Das sonnenreiche Kalifornien hat bei der regenerativen Stromerzeugung dieselben Probleme, wie das energetisch auf links gedrehte Deutschland. Es gibt unauffangbare Versorgungsspitzen, denen ebenso unüberbrückte Engpässe folgen. Angesichts des kalifornischen Wetters kann man dort in der Solarvoltaik von echtem Digitalstrom sprechen: tags 1, nachts 0. Doch zumindest denken kalifornische Energieunternehmen über geeignete Speicher nach, statt wie in Deutschland üblich einfach eine doppelte Infrastruktur an fossilen Kraftwerken auf „stand by“ zu halten, und der Bevölkerung diesen „Mix“ als erfolgreiche Energiewende zu verkaufen. In Deutschland tun dies insbesondere die Grünen, wenngleich diese nur zu Ideen gelangen, die nach Regenbogen, Einhorn und Prinzessin Lillifee schmecken und die Parteivorsitzende Baerbock ausruft „Das Netz ist der Speicher“.

Stolz berichtet der Spiegel von einer innovativen Idee, mit der die Kalifornier ihren reichlich vorhandenen Zappelstrom so glätten wollen, dass er dann zur Verfügung steht, wenn man ihn braucht – zum Beispiel nachts, wenn die Sonne auch in Kalifornien nicht scheint. Leisten sollen das der Hoover-Damm und der Colorado River – on top zu den Aufgaben, die sie ohnehin schon erfüllen müssen. Hier die Kurzform: Leistungsfähige Pumpen sollen das Wasser in den Lake Mead zurückpumpen und dafür mit dem Solar-Strom betrieben werden, den Kalifornien im Überfluss produziert. So würde aus dem Lake Mead, dem ohnehin größten und längsten Stausee der Vereinigten Staaten eine „Riesenbatterie“, denn wenn Strom benötigt wird, also nachts zum Beispiel, könnte man den dann ja leicht erzeugen, indem man das Wasser wieder durch die Turbinen des Hoover-Damms jagt. Wenn der Spiegel hier nicht einige Dinge komplett falsch verstanden hat – was ich nicht ausschließe – ergeben sich dabei leider ein paar kleine Probleme bzw. Denkfehler.

Denkfehler 1

Ein Laufwasserkraftwerk wie das im Hoover-Damm ist kein Pumpspeicherkraftwerk. Es erzeugt permanent Energie über das Ablassen des Wassers aus dem höher gelegenen Stausee. Energie, die benötigt wird! Ist mehr Wasser im See, kann man die Turbinen nicht schneller laufen lassen, um mehr Energie zu erzeugen. Statt die Energie zu verwenden, die der Hoover-Damm erzeugt, könnte man rein rechnerisch den Solarstrom nach Nevada schicken und das Wasser gleich im Lake Mead lassen, statt es zur Stromerzeugung zu nutzen und unten angekommen mit Strom wieder nach oben zurück zu pumpen. Dummerweise verhindert die Trägheit der Turbinen jedoch, dass man das Laufwasserkraftwerk schnell hoch- und runterfahren kann, weshalb man den energetisch umständlichen Weg mit den „Solar-Pumpen“ gehen will. Die Leistung des Kraftwerks ändert sich aber nicht dadurch, dass mehr Wasser im Speicher ist.

Denkfehler 2

Der Hoover-Damm ist nicht die erste und nicht die letzte Staustufe am Colorado-River. Pumpt man also Wasser zurück in den Lake Mead, fehlt dieses am Unterlauf, wo „Lake Mohave“ und „Davis Dam“ darauf angewiesen sind, auch um Strom zu produzieren. Wasser, das den Lake Mohave nicht erreicht, kann auch keinen Strom im Davis Damm erzeugen. Von den noch weiter flussabwärts gelegenen Anlagen „Parker Dam“, „Paolo Verde Diversion Dam“, „Imperial Dam“, „Laguna Diversion Dam“ und „Morelos Dam“ ganz zu schweigen. Es ist ein Nullsummenspiel, bei dem jede Energierückgewinnung das Wasser des nächsten in der Kette abgräbt.

