Freizeitsee und Pumpspeicherprojekt
Wunsiedler See und Burgsteinsee

© Dr.-Ing. Matthias Popp, Burgstraße 19, D-95632 Wunsiedel,

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Betriebsvarianten eines Pumpspeichers

 

Nach diesen allgemeinen Ausführungen wird man sich die Frage stellen, wie genau kann mit einem Pumpspeicherkraftwerk Geld verdient werden?

Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten:

  • Bereitstellung von Regelleistung

  • Nutzung der täglichen Strompreisschwankungen

  • Bildung eines Stromverbraucherverbundes

  • Bildung eines Stromerzeugungsverbundes

  • Bereitstellung von "Schwarzstartfähigkeit"

  • Kombination mehrerer Möglichkeiten

Bereitstellung von Regelleistung

Aufgrund der hervorragenden Regelbarkeit und Schnellstartfähigkeit von Pumpspeicherkraftwerken, können diese als Regelleistungskraftwerke zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität eingesetzt werden.

 

Das europäische Stromverbundnetz ist in so genannte Regelzonen unterteilt. In Deutschland befinden sich vier dieser Regelzonen (betrieben werden sie von EnBW, RWE, Eon und Vattenfall). Das sind großflächige Versorgungsgebiete, in denen Stromverbrauch und Stromerzeugung in Übereinstimmung gehalten werden muss. Durch den europaweiten Verbund dieser Regelzonen fließt bei einer Störung (oder Bilanzkreisabweichung) innerhalb einer Regelzone der Strom aus den umliegenden Zonen in die gestörte hinein oder aus ihr hinaus und hält so die Versorgungssicherheit in der gestörten Zone aufrecht. Derartige Störungen oder Bilanzkreisabweichungen müssen jedoch umgehend behoben werden, um die Gesamtstabilität des europäischen Stromverbundes aufrecht erhalten zu können.

Die dafür notwendige Kraftwerkskapazität muss jederzeit kurzfristig abrufbar sein. Sie wird von den Übertragungsnetzbetreibern in einem transparenten Verfahren ausgeschrieben.

 

Stromerzeuger, die sich an dieser Ausschreibung beteiligen, müssen Kraftwerksleistung positiver und/oder negativer Art in Reserve halten, um kurzfristig eintretende Bedarfsabweichungen ausgleichen zu können.

 

Bei einem "normalen" Kraftwerk kann das so aussehen, dass es nur mit 95% seiner Leistung betrieben wird und diese (positiv) kurzfristig um 5% auf 100% steigern kann oder diese auch (negativ) kurzfristig um 5% auf 90% absenken kann. Ein Kraftwerk mit einer Leistung von 500 MW würde im genannten Beispiel mit 475 MW betrieben und könnte +/- 25 MW Regelleistung zur Verfügung stellen. Allein die Bereitstellung dieser Kapazitäten wird in einem öffentlichen Verfahren ausgeschrieben und vergütet. Je nach Kurzfristigkeit in der diese Leistungen abgerufen werden können, wird nach Primär-, Sekundär- und Tertiärregelleistung unterschieden. Die Vergütung erfolgt je nach Typ ganz oder teilweise unabhängig davon, ob die Leistung tatsächlich in Anspruch genommen wird.

  • Primärregelleistung muss automatisch innerhalb von 30 Sekunden in voller Höhe sowohl positiv als auch negativ zur Verfügung stehen und dann bis zu 15 Minuten erbracht werden können.

  • Sekundärregelleistung muss automatisch 30 Sekunden nach der Anforderung innerhalb von 5 Minuten (positiv) hochgefahren bzw. (negativ) abgesenkt werden können und dann bis zur Dauer einer Stunde erbracht werden können. Mit der Sekundärregelung wird die Primärregelung abgelöst, damit die Primärregelfähigkeit wieder neu in Bereitschaft gebracht werden kann.

  • Tertiärregelleistung, auch als Minutenreserve bezeichnet, muss mit 15 minütigem Vorlauf telefonisch abgerufen werden können und über eine Stunde erbracht werden können. Sie löst bei länger andauernden Bilanzkreisabweichungen die Sekundärregelung ab, so dass auch die Sekundärregelfähigkeit erneut in Bereitschaft gehalten werden kann.

Diese Regelleistung wird in Deutschland in einem transparenten und diskriminierungsfreien Verfahren ausgeschrieben, an dem sich alle Kraftwerksbetreiber beteiligen können. Diese müssen in einem vorgeschalteten Präqualifikationsverfahren nachweisen, dass sie in der Lage sind, die gestellten Anforderungen zu erfüllen.

Die für dieses Verfahren eingerichtete offizielle Internetplattform hat folgende Adresse:

http://www.regelleistung.net.

Dort können die in der Vergangenheit ausgehandelten Vergütungen nachvollzogen, die aktuellen Ausschreibungen beobachtet und die genauen Anforderungen an die Präqualifikation nachgelesen werden.

 

Nutzung der täglichen Strompreisschwankungen

Der Strompreis richtet sich nach Angebot und Nachfrage.

