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Fertigungsautomatisierung 1 | 18

Ein Kraftwerk, zwei Welten

Vereinigung von Wind- und Wasserkraft im schwäbischen Gaildorf

Ein Kraftwerk, das die Welten der Windkraft und der Wasserkraft vereint – bei der Wasserbatterie im schwäbischen Gaildorf geschieht dies weltweit zum ersten Mal. Eine Premiere auch für ABB-Windturbinenumrichter: Sie kommen erstmals in einem Wasserkraftwerk für die Stromerzeugung zum Einsatz.

Der Naturstromspeicher Gaildorf ist Pilotprojekt für die Wasserbatterie, ein völlig neuartiges Konzept, das eine flexible Stromversorgung sicherstellen soll. Bei diesem sogenannten Flexibilitätskraftwerk wird ein Windpark mit einem Pumpspeicherkraftwerk kombiniert. So entsteht eine große Batterie auf Wasserbasis, die als Kurzzeitspeicher dient und das Stromnetz in Zukunft stabil halten soll.

Mittelspannungswindturbinenumrichter vom Typ PCS6000 nehmen darin eine ganz entscheidende Rolle ein. Mithilfe der ABB-Technologie wird die Wasserbatterie stufenlos regelbar und kann damit sehr effizient Regelenergie zur Verfügung stellen. Ende 2017 wird der Windpark den Betrieb aufnehmen. Ein Jahr später soll das Pumpspeicherkraftwerk ans Netz gehen. Dann ist der weltweit erste Naturstromspeicher im Schwäbisch-Fränkischen Wald komplett.

Die Idee: Wird mehr Windenergie erzeugt, als verbraucht werden kann, geht das Pumpspeicherkraftwerk in den Pumpbetrieb über und pumpt Wasser aus dem Unterbecken nach oben in die Speicherbecken innerhalb der Windkrafttürme. Steigt der Energiebedarf im Netz, wird über das Druckrohr Wasser aus den Oberbecken in das Unterbecken abgelassen, was die Pumpturbinen in Bewegung setzt. Innerhalb von Sekunden wird so Strom erzeugt und ins Netz eingespeist.

Mithilfe der ABB-Technologie wird der Naturstromspeicher stufenlos regelbar und kann damit sehr effizient Regelenergie zur Verfügung stellen.

So funktioniert’s

Pumpspeichertechnik neu denken

Alexander Schechner hat das Projekt initiiert und ist einer der beiden Geschäftsführer der Naturspeicher GmbH, einer Beteiligung der Firmengruppe Max Bögl, die für den Wasserteil des Kraftwerks verantwortlich ist. Er erläutert: „2011 habe ich angeregt, die Pumpspeichertechnik noch einmal neu zu denken. Klassische Pumpspeicherkraftwerke bedeuten große Eingriffe in die Naturräume, sehr hohe Investitionen, lange Planungszeiten und eine schwierige Umsetzung. Die Idee bei der Wasserbatterie besteht darin, den Pumpspeicher kleiner und naturverträglicher zu machen und ihn dorthin zu bringen, wo die Standardisierung zu Hause ist, nämlich zur Windkraft, und eine Synergie zu schaffen.“

„Das Pilotprojekt Naturstromspeicher Gaildorf wird dem Seriengedanken der Wasserbatterie gerecht“, so Schechner. Man könne ihn einfach bestellen und bauen und der Betreiber habe den Vorteil, dass er einen Lieferanten habe, der dieses Kraftwerk nicht nur einmal, sondern zehn- und 100-mal baue und ihm auch ein Servicekonzept dazu bieten könne. Dafür habe man die vier wesentlichen Bausteine – die Windtürme mit den Wasser speichernden Fundamenten, das Druckrohr aus Polyethylen, den unteren Pumpspeicher und das untere Becken – quasi neu entwickelt.

„Die Idee beim Naturstromspeicher besteht darin, den Pumpspeicher kleiner und naturverträglicher zu machen.“

Fundamente als Wasserspeicher

Die vier 3,4-MW-Windenergieanlagen auf den Höhen des Limpurger Landes werden schon von Weitem sichtbar sein. Mit einer Höhe von bis zu 246 m bis zur Rotorspitze werden sie die höchsten Windparktürme der Welt sein. Das Spektakuläre ist jedoch nicht ihre schiere Größe, sondern das Konzept, dem sie diese verdanken. Bei drei der vier Windenergieanlagen werden die Turmfundamente als Wasserspeicher genutzt, durch die sie bis zu 40 m mehr Nabenhöhe erreichen. Das reduziert den Eingriff in die Naturräume ganz wesentlich. Einfachere Genehmigungsverfahren sind die Folge und die Projektlaufzeit lässt sich um viele Jahre verkürzen.

Beim Pilotprojekt Naturstromspeicher Gaildorf werden die Wasserbecken als ein 160.000 m³ großes Wasserreservoir genutzt werden. Daraus resultiert eine elektrische Speicherkapazität von 70 MWh, das entspricht mehr als fünf Stunden Speicherbetrieb aller Windkraftanlagen bei Nennleistung.

Insgesamt erzeugt der Naturstromspeicher mit den vier Windenergieanlagen 42 GWh Strom pro Jahr und erfüllt damit nahezu den Bedarf der rund 12.500 Einwohner zählenden Stadt Gaildorf.