Die Bedeutung von Pumpspeicherwerken für die Energiewende am Beispiel der Schluchseewerk AG - Tagung "Unkonventionelle Pumpspeicher"
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Tagung „Unkonventionelle Pumpspeicher“
Energieforschungszentrum Niedersachen,
Goslar, 21./22.11.2013
Die Bedeutung von Pumpspeicherwerken
für die Energiewende am Beispiel der
Schluchseewerk AG
Gliederung
• Vorstellung des Unternehmens
• Kraftwerksbetrieb
• Energiewende und Pumpspeicherwerke
• Neue Konzession Kraftwerk Häusern
• Neubauprojekt Atdorf
Schluchseewerk AG • Joint-Venture der Energieversorger EnBW und RWE • Betreiber von fünf Pumpspeicherkraftwerken und des Rheinkraftwerks Albbruck - Dogern • Erfahrung in Bau und Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken und Talsperren seit 1928 • Im Südschwarzwald verwurzeltes Unternehmen • Sichere und attraktive Arbeitsplätze für mehr als 350 Mitarbeiter • 27 Ausbildungsplätze
Übersichtsplan
Leistungen der Kraftwerke
MW
1800 1740
1600
1400
Generatorbetrieb
1200
WG-
910
Hotzenwald
1000
800
600
360
400
220 150 WG-
100
200 Schluchsee
0
Verfügbares
Häusern Witznau Waldshut Säckingen Wehr Gesamt Regelband:
0 3324 MW
-200 -80 WG-
-100 -128
Schluchsee
-400 -296
-600
-800
-1000 WG-
-980
-1200
Hotzenwald
-1400 Pumpbetrieb
-1600
-1584
-1800
PSW Häusern
• 4 vertikale Maschinensätze (Turbine,
2-stufige Pumpe mit Wandler,
Motorgenerator)
• Generatorbetrieb 4 x 35 MW
• Pumpbetrieb 4 x 25 MW, 4 x 10 m3/s
• Inbetriebnahme 1931
PSW Wehr: Schematische Darstellung
PSW Wehr: Maschinensatz
Generator Pumpe
Wandler
Kupplung
Turbine
TUKS PUKS PUKS
PSW Wehr: Betriebsübergangszeiten
Bau des PSW Häusern 1930: Trafotransport am Schluchsee
Kraftwerkseinsatz
Stromausfall in Italien am 28.09.2003, 03:25 Uhr
Frequenz / Pumpleistung
Frequenz/Pumpleistung
50,30 1700
Frequenz SS B
50,25 1600
Pumpleistung
50,20 1500
50,15 1400
50,10 1300
MW
Hz
50,05 1200
50,00 1100
49,95 1000
49,90 900
49,85 800
3:16 3:18 3:20 3:22 3:24 3:26 3:28 3:30 3:32 3:34 3:36 3:38 3:40 3:42 3:44Stromausfall in Italien am 28.09.2003, 03:25 Uhr
Spannung / kapazitive Blindleistung
Spannung/kapazitive Blindleistung
436 900
Spannung SS B
432 800
Blindleistung
428 700
424 600
420 500
Mvar
kV
416 400
412 300
408 200
404 100
400 0
3:16 3:18 3:20 3:22 3:24 3:26 3:28 3:30 3:32 3:34 3:36 3:38 3:40 3:42 3:44Herausforderungen und Lösungen
Herausforderungen
Steigende Anteil konvent.
Prognose- Hohe
fluktuierende Kraftwerke an
ungenauigkeit Lastgradienten
Einspeisung Erzeugung sinkt
Lösungen
Flexible Demand Side Energie-
Netzausbau
Kraftwerke Management speicherStromspeichertechnologien
PSW: Power to Gas:
+ weltweit einzige großtechnische Stromspeichertechnologie + Potenzial für Langzeitspeicher
+ Jahrzehntelang und weltweit bewährt - relativ hohe Kosten
+ Höchste Effizienz großtechnischer Anlagen - geringer Wirkungsgrad
+ kostengünstigste Speichertechnologie - noch in der Entwicklungsphase
+ Höchste Systemqualität
+ Ausbaupotenzial vorhanden E-Mobility:
- Natureingriffe + relativ hoher Wirkungsgrad
- begrenztes Ausbaupotenzial
(Adiabate) Druckluftspeicher: - hohe Kosten für Infrastrukturausbau
+ weltweit 2 diabate Anlagen in Betrieb - Batterieabnutzung
+ relativ kostengünstig - Verbraucherakzeptanz
+ relativ hoher Wirkungsgrad - noch in der Entwicklungsphase
- noch keine adiabate Anlage gebaut 100
- Standortkonkurrenz für Salzkavernen (Gas- und CO2-Speicherung) 90
80
Batterien:
+ kurze Reaktionszeit 70
Wirkungsgrad (%)
+ hoher Wirkungsgrad 60
Adiabate Druckluftspeicher
- begrenzte Anzahl von Lastzyklen 50
- bisher keine großtechnische Anwendung 40
PSW Skandinavien
PSW Deutschland
30
Power to Gas
Batterien
Batterien
20
10
0 Quelle: NABU
Technologie
Quelle: BDEW / denaPumpspeicherwerke
Pumpspeichertechnologie ist die derzeit effizienteste Speichertechnologie
Wirkungsgrad
PSW haben hohen Wirkungsgrad
Wirkungsgrad (%)
PSW haben lange Lebensdauer bei
niedrigen Kosten der Speicherung
PSW haben die geringsten
PSW Batterie Druckluft- H2-
Vollkosten
speicher Speicher
Spezifische Vollkosten der Speicherung Aber:
Vollkosten (€/MWh)
PSW benötigen hohe
