen Sie mich nicht falsch. Ich finde technische Weiterentwicklungen toll und was Sie beschreiben ist wunderbar. Aber wir sind noch sehr weit weg von den Preisen hergebrachter Energie. Der Umstieg ist sehr, sehr teuer. Wenn die Menschen das wollen ist das prima. Man muss ihnen das aber sagen und erklären und nicht mit Berichten von Fortschritt und Erfolg zunebeln.

    • th
    • 24. November 2010 19:29 Uhr

    dass diese Methoden weniger Risiken mit sich bringen, als andere Grossprojekte (z.B. Stuttgart 21, CCS-versuche um nur die aktuelle Diskussion zu berücksichtigen)?

    Dass ein Pumpspeichersee nicht unbedingt als Badeparadies dienen werden kann, ist ein vergleichsweise kleines Problem unserer Spassgesellschaft.

    Aber was passiert z.B., wenn ein Tagebau, der nicht dafür gedacht war, jahraus-jahrein in regelmäßigen Abständen geflutet und wieder leergepunpt wird? Wie sieht es mit der Standsicherheit aus? Wie war das mit dem künstlichen See von Nachterstedt?

    Ob Pumpspeicherwerke und Überlandtrassen für regenerative Energien, oder CO2-Verpressung im tiefen Untergrund, oder Atomkraftwerke und Endlagerung, ob Elektroautos und Batterieproduktion (wie sieht deren Umweltbilanz eigentlich aus?), ob Erdwärme und Erdbeben bzw. das Staufener Problem, ob Bio-Kraftstoffe und Nahrungsknappheit, ob Energiesparlampe und Quecksilber in der Umwelt - man wird sich daran gewöhnen müssen, dass es ausser drastischer Reduktion des Energieverbrauchs keine risikolose technische Lösung für unseren Energiehunger gibt - und dass nicht etwa die eine Technik einfach "gut", die andere "böse" ist - und dass es immer Probleme und ein Restrisiko geben wird.

  1. ...Charaktere an diesem Projekt arbeiten - anstatt 400 - zeigt doch, wie das Ganze gehandhabt werden soll. Natürlich kommt unserer Atomregierung ein Verschleppen der Lösung der dringend notwendige Speicherfrage als Ergänzung zur erneuerbaren Energie gerade recht. Denn je später man damit anfängt, um so besser kann man es als "nicht finanzierbar" verkaufen. Schade, dass es in den 50er und 60ern nicht beim Thema Atom genauso war...

    • dth
    • 24. November 2010 20:43 Uhr

    Natürlich bergen neue Ideen auch neue Risiken und verlangen große Investitionen. Die bisherige Energieversorgung hat aber auch in großem Umfang Forschung, Entwicklung und Investitionen benötigt. Das Problem ist, dass wir auf einem sehr hohen Versorgungsniveau sind, und uns daran gewöhnt haben, nur in den Erhalt investieren zu müssen.
    Wir kommen aber nicht daran vorbei, andere Energiequellen zu erschließen. Selbst wenn man den Klimawandel außen vor lässt, wird die Abhängigkeit von Rohstoffen zum Problem. Selbst Atomenergie würde neben der Lösung des Endlagerproblems mindestens die Entwicklung neuer Reaktortechnik verlangen, um Zukunftsfähig zu sein.
    Unter diesen Gesichtspunkten scheinen mir diese Ideen für Pumpspeicher durchaus betrachtenswert.

    Ideen für andere Speicher (Gase komprimieren, Elektrolyse, Wärmespeicherung in irgend welchen Salzen, ...) gibt es ja etliche. Nur kommen diese bislang nicht an den Wirkungsgrad und die Kapazität heran. Pumpspeicher sind einfach ein erprobtes Konzept.

  2. ... werden wie schon im Artikel erwähnt diese Pumpspeicher unter Tage nicht reichen.

    Übrigens würden diese zusätzlichen Pumpspeicher den Strompreis sogar reduzieren... und zwar den Spitzenlastpreis dramatisch, weit überproportional zur zusätzlichen Spitzenlastleistung. Das ist ein wesentlicher Grund, warum die 4 großen Strommonopolisten auf absehbare Zeit überhaupt kein Interesse an großen zusätzlichen Speicherlösungen haben.

    Allerdings dürfte es einen breiten "Korridor" der notwendigen Speicherleistung für 100% erneuerbaren Strom geben. Das ist im wesentlichen abhängig von den gesellschaftlichen (= politischen) Parametern und nicht von der Technik. Denn diese ist für jede plausible Lösung längst bereit.

  3. Stromspeicher werden wir sehr viele brauchen, vor allem welche, die uns über ein paar Tage über eine dämmrige Flaute helfen. Insofern begrüße ich erstmal alles, was dem nützt- auch wenn Pumpspeicherkraftwerke dieser Art eher für kurzzeitigen Spitzenabfahrbetrieb geeignet sind (das Produkt Wassermenge x Fallhöhe ist nicht sehr groß, aber so eine Turbine in der Tiefe ist binnen nur ca.40s auf Maximalleistung :-).

    Als Geologie-Laie könnte mich aber beunruhigen, dass die alten Flöze unter Tage doch dauerhaft gesichert werden müssen, sonst fällt da mal was zusammen und verursacht Erdsenkungen über Tage => böse Risse in den Häusern.
    Muss man da nicht immer mal wieder unten nachjustieren, wenn man die Stollen nicht komplett verfüllen will? Geht das noch, wenn große Wasserrohre die Flöze ausfüllen? Wenns nicht geht, halten die Wasserrohre den geologischen Widrigkeiten für - sagen wir mal - 50 Jahre stand?
    Was passiert, wenn Wasser unter hohem Druck da unten austritt? Hat das irgendwann üble Auswirkungen aufs Grundwasser?

    Wer unter Euch Bergmännern und Geologen in diesem Forum kann mir darauf eine (hoffentlich) qualifizierte Antwort geben?

  4. Das Pumpspeicherkraftwerk auf der Halde bringt eine Speicherkapazität von 15 MW*6 h = 90 MWh.

    Gemäß aktuellen Studien des SRU, BMU, VDE liegt der Speicherbedarf für eine 100 % Versorgung aus Sonne und Wind & Co. bei etwa 45 TWh (20-60 TWh je nach Studie.

    Um die zu erreichen, müsste man z.B.:

    5 Mio. der schicken Pumpspeicherkraftwerke auf der Halde bauen oder

    Die vorhandenen Pumpspeicherkapazität in D (40 GWh) um den Faktor 1.000 vergrößern oder

    Ein Oberbecken für den Bodensee mit 45 km³ Inhalt und rund 500 m Höhenunterschied bauen.

    Na dann mal los!

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