Wasser und Strom vertragen sich der allgemeinen Meinung nach nicht. Der richtige Einsatz von großen Mengen an Wasser kann aber dazu beitragen, Energie, respektive Strom, nachhaltig zu speichern. Warum muss Energie überhaupt gespeichert werden?

In den Gemeinden gibt es über den Tag große Schwankungen im Energiebedarf der einzelnen Haushalte. Abends wird zuhause gekocht, gewaschen und Strom verbraucht. Es kommt zu bestimmten Tageszeiten deshalb zu einer Bedarfsspitze innerhalb der Stromversorgung. Man kennt jedoch nicht nur die Bedarfsspitze, sondern auch eine Erzeugungsspitze. Durch moderne Formen der Energieerzeugung, wie Solar- oder Windenergie, wird zeitweise mehr Energie erzeugt, als von den Haushalten abgefragt wird. Die wertvoll erzeugte Energie soll gespeichert werden, wenn kein direkter Bedarf dafür vorhanden ist. In der Batterieforschung werden zwar Fortschritte gemacht, aber große Mengen an Energie können noch nicht langfristig gespeichert werden. Eine Möglichkeit der Energiespeicherung stellen Pumpspeicherwerke dar. Diese bestehen aus zwei verbundenen Becken, einem Unter- und einem Oberbecken, die einen Höhenunterschied von mindestens 80 Metern aufweisen. Liegt ein Energieüberschuss vor, wird der zu verbrauchende Strom dazu genutzt, Wasser nach oben zu pumpen. Bei einem Energiebedarf hingegen, wird das Wasser abgelassen, wobei Strom erzeugt wird. Dabei können etwa 75 Prozent der eingesetzten Energie zurückgewonnen werden. Um die Methode effizient zu nutzen, müssen große Wassermengen bewegt werden. In den Modellrechnungen im EWAZ-Projekt wird von jeweils etwa 2 Millionen Kubikmeter Wasser ausgegangen.

Funktionsweise der Pumpspeicherwerke

Für Energieerzeuger ist die Neuerrichtung und der Betrieb von Pumpspeicherwerken derzeit oft nicht ausreichend wirtschaftlich. „Zum einen müssen für genutzten Strom Abgaben nach dem Erneuerbare Energien Gesetz gezahlt werden, zum anderen wird der Beitrag zur Netzstabilität nicht ausreichend vergütet. Der erzeugte Strom deckt diese Kosten und Risiken nicht, selbst wenn er zu Spitzenpreisen verkauft werden kann“, sagt Prof. Dr.-Ing. Klaus Röttcher von der Fakultät Bau-Wasser-Boden der Ostfalia. Eine weitere Herausforderung sei die Suche nach geeigneten Standorten.

Die Ostfalia Hochschule befasst sich in Zusammenarbeit mit der TU Clausthal und der TU Braunschweig innerhalb des EWAZ-Projektes seit Juli 2019 unter anderem mit dieser Thematik. Unterstützt wird das Projekt außerdem von der Harzwasserwerke GmbH und der Harz Energie GmbH als Kooperationspartner sowie einem Beirat aus kommunalen Vertretern und Experten der Landesbehörden. Ziel des Projektes ist es, bis zum Abschluss im Jahr 2022 ein Konzept für einen „Energie- und Wasserspeicher Harz“ zu entwickeln, das die Systemdienstleistungen Energiewasserspeicherung, Trinkwasserressourcensicherung, nachhaltigen Hochwasserschutz und Niedrigwassermanagement auch bei weiteren klimatischen Veränderungen sicherstellt. Gefördert wird das Vorhaben durch Mittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und durch das Land Niedersachsen.

„Wir in Suderburg sind Spezialisten für Oberflächengewässer“, so Röttcher. Er und sein Team von der Ostfalia übernehmen im EWAZ-Projekt vor allem die Aufgabe, geeignete Standorte im Harz zu identifizieren und diese sowohl auf ihre Leistungsfähigkeit als wasserwirtschaftlicher Speicher als auch auf die Möglichkeit hin zu untersuchen, die Standorte gleichzeitig als Trinkwasser- und Pumpspeicher zu nutzen. „Diese synergetische Nutzung wurde bisher in Deutschland vermieden, um die Trinkwasseraufbereitung nicht zu erschweren. Durch die Pumpvorgänge werden die stabilen Temperaturschichtungen im Sommer und im Winter vermischt. Außerdem können organische Anteile, etwa aus Algenbewuchs an der Oberfläche, stärker mit tieferen Wasserschichten vermischt werden. Die Aufbereitung des Wassers zu qualitativ hochwertigem Trinkwasser, wie wir es aus dem Harz kennen, wird dadurch teurer“, so Röttcher. Nun werden mögliche Kombinationen der Nutzungsmöglichkeiten untersucht. Dabei sollen neu geschaffene Speicher optimal genutzt, negative Effekte jedoch minimiert werden.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Röttcher, hier vor dem im Bau befindlichen Institut für nachhaltige Bewässerung

Insgesamt wurden innerhalb des Projektes sechs Standorte identifiziert, deren Leistungsfähigkeit im weiteren Verlauf des Projektes bezogen auf die einzelnen Systemdienstleistungen untersucht werden soll. Außer der Eckertalsperre wurden die weiteren fünf großen Talsperren der Harzwasserwerke in die Betrachtung einbezogen. Untersucht wurden außerdem neue mögliche Standorte für Talsperren, Ableitungen und Pumpspeicherbecken.

Ihr fachlicher Ansprechpartner für dieses Thema:

Prof. Dr.-Ing. Klaus Röttcher

Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften

Tel.: 05826 / 988 61230; E-Mail: k.roettcher@ostfalia.de

Text: L. Rosebrock

Abbildung/Foto: Ostfalia