Wie ein Pumpspeicher funktioniert

Ökostrom auf Abruf

Wenn Offshore-Windkraftanlagen mehr Strom erzeugen, als benötigt wird, braucht man einen Speicher. Die bisher beste Möglichkeit dafür sind Stauseen. Aber wie kommt der Wind ins Wasser?

InhaltsverzeichnisToggle-Icons

    Norwegen hat Wasser im Überfluss. Mit einer ausgeklügelten Kombination aus Wasserkraftwerken und Pumpspeichern erzeugt Norwegen fast seinen gesamten Strom aus Wasser.

    Norwegen erzeugt fast seinen gesamten Strom aus Wasserkraft – dank einer Kombination aus Stauseen und Pumpspeichern.

    Von Volker Kühn

    Manchmal ist das, was neu oder gar revolutionär daherkommt, in Wirklichkeit ein alter Hut. Zum Beispiel die Idee, durch die Kopplung von Wind- und Wasserkraft eine stabile Energieversorgung zu erhalten.

    Lange vor Beginn der Industrialisierung schon haben clevere Müller Windmühlen eingesetzt, um Wasser aus Flüssen und Bächen in höhergelegene Speicherbecken zu pumpen. Von dort leiteten sie es später je nach Bedarf in ihre Wassermühlen.

    Warum so kompliziert? Warum haben sie ihr Korn nicht direkt in der Wind- oder Wassermühle gemahlen? Weil der Wind nicht immer weht und Flüsse in längeren Trockenperioden zu wenig Wasser führen, um ein Mahlwerk anzutreiben. Erst die Verbindung beider Elemente machte die Müller weitgehend unabhängig von den Launen der Natur.

    Die Müller von heute sind Europas Energiekonzerne und Netzbetreiber. Sie arbeiten mit einem ganz ähnlichen System, wenn auch in viel größerem Maßstab: Sie nutzen überschüssigen Ökostrom aus Solar- und Windparks, um damit Wasser in Stauseen zu pumpen.

    Auf diese Weise können Wasserkraftwerke einspringen, wenn die Sonne mal nicht scheint oder Flaute herrscht. Gerade entsteht zu diesem Zweck ein Unterseekabel, das Deutschlands Stromnetz mit Norwegens Stauseen verbindet.

    Das Schaubild erklärt die Funktionsweise eines Pumpspeichers

    Das Prinzip eines sogenannten Pumpspeicherkraftwerks ist denkbar einfach: Wasser wird mit Hilfe einer elektrischen Pumpe aus einem niedrigen in ein höhergelegenes Reservoir geleitet. Zu einem späteren Zeitpunkt rauscht es wieder nach unten. Mit der Energie, die es dabei aufnimmt, treibt es eine Turbine an, die wiederum über einen Generator Strom erzeugt.

    Für ein Pumpspeicherkraftwerk gibt es folglich zwei Voraussetzungen: eine ausreichende Menge Wasser und ein Gefälle zwischen zwei Becken. Je höher und größer das Oberbecken ist, desto mehr Energie lässt sich darin speichern.

    Passende Bedingungen findet man daher in gebirgigen Ländern wie der Schweiz und Österreich. Nirgendwo allerdings sind sie besser als im regenreichen Norwegen mit seinen steilen Fjordhängen und den zahllosen Seen auf fast unbewohnten Hochebenen.

    Kein Wunder, dass das Land über gut die Hälfte der Speicherkapazität ganz Europas verfügt. Allein der Blåsjø-See nordöstlich von Stavanger kann 200 Mal mehr Energie aufnehmen als alle rund 30 Pumpspeicherkraftwerke Deutschlands zusammen.

    Natürlich ist die Energie, die zum Hochpumpen des Wassers in einen Stausee benötigt wird, größer als die, die es beim Zurückfließen erzeugen kann. Pumpspeicherkraftwerke sind damit zunächst einmal Stromverbraucher, keine Lieferanten.

    Fotostrecke: Wasserkraft in Norwegen

    Blau, so weit das Auge reicht: Der Blåsjø-Stausee ist einer von insgesamt 16, die zum Ulla-Førre-Kraftwerk gehören. Ihr Wasser könnte Deutschland fünf Tage lang mit Strom versorgen – oder deutschen Ökostrom speichern.

    Blau, so weit das Auge reicht: Der Blåsjø-Stausee ist einer von insgesamt 16, die zum Ulla-Førre-Kraftwerk gehören. Ihr Wasser könnte Deutschland fünf Tage lang mit Strom versorgen – oder deutschen Ökostrom speichern.

