Pumpspeicherkraftwerke: Revolutionierung von Wasserkraftwerken

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  Quantumrun-Vorausschau
• 11. Juli 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Die Umwandlung alter Kohlebergwerke in Batterien im industriellen Maßstab mithilfe von Pumpspeicherkraftwerken (PHS) ist in China ein zunehmender Trend und bietet eine einzigartige Lösung für die Energiespeicherung und Stromerzeugung. Diese Methode verspricht zwar eine Verbesserung der Netzstabilität und die Unterstützung erneuerbarer Energiequellen, steht jedoch vor Herausforderungen wie saurem Wasser, das die Infrastruktur beschädigen kann. Die Umnutzung stillgelegter Bergwerke zur Energiespeicherung trägt nicht nur zur Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und der CO2-Emissionen bei, sondern belebt auch die lokale Wirtschaft durch die Schaffung von Arbeitsplätzen und die Förderung nachhaltiger Energiepraktiken.

Zusammenhang mit Pumpspeicherkraftwerken

Wissenschaftler der chinesischen Chongqing-Universität und der chinesischen Investmentfirma Shaanxi Investment Group experimentieren mit der Nutzung unbesetzter Kohlengruben (der Teil einer Mine, in dem Mineralien vollständig oder überwiegend abgebaut wurden) als Batterien in Industriegröße. Diese Minen können als ober- und unterirdische Speichertanks für Pumpspeicherkraftwerke dienen und an große Solar- und Windprojekte angeschlossen werden.

Pumpspeicherkraftwerke (PHS) transportieren Wasser zwischen zwei Stauseen in unterschiedlichen Höhen, um Strom zu speichern und zu erzeugen. Überschüssiger Strom wird genutzt, um in Zeiten mit geringem Stromverbrauch, beispielsweise nachts oder am Wochenende, Wasser in ein oberes Reservoir zu pumpen. Bei hohem Energiebedarf wird das gespeicherte Wasser wie bei einem herkömmlichen Wasserkraftwerk über Turbinen freigesetzt, fließt bergab vom höher gelegenen Reservoir in das tiefer gelegene Becken und erzeugt dort Strom. Die Turbine kann auch als Pumpe verwendet werden, um Wasser nach oben zu bewegen.
 
Laut der Untersuchung der Universität und der Investmentgesellschaft werden 3,868 stillgelegte Kohlebergwerke in China für die Umnutzung als Pumpspeicherkraftwerke in Betracht gezogen. Eine Simulation mit diesem Modell ergab, dass ein in einem erschöpften Kohlebergwerk errichtetes Pumpspeicherwerk einen jährlichen Systemwirkungsgrad von 82.8 Prozent erreichen könnte. Dadurch könnten 2.82 Kilowatt geregelte Energie pro Kubikmeter erzeugt werden. Die größte Herausforderung ist der niedrige pH-Wert in diesen Minen, da saures Wasser möglicherweise Pflanzenteile erodiert und Metallionen oder Schwermetalle freisetzt, die unterirdische Strukturen beschädigen und nahegelegene Gewässer verschmutzen können.

Störende Wirkung

Strombetreiber betrachten PHS zunehmend als eine praktikable Lösung für den Ausgleich von Stromnetzen. Diese Technologie wird besonders wertvoll, wenn erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie nicht ausreichen, um den Bedarf zu decken. Durch die Speicherung überschüssiger Energie in Form von Wasser in einer höheren Lage ermöglicht PHS bei Bedarf eine schnelle Stromerzeugung und fungiert so als Puffer gegen Energieengpässe. Diese Fähigkeit ermöglicht eine konsistentere und zuverlässigere Nutzung erneuerbarer Energiequellen und macht Solar- und Windkraft als primäre Stromquellen praktikabler.

Investitionen in PHS können auch wirtschaftlich vorteilhaft sein, insbesondere in Gebieten mit bestehenden natürlichen Stauseen oder stillgelegten Minen. Die Nutzung dieser vorhandenen Strukturen kann kostengünstiger sein als die groß angelegte Beschaffung industrieller Netzbatterien. Dieser Ansatz unterstützt nicht nur die Energiespeicherung, sondern trägt auch zur ökologischen Nachhaltigkeit bei, indem alte Industriestandorte wie Kohlebergwerke für grüne Energiezwecke umgenutzt werden. Dadurch können Regierungen und Energieunternehmen ihre Strominfrastruktur mit geringeren finanziellen und ökologischen Kosten erweitern und gleichzeitig die lokale Energieproduktion steigern und den CO2-Ausstoß reduzieren.

Darüber hinaus könnten Regionen, die aufgrund der Schließung von Kohlebergwerken einen wirtschaftlichen Niedergang erlebten, im PHS-Sektor neue Möglichkeiten finden. Das vorhandene Wissen und die Fachkompetenz der örtlichen Arbeitskräfte, die mit dem Aufbau und der Struktur der Mine vertraut sind, sind bei diesem Übergang von unschätzbarem Wert. Dieser Wandel schafft nicht nur Arbeitsplätze, sondern unterstützt auch die Kompetenzentwicklung im Bereich grüner Energietechnologien und trägt so zu einer umfassenderen wirtschaftlichen Wiederbelebung bei. 

Auswirkungen von Pumpspeicherkraftwerken

Die Umnutzung stillgelegter Bergwerke und natürlicher Stauseen in Pumpspeicherkraftwerke kann folgende Auswirkungen haben:

• Senkung der Infrastrukturkosten für erneuerbare Energien in bestimmten Regionen, um mehr Gemeinden den Zugang zu erschwinglichem Ökostrom zu ermöglichen.
• Umwandlung ungenutzter Bergbaustandorte in Wirtschaftsgüter, Schaffung von Arbeitsplätzen und Reduzierung der CO2-Emissionen in lokalen Gebieten.
• Verbesserung der Zuverlässigkeit von Stromnetzen, die auf erneuerbaren Energien basieren, und Minimierung von Stromausfällen und -unterbrechungen.
• Förderung einer Verlagerung der Energiepolitik hin zu nachhaltigeren Praktiken und Einflussnahme auf den Fokus der Regierung auf erneuerbare Energiequellen.
• Erleichterung einer Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, was zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen und einer verbesserten Luftqualität führt.
• Schaffung neuer Berufsausbildungsprogramme mit Schwerpunkt auf Technologien für erneuerbare Energien, um qualifizierte Arbeitskräfte in grünen Sektoren zu fördern.
• Förderung der Dezentralisierung der Energieerzeugung, um lokale Gemeinschaften in die Lage zu versetzen, ihre Energieressourcen zu verwalten und daraus Nutzen zu ziehen.
• Steigendes Verbraucherinteresse an erneuerbaren Energiequellen, was möglicherweise zu einem Anstieg umweltfreundlicher Investitionen und Produkte führt.
• Es löst Debatten über Landnutzung und Umweltauswirkungen aus und beeinflusst zukünftige Vorschriften und die öffentliche Meinung zu großen Energieprojekten.
• Mögliche Proteste von Umweltaktivisten gegen die Umwandlung alter Minen, ausgelöst durch Bedenken hinsichtlich der Wasserverschmutzung und des Naturschutzes.

Fragen zu berücksichtigen

• Welche anderen aufgegebenen Formen von Infrastruktur können Ihrer Meinung nach in Pumpspeicherkraftwerke umfunktioniert werden? 
• Werden zukünftige Minen (aller Art, einschließlich Gold, Kobalt, Lithium usw.) unter Berücksichtigung einer zukünftigen Umnutzung konzipiert?