Denkfehler 3

Der Colorado River ist die mit Abstand wichtigste Trinkwasserquelle der Region, Nicht nur für Nevada, sondern auch für Arizona und Kalifornien. Außerdem fließt eine große Menge seines Wassers in die Bewässerung der intensiven Landwirtschaft. Im Mündungsgebiet ist der Colorado River seit langem größtenteils trocken, obwohl der Pegel im Lake Mead weiter oben kontinuierlich sinkt. Die Wassernutzung, auch die durch Rückstau, ist also ohnehin schon viel zu groß. Genau an dieser Stelle könnte das Projekt, mit Solarstrom Wasser dorthin zurück zu pumpen, tatsächlich Erfolg haben – zulasten aller Nutzer am Unterlauf des Flusses.

Ich frage mich nun, ob hinter dem Projekt nicht vielleicht vor allem die Absicht steckt, über einen „Öko-Trick“ die Wasserreserven des Lake Mead aufzustocken, denn diesem geht aufgrund der anhaltenden Trockenheit und der intensiven Wassernutzung langsam die Puste aus. Rein energetisch ergibt das Projekt für mich keinen Sinn. Deshalb auch meine Aufforderung an die Lesergemeinde, meine drei Denkfehler zu widerlegen und dem Projekt „California Dreaming“ den Anschein des Irrsinns zu nehmen, den es für mich im Moment hat – von guten Argumenten lasse ich mich gern eines besseren belehren. Bitte überzeugen sie mich davon, dass die Amerikaner nicht denselben irrwitzigen Weg der „Energiewende“ eingeschlagen haben, wie Deutschland, wo die Verbrennung von Kohle dadurch kompensiert werden soll, dass man Geld verbrennt. Denn auch in den USA stehen einige Milliarden Dollar im Feuer.

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11 Kommentare

  1. Da die Informationen im Spiegel Artikel recht dürftig sind, können die folgenden Ausführungen nur Spekulationen sein. Sie sind aber plausibel:

    Da am Fuß des Hoover Damms kein Unterbecken existiert, fließt normalerweise bei der Energieerzeugung Wasser aus dem Lake Mead sofort über den Colorado River ab und ist somit verloren. Will man Wasser wieder hochpumpen, so muss dies erfolgen bevor es in den Colorado abfließen konnte. D.h. gleichzeitig mit der Energiegewinnung muss hochgepumpt werden. Energetisch ist das ein Verlustgeschäft: man benötigt die 1,4-fache Energiemenge zum Hochpumpen die man im Turbinenbetrieb gewonnen hat. So betrachtet wäre es wirtschaftlicher, das Wasser erst gar nicht durch die Turbinen laufen zu lassen.

    Es gibt jedoch einen guten Grund für diese Betriebsweise: Beim Betrieb der elektrischen Netze benötigt man unbedingt Regelenergie. Die muss die Schwankungen im Sekunden- und Minutenbereich ausgleichen. Wind- und Solaranlagen können keine Regelenergie bereitstellen, es würde den Rahmen sprengen, wenn die Gründe hierfür erläutert werden müssten. Nur im Betrieb befindliche Wasser- und Dampfkraftwerke sind prinzipiell in der Lage Regelenergie bereitzustellen, Pumpspeicherwerke im Pumpbetrieb nicht.

    Daher muss ca. 20-30% der Erzeugung aus Regelenergieliefernden Anlagen kommen, auch wenn gerade ein Überangebot an aus Solar- und Windanlagen vorliegt. D.h. die Wasserkraftanlagen müssen im Betrieb sein, obwohl möglicherweise Wasserknappheit herrscht und ein Überangebot an Energie besteht.

    Da bietet es sich an, die sonst ungenutze Energie aus Solar- und Windanlagen zum Hochpumpen des soeben herabgelassenen Wassers zu nutzen. Man schont so den Wasservorrat im Lake Mead.

    Eine ähnliche Betriebsweise wird auf der Insel Hierro praktiziert.

    MfG

  2. So langsam kommt mehr Licht ins Dunkel…
    Also wir haben da den Hoover-Damm, der den Lake Mead staut , dann fließt der Colorado River weiter (ca. 280m³/s, vergleichbar mit der Mosel) und weitet sich nach ~30km Luftlinie allmählich auf und geht in den Lake Mead über (der vom Davis-Damm gestaut wird).
    Man will das Pumpwasser jedenfalls nicht aus dem Colorado unterhalb des Hoover-Dammes entnehmen (s. Denkfehler 1), sondern erst aus dem Lake Mohave – deshalb die lange Pumpleitung. Da kann man dann – zumindest theoretisch – auch mehr zurückpumpen, als der Colorado überhaupt an Wasser führt.