Die Nachfrage nach Strom ist im Tagesverlauf großen Schwankungen unterworfen. In der Nacht, wenn die meisten Menschen schlafen, wird deutlich weniger Strom nachgefragt als am Tage, wenn die Fabriken arbeiten und in den Haushalten gekocht und gewaschen wird.

Das Angebot unterliegt, je nach Kraftwerkstyp, technischen, physikalischen, jahreszeitlichen, tageszeitlichen oder meteorologischen Zwängen. Kraftwerke, die Strom genau dann in der gewünschten Menge erzeugen können, in der er gebraucht wird, sind teuer. Preisgünstig produzierende Grundlastkraftwerke können nicht einfach an und abgestellt werden. Sie müssen deshalb auch dann weiter laufen, wenn die Stromnachfrage niedrig ist.

Das sind die Einflüsse, die an der Strombörse EEX in Leipzig zur Bildung des Strompreises führen. Ein Handelsprodukt an der Strombörse sind die Stundenkontrakte. Einen Werktag im voraus werden auf diesem Spotmarkt stündliche Erzeugungs- und Abnahmemengen angeboten und nachgefragt. Für jede Stunde des Tages bildet sich so ein Börsenpreis, zu dem der Strom gehandelt wird. Siehe dazu folgende Links:

Mit einem Pumpspeicherkraftwerk kann man an der Börse preisgünstigen Nachtstrom einkaufen und den Speicher füllen. Am Tage, wenn der Strompreis am höchsten ist wird der Speicher wieder abgerufen und der Strom verkauft.

 

Bildung eines Versorgungsverbundes

Mit einem Pumpspeicher kann Strom genau dann eingekauft werden, wenn er am günstigsten ist. In das Verbrauchsverbundgebiet kann der Strom, wegen der guten Regelbarkeit des Pumpspeicherkraftwerks immer in der nachgefragten Menge abgegeben werden. Hohe Strombezugskosten, die dann entstehen, wenn Bedarfsspitzen aus der Regelzone bezogen oder zu Spitzenlastzeiten an der Strombörse beschafft werden müssen, lassen sich so vermeiden.

 

Bildung eines Stromproduktionsverbundes

Mit einem Pumpspeicher kann Strom genau dann verkauft werden, wenn er am stärksten nachgefragt, also am teuersten ist. Verfügt der Verbund beispielsweise über schlecht oder überhaupt nicht regelbare Kraftwerke (z.B. Windkraftanlagen), dann kann der Strom, so wie er anfällt immer in den Speicher eingespeist werden. Verkauft wir er zu den Stunden des Tages, an denen er am meisten bringt.

 

Bereitstellung von "Schwarzstartfähigkeit"

Trotz aller Verbundsysteme und Vorhaltung von Regelleistung kann es in Extremsituationen zu Totalausfällen (Blackout) von Stromnetzen kommen. In diesem Fall muss der gesamte Kraftwerksverbund neu hochgefahren werden. Viele Kraftwerke benötigen aber, um betrieben werden zu können selbst große Mengen an Strom und können ohne diesen nicht eigenständig angefahren werden. Der Strom wird z.B. für Speisewasserpumpen, Brennstoffförderanlagen usw. benötigt.

Pumpspeicherkraftwerke können, wenn im oberen Becken eine Reservewassermenge zurückgehalten wird, so konzipiert werden, dass sie vollkommen eigenständig, ohne Fremdstrom anfahrbar sind. Dieser Strom kann dann nach einem Blackout zum Anfahren weiterer Kraftwerke im Verbund genutzt werden. So kann, ausgehend von einem Pumpspeicher, ein gesamtes Versorgungsnetz hochgefahren werden. Ohne so eine Möglichkeit kann es sehr lange dauern, bis ein Versorgungsnetz nach einem Ausfall wieder einsatzbereit ist.

Für die Bereitstellung dieser Schwarzstartfähigkeit wird (wie für eine Versicherung) bezahlt und sie kann Teil der wirtschaftlichen Überlegungen bei der Errichtung eines Pumpspeichers sein.

 

Kombination mehrerer Möglichkeiten

Natürlich kann ein Pumpspeicher auch die verschiedenen Betriebsvarianten kombinieren. Entsprechend den technisch geschaffenen Voraussetzungen kann er als Primär- und Sekundärregelleistungskraftwerk Geld verdienen.  Im eigenen Verbrauchsverbund (Versorgungsgebiet) könnten mit einem Pumpspeicher günstigere Strompreise realisiert werden. In einem Verbund mit regenerativen Stromerzeugern (Windkraft, Solar, Biogas, Laufwasser) kann der damit erzeugte Strom nachfragegerecht, wenn es am profitabelsten ist, vermarktet werden. Dann noch nicht ausgeschöpfte Kapazitäten können mit den täglichen Strompreisschwankungen an der Energiebörse ihr Geld verdienen.

Dieser Mischbetrieb verschafft einem Pumpspeicher eine gewisse Unabhängigkeit davon, wie sich die Marktpreise in einem Einzelsegment entwickeln.

 

Grundsätzlich kann gesagt werden, dass sich mit Pumpspeichern gutes Geld verdienen lässt. Der enorme Ausbau der Windkraft und die Verteuerung von Erdgas und Erdöl begünstigen eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit derartiger Anlagen in der Zukunft.

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