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Pumpspeicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke

Wasserkraftwerk plus Energiespeicher

Pumpspeicherkraftwerke sind Mulitfunktionskraftwerke

    Der Energieverbrauch nimmt rapide zu. Gleichzeitig wird es immer schwieriger, Energieerzeugung und -verbrauch durchgehend im Gleichgewicht zu halten. Pumpspeicherkraftwerke haben als multifunktionale Kraftwerke das Potenzial, diesen Herausforderungen zu begegnen. Die Pumpspeichertechnologie ist bislang die einzige, langfristig technisch erprobte und kostengünstige Form, um Energie im großen Maßstab zu speichern und kurzfristig zur Verfügung zu stellen.

    Mehr als 200 Pumpspeichereinheiten weltweit von Voith installiert

    1937 entwickelte Voith die erste große, einstufige Pumpturbine, die sowohl als Turbine zur Energieerzeugung als auch – in umgekehrter Richtung – als Pumpe arbeiten konnte. Heute sind weltweit fast 200 Pumpturbinen von Voith mit einer Gesamtleistung von mehr als 25000 Megawatt installiert. Pumpturbinen können an Standorten mit Fallhöhen von bis zu 800 Metern und Anlagenleistungen von unter 10 bis zu 500 Megawatt installiert werden und bieten eine große Auswahl an spezifischen Geschwindigkeiten. Voith entwickelte mit der drehzahlvariablen Pumpturbine eine hochmoderne Technologie und arbeitet kontinuierlich an Optimierungen weiter. Diese Pumpturbinen haben sich im Betrieb als äußerst zuverlässig erwiesen.

    Die Vorteile von Pumpspeicherkraftwerken:

    • Flexibel und zuverlässig: Pumpspeicheranlagen sind in der Lage, in kürzester Zeit auf Netzschwankungen zu reagieren, indem sie benötigte Elektrizität generieren oder überschüssige aufnehmen.
    • Reserve bei wenig Wind oder Sonne
    • „Grüne Batterie": Nach heutigem Stand der Technik ist die Pumpspeicherung die einzige Möglichkeit, Energie auf wirtschaftlich tragfähige Weise in größerem Umfang zu speichern.
    • Hoher wirtschaftlicher Wert: Pumpspeicheranlagen arbeiten mit einem Wirkungsgrad von bis zu 82 Prozent.
    • Wasserressourcen-Management und Hochwasserschutz
    • Außergewöhnliche Lebensdauer von mehr als 80 Jahren
    • Hybrid-Konzepte: Kombination von Pumpspeicher- und Wind-/Solaranlagen
    • Symbiotische Konzepte: Erneuerbare Energie und sauberes Trinkwasser

    Hybride und symbiotische Konzepte bieten neue Möglichkeiten

      Bei dem neuartigen Konzept der Kombination aus Windkraft und Wasserkraft wird das Oberbecken in dem Fundament der Türme der Windkraftanlagen integriert. Dadurch kann der Eingriff in die Landschaft durch geringere Baumaßnahmen reduziert werden. Auch die Planungs- und Infrastrukturkosten fallen geringer aus, da beide Technologien den gleichen Netzanschlusspunkt und eine gemeinsame Schaltanlage nutzen.

      Durch die Kombination der Technologien werden neue Vermarktungsmöglichkeiten geschaffen, die durch den Betrieb als reinen Windpark nicht zur Verfügung stehen.Das erweitert die Möglichkeiten der dezentralen Pumpspeicherung.

      Liefern die Windkraftanlagen mehr Strom als benötigt, wird Wasser aus dem Unterbecken in die Oberbecken der Windkraftanlagen gepumpt. Herrscht Flaute oder wird mehr Strom benötigt, fließt das Wasser durch die Rohre ins Unterbecken und treibt dabei eine Turbine an, die über den angeschlossenen Motor-Generator Strom erzeugt und in das Netz einspeist.

      Die Verwendung von Salzwasser für Pumpspeicherkraftwerke bietet ein enormes Potenzial: Hierbei wird das Meer als Unterbecken genutzt, kostbares Süßwasser bleibt unberührt. Dieses symbiotische Konzept mit der Nutzung von Salzwasser stellt eine ideale Anwendung für kleine Netze auf Inseln dar. Um die Anlage vor Korrosion zu schützen, gibt es technische Lösungen.

