Die Schweiz steht kurz davor, eines der grössten Pumpspeicherkraftwerke der Welt ans Netz zu bringen. Nach 14 Jahren Bauzeit hat die Anlage in Nant de Drance eine maximale Energiespeicherkapazität von 20 Gigawattstunden. Und natürlich kann es als Pumpspeichersystem theoretisch Energie über Monate oder sogar Jahre speichern, was Batteriespeichertechnologie nicht so einfach kann.
Die Installation nutzt die Schwerkraft. Der Emosson-Stausee ist ein künstlicher See, der 1955 hoch in den Alpen nahe der Grenze zu Frankreich angelegt wurde und ein Fassungsvermögen von 25 Millionen Kubikmetern (etwa 6,5 Billionen Gallonen) hat. In den letzten 14 Jahren wurden kilometerlange Tunnel in die Berge gegraben, um sie mit dem Stausee Vieux Emosson im Süden zu verbinden.
Dazwischen befindet sich eine riesige unterirdische Höhle, die hoch genug ist, um auf den Eiffelturm zu passen, wo 6 der größten wasserbetriebenen Turbinen der Welt darauf warten, dass Wasser von oben herunterstürzt, um sie zum Drehen zu bringen und Strom zu erzeugen. Zwischen 2012 und 2016 wurde der Staudamm Vieux Emosson um etwa 20 Meter erhöht, um die Kapazität des Stausees zu erhöhen und damit mehr Energie zu speichern, so ein Bericht von Schweizer Infos.
Die Theorie hinter gepumpter Wasserkraft ist einfach. Füllen Sie das obere Reservoir und wenn Sie Strom brauchen, lassen Sie das Wasser bergab fließen, um Turbinen anzutreiben. Wenn Strom im Überfluss vorhanden ist, verwenden Sie ihn, um Wasser zur späteren Verwendung wieder bergauf zu pumpen. „Es ist eine ökologische Batterie, die immer wieder dasselbe Wasser verwendet. „Die Leistung beträgt mehr als 80 Prozent – für jede Kilowattstunde Strom, die verwendet wird, um das Wasser flussaufwärts zu pumpen, werden 0,8 ins Netz eingespeist“, erklärt Alain Sauthier, Chefingenieur und Direktor des Pumpspeicherkraftwerks Nant de Drance. „Die elektrische Speicherkapazität des Stausees übersteigt die von 400.000 Elektroautobatterien.“
„In Zukunft wird es immer notwendiger, große Strommengen zu speichern, da erneuerbare Quellen nach und nach Atom- und fossile Energie ersetzen“, sagt Sauthier. Solar- und Windenergie seien flüchtige Ressourcen, die nicht unbedingt Strom erzeugen, wenn er gebraucht werde, weshalb solche Systeme so wichtig seien. Sie können Energie speichern und helfen, das gesamte europäische Stromnetz stabil zu halten.
Im Inneren des Pumpspeicherkraftwerks Nant de Drance
Bildnachweis: Nant de Drance / Sébastien Moret
Seit Projektbeginn vor 14 Jahren wurden zwischen den beiden Stauseen 18 Kilometer Tunnel in die Walliser Alpen gefräst. Schwere Fahrzeuge benutzten diese Tunnel, um das gesamte Material und die Ausrüstung zu bringen, die für die Fertigstellung des Projekts benötigt wurden, von vorgefertigten Gebäuden mit Büros bis hin zu Kugelhähnen mit einem Gewicht von über 100 Tonnen. Der Maschinenraum im Herzen der Anlage ist 200 Meter lang, 32 Meter breit und 52 Meter hoch. Mit einer Leistung von 900 Megawatt ist Nant de Drance eines der leistungsstärksten Kraftwerke Europas.
Besonders stolz ist Sauthier auf die 6 Pumpen/Turbinen, die in ihrer schieren Größe und der eingesetzten Technik weltweit nahezu einzigartig sind. „In weniger als zehn Minuten können wir die Drehrichtung der Turbinen umkehren und von Stromerzeugung auf Speicherung umschalten. Diese Flexibilität ist entscheidend, um zeitnah auf die Bedürfnisse des Stromnetzes zu reagieren und Stromerzeugung und -verbrauch anzupassen. Sonst riskiert man einen Netzzusammenbruch und einen Blackout, wie es Anfang des Jahres in Texas passiert ist.“
Die Anlage sei unerlässlich, um die Stromversorgung und Netzstabilität zu gewährleisten, «aber sie ist viel zu gross für die Schweiz», so Sauthier. „Sie kann zur Netzstabilisierung auf europäischer Ebene beitragen. Wir befinden uns geografisch im Herzen des Kontinents und die Energieströme verlaufen durch die Schweiz. Wenn es in Deutschland zu einer Überproduktion an Windkraft kommt, können wir den überschüssigen Strom nutzen, um Wasser zu pumpen und zu speichern.“
Eigentümer des Kraftwerks Nant de Drance ist ein Konsortium unter der Führung des Stromproduzenten Alpiq und der Schweizerischen Bundesbahnen. Sobald es in Betrieb ist, muss es profitabel sein, um die Investitionen zu rechtfertigen, die für seine Verwirklichung erforderlich sind. Keine leichte Aufgabe in einer Branche, die in den letzten Jahren mit finanziellen Schwierigkeiten und der Unberechenbarkeit des Strommarktes zu kämpfen hatte.