    Viel Niederschlag, steile Gefälle: Die Bedingungen in Norwegen sind ideal für die mehr als 300 Kraftwerke. Auch das Wasser des Vøringsfossen – fließt in ein Kraftwerk. Seine Höhe von 183 Metern erahnt man, wenn man das winzige Hotel oben an der Felskante

    Viel Niederschlag, steile Gefälle: Die Bedingungen in Norwegen sind ideal für die mehr als 300 Kraftwerke. Auch das Wasser des Vøringsfossen – fließt in ein Kraftwerk. Seine Höhe von 183 Metern erahnt man, wenn man das winzige Hotel oben an der Felskante sieht.

    Gewaltige Staumauern wie die des Sysen-Damms auf diesem Bild halten das Wasser in den Stauseen zurück. Das Baumaterial stammt oft auf Straßentunneln, die vor allem im fjordreichen Westnorwegen zu Hunderten in den Fels gesprengt wurden.

    Gewaltige Staumauern wie die des Sysen-Damms auf diesem Bild halten das Wasser in den Stauseen zurück. Das Baumaterial stammt oft auf Straßentunneln, die vor allem im fjordreichen Westnorwegen zu Hunderten in den Fels gesprengt wurden.

    Auch der Oddatjønn-Damm besteht aus solchen Felsen. Er begrenzt den Blåsjø, den zehntgrößten See des Landes. Im menschenleeren norwegischen Hochland gibt es viel Platz für Stauseen. Im dichtbesiedelten Mitteleuropa könnten derart große Projekte nicht real

    Auch der Oddatjønn-Damm besteht aus solchen Felsen. Er begrenzt den Blåsjø, den zehntgrößten See des Landes. Im menschenleeren Hochland gibt es viel Platz für Stauseen. Im dichtbesiedelten Mitteleuropa wären so große Projekte nicht möglich.

    Der Oddatjønn-Damm liegt gut 1000 Meter über dem Meeresspiegel. Das Wasser schießt von hier durch bis zu zehn Meter breite unterirdische Tunnel in die Wasserkraftwerke von Ulla-Førre. Es kann von dort aber auch zurück in den See gepumpt werden.

    Der Oddatjønn-Damm liegt gut 1000 Meter über dem Meeresspiegel. Das Wasser schießt von hier durch bis zu zehn Meter breite Tunnel in die Wasserkraftwerke von Ulla-Førre. Es kann von dort aber auch zurück in den See gepumpt werden.

    Tief im Inneren des Bergs liegt die gewaltige Kammer des Kraftwerks Kvilldal, 100 Meter lang, 20 Meter hoch. Die zylindrischen Aufbauten gehören zu den Turbinen. Gemeinsam mit den orange verkleideten Wänden und den gezackten Lichtröhren verleihen sie dem

    Tief im Inneren des Bergs liegt die gewaltige Kammer des Kraftwerks Kvilldal. Die zylindrischen Aufbauten gehören zu den Turbinen. Mit den orange verkleideten Wänden und den gezackten Lichtröhren verleihen sie dem Saal einen futuristischen Eindruck.

    Rund 100 Kilometer nördlich von Kvilldal liegt an den Ausläufern des Hardangerfjords das Wasserkraftwerk Sima. Es ist das zweitgrößte des Landes nach Kvilldal und gehört ebenfalls dem Energieversorger Statkraft. Hier ist einer der Generatoren  zu sehen.

    100 Kilometer nördlich von Kvilldal liegt an den Ausläufern des Hardangerfjords das Wasserkraftwerk Sima. Es ist das zweitgrößte nach Kvilldal und gehört ebenfalls dem staatlichen Energieversorger Statkraft. Hier ist einer der Generatoren zu sehen.

    Reise in die Vergangenheit: Mit dem Kraftwerk Tyssedal am Sørfjord begann in Norwegen das Zeitalter der Wasserkraft. Der neoklassische Bau von 1914 steht für den Anspruch, repräsentative Architektur und Industrie zu verbinden. Heute ist er ein Museum.

    Mit dem Kraftwerk Tyssedal am Sørfjord begann in Norwegen das Zeitalter der Wasserkraft. Der neoklassische Bau von 1914 steht für den Anspruch, repräsentative Architektur und Industrie zu verbinden. Heute beherbergt er ein Museum.

    Die Schaltzentrale: Von hier aus wurde das Wasserkraftwerk Tyssedal gesteuert. Unzählige Knöpfe, Hebel und Uhren sind in die marmorverkleideten Wände eingelassen.

    Reise in die Vergangenheit: Von dieser Schaltzentrale aus wurde das Wasserkraftwerk Tyssedal gesteuert. Unzählige Knöpfe, Hebel und Uhren sind in die marmorverkleideten Wände eingelassen.

    Die Generatoren von Tyssedal waren von 1906 bis 1989 in Betrieb. Sie lieferten Strom für Cyanamid- Karbidfabriken im benachbarten Städtchen Odda und trugen entscheidend zum Aufschwung der Region bei.

