Autor: Christian Wieg
Herausgeber: bauingenieur24® Informationsdienst

Bauingenieur mit Umweltförderpreis ausgezeichnet

# 15.12.2006

In Zeiten, in denen Windenergieanlagen wenig Strom produzieren, muss der Bedarf bislang in der Regel mit Strom aus herkömmlichen Kraftwerken gedeckt werden. In windigen Phasen wird mitunter zu viel Strom erzeugt, der nicht genutzt werden kann. Eine Lösung für dieses Problem hat Dipl.-Ing. Leif-Erik Langhans in seiner Diplomarbeit an der Ruhr-Universität Bochum untersucht und dafür den Förderpreis "Beiträge des Bauingenieurwesens zur Umwelttechnik" erhalten.

Erneuerbare Energien wirken sich positiv auf die Umwelt aus, indem sie z.B. den Ausstoß von Treibhausgasen reduzieren und den Klimawandel abmildern sollen. Hinter dem Begriff Erneuerbare Energien steht auch eine Industrie mit entsprechenden Arbeitsplätzen, die die Wettbewerbsfähigkeit der Wirtschaft stärken soll. Die Bundesrepublik strebt bis 2020 eine Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien an der Elektrizitätsversorgung auf mindestens 20 Prozent an. Der Nachteil am Strom aus der Windkraft sind die Schwankungen in der Menge des erzeugten Stroms. In windschwachen Zeiten muss die "fehlende" Energie aus herkömmlichen Stromnetzen bezogen werden.

Um den Anteil der Erneuerbaren Energien zu erhöhen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen oder der Atomkraft weiter zu senken, bieten sich Wasserkraftwerke an. Vor allem Pumpspeicherkraftwerke sind zu diesem Zweck geeignet, da ein "Überangebot" elektrischer Energie aus Wind dazu genutzt werden kann, Wasser als Energieträgermedium in ein höher liegendes Becken zu pumpen, dort in Form von potentieller Energie zu speichern und in windschwachen Zeiten diese Lageenergie dann über Generatoren in Strom zurückzuwandeln.

Wasser wird mit "überschüssiger" Windenergie als Energieträgermedium in ein höher liegendes Becken gepumpt, dort in Form von potentieller Energie gespeichert und in windschwachen Zeiten dann über Generatoren in Strom zurückgewandelt, Foto: Redaktion Wasser wird mit "überschüssiger" Windenergie als Energieträgermedium in ein höher liegendes Becken gepumpt, dort in Form von potentieller Energie gespeichert und in windschwachen Zeiten dann über Generatoren in Strom zurückgewandelt, Foto: Redaktion

Leif-Erik Langhans analysierte in seiner Diplomarbeit die Umsetzbarkeit dieser Kopplung von Wind- und Wasserkraft und ihre Auswirkungen angesichts des liberalisierten Strommarktes. Kernstück der Arbeit war eine Modellstudie, für die Langhans bereits entwickelte Ansätze einer Kopplung von Wind und Wasserkraft aus Griechenland, Portugal und Mexiko auf den deutschen Strommarkt übertragen hatte. Als Beispiel diente ihm das neu errichtete Pumpspeicherkraftwerk in Goldisthal (Thüringen) mit einer verfügbaren Generatorleistung von 1060 MW. Der ökonomische Nutzen der gekoppelten Wind- und Wasserkraftanlagen unter Berücksichtigung der realistischen Gegebenheiten sollte verbessert werden. Ziel war eine optimierte Steuerungsstrategie für das Windkraft-Wasserkraft-System zu entwerfen. "Die Modellstudie sollte zeigen, wie der Anteil an Erneuerbaren Energien erhöht werden könnte und wie durch effizienteren Einsatz wesentlich mehr konventionelle Kraftwerksreserven aus Kohle, Gas, Öl oder Kernkraft ersetzt werden können", erklärt Langhans.

Langhans zeigte für zwei beispielhafte Wochen - eine mit viel Wind und großen Schwankungen im Winter und eine mit wenig Wind und geringen Schwankungen im Sommer, dass die absolute Leistungsspanne zwischen maximaler und minimaler Abgabeleistung bei Betrachtung des Verbundsystems "Wind und Wasser" gegenüber dem "nur Wind"-Fall um 42,6 Prozent (Winterwoche) bzw. 65,0 Prozent (Sommerwoche) zurückgehen würde. Entsprechend verringert sich die Ausgleichsleistung, die konventionelle Kraftwerke mit ihren CO2-Emissionen und dem Verbrauch von Rohstoffreserven bereitstellen müssten, im Durchschnitt um 78,0 Prozent (Winterwoche) bzw. 91,8 Prozent (Sommerwoche).

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