22 Millionen GWh Strom mit Wasserkraft speicherbar – weniger als 1 Prozent weltweit benötigt

Beim Thema Stromerzeugung geht es hauptsächlich um die verlässliche Versorgung von Strom. Besonders in Verbindung mit den erneuerbaren Energien sind Speicherkapazitäten gefragt. Ein bewährtes – und ebenso regeneratives – Konzept dafür ist Wasserkraft aus Pumpspeicherkraftwerken.

Dass die jetzigen Wasserkraftwerke nur einen Bruchteil des Strombedarfs decken könnten, steht außer Frage. Australische Forscher haben jedoch mit einer Studie für Aufsehen gesorgt, wonach es weltweit über 600.000 Standorte gibt, die zusammen weit mehr als den weltweiten Energiebedarf speichern könnten.

Matthew Stocks von der Australian National University (ANU) erklärt dieses Phänomen wie folgt: „Schon ein kleiner Bruchteil der von uns identifizierten Standorte würde für ein globales Stromsystem mit 100 Prozent erneuerbarer Energie ausreichen. Wir haben so viele davon identifiziert, dass deutlich weniger als die besten 1 Prozent wirklich gebraucht würden.“

Als Datengrundlage dient den Wissenschaftlern ein Algorithmus, der speziell für australische Verhältnisse entwickelt wurde und die topografischen Daten des Landes ausgewertet hat. Im nächsten Schritt erweiterten sie das Gebiet um die anderen Erdteile.

Wasserkraft erzeugt Strom – Strom erzeugt Wasserenergie

Elektrischer Strom lässt sich nur begrenzt speichern. Einerseits ist die Energiedichte in Batterien relativ niedrig, andererseits entladen sie sich selbst. Strom lässt sich jedoch auch indirekt über andere Energieformen speichern, besonders bewährt haben sich dabei Pumpspeicherkraftwerke.

Im Gegensatz zu Laufwasserkraftwerken, die durch den Wasserstrom eines Flusses angetrieben werden, speisen sich Pumpspeicherkraftwerke aus zwei unterschiedlich hoch gelegenen Wasserreservoirs. Diese kostengünstige Technologie stellt bereits jetzt 97 Prozent der weltweiten Speicherkapazität zur Verfügung.

Das Prinzip ist einfach: Wird Strom benötigt, fließt Wasser vom Oberbecken über die Turbinen ins Unterbecken. Dabei wandelt sich die potentielle Energie zunächst in kinetische Energie um – Wasser fließt von oben nach unten – danach in mechanische Energie – Wasser dreht die Laufräder der Turbinen- und anschließend in elektrische Energie um – die sich drehende Turbine treibt einen Generator an.

In Zeiten des Stromüberschusses arbeiten die Generatoren als Elektromotoren und pumpen mit den sich rückwärts drehenden Turbinen Wasser vom Unterbecken wieder ins Oberbecken. Da die Wirkungsgrade von Wasserkraftturbinen und Elektromotoren sehr hoch ist, halten sich die Verluste in Grenzen. Solange der Damm des Oberbeckens dicht ist, findet zudem keine Selbstentladung (außer der Verdunstung) statt.

Erstmals eine halbe Million potentieller Wasserkraft-Standorte identifiziert

Der ideale Standort eines Pumpspeicherkraftwerks liegt zwischen zwei unterschiedlich hoch gelegenen Seen. Kraftwerke in Norwegen nutzen mitunter auch einen See im Küstenhinterland und einen Fjord, doch auch künstliche Seen können als Speicherbecken dienen.

Die Suche nach eben jenen Orten für künstliche Seen war der Inhalt der Forschungsarbeit der Australian National University. Als Kriterien definierten sie einen Höhenunterschied von mindestens 100 Metern, eine Reservoir-Größe von 1 Million Kubikmeter und ein Gefälle von fünf Prozent.

Mit über einer halben Million geeigneten Standorten identifizierten die Wissenschaftler erstmals ausreichend Speicherkapazitäten und den weltweiten Strombedarf abdecken zu können. Von insgesamt 22 Millionen Gigawattstunden Wasserstrom aus 616.000 potentiellen Standorten benötigt die Menschheit lediglich ein Prozent.

Ergebnisse der Studie zeigen außerdem, dass die Verfügbarkeit in Australien und Malaysia den tatsächlichen Bedarf tausendfach übersteigt. Auch in Westeuropa existieren deutlich mehr Standort als benötigt, das Überangebot liegt jedoch am anderen Ende des Spektrums.

In Deutschland kommt sowohl der Alpenraum als auch der Harz in Frage, einzelne Standorte haben die Forscher jedoch nicht weiter untersucht. Ihre Studie solle in erster Linie Standort-Möglichkeiten aufzeigen. Die tatsächliche Realisierung jedes einzelnen Kraftwerks bedarf weiteren Untersuchungen. (ts)