    Die Generatoren von Tyssedal waren von 1906 bis 1989 in Betrieb. Sie lieferten Strom für Cyanamid- Karbidfabriken im benachbarten Städtchen Odda und trugen entscheidend zum Aufschwung der Region bei.

    Auch in anderen Landesteilen entstanden Wasserkraftwerke. Dieses Foto von 1918 zeigt den Bau der Rohre für das Kraftwerk Glomfjord, 45 Kilometer nördlich des Polarkreises.

    Auch in anderen Landesteilen entstanden Wasserkraftwerke. Dieses Foto von 1918 zeigt den Bau des Kraftwerks Glomfjord am Polarkreis. Jahrzehnte bevor Norwegen seine Öl- und Gasvorräte entdeckte, war die Wasserkraft das Rückgrat seiner Industrie.

    Synnøve Kvamme: Die Umweltschützer aus Bergen protestiert gegen den weiteren Ausbau der Wasserkraft in Norwegen: Es dürften nicht auch die letzten ungezähmten Flüsse Norwegens reguliert werden.

    Heute deckt das Land seinen Strombedarf fast vollständig aus Wasserkraft. Gegen den weiteren Ausbau regt sich allerdings Protest. Umweltschützer wie Synnøve Kvamme aus Bergen sorgen sich, dass die letzten Flecken unberührter Natur verschwinden.

    Strommast am Hardangerfjord: Umweltschützer protestieren gegen den Ausbau des Stromnetzs in der Region.

    Denn um den Strom zum Verbraucher zu transportieren, sind Hochspannungsleitungen notwendig. Statt die Trassen durch die Wildnis zu führen – wie hier am Hardangerfjord – kämpfen Umweltschützer dafür, Unterseekabel durch den Fjord zu verlegen.

    Nahe dem Wasserkraftwerk Kvilldal entsteht derzeit eine neue Umspannstation. In mehreren Regionen des Landes muss das Netz ausgebaut werden, um Norwegen über geplante Unterseekabel mit Deutschland und Großbritannien zu verbinden.

    Nahe dem Wasserkraftwerk Kvilldal entsteht derzeit eine neue Umspannstation. In mehreren Regionen des Landes muss das Netz ausgebaut werden, um Norwegen über geplante Unterseekabel mit Deutschland und Großbritannien zu verbinden.

    Storglomvass-Damm im Schnee: Norwegens Stauseen und Deutschlands Offshore-Windparks werden per Kabel verbunden.

    Norwegische Wasserkraft kann Ökostrom-Schwankungen in Zentraleuropa ausgleichen. Umgekehrt können Stromüberschüsse von dort genutzt werden, um die Wasservorräte in Norwegens Stauseen zu schonen. Im Foto: der verschneite Storglomvass-Damm.

    Allerdings ist ihr Wirkungsgrad mit 75 bis 80 Prozent im Vergleich zu anderen Speichertechnologien recht hoch. Konkret heißt das: Von den 100 Prozent der Energie, die zum Pumpen eingesetzt werden, stehen anschließend noch 75 bis 80 Prozent zur Verfügung.

    Das bedeutet zwar einen Verlust von bis zu einem Viertel. Doch der ist durchaus zu verkraften, wenn man die Alternative bedenkt: Kann Strom aus Offshore-Windparks und Solaranlagen weder direkt verbraucht, noch gespeichert werden, ist er komplett verloren. Das ist gerade in Nachtzeiten häufig der Fall, wenn draußen auf dem Meer viel Wind weht, aber der Verbrauch niedrig ist.

    Norwegens Pumpspeicherkraftwerke sind also eine gute Ergänzung zu deutschem Ökostrom. Optimal funktioniert diese Kombination paradoxerweise allerdings erst dann, wenn die Pumpen gar nicht zum Einsatz kommen – sondern der Strom direkt in Norwegen verbraucht wird.

    Auch in Deutschland gibt es Pumpspeicher, etwa das Kraftwerk Hohenwarte II in Thüringen. Ihre Kapazität beträgt aber nur einen Bruchteil der norwegischen Anlagen.

    Das ist dann der Fall, wenn in Deutschland ein Stromüberschuss besteht und der Preis gemäß dem Gesetz von Angebot und Nachfrage niedrig ist. Dann kann Norwegen seinen Bedarf mit deutschem Strom decken und die Wasservorräte in seinen Reservoirs schonen. Zudem wird keine Energie für den Pumpbetrieb gebraucht. Die Stauseen fungieren damit quasi als virtueller Speicher.

    Und das ist dann doch mal eine echte Neuerung im Vergleich zur jahrhundertealten Technik der Müller.

    Go Top