Energie aus Sonne und Wind ist umweltfreundlich, nachhaltig und – launisch. Mit der Abkehr von Kohle- und Atomstrom steigt der Bedarf an Speichermöglichkeiten zum Lastausgleich dramatisch: Pumpspeicherkraftwerke als „grüne Batterien“ stehen derzeit hoch im Kurs.
Kalte Dunkelflaute“, lautet der Fachausdruck, der europäischen Energieexperten den Angstschweiß auf die Stirn treibt: An bedeckten, stillen Wintertagen, an denen die Rauchsäulen aus den Kaminen senkrecht nach oben steigen, fällt die Stromproduktion der Solar- und Windkraftwerke ins Bodenlose, während gleichzeitig der Bedarf in die Höhe schießt. Jetzt schlägt die Stunde der Pumpspeicherkraftwerke (PSW): Das Wasser, das bei Stromüberschuss zu geringen Kosten in die Hochbecken gepumpt wurde, treibt nun die Generatoren an, hält das sensible Stromnetz im Gleichgewicht und erzeugt Energie zu Toppreisen. „Grüne Batterie“ nannte das der damalige Staatssekretär und heutige Finanzminister Magnus Brunner bei der Präsentation des Vorarlberger Pumpspeicherkraftwerks Lünerseewerk II im Oktober vergangenen Jahres, das mit einer Leistung von 1000 Megawatt bis 2038 gebaut und Österreichs größtes Wasserkraftwerk werden soll: „Pumpspeicherkraftwerke sind nicht nur für den Klimaschutz wichtig, sondern auch für die Versorgungssicherheit in Österreich.“
Ohne Speicher keine Energiewende
Denn PSW haben ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal: Weil sich das Stromnetz keineswegs als Speicher eignet, sind sie die bislang einzige Möglichkeit, Energie im großen Rahmen und mit überschaubaren Verlusten für eine spätere Nutzung aufzubewahren. Genau das ist allerdings nötig, um die Energieversorgung weitgehend auf regenerative Quellen umzustellen.
Billig pumpen, teuer ablassen
Österreich ist aufgrund seines Wasserreichtums, der Berglandschaften und einer guten Einbindung in die europäischen Stromnetze in einer bevorzugten Position: Denn ein PSW benötigt mindestens zwei auf unterschiedlichen Höhen liegende Wasserbecken. Wenn nun nachts um drei eine steife Brise über die Ostsee pfeift und die Windparks antreibt, während Europa schläft und die meisten Industriebetriebe finster sind, ist Strom sehr billig: der richtige Zeitpunkt, um in den Alpen große Mengen Wasser in die höher liegenden Speicherseen zu pumpen und es wieder abzulassen, wenn Energie knapp ist und damit die Preise hoch sind.
Quickcharger fürs Stromnetz
Leider handelt es sich auch bei einem modernen PSW nicht um das berühmte Perpetuum mobile, weil bei jedem der erforderlichen Schritte auch ein wenig Energie verloren geht. Aber dennoch sind PSKW mit einem Wirkungsgrad zwischen 75 und 85 Prozent die mit Abstand effizienteste Methode, Strom zu speichern. Physikalisch gesehen wird elektrische Energie in Lageenergie umgewandelt. Dadurch haben PSW einige unschätzbare Vorzüge: Sie können zum Beispiel sehr schnell ins Netz einspeisen und eignen sich daher gut zum Ausgleich von Versorgungsschwankungen, wie sie bei erneuerbaren Energien, aber auch bei Ausfällen von anderen Kraftwerken vorkommen können. Besonders wichtig ist aber die „Schwarzstartfähigkeit“: PSW können bei einem großflächigen Ausfall der Energieversorgung (siehe auch ab Seite 46: Blackout) mithilfe lokaler Stromaggregate oder Akkus wieder in Betrieb genommen werden und zum Wiederaufbau des Netzes dienen.
Hochhaus im Berg
Die Maschinenhalle ist beim PSW Tauernmoos im Berg versteckt: 73 Meter wird sie lang sein, 25 Meter breit und 40 Meter hoch – ein zwölfstöckiges Wohnhaus hätte in ihr Platz. 2007 wurde mit den Planungsarbeiten begonnen, 2020 erfolgte der Spatenstich, mittlerweile konnte die Baumannschaft einen ersten Meilenstein erreichen: Im vergangenen August wurde der Durchschlag des 3,8 Kilometer langen Versorgungstunnels vom Enzingerboden zur Kaverne gefeiert.
Unsichtbarer Bahnstrom
Insgesamt werden die Tunnelbauer von SWIETELSKY rund zehn Kilometer Stollen in den Berg treiben. Sie stellen die direkte und wintersichere Zufahrtsmöglichkeit zur Kaverne und für weitere Bau- und Rüstmaßnahmen sicher. Das 300 Millionen Euro teure Ausnahmeprojekt im Nationalpark Hohe Tauern verbindet im Auftrag der ÖBB die beiden bestehenden Speicher Tauernmoossee und Weißsee und wird das natürliche Gefälle zwischen den beiden Speicherseen mit einem Höhenunterschied von mehr als zweihundert Metern energiewirtschaftlich erschließen. Und das Schönste: In einigen Jahren wird von dem leistungsstarken, hochmodernen Kraftwerkskomplex nichts mehr zu sehen sein.