      Durch die Kombination eines Meerwasserpumpspeichers und einer Entsalzungsanlage, die mit Umkehrosmose (Reverse Osmosis) arbeitet und dadurch aus Meerwasser frisches Trinkwasser gewinnt, können wir in trockenen Küstengebieten dazu beitragen, gleichzeitig Süßwasser und umweltfreundliche Energie herzustellen. Das Meer würde als Unterbecken genutzt, das Oberbecken könnte sich in küstennahen Bergregionen befinden.

      Die hybriden und symbiotischen Konzepte könnten mehr Netzstabilität, qualifizierte Arbeitsplätze und Hoffnung auf eine CO2-freiere Zukunft bringen
      Dr. Klaus Krüger – Head of Plant & Products Safety and Innovation, Voith Hydro
      Link HyPower Artikel
      76
      Prozent Umwälzwirkungsgrad
      96
      Sekunden vom Stillstand bis zur vollen Leistung
      80
      Jahre Lebensdauer
      1908
      Jahr der Erstinstallation

      Das Funktionsprinzip –
      zugleich einfach und genial

        Die Funktionsweise von Pumpspeicherkraftwerken ist einfach und genial zugleich. Das Besondere: Sie sind Energiespeicher und Wasserkraftwerk in einem. Ist im Netz ein Stromüberschuss vorhanden, schaltet das Pumpspeicherkraftwerk auf Pumpbetrieb: Ein Elektromotor treibt Pumpturbinen an, die Wasser aus einem unteren Reservoir in ein höher gelegenes Becken befördern. Steigt die Nachfrage nach Strom im Netz, lässt man das Wasser aus dem Oberbecken durch eine Druckrohrleitung nach unten stürzen. Das Wasser setzt die Pumpturbinen in Bewegung, die jetzt im Turbinenbetrieb arbeiten und ihrerseits Generatoren antreiben. Innerhalb von Sekunden wird Strom erzeugt und ins Netz eingespeist.

        Energiespeicherung – 
        Pumpbetrieb

        • Strom wird aus dem Stromnetz entnommen, um den Motor zu betreiben.
        • Der Motor treibt die Pumpturbine an.
        • Das Wasser aus dem Unterbecken wird in das Oberbecken gepumpt.

        Energieerzeugung –
        Turbinenbetrieb

        • Das Wasser aus dem Oberbecken wird durch einen Druckschacht auf die Pumpturbine geleitet und treibt sie an.
        • Die Turbine treibt den Generator an, der Energie erzeugt und in das Netz abgibt.
        • Das Wasser fließt in das Unterbecken.

        Die Charakteristik von Pumpspeicherkraftwerken:

          Pumpspeicherung ist in wirtschaftlicher und ökologischer Hinsicht die am weitesten entwickelte Form der Energiespeicherung, wenn überschüssige Last im Netz vorhanden ist. Die gespeicherte Energie wird dem Netz für Spitzenbedarfszeiten und zur Systemregulierung wieder zur Verfügung gestellt. Voith nutzt diese Technologie schon seit ihrer Erfindung.

          Reversible Maschinensätze

          Reversible Maschinensätze bestehen aus einem Motorgenerator und einer reversiblen Pumpturbine, die je nach Drehrichtung entweder als Pumpe oder Turbine arbeitet. Das Design ermöglicht kompakte Kraftwerksanlagen, die Ausrüstungs- und Infrastrukturkosten sparen. Mit einer großen Auswahl an spezifischen Geschwindigkeiten können Pumpturbinen an Standorten mit Fallhöhen von weniger als 50 und bis zu  800 m installiert werden, und für Einheitenkapazitäten von weniger als 10 bis mehr als 500 MW.

          Feste Drehzahl

          Die konventionellen reversiblen Einheiten werden mit Nenndrehzahl betrieben. Diese Einheiten sind im Turbinenbetrieb regelbar; der jeweilige Lastbereich liegt zwischen 50 und 100% der Nennleistung.
          Maschinensätze mit fester Drehzahl beruhen auf bewährter Technologie und werden weltweit in vielen Pumpspeicherkraftwerken eingesetzt.