„Wir arbeiten am Preisunterschied. Wir müssen schnell reagieren und pumpen, wenn der Preis niedrig ist, und (Strom erzeugen), wenn er hoch ist. In der Vergangenheit haben wir die Turbinen tagsüber genutzt und nachts gepumpt, aber jetzt hat sich die Situation geändert, wobei der Verbrauch am späten Abend seinen Höhepunkt erreicht“, sagt Sauthier.
Nant de Drance wird bis Sommer 2022 vollständig für die kommerzielle Produktion betriebsbereit sein. Seine Eigentümer hoffen, dass es rentabel wird, wenn die Kernkraftwerke endgültig abgeschaltet sind und erneuerbare Energiequellen fossile Brennstoffe abgelöst haben.
616.000 Pumpspeicherkraftwerke weltweit
Laut Matthew Stocks von der Australian National University gibt es weltweit 616.000 Standorte, an denen Pumpspeicherkraftwerke mit geschlossenem Kreislauf gebaut werden könnten. Der Bau von nur 1 % davon könnte alle Probleme lösen, die mit der Speicherung intermittierender Energien verbunden sind, und zwar allein aufgrund geografischer Überlegungen, sagt er.
Pumpspeicherkraftwerke sollen in Zukunft die Speicherung von immer grösseren Mengen Ökostrom ermöglichen, um ihn in Knappheitszeiten später wieder freizusetzen, schreibt der Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen. „Die Schweiz kann dank ihrer Kraftwerke dazu beitragen, Unregelmäßigkeiten in der Stromproduktion in Europa auszugleichen. Wir sollten ihre Rolle jedoch nicht überschätzen, die vor allem direkt von den Kapazitäten bestehender Linien abhängt“, ergänzt der Verband.
„Pumpspeicherkraftwerke sind eine ausgereifte Technologie“, sagt Benoît Revaz vom Bundesamt für Energie. Er glaubt jedoch, dass weitere Fortschritte erforderlich sind, um das System im Vergleich zu den aktuellen Betriebsbedingungen flexibler zu machen. Zusammen mit 11 weiteren Ländern nimmt die Schweiz an einem internationalen Forum teil, das darauf abzielt, die Entwicklung von Pumpspeicherkraftwerken auf den Strommärkten neu zu beleben.
Glücklicher Zufall
Die Inbetriebnahme des Pumpspeicherkraftwerks Nant de Drance in diesem Sommer könnte für Europa zu keinem besseren Zeitpunkt kommen. Die von Russland an der Ukraine begangenen Kriegsverbrechen haben die europäischen Energiemärkte erschüttert, da die Versorgung mit billigem Methan aus Russland dramatisch eingeschränkt wurde.
Die Schweiz plant für diesen Winter verschiedene Massnahmen, um die Stromnachfrage zu senken. Zuerst wird die Regierung freiwillige Schutzmaßnahmen fordern, dann plant sie, nicht wesentliche Verwendungen wie die Beleuchtung von Schaufenstern, die Verwendung mobiler Heizgeräte oder andere Verwendungen der Nachtbeleuchtung einzuschränken. Schließlich könnte es bis zu 30.000 Unternehmen anweisen, bei Bedarf bis zu 30 % ihres Stromverbrauchs einzusparen. Es wird geschätzt, dass diese drei Schritte den Strombedarf um bis zu 30 % senken könnten. Als letztes Mittel könnte die Regierung Teile des Stromnetzes abschalten.
„Man muss sich das wie ein Puzzle vorstellen. Einzelne Segmente würden für vier Stunden entfernt und dann wieder eingeschaltet, während andere entfernt werden. Manche Teile des Netzes – die Puzzleteile – hätten vier Stunden keinen Strom, dann wieder je nach Situation vier oder acht Stunden wieder Strom», sagt Michael Frank, Geschäftsführer des VSE-Verbandes Schweizer Elektrizitätsunternehmen Reuters.
Das wegnehmen
Pumpwasserkraft mag vielen Befürwortern erneuerbarer Energien wie ein Wundermittel erscheinen. Aber mit 14 Jahren vom Anfang bis zum Ende sind die Entwicklungszeiten ähnlich wie bei neuen Kernkraftwerken – also viel zu lang. Außerdem kann es nicht überall gebaut werden, was bedeutet, dass Hochspannungsleitungen gebaut werden müssen, um die erneuerbaren Energien mit dem Speicher zu verbinden.
Aber für Situationen, in denen es wirtschaftlich sinnvoll ist, ist es eine brillante Lösung für das Energiespeicherproblem. Es gibt keine Lithium-, Nickel-, Kobalt- oder Manganvorkommen, die abgebaut oder verarbeitet werden müssen, um Batterien herzustellen. Das einzige aktive Medium ist Wasser, und so sind nach Abschluss der Bauarbeiten keine CO2-Emissionen mit Pumpspeicherkraftwerken verbunden. Einige schlagen sogar vor, dass all das Wasser in den Stauseen eine perfekte Gelegenheit ist, dem Bild schwimmende Solaranlagen hinzuzufügen, was für Befürworter erneuerbarer Energien wie ein himmlisches Spiel erscheint.
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