Flexibilisierungsbedarf des Stromsystems

Für einen stabilen Netzbetrieb muss zu jedem Zeitpunkt genauso viel Energie ins Stromnetz eingespeist wie entnommen werden. Aufgrund der Wetterabhängigkeit fluktuiert die Einspeisung aus erneuerbaren Energieanlagen wie Windrädern und PV-Anlagen. Wind und Sonne sind unabhängig vom Stromverbrauchsverhalten und nicht steuerbar. Um die zunächst zwingende Synchronisation von Erzeugung und  Verbrauch zu entkoppeln, bedarf es daher bei einem Stromsystem mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien Flexibilisierungselemente, wie flexible konventionelle Kraftwerke, die Steuerung des Stromverbrauchs (Lastmanagement) oder Speicher. Pumpspeicherwerke zeichnen sich durch ihren vielfältigen Systemnutzen aus. So können sie z.B. zu Zeiten hoher Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie Strom aufnehmen, zu Zeiten niedriger Erzeugung Strom abgeben, aufgrund ihrer schnellen Reaktionszeiten kurzfristige Ungleichgewichte und Planungsabweichungen ausgleichen und weitere Systemdienstleistungen für einen stabilen Netzbetrieb bereitstellen.

 

Wichtiger Flexibilitätsbeitrag von PSW: Reaktion auf Leistungsgradienten

PSW bieten mit schnellen Leistungsänderungen in großem Umfang aktuell die einzige für die Netzbetreiber relevante Flexibilitätsoption. Die Volatilitäten der Stromerzeugung und -nachfrage führen zu einer kontinuierlichen Veränderung der in einem Elektrizitätsversorgungssystem zu deckenden Last. Die Änderung der Stromlast bzw. der Erzeugungsleistung pro Zeiteinheit beschreibt den Leistungsgradienten. Die Fähigkeit der Aufrechterhaltung der Leistungsbilanz, also des jederzeitigen Ausgleichs von Last und Erzeugung im Stromversorgungssystem, wird somit durch die maximale Leistungsänderungsgeschwindigkeit der Erzeugungsanlagen (und ggf. steuerbarer Stromverbraucher) bestimmt.

Pumpspeicher können bei entsprechenden Beckenfüllständen im laufenden Betrieb und aus dem Stillstand heraus die angeforderten Arbeitspunkte im Pump- oder Turbinenbetrieb sehr schnell anfahren. Je nach Größe der Anlage können somit mehrere hundert MW sehr kurzfristig bereitgestellt werden. Die Maschinensätze sind in der Regel dazu in der Lage, selbst aus dem Stillstand heraus innerhalb von 75 bis 110 Sekunden ihre maximale Pump- bzw. Turbinenleistung zu erbringen. Hochflexible Pumpspeicher können dies aus dem laufenden Betrieb heraus sogar in wenigen Sekunden bewerkstelligen. Zusätzlich sind bei Pumpspeichern, im Gegensatz zu vielen thermischen Kraftwerken, sehr niedrige Teillastzustände von unter 30 % der Nennleistung beherrschbar. Aus der Teillast heraus kann die maximale Leistung dann bereits innerhalb von wenigen Sekunden abgefordert werden.

Weiterführende Informationen zum Thema Energiesystem und Energiespeicher finden Sie auf der Website des Projekts Effiziente Energiesysteme.