Stromnetz: Lange Leitung, große Pläne
Die österreichische Energiewende steht festgeschrieben in einem vor knapp einem Jahr präsentierten Konvolut mit dem reformpädagogischen Namen „Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz (EAG)“. Bis 2030 wird Österreich laut Vizekanzler Werner Kogler seinen Strom ausschließlich aus Biomasse, Windkraft, Wasserkraft und Sonnenenergie erzeugen. Die aktuelle erneuerbare Stromproduktion muss dafür um 27 Terawattstunden (TWh), also um rund fünfzig Prozent gesteigert werden. Das EAG schafft – laut Ministeriumsaussendung – die notwendigen Rahmenbedingungen: „Spezielle Marktprämien und Investitionszuschüsse unterstützen vielversprechende saubere Technologien und ermöglichen es dem Fördersystem, die richtigen Hebel in Bewegung zu setzen. Jedes Jahr soll eine Milliarde Euro in den Ausbau von Photovoltaik, Windkraft, Wasserkraft und Biomasse fließen.“
Die wichtigsten Leitungsgroßprojekte:
- Salzburgleitung (380-kV-Leitung St. Peter—Kaprun/Tauern)
- Netzraum Weinviertel (380-kV-Leitung Seyring—Zaya)
- Deutschlandleitung (380-kV-Leitung St. Peter—Staatsgrenze DE (Ottenhofen/Isar)
- Zentralraum Oberösterreich (220-kV-Anspeisung Zentralraum Oberösterreich)
Nicht zu vergessen die Stromleitungen, die diese Transformation begleiten müssen: 3,5 Milliarden Euro investiert die Austrian Power Grid laut aktuellem Netzentwicklungsplan bis 2032. 46 Projekte von Leitungsneubauten und -ertüchtigungen bis zu zwanzig neuen Umspannwerken als Einspeisepunkte für die überregionale Verteilung erneuerbarer Energieträger stehen auf dem Programm. Darunter 240 Trassenkilometer neue Stromleitungen im Übertragungsnetz, 110 Kilometer Umstellung bestehender Leitungen auf höhere Spannungsebenen und 290 Kilometer Generalerneuerung von Leitungen.
Ein großes Fragezeichen sind dabei die langwierigen Genehmigungsverfahren, noch verschärft durch zahlreiche Einspruchsmöglichkeiten von Bürgerinitiativen. Die sogenannte Salzburgleitung hat dadurch eine Verspätung von schlanken zehn Jahren aufgerissen, die 110-kV-Netzabstützung Villach – unter anderem zur Absicherung der Produktion des Chipgiganten Infineon – dauerte wegen Bürgereinsprüchen zwölf Jahre. „Die zusätzlich nötigen Einspeiseleistungen aus Erneuerbaren von rund 19 Gigawatt zur Erreichung der Ziele des EAG 2030 bedingen zumindest eine Verdopplung der Leitungskapazitäten im Übertragungsnetz. Die rasche Umsetzung der Projekte ist essenziell“, meint dazu APG-Technikvorstand Gerhard Christiner. Sonst ist die Wende schnell am Ende.
Pumpspeicher: Lange Geschichte, große Zukunft
Die ersten PSW wurden zu Beginn des Industriezeitalters in der Mitte des 19. Jahrhunderts eingesetzt, um mit Windkraft Speicherteiche für Wassermühlen zu füllen, die zum Betrieb von mechanischen Webstühlen verwendet wurden. Moderne Pumpspeicherkraftwerke wurden erstmals in den 1920er-Jahren errichtet. Einer der deutschen Ingenieure, die die Technik für groß dimensionierte Pumpspeicherkraftwerke als weltweite Pionierleistung entwickelt haben, war Arthur Koepchen. Nach ihm wurde das 1930 in Betrieb genommene „Koepchenwerk“ der deutschen RWE AG benannt.
Pumpspeicherkraftwerke dienten ursprünglich vor allem der kurzfristigen Bereitstellung von teurer Spitzenlast und der besseren Auslastung von Grundlastkraftwerken (Kern- oder Braunkohle-KW). Sie liefern konstante Leistungen und können, abgesehen von Notfällen wie einem Lastabwurf, nur innerhalb von Stunden oder Tagen hoch- und heruntergefahren werden. Diese stabile Leistungscharakteristik trifft auf einen im Tages- und Wochenverlauf stark volatilen Stromverbrauch. PSW konnten – und können – in absatzschwachen Phasen günstigen Grundlaststrom in deutlich teureren Spitzenstrom verwandeln.
Die Energiewende verändert nun das Betriebsmuster von PSW grundlegend: Weil im Sommer die Photovoltaik tagsüber viel Strom einspeist, verschieben sich die Arbeitsphasen von PSW in die Morgen- und Abendstunden. Der mit dem Ausbau von Wind- und Solarenergie zunehmende Speicherbedarf führt zu einer steigenden Bedeutung von Pumpspeicherkraftwerken.