    Problem ist natürlich, daß die Länge der Pumpleitung über die Baukosten hinaus noch erhebliche Wirkungsgrad-Einbußen bedeutet. Und einen weiteren Wermutstropfen gibt es: Im Pumpbetrieb muß man die Gesamt-Höhendifferenz zwischen den beiden Reservoiren überwinden, im Generatorbetrieb kann man aber nur die Stauhöhe des Hoover-Damms nutzen. Wieviel die Differenz genau ausmacht kann ich (noch) nicht sagen, aber 5..10% erscheinen mir realistisch. Die Mosel zB hat auf ihren letzten 100km etwa 35m Gefälle; auf über 30km Fließweg kann man also schon mit 10m Fallhöhe rechnen. Am Hoover-Damm können wir max. 180m Fallhöhe nutzen, pumpen müßten wir dann aber 180m+~10m (95%). Und wenn man mal auf realistische Betriebsbedingungen guckt mohave.lakesonline.com/level.asp und mead.lakesonline.com/level.asp , dann bewegt sich die Sache eher in Richtung 90%.

  3. Oberbegriff für all diese Projekte: „Pumpspeicherkraftwerke mit natürlichem Zulauf“. Es gibt also ein Volumen, das zwischen beiden Höhenniveaus pendeln kann/darf und einen Volumenstrom, der vom einen Niveau zum anderen abfließt. Und dazu muß man nun jeweils Zahlen bzw. jahreszeitliche Verläufe zuordnen. Eigentlich trivial.

    Ca. 3 Mrd. USD soll dieser Ausbau kosten. Zwar irgendwie blöd, daß die NYT nicht sagen mag/kann, was er WERT IST aber immerhin kennt man seine Farbe: grün – und das war dann ja auch schon das Wichtige.

  4. Herr Mutschler, dann bräuchte man aber ein Pumpspeicherkraftwerk , oder wie kommt das Wasser wieder nach oben? Ihr festes Kontingent wäre dann Wasser aus dem Unterlauf des Flusses, d.h oben zwar mehr aber unten weniger Wasser. Dazu noch ein paar Laufwassserkraftwerke, die sich schlecht hoch und runterfahren lassen? Und hinter dem Staudamm warten lauter ‚dorschtiche Kehle‘.(Grüße aus der Pfalz)

  5. „Bitte überzeugen sie mich davon, dass die Amerikaner nicht denselben irrwitzigen Weg der „Energiewende” eingeschlagen haben,“

    Pfffff… Ääähm. Ich versuchs mal:

    So rein rechnerisch ist im See mehr Energie gespeichert, wenn man Wasser von unten wieder nach oben pumpt. Dies ist zwar mit einem Energieverlust verbunden, jedoch ist es besser, einen Teil des überschüssigen Stroms zu haben, wenn man ihn braucht, als den vollen Anteil zu haben, wenn man ihn nicht braucht.

    Sofern die Leistung der Turbine konstant läuft, wäre der See auf diese Weise länger voll, falls der liebe Gott mal plötzlich den Zufluss abstellt. Allerdings wäre es möglich, dass die Durchflussgeschwindigkeit der Turbine entweder regelbar ist, oder es mehrere dieser Turbinen gibt, von denen einige lediglich einen Stöpsel im Zufluss stecken haben. Zumindest würde ich einen Staudamm so konstruieren, dass die Durchflussmenge regelbar ist, weil schließlich nicht immer der selbe Strombedarf vorhanden ist, und auch die Zuflussmenge des Wassers keine Konstante ist. Vereinfacht gesagt, möchte man in Jahren, in denen besonders wenig Wasser ankommt, die Leistung herunterschrauben können, um den See nicht gänzlich trocken zu legen, und die Durchflussgeschwindigkeit, im Fall besonderen Wasserreichtums, erhöhen.

    Die Idee der Ökos ist es also scheinbar, die kurzfristigen Schwankungen der Stromproduktion auf das nachfließenden Gewässer umzulegen. Wie Du bereits schriebst.

    Rechnerisch wäre das der selbe Effekt, wie wenn man eine Schaltung baut, die nur die Energiemenge aus dem Gewässer zieht, die zusätzlich zum Solarstrom benötigt wird. Dann würde man sich sogar den Energieverlust beim Hochpumpen ersparen. Beziehungsweise, man müsste nur hochpumpen, wenn man mehr Solarstrom hat, als das gesamte Stromnetz gebrauchen kann.

