Funktionsweise Speicherkraftwerk

Funktionsweise der Speicherkraftwerke

Die physikalische Grundlage zur Stromerzeugung bildet das Induktionsgesetz. Man spricht hier vom Aktionsprinzip, dem die Bewegungsenergie zugrunde liegt und von dem Reaktionsprinzip, dem die Lageenergie zugrunde liegt.
Das Speicherkraftwerk, das mit Wasser arbeitet, sammelt also Wasser in den Becken (so genannte Stauseen). Die Stauseen entstehen somit durch das Anstauen des Wassers. Teilweise wird auch zusätzlich oder sogar ausschließlich das Wasser in solche Becken bzw. Stauseen gepumpt.
Dann spricht man von einem Pumpenspeicherkraftwerk. Durch das Anheben des Wassers mittels elektrischer Pumpen gewinnt man potentielle Energie (Lageenergie). Durch Druckleitungen gelangt das so angehobene und angestaute Wasser durch den Wasserfluß nach unten, wo die Druckleitungen in einem Maschinenhaus bzw. einer Maschinenkaverne münden. Der Wasserdruck der dadurch entsteht, beträgt bis zu 200 bar.
Das Speicherkraftwerk verfügt über eine Turbine, das ist ein Wasserrad. Die Turbine des Speicherkraftwerkes läßt dann das in diese eingespritzte Wasser rotieren. Durch die gewonnene Energie des abfließenden Wassers treibt die Turbine sodann einen Generator an. Mit Hilfe des Generators wird dann der Strom für das Speicherkraftwerk gewonnen. Wenn das erfolgt ist, wird das Wasser wieder in das untere Becken (Stausee) zurück geführt.
Die Stromerzeugung des Speicherkraftwerkes erfolgt somit durch das Zusammenspiel kinetischer Energie (Bewegungsenergie) und potentieller Energie (Lageenergie).




Das Speicherkraftwerk, das durch Wasser betrieben wird, bedient sich je nach Aufbau des Kraftwerks unterschiedlicher Turbinenarten. Überwiegend arbeitet ein solches Speicherkraftwerk mit einer Francis- oder Peltonturbine.
Eine Francisturbine ist eine Reaktions- und Überdruckturbine, die bei Fallhöhen unter 450 m angewandt wird. Sie ist universell einsetzbar und wurde im Jahr 1849 von dem Ingenieur James B. Francis konstruiert. Die Peltonturbine ist eine Gleichdruck- oder Aktionsturbine, die bei sehr großen Fallhöhen angewandt wird. Die Peltonturbine wurde entwickelt im Jahr 1889 von dem amerikanischen Ingenieur Lester Pelton. Daneben gibt es noch die Kaplanturbine, die wie die Francisturbine eine Reaktions- und Überdruckturbine ist. Sie wird allerdings nur bei Fallhöhen bis 70 m und großen Wassermengen angewandt. Diese Turbine kann sich schwankenden Wassermengen anpassen. Sie wurde entwickelt im Verlauf der Jahre 1912 bis 1918 und zwar in Anlehnung an die Francisturbine. Konstrukteur war der österreichische Ingenieur Viktor Kaplan.
Die Wasserräder, aus denen sich die heutigen Turbinen entwickelt haben, werden schon seit mehr als 5000 Jahren zum Antrieb durch Wasserkraftnutzung verwendet.

Anders arbeitet das Speicherkraftwerk, das Druckluft nutzt. Das Speicherkraftwerk, das mit Druckluft arbeitet (Druckluftspeicherkraftwerk) stellt Spitzenlastenergie her unter Verwendung von Gasturbinen. Dieses Speicherkraftwerk nutzt die durch komprimierte Luft entstehende Energie. Die hierfür verwendet Technik ist aufwändiger und dadurch auch teurer. Das Speicherkraftwerk sammelt die kompimierte Luft in Kavernen. Von dort aus strömt die Luft dann in die Brennkammern der Gasturbine. Sodann wird der Brennkammer Gas zugeführt und verbrannt. Durch die Verbrennung wird die Turbine angetrieben und so wiederum von dem Generator Strom erzeugt.