Investitionskosten
PSW brauchen deshalb lange
PSW Druckluft- H2- Batterie
Amortisationszeiträume
speicher Speicher (RFB)Speicherausbau
Für die Netzstabilität und zum Lastausgleich sind Energiespeicher notwendig
Speicherung von Energie
Regelenergie und und Lastausgleich
Systemdienstleistungen
Ziel: Ausgleich von Nachfrageschwankungen
Ziel: Netzstabilität
Kurzfristig Langfristig
Pumpspeicher
Druckluftspeicher
Batterie Wasserstoff-
speicherSchluchseegruppe
Schluchseegruppe gesamt 470 MW
100 MW 220 MW 150 MW
Speicherinhalt 133
GWhWRRL vs. Energiewende Gewässerökologie • Restwasser • Durchgängigkeit • Verbesserungsgebot nach WRRL Energiewende / Klimaschutz • Beitrag Wasserkraft zur EE-Erzeugung • Nutzung Zuflüsse über 600 m Fallhöhe (Schluchsee – Rhein) • Speicher zur Integration EE
Zeitplan
2012 2013 2014 2015 2016 2017
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Behörden
Vorbereitung Umsetzung
-abstimm-
Bewilligungs- von von
ung & Umweltuntersuchungen
verfahren Maßnahmen Maßnahmen/
Vorberei-
/Auflagen Auflagen
tung
Technische Planung
Vorbereitung
Bewilligungsverfahren
Scoping Einreichung Bewilligung
Weiterbetrieb
Stand Jan 2013Herausragend: Der Standort Atdorf
Vieles spricht für PSW. Alles spricht für Atdorf:
große Fallhöhe: 600 m
große Leistung: 1.400 MW
großes Speichervolumen: 13 GWh
optimale Geologie: Gneise/Granit
Und zudem:
• keine Besiedelung im Baufeldbereich
• keine neue Freileitungstrasse notwendig
• Kraftwerksgelände eines vorhandenen Standorts
kann genutzt werdenVisualisierung Hornbergbecken II
Atdorf – Status Quo Zeitschiene Raumordnungsbeschluss Runder Tisch Planfeststellung Unterlagen eingereicht Planfeststellungsbeschluss voraussichtlich 2015 Inbetriebnahme nach 2022 Wirtschaftliche Situation • Vorlaufkosten rund 4 % • derzeit erwartete Projektkosten rund 1,6 Mrd. €
Zuspruch für Atdorf Vier besondere Meilensteine für Transparenz und Akzeptanz 1. Schritt: Ökologische Begleitgruppe bislang 25 Sitzungen mit maßgeblichen Stakeholdern 2. Schritt: Info-Events Moderation des Öko-Instituts für Bürger und Interessengruppen 3. Schritt: „Runder Tisch“ Start im Juni 2011, Abschluss im Januar 2012, Teilnehmer aus Schlüsselpositionen (regional und landesweit) 4. Schritt: Anwohnerinfo zu Planfeststellungsunterlagen 18 Veranstaltungen für direkt betroffene Anwohner Juni - November 2013 Ergebnis: ständig wachsende Akzeptanz und Zustimmung
PSW Atdorf: Längsschnitt
2 Druckschächte
L = 720 m, DI 4,8 m
Wasserschloss,
mit Ober- und
Unterkammer,
Steigschacht
UW-Stollen,
Maschinen- und 8,5 km, DI 9,2 m
TrafokavernePSW Atdorf
Untertagebauwerke
2 Druckschächte
L = 720 m, DI 4,8 m
Zufahrtsstollen
mit Fluchtstollen
Maschinen- und
Trafokaverne
Energieableitungs-Stollen,
UW-Stollen,
8,5 km, DI 9,2 m
Wasserschloss,
mit Ober- und
Unterkammer,
SteigschachtQuerschnitt Maschinenkaverne
Dimensionen Wasserschloss
Obere Kammer
• Länge: 2 x 279 m
• Volumen: ca. 57.000 m³
Steigschacht
• Höhe: 86 m
• Durchmesser: 13 m
Untere Kammer
UW-Stollen
• Länge: 2 x 258 m
• Volumen: ca. 53.000 m³Physikalisches Modell
Lösungsansatz Doppelanschluss
Wirtschaftlichkeit
Thesen
Diewirtschaftlichen Rahmenbedingungen für Speicher haben sich
dramatisch verschlechtert.
Der rasante Ausbau der Photovoltaik führt zu einem stark schrumpfenden
Spread zwischen Peak und Off-Peak.
DieRealisierung der geplanten Neubauten von PSW ist mehr als fraglich.
Auch Projekte in den Nachbarstaaten geraten in Diskussion.
Selbst Bestandsspeicher stehen unter erheblichem wirtschaftlichen Druck.
Kurzfristige
politische Lösungen sind nicht zu erwarten, Lösungsansätze bei neuem
Marktdesign mit Kapazitätsmechanismen vermutlich erst ab 2020 denkbar.
Kein Abgleich zwischen Bedarfszeitpunkt und Bauzeiten für neue Speicher.
Netzentgeltbefreiung (§ 118 EnWG) würde Bestandsspeichern helfen.Herausforderungen bei Neubauprojekten • Energiewirtschaftliche Notwendigkeit • Öffentliche Aktzeptanz • Genehmigungsverfahren • Technische Lösungen • Wirtschaftlichkeit
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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