    Wahrscheinlich wäre es auch möglich, den Durchlauf nur im einstelligen Prozentbereich hoch- und runter zu regeln, anstatt das gesamte theoretische Potenzial zu nutzen, sofern die Regelkapazität größer ist, als die Kapazität der Solarkollektoren. Dadurch würde der Wasserstand abhängig von der Tageszeit schwanken, was vielleicht kein zu großes Problem für die Welt nach dem Hoover-Damm wäre. Dann wäre der Wasserpegel Nachts halt etwas niedriger als tagsüber. Das klingt für mich so, als könnte man es verkraften.

    Falls die Solarstromkapazität jedoch annähernd der Leistung des Hoover-Damms entspricht, wäre das nachlaufende Gewässer bei Anwendung dieses Prinzips abwechselnd ausgetrocknet und sintflutartig. Aber selbst das könnte man naturbegeisterten Ökos verkaufen, indem man behauptet, dass man dadurch einen neuen Lebensraum für an solche besonderen Bedingungen angepasste Tier- und Pflanzenarten erschafft.

    Vielleicht sollte man mittels großer Sonnenspiegel irgendein Metall schmelzen, und mit der so gespeicherten Wärme Stirlingmotoren betreiben, wenn man schon unbedingt terristrisch Solarenergie nutzen will? Ein in der Erde vergrabener und isolierter großer Bottich voll flüssigem Metall, auf dem ein Stirlingmotor steht, bleibt auch über Nacht heiß. Wäre das der Ökofraktion zu praktikabel, oder hat sie Angst vor Metalldämpfen?

    Nun zum obligatorischen Off-Topic-Teil:

    Ich wäre ein großer Fan davon, Solarkollektoren im Weltall zu bauen, die 24/7 der ungefilterten Sonnentrahlung ausgesetzt sind, und die die gesammelte Energie in Form von ausgerichteten gebündelten Mikrowellen auf die Erde beamen, wo sie von großen, maschendrahtzaunartigen Antennen wieder in Strom umgewandelt werden können. Diese Geräte wären sogar als Doomsday-Devices Dual-Use tauglich, weil man mit ihnen Städte und Wälder des technologisch unterlegenen Gegners grillen könnte, sollte man sie gezielt darauf ausrichten. In Friedenszeiten hätte man folglich ganztätig sauberen Atomstrom aus dem ungenutzten Kernfusionsreaktor im Zentrum des Sonnensystems, und im Krieg grillt man, ökoneutral und ohne Fallout, feindliche Städte. Deathrays from above. Die Zivilbevölkerung kriegt billigen Strom, das Militär eine Massenvernichtungswaffe, mit der es, ganz nach Wunsch der Grünen, ohne Radioaktivität, giftfrei, und klimaneutral, den ökologischen Fußabdruck der Menschheit reduzieren kann. WinWinWin. Hoffentlich lässt der Donald seinem Versprechen, den Weltraum zu militarisieren, bald auch Taten folgen.

    Wieso kommen die Grünen eigentlich nicht auf solche Ideen? Die Konzepte gibts doch schon ewig, und wenn mal ein Bedarf daran bestehen sollte, große Mengen Material in den Weltraum zu schießen, würden auch neue Wege entwickelt werden, dies zu tun. Auch dafür gibts schon seit Ewigkeiten Konzepte, die lediglich große Einmalinvestitionen sind, die die Reise in den Orbit dann aber zu Zugticketpreisen anbieten könnten. Außerdem besteht die Mondoberfläche aus den für Solarkollektoren notwendigen Elementen, weshalb man dort nur eine Fabrik bauen müsste, von der aus man, ohne großen Energiebedarf, die Lagrange-Punkte oder einen 24/7-in-der-Sonne-Orbit erreichen könnte.

    Aber ich fänds besser, wenn die Kollektoren auf der Erde gefertigt würden, und ich folglich noch während meiner Lebenszeit die Möglichkeit bekäme, zu sagen, dass ich mit bestimmten Menschen nicht auf dem selben Planeten leben möchte. Damit meine ich Ökogutmenschen. Die werden nämlich auf der Erde bleiben, sobald der Weltraum kolonisiert wird, weil sie zu blöd sind, um sich an Logik und Naturwissenschaften zu orientieren, und das Universum, dank seiner liebenswerten Lebensfeindlichkeit, abseits der Erde keine Idioten toleriert.

    P.S.

    Der ökologische Fußabdruck einer Einkaufstasche aus Baumwolle ist so groß, wie der ökologische Fußabdruck von 7000 Plastiktüten. Wer nicht 20 Jahre lang täglich mit der selben Einkaufstasche aus Baumwolle einkauft, ist ein größerer Umweltsünder, als jemand, der seinen täglichen Einkauf mit jeweils einer neuen Plastiktüte erledigt. Ökos nutzen Baumwolltüten, und davon kaufen sie sich alle Paar Monate eine Neue. Würden die stattdessen stündlich eine Plastiktüte verbrennen, wäre das klimaneutraler.

  6. @Wilfried Mutschler – gute gedanken! insb. das mit dem festen wasserkontingent. wenn ein paar mio liter zum „spielen“ reserviert wären, die dann in einem quasi geschlossenen kreislauf (zumindest an der „talstation“) bleiben, erledigt sich das problem am unterlauf.
    die verbrauchskurven kenne ich auch nicht, aber es steht ja nun mal fest, dass nachts keine solarstromproduktion stattfindet – also könnte dann (der allerdings vermutlich stark verminderte) verbrauchsbedarf durchs ablassen durch die zusatzturbinen (mit-)gedeckt werden.
    macht durchaus sinn.

    es war auch irgendwo zu lesen, dass das ganze system erst bis 2025 stehen soll – wäre es nur ein stromgetriebenes „wiederhochpumpsystem“, wäre das wahrscheinlich schneller erledigt – also geht es vermutlich tatsächlich um die aufwändige zusätzliche installation von turbinen.

  7. Den Denkfehler 2 und 3 sehe ich genauso. Zu Denkfehler 1: Richtig ist, dass ein Laufwasserkraftwerk kein Pumpspeicherkraftwerk ist. Rein theoretisch könnte man aber weitere Laufwasser-Turbinen installieren, die nur in der Spitzenlast bzw. dann, wenn die Sonne nicht scheint, zugeschaltet werden. Das Wasser hierfür könnte ein festes Kontingent sein, das bei Spitzenlast/wenn die Sonne nicht scheint über die zusätzlich installierten Turbinen abgelassen und bei Mittel- oder Niedriglast wieder mit überschüssigem Solarstrom in den Speicher hochgepumpt wird. Das setzt allerdings voraus, dass die Zuckungen/Ausschläge des solaren Zappelstroms immer bei Niedriglast stattfinden. Ob dies den dortigen Verbrauchskurven entspricht, weiß ich nicht.

    • Auf alle Fälle würde man aber das Wasser entnehmen, was zu Energieverlusten beim nächsten Kraftwerk flussabwärts führt, den man anderswo ausgleichen müsste. Ob die Rechnung dann noch aufgehen könnte…es bleibt spannend.

      • bei einem FESTEN wasserkontingent müsste man es nur ein einziges mal entnehmen/abzweigen.
        wenn es am fuß des hoover damm ein zusatzbecken gibt, dass das wasserkontingent aufnimmt, bevor es wieder nach oben in den stausee gepumpt wird, fehlt dem unterlauf nichts.
        eine sanduhr füllt man ja auch nicht ständig wieder auf.

        • Das stimmt zwar im Prinzip, ist aber dennoch falsch:

          1. Der (jeder) untere See muss ebenfalls diese zusaetzliche Wassermenge aufnehmen und stauen koennen.
          Aus den topografischen Gegebenheiten nicht moeglich.

          2. Woher kommt und wohin geht denn all das Wasser im Colorado-Fluss?
          Dazu, von Wiki ( https://en.wikipedia.org/wiki/Colorado_River ) die Tabelle ueber den Verbrauch: 90+% werden bereits verbraucht (Agrar-bewaeseerung, Staedte-verbrauch) bevor noch ein wenig Wasser in Mexiko ankommt.

      • Eine Frage: warum sperrt man nicht die Turbinen und staut den See einfach auf während der überschüssige Solarstrom direkt verbraucht wird – danach ist das Wasser genau dort im See wo es mit dem neuen, grünen Projekt gewesen wäre – nur ohne den Umweg über Turbinen und Pumpen. Dann, also nachts, kann die „eingesparte“ Fließmenge zur Energieerzeugung … kurz: genau dasselbe Wasser aus demselben See zur selben Zeit erzeugt genau dieselbe Energiemenge wie mit dem Umweg über Turbinen und Pumpen auch, nur nicht so werbewirksam (weil es tagsüber einfach im See bleibt anstatt ein Bissele zur Energievernichtung zu dienen).

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