          Ingula, Südafrika
          Variable Drehzahl

          Mit der Verwendung von Asynchronmotorgeneratoren kann die Drehzahl der Turbine variiert werden. So kann die Pumpenkapazität an die gerade verfügbare Energiemenge angepasst werden. Dies ermöglicht eine hocheffiziente Stabilisierung des Netzes.

          Frades II, Portugal

          Ternäre Systeme

          Ternäre Systeme bestehen aus einem Motorgenerator und einer separaten Turbine (üblicherweise Francis oder Pelton) und einem Pumpensatz. Bei zwei getrennten Hydraulikmaschinen kann die Drehrichtung des Motorgenerators in beiden Betriebsmodi dieselbe sein. Dies führt zu beachtlichen wirtschaftlichen Vorteilen für den Betrieb des Kraftwerks. Zum Umschalten zwischen Turbinen- und Pumpenbetrieb können eine Kupplung, die im Stillstand betrieben wird, eine Startturbine oder ein hydraulischer Wandler bereitgestellt werden.

          Hydraulischer Wandler

          Der hydraulische Wandler bietet extrem kurze Schaltzeiten zwischen Turbinen- und Pumpenbetrieb. In Sekundenschnelle kann die stillstehende Speicherpumpe mit dem rotierenden Wellensystem verbunden oder von ihm getrennt werden.

          Limberg II & Kopswerk II
          Mehrstufige Pumpen

          Mehrstufige Pumpen sind technische Lösungen für Kraftwerke mit großen Fallhöhen bis zu
          1 500 m. Die Anzahl der Stufen steigt mit der Fallhöhe und ist optimal für eine hohe Pumpleistung gepaart mit einem wirtschaftlichen Aushubebene für das Kraftwerk.

          Druckschriften

            • Pumped storage machines Reversible pump turbines, Ternary sets and Motor-generators

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              English
            • Multifunctional Power Plant Pumped storage

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            Pumpspeicherkraftwerke im Betrieb

              Voith verfügt über mehr als 100 Jahre Erfahrung mit Pumpspeicherkraftwerken und liefert die modernsten und effizientesten Anlagen der Welt.

              Ihr regionaler Ansprechpartner

              Voith baut das erste Pumpspeicherkraftwerk in Deutschland

                Im Jahr 1907 erwirbt der Heidenheimer Unternehmer und Ingenieur Friedrich Voith in unmittelbarer Nähe seiner Fabrik die Brunnenmühle und richtet hier eine Versuchsanstalt für Wasserturbinen ein. Die Mühle liegt im Tal an der Brenz.

                Geschichte

                Um die notwendige Fallhöhe für Turbinenversuche zu erhalten, lässt Voith auf dem nahegelegenen Schlossberg einen Hochwasserbehälter errichten. Von hier rauschte das Wasser in Leitungen in die Brunnenmühle. War der Speicher leer, wurde das Wasser wieder von unten nach oben gepumpt. Mit seiner Versuchsanstalt Brunnenmühle baut Voith fast nebenbei das erste Pumpspeicherwerk Deutschlands. Es geht am 14. November 1908 in Betrieb.

                Die Brunnenmühle ist noch heute das Forschungs- und Entwicklungszentrum von Voith Hydro, welches im Jahr 2008 komplett modernisiert wurde.

                Social Media Neuigkeiten

                  Stakeholderbefragung 2018 - Voith GmbH & Co. KGaA


                  Wir laden Sie herzlich ein, an unserer Stakeholderbefragung 2018 teilzunehmen.

                  Ziel der Befragung ist es zu erfahren, wie Sie Voiths Auswirkungen auf sein Umfeld beurteilen und wo Sie Verbesserungspotenziale in der Nachhaltigkeitsleistung sehen.

                  Das Ausfüllen des Fragebogens wird knapp 10 Minuten in Anspruch nehmen.


                  Möchten Sie an der Umfrage teilnehmen?

                  Ja
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