Technische Betrachtung eines Pumspeicherkraftwerks

Tobias Nawrocki, Jonathan Wiegand

Inhalt• Funktion

• Verschiedene Typen

• Aufbau• Bestandteile

• Turbinenarten

• Schematische Darstellung

• Verfahrensfließbild

• Energie• Energieflussdiagramm

• Wirkungsgrad

• Sonstiges• Kavitation

• Vor- und Nachteile

• Quellen

Funktion eines Pumpspeicherkraftwerkes

• Speicherung von Energie bei Überschuss

• Abgabe von Strom in Spitzenlastbereichen

Typische Tageslastgangslinie

Verschiedene Arten des PSW

• Tagesspeicher: Speicherinhalt von bis zu 10 Mio. m3

• Wochenspeicher: Speicherinhalt von 10 Mio. m3 bis 60 Mio. m3

• Jahresspeicher: Speicherinhalt von über 60 Mio. m3

• Pumpspeicherkraftwerke mit natürlichen Zuflüssen• Pumpspeicherkraftwerke ohne natürliche Zuflüsse

Aufbau eines Pumpspeicherkraftwerkes

• mind. ein Ober- und Unterwasserbecken

• verbunden mit mind. einer Druckrohrleitung

• mind. eine Wasserturbine

• mind. eine Pumpe

• Wasserschloss zum Schließen der Rohre und Verhindern von Druckstößen

• Drehstrom-Synchronmaschine, bzw. Generator und Motor

• auch Pumpturbinen möglich

Maschinenhaus eines Pumpspeicherkraftwerkes

Schematische Darstellung

TurbinenartenFrancis-Turbine:• η von bis zu 90%• Großer Volumenstrom• Kann als Pumpturbine genutzt werden

TurbinenartenPelton-Turbine:• η von über zu 90%• Geringer Volumenstrom• Wandelt nur kinetische Energie um

Verfahrensfließbild des Pumpspeicherkraftwerkes

Energieflussdiagram

Energie• abhängig von Höhenunterschied zwischen

Ober- und Unterbecken

• 5-10h Produktion unter Volllast

• mehr Energie zum Pumpen benötigt, als im Generatorbetrieb gewonnen wird

• Gesamtwirkungsgrad ca. 75-85%

• Berechnung:ηPSW = ηTransformator * ηMotor * ηPumpe * ηRohrleitungen * ηTurbine * ηGenerator * ηTransformator

Typische Tageslastgangslinie eines PSW

Sonstiges

• Druckstöße beim Schließen der Druckrohrleitungen

• hohe Laständerungsgeschwindigkeit

• Möglichkeit von Notbetrieb bei Ausfällen von anderen Kraftwerken

• „schwarzstartfähig“

Kavitationsblasen an einer Schiffsschraube

Kavitation

Durch Kavitation erodiertes Material

Vor- und NachteileVorteile:• Umweltfreundlich• Regenerativ (Wasser)• Entlastung von

Spitzenlastkraftwerken• Sehr flexibel• Keine Strom zum

Anfahren benötigt• Kann Schwankungen

ausgleichen

Nachteile:• Starker Eingriff in die

Natur nötig• Zerstörung von Flora

und Fauna durch stetigen Wasserwechsel

• Fische sterben• Verbrauch größer als

Produktion• Begrenztes

Einsatzgebiet

Quellen

• Schema + Verfahrensfließbild + Energieflusskette: Jonathan Wiegand & Tobias Nawrocki

• Titelseite: http://oesterreichsenergie.at/files/oesterreichsenergie.at/Bilder%20Erzeugung%20Wasserkraft/Kaprun-c-Oesterreichs-Energie-int.jpg

• Lastganglinie: http://www.eike-klima-energie.eu/uploads/RTEmagicC_Tagesgang.jpg.jpg

• Funktionsweise: https://de.wikipedia.org/wiki/Pumpspeicherkraftwerk#/media/File:Prinzip_Pumpspeicherkraftwerk.svg

• Maschine: https://www.vde.com/de/Regionalorganisation/Bezirksvereine/Kassel/Berichte/2009/publishingimages/exkursion_2009-3_waldeck/24_maschinensatz_waldeck-i_img_0216.jpg

• Funktionsweise mit Wasserschloss: http://www.steckdose.de/tl_files/artikel/strom/funktionsweise-pumpspeicherkraftwerk.jpg

• Kavitation: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/66/Cavitating-prop.jpg

• Kavitation Schäden: http://slideplayer.org/slide/896317/

• Kavitation Schema: http://www.wassersport-kellermann.de/pics/motor/prop14.gif

• Francis-Turbine: http://www.landeskraftwerke.de/images/technologie/turbinenarten/francis-turbine.png

• Pelton-Turbine: http://www.seilnacht.com/Lexikon/pelt02.gif

Grafiken:

• http://www.zeit.de/2010/48/Pumpspeicherkraftwerk• http://www.paradigma.de/pumpspeicherkraftwerke• http://www.voith.com/de/maerkte-branchen/branchen/wasserkraft/pumpspeicherkraftwerke-541.html• https://de.wikipedia.org/wiki/Pumpspeicherkraftwerk

Danke für Eure Aufmerksamkeit!