Vinci : Wie lässt sich elektrische Energie speichern? Fokus Pumpspeicherkraftwerk

22 Oktober 2021 - Nachhaltigkeit - Marokko

VINCI Construction* realisiert im Anti-Atlas-Gebirge in der Nähe des Staudamms Abdelmoumen unweit von Agadir ein Pumpspeicherkraftwerk. Dieses Projekt versetzt Marokko in die Lage, elektrische Energie bei schwacher Nachfrage zum Hochpumpen von Wasser zu nutzen und dieses als potenzielle Energie zu speichern. Sie steht dann bei steigender Nachfrage erneut zur Verfügung. Es handelt sich mit einem Wort um eine erneuerbare Energie auf Abruf.

Erneuerbare Energien wie Sonnen- und Windkraft sind für die von den Unterzeichnerstaaten des Pariser Abkommens 2015 initiierte Energiewende unerlässlich, um bis 2050 klimaneutral zu werden. Marokko ist ein Land, das sich in Sachen erneuerbare Energien sehr ehrgeizige Ziele gesetzt hat. Bis 2030 soll mehr als die Hälfte des Stroms mit Wind- oder Sonnenenergie erzeugt werden.

Das Pumpspeicherkraftwerk als effiziente Speicherlösung

Problemstellung: Sonne und Wind sind fluktuierende Energiequellen, die beispielsweise bei schwachem Wind und dichter Wolkendecke nur begrenzt zur Verfügung stehen. Daher ist es wichtig, den bei guten Bedingungen (regelmäßiger Wind) erzeugten Energieüberschuss zu speichern, um ihn möglichst verlustarm nutzen zu können, wenn die Bedingungen weniger günstig sind.

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, Energie zu speichern. Eine der effizientesten ist die Nutzung von Wasser als Speichermedium, um Angebot und Nachfrage auszugleichen. Im Falle eines Produktionsüberschusses wird die erzeugte Energie in einem hochgelegenen Staubecken gespeichert; bei Bedarf fließt das Wasser per Schwerkraft durch eine Druckleitung und treibt mit dem dabei entstandenen hohen Druck eine Turbine (die auch als Pumpe dient) zur Stromerzeugung an (man spricht hier von "Generatorbetrieb" im Gegensatz zum "Pumpbetrieb", wenn das Wasser wieder hochgepumpt wird). Das Prinzip des Pump- und Generatorbetriebs wurde Ende des 19. Jahrhunderts in der Schweiz entwickelt.

Um bei einem solchen Pumpspeicherkraftwerk, auch Pumpspeicherwerk oder PSW genannt, einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, sind zwei Becken in unterschiedlicher Höhe (mindestens 100 m Höhenunterschied) zu errichten. Das ist auch bei dem derzeit von VINCI Construction realisierten PSW 70 km von Agadir der Fall, das für Marokko ein unerlässliches Element darstellt, um die Energiewende-Ziele des Landes zu erreichen.

Abdelmoumen, ein idealer Standort

Der Standort Abdelmoumen wurde nicht zufällig gewählt. Die gebirgige Lage sorgt für einen ausreichenden Höhenunterschied (600 m), damit das Wasser die Turbinen mit der nötigen Kraft antreibt. Der Abdelmoumen-Speicher über dem Kraftwerk speist das PSW und ermöglicht einen Verdunstungsausgleich. Die elektrischen Anlagen am Speicher schalten in lastschwachen Zeiten auf Pumpbetrieb, um dann bei Spitzenbedarf Strom in das Netz einspeisen zu können.

Ein gigantisches Projekt an den Steilhängen des Anti-Atlas

Am gewählten Standort fand das Bauteam ein so gut wie unberührtes Gelände vor und musste zunächst 20 km Zufahrtswege errichten. "Das Baugelände bestand meist aus hartem Gestein, so dass die Hälfte der 5 Millionen Kubikmeter Aushubmaterial gesprengt werden musste", so Helder de Sousa, Projektbeauftragter von VINCI Construction Terrassement.

Standort Abdelmoumen

Das gigantische Projekt bestand im Bau von 2 Becken mit je 1,3 Millionen Kubikmeter Fassungsvermögen, 600 m Höhenmeter voneinander entfernt, verbunden über eine zum Teil unterirdische Druckleitung mit 5 m Durchmesser, die einem Druck von über 60 bar standhält. Die Rohrleitung speist 2 Generatoren mit je 175 MW Leistung. Installation und Anschluss der Druckleitung haben fast das ganze Jahr 2021 in Anspruch genommen.
Das Pumpspeicherwerk befindet sich zwischen dem Ober- und Unterwasserbecken in einer 60 m langen, 50 m breiten Kaverne, 40 m unter der Erde. Um die Turbinen und Pumpen herum wurde ein achtgeschossiges Gebäude (6 Unter- und 2 Obergeschosse) in vibrationsfester und erdbebensicherer Ausführung (um den Vibrationen der Turbinen und häufigen Erdbeben in der Region standzuhalten) errichtet.

Die gesamte Anlage wird 2022 übergeben und gleich im Anschluss daran in Betrieb genommen.

* Die Vergabe des PSW Abdelmoumen erfolgte im Rahmen einer internationalen Ausschreibung an ein Konsortium aus VINCI Construction Grands Projets, Leitung, und den deutschen und österreichischen Tochtergesellschaften des Anlagenbauers Andritz Hydro.