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05 | 2018

Energiespeicher

Energiespeicher Netto-Stromerzeugung [GWh] 800 700 600 500 400 300 200 100 - Nutzungsgrad Januar 73% Februar 73% zungsgrad 1 ) der Pumpspeicherkraftwerke im Betrachtungszeitraum beträgt rund 72 %, und die durchschnittlichen Volllaststunden liegen bei etwa 1 000 h/a. In Bild 2 sind ergänzend zu Tabelle 2 monatliche Daten zur Stromerzeugung und zum Strombezug der deutschen Pumpspeicher- und Speicherwasser-Kraftwerke für die Jahre 2015 und 2016 aufgeführt. Die Daten für Pumpspeicher mit natürlichem Zufluss sind aufgrund von Bestimmungen bei der Veröffentlichung der statistischen Daten lückenhaft, da aus Gründen der Geheimhaltung die Werte in einzelnen Monaten nicht veröffentlicht werden. Dieser Fall liegt dann vor, wenn in einem Monat auf zwei Melder der Produktionsdaten ein Anteil von mehr als 80 % an der Stromerzeugung entfällt. In den Jahressummenwerten in Tabelle 2 sind die fehlenden Monate allerdings enthalten. Die analogen Monatswerte für die Jahre 2011 bis 2014 sind [4; 5] zu entnehmen. Tabelle 3 Pumpspeicherkraftwerke im Ausland, die für deutsche Regelzonen arbeiten (Quelle: FZJ-Datenbank, Stand: 3/2018). Name Land Leistung Turbine [MW] Anhand der Daten zur Stromerzeugung und zur Pumparbeit wird ersichtlich, dass der Speichereinsatz jahreszeitlichen Schwankungen unterliegt. In den Wintermonaten ist der Speichereinsatz typischerweise größer als in den Sommermonaten. Die Monatswerte des Nutzungsgrades variieren aufgrund abweichender Betriebsstunden für Pump- und Turbinenbetrieb beziehungsweise abweichender umgesetzter Wasservolumina in den Betriebsarten. Zusätzlich ist zu beachten, dass die Produktionsdaten für Speicherwasser- und Pumpspeicherkraftwerke mit natürlichem Zufluss auch natürlichen Einflüssen (Niederschlag, Verdunstung usw.) unterliegen. Anlagen im Ausland, die für deutsche Regelzonen arbeiten Neben den Anlagenstandorten in Deutschland stehen noch Pumpspeicherkraftwerke in Luxemburg (Vianden) und Österreich (Kopswerk, Lünerseewerk, Rifawerk und Rodundwerk der Vorarl - berger Illwerke) für die deutschen Regelzonen zur Verfügung (Tabelle 3). Das Leistung Pumpe [MW] Kapazität [GWh] Vianden Luxemburg 1 291 1 039 ca. 5 Amprion (100 %) Kopswerk I Österreich 247 k.A. ca. 2,4 1),2) TransnetBW (50 %) Kopswerk II 525 480 Lünerseewerk Österreich 280 224 ca. 5 1),2) TransnetBW (50 %) Rifawerk Österreich 7 8 k.A. TransnetBW (50 %) Rodundwerk I Rodundwerk II März* 70% April 73% Mai* 71% Juni Pumpspeicher ohne natürlichen Zufluss Pumpspeicher mit natürlichem Zufluss Speicherwasser Pumparbeit 78% Juli 70% August* 74% September* 71% Oktober 72% November* 71% Dezember 2015 2016 70% Österreich 198 295 Januar* 70% Februar* 69% März* 74% April* 72% 41 286 zusammen ca. 1,7 1),2) TransnetBW (50 %) Kraftwerk Kühtai Österreich 289 250 ca. 2,6 2) TenneT (teilweise) 1) Für die Pumpspeicherkraftwerke der Illwerke ist die Ermittlung der speicherbaren Energie schwierig, da die Speicherseen und Kraftwerke in Reihe geschaltet sind und als wasser- und energiewirtschaftliche Einheit betrieben werden [27]. 2) Die Betreiber machen keine Angaben zur Kapazität. Die angegebene Kapazität ist aus dem kleineren der Nutzvolumen von Ober- und Unterbecken, der Fallhöhe und einem angenommenen Wirkungsgrad von 0,8 berechnet. Quelle: FZJ Datenbank (Stand: März 2018) Mai* 71% Juni* 68% Juli 69% August* 75% September* 77% Oktober 74% November 73% Dezember 78% - 800 700 600 500 400 300 200 100 Netto-Pumparbeit [GWh] Bild 2 Netto-Stromerzeugung nach Kraftwerks - typ, Netto-Pumparbeit und mittlerer Nutzungsgrad pro Monat (prozentuale Werte) [21]. PSW Vianden verfügt über einen direkten Anschluss an die deutsche Regelzone der Amprion GmbH [23]. Die Pumpspeicherkraftwerke der Vorarlberger Illwerke sind vertraglich mit EnBW (50 % Anteil), technisch über Grenzkuppelleitungen mit Deutschland und regelungstechnisch mit Transnet BW verbunden. Das PSW Kühtai wurde in [24] als zur deutschen Regelzone gehörig angenommen, in der Kraftwerksliste der Bundesnetzagentur [25] ist es unter anderem TenneT zugeordnet. In den „Bedarfsanalysen Reservekraftwerke Winter 2014/15“ [26] werden die Pumpspeicherkraftwerke Kühtai, Kopswerk, Lünerseewerk und Rodundwerk I „marktbasiert“ als zum deutschen Kraftwerkspark zugehörig angenommen. Die in Tabelle 3 aufgeführten Pumpspeicherkraftwerke verfügen insgesamt über eine Turbinenleistung von 3 132 MW. Unter der Annahme, dass die österreichischen Pumpspeicherkraftwerke mit 50 % ihrer Leistung und Vianden mit 100 % der Leistung dem deutschen Netz zur Verfügung stehen, ergibt sich eine Gesamtleistung von insgesamt 2 212 MW. Sanierungen, Überholungen und Modernisierungen An mehreren Pumpspeicherkraftwerken laufen derzeit Arbeiten zur Sanierung, Überholung beziehungsweise Modernisierung oder wurden in den letzten Jahren abgeschlossen [5]. Mit den meisten Arbeiten ist eine vorübergehende Außerbetriebnahme der Anlagen für die Dauer der Arbeiten verbunden. Auffallend ist die Häufung von Sanierungen und Überholungen in den Jahren 2015 bis 2018. Es ist davon auszugehen, dass einige Betreiber die Phase niedriger Betriebserlöse nutzen beziehungsweise genutzt haben, um anstehende Arbeiten durchzuführen. Die Sanierung des Regelzone Unterbeckens des Pumpspeicherkraftwerks Waldshut wurde im Sommer 2016 gestartet, nachdem Durchlässigkeiten im Bereich des Ringdamms festgestellt wurden. Die Sanierung des im Rhein gelegenen Unterbeckens (Aubecken, Bild 3), in 38 BWK Bd. 70 (2018) Nr. 5

Energiespeicher direkter Nachbarschaft zum Stauwehr Dogern, ist erforderlich, um die Sicherheit der Dammbauwerke langfristig zu gewährleisten [28]. Die erste Teilmaßnahme der Sanierung stand im Sommer 2017 kurz vor dem Abschluss [29]. Das PSW Langenprozelten, das ausschließlich Bahnstrom speichert und abgibt, wird seit Mitte 2015 im Rahmen der Hauptrevision saniert. Die Sanierung des Unterbeckens ist bereits abgeschlossen [30; 31]. Anstehende Arbeiten an den Druckstollen und am Oberbecken sowie die Revision der beiden Maschinensätze sollten bis Ende des Jahres 2017 abgeschlossen sein. Im Rahmen der Sanierung wurden insgesamt 60 Mio. € in die Anlage investiert [32]. Das Pumpspeicherkraftwerk Oberberg wird mit Unterbrechungen seit 2016 umfangreich saniert. Von den drei Pumpspeichereinheiten (Oberberg I, Oberberg II, Oberberg IIa/b) ist aktuell nur ein Maschinensatz (Oberberg IIa) in Betrieb [5]. Im Rahmen der Sanierung wird eine defekte Verbindungsleitung zwischen den Unterbecken der Standorte Oberberg I und II saniert sowie Maschinen und Steuerung instandgesetzt. Die Wiederinbetriebnahme der Pumpspeichereinheiten Oberberg I und Oberberg II ist für 2018 geplant. Der Maschinensatz Oberberg IIb ist langfristig stillgelegt [33]. Am Pumpspeicherkraftwerk Herdecke steht nach 30 Jahren Betrieb die planmäßige Hauptrevision in 2018/19 an. Während der Hauptrevision ist die Anlage für mehrere Wochen nicht in Betrieb [34]. Das Pumpspeicherkraftwerk Rönkhausen soll im Jahr 2018 umfangreich saniert und erweitert werden. Der Betreiber Bild 3 Luftbild des in der Nähe des Stauwehrs Dogern im Rhein gelegenen Aubeckens (Unterbecken Pumpspeicherkraftwerk Waldshut). Mark-E AG hat hierzu eine Partnerschaft mit der Stadtwerke Aachen AG beschlossen. Insgesamt belaufen sich die geplanten Investitionen auf rund 25 Mio. €. Nach Abschluss der Arbeiten soll das PSW langfristig weiterbetrieben werden. Die Betriebsführung und die Vermarktung des PSW verbleiben mindestens bis 2030 bei Mark-E. Die aktuelle wasserrechtliche Genehmigung hat eine Laufzeit bis zum Jahr 2045 [12]. Die Sanierung ist erforderlich, da die Betonschale des Oberbeckens undicht ist und neu abgedichtet werden muss. Im Rahmen einer anstehenden Revision sollen auch die Maschinensätze generalüberholt werden. In diesem Zuge ist auch eine Leistungserhöhung angedacht [35]. Ein Sonderfall ist das Pumpspeicherkraftwerk Happurg. Es ist seit Januar 2011 außer Betrieb. Das Oberbecken steht leer, weil darunter durch Sickerwasser Hohlräume entstanden sind und der Boden stellenweise eingebrochen ist. Bei Feldversuchen zeigte sich, dass die erforderlichen Sanierungen erheblich umfangreicher sein müssen als anfangs angenommen. Für die Sanierung wurde die Genehmigung (PFV) erteilt, aber die Investitionen würden sich nach Betriebsangaben nur rechnen, wenn das Pumpspeicherkraftwerk von den Netzentgelten befreit würde. Für eine hierfür erforderliche Leistungs- oder Kapazitätserhöhung sind aber zusätzliche Genehmigungsverfahren erforderlich [36; 37]. Daher wird dieses PSW als „in Planung“ eingestuft (Tabelle 4). Erweiterungen Erweiterungen von Pumpspeicherkraftwerken sind derzeit attraktiv, da eine Befreiung von den Netznutzungsentgelten für zehn Jahre möglich ist, wenn die Leistung um mindestens 7,5 % und/oder die speicherbare Energiemenge um mindestens 5 % erhöht wird. In den letzten Jahren wurden unter anderem Kapazitäts - erweiterungen an den Pumpspeicherkraftwerken Waldeck 2, Hohenwarte II, Säckingen, Herdecke und Vianden abgeschlossen. Eine Leistungserhöhung wurde unter anderem bei den Pumpspeicherkraftwerken Reisach und Tanzmühle realisiert (Details siehe [5]). Eine Übersicht Bild: Schluchseewerk AG Name BL Vorhabenträger Leistung [MW] Forbach plus BW EnBW Unterstufe 1) Oberstufe Happurg Sanierung 2) Erweiterung BY Uniper 160 k.A. Fallhöhe [m] 225 320 50 1) 365 Nutzvolumen [Mio. m³] 1,8 0,41 212 1,8 k.A. Kapazität [GWh] 1,4 0,5 Status ROV pos. PFV in Vorb. 0,9 PFV pos. in Planung Investition [Mio. €] 300 bis 350 Heimbach RP Stadtwerke Mainz 280 bis 320 467 1,2 bis 1,5 1,5 ROV pos., PFV in Vorb. verlangsamt Leutenberg- TH WSK Puls/Strabag 408 264 4,1 2,4 ROV pos., PFV in Vorb. 450 Probstzella Nethe NW Trianel GmbH 390 220 4,2 2,34 ROV pos., PFV in Vorb., Investitionsentscheidung > 500 aufgeschoben Riedl BY Verbund AG 300 350 4,2 3,5 PFV läuft 350 Schmalwasser TH Trianel GmbH 1 070 285 10 6,4 ROV pos., Investitionsentscheidung aufgeschoben 1 400 1) Ersetzt das bestehende Kraftwerk mit einer Leistung von 43 MW 2) Sanierung ohne Erweiterung unwirtschaftlich Status: ROV = Raumordnungsverfahren; PFV = Planfeststellungsverfahren (Genehmigung); Vorb. = Vorbereitung(en), Antragsteller bearbeitet die Unterlagen; läuft = Unterlagen eingereicht, Behörde bearbeitet die Unterlagen; pos. = mit positivem Bescheid abgeschlossen Quelle: FZJ Datenbank (Stand: März 2018) Tabelle 4 Pumpspeicherprojekte in Deutschland (Quelle: FZJ-Datenbank, Stand: 3/2018). > 100 BWK Bd. 70 (2018) Nr. 5 39

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