Spitzenlastkraftwerk
Spitzenlastkraftwerke sind Kraftwerke, die für das Abfahren der Leistungsspitzen benötigt werden.
Anforderungen an ein Spitzenlastkraftwerk sind das sie schnelle Lastwechsel bieten. Die Kapitalkosten pro installierte Leistung sollten niedriger sein als in einem Grundlastkraftwerk. Kraftwerke, die mit Kernenergie, Müll, Kohle und Biomasse betrieben werden, würden durch den schwankenden Betrieb als Spitzenlastkraftwerk zu sehr belasten und Prozesse wie Abgasreinigung sind schwierig anzupassen.
Diese Kraftwerke erzeugen den Strom zu höheren Preisen als Grundlastkraftwerk oder Mittellast. Wenn Spitzenlastkraftwerke am Netz sind bestimmen sie aufgrund des Merit-Order-Prinzips den Strompreis an der Strombörse.
Vor dem Zubau der erneuerbaren Energien waren die Kraftwerke in Deutschland für die Erzeugung der Morgen-, Mittags- und Abendspitze notwendig. Mittlerweile deckt die Photovoltaik außer an dunklen Wintertagen die Mittagsspitze ab. In anderen Ländern ist die Lastspitze am späten Nachmittag, wenn in den Wohnungen Klimaanlagen eingeschaltet werden.[1]
Kraftwerkstypen Bearbeiten
Für die Spitzenlast werden verschiedene Kraftwerke verwendet. Jeder Typ für sich hat bestimmte Vor- und Nachteile.
Speicherwasserkraftwerke Bearbeiten
Speicherwasserkraftwerke wie das Walchenseekraftwerk oder nutzen Speicherseen, die über Kanäle und Flüsse mit Wasser versorgt werden. Meist sind die Kraftwerke schwarzstartfähig. Vorteil sind die niedrigen Erzeugerkosten, die kurze Vorlaufzeit und CO²-Freiheit. Nachteil sind die begrenzte Speicherkapazität, die natürlichen Gegebenheiten müssen gegeben sein und die Eingriffe in den Wasserwirtschaft.
Pumpspeicherkraftwerke Bearbeiten
Pumpspeicherkraftwerke wie Pumpspeicherkraftwerk Waldeck pumpen mit möglichsten kostengünstigen Strom Wasser in ein Oberbecken und wandeln es bei Bedarf sowie höherem Strompreis wiederum. Vorteil sind die zur Verfügungstellung von negativer Regelleistung, die kurze Vorlaufzeit und CO²-Freiheit. Nachteil sind die begrenzte Speicherkapazität, die natürlichen Gegebenheiten müssen gegeben sein, die nochmaligen Wirkungsgradverluste und die Eingriffe in den Wasserwirtschaft.
Gasturbinenkraftwerke Bearbeiten
Gasturbinenkraftwerke zeichnen sich im Gegensatz zu anderen Wärmekraftwerken durch einen schnellen Start aus. Für die besondere netztechnische Betriebsmittel wird erwartet, dass sie innerhalb von 30 Minuten auf Volllast sind. Durch eine Bau als GUD-Kraftwerk kann der Wirkungsgrad deutlich gesteigert werden. Vorteil sind die Unabhängigkeit von geographischen Gegebenheiten. Nachteil ist das ein teurerer fossiler Brennstoff zum Betrieb notwendig ist.[2][3]
Druckluftspeicherkraftwerke Bearbeiten
Druckluftspeicherkraftwerke, wie Huntorf, sind von den Eigenschaften einen Kombination aus Pumpspeicherkraftwerk und Gasturbinen. Mit überschüssigen Strom aus dem Netz wird Druckluft in Kavernen gespeichert. Die Gasturbine hat keinen Verdichter. Dadurch wird weniger Erdgas notwendig, da ja keine Energie für den Verdichter während des Betriebes notwendig ist. Vorteil ist, dass auch negative Regelleistung zur Verfügung gestellt werden kann und das die Kraftwerke in der Regel schwarzstartfähig ist. Die Notwendigkeit fossiler Energien, der schlechte Wirkungsgrad und die aufwendige Technik sind die Nachteile.
Gaskraftwerke Bearbeiten
Gaskraftwerke, wie Franken, sind aufgrund ihrer langen Vorheizzeit nicht Spitzenlastkraftwerke für die täglichen Spitzenlasten, sondern für die jährlichen Spitzenverbrauchstage, in unseren Breiten kalte Wintertage mit Dunkelflauten. Außerdem findet Betrieb aufgrund von Redispatchmaßnahmen und wenn andere Kraftwerke wegen zum Beispiel Kühlwassermangel abgeschaltet werden müssen. An diesen Tagen ist auch mit den höchsten Strompreisen zu rechnen. Als Neubau werden mittlerweile GuD-Kraftwerke wegen des höheren Wirkungsgrades und kürzen Startzeit bevorzugt. Die meisten Gaskraftwerke können auch Heizöl verfeuern, aber aufgrund der notwendigen Staub/Rußzahlmessung und der höheren Brennstoffkosten wird im Verbundnetz auf Brennstoff meist verzichtet. Vorteil ist das sie nicht mehr gebaut werden müssen und im Gegensatz zu Kohlekraftwerken weniger Personal und Abgasreinigung benötigen. Sie stellen große Leistung mit wenig Personal zur Verfügung. Aufgrund des teuren Brennstoff sind die Kraftwerke gegen Kohlekraftwerken als Grundlastkraftwerke nicht konkurrenzfähig.[4]
Batteriespeicher Bearbeiten
Bisher sind Batteriespeicher nicht sehr verbreitet. Im Kraftwerk Staudinger wurde aber ein Prototyp aufgebaut. Aber auch sie könnten wie Pumpspeicherkraftwerke negative Regelleistung zur Verfügung stellen und können innerhalb kurzer Zeit Strom produzieren.
Biogas Bearbeiten
Biogaskraftwerke werden aufgrund der bisherigen EEG-Förderrichtlinien wie Grundlastkraftwerke betrieben, da hierfür die kleinsten Motoren notwendig sind und das Material wenigen Temperaturwechsel ausgesetzt sind. Prinzipiell könnten sie aber auch als Spitzenlastkraftwerk betrieben werden. Vorteil ist, dass die Infrastruktur vorhanden ist. In den Gärbehältern kann Biogas bevorratet werden. Nachteil ist das zusätzliche Motorleistungen installiert werden müssten.
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ Dennis R. Landsberg, Ronald Stewart: Improving Energy Efficiency in Buildings. SUNY Press, 1980, ISBN 978-0-87395-400-6 (google.com [abgerufen am 1. September 2023]).
- ↑ Konradin Medien GmbH Leinfelden-Echterdingen: Kraftwerke für Grund- und Spitzenlasten: Kohle, Gas & Dampf | wissen.de. Abgerufen am 1. September 2023.
- ↑ Schulz, Detlef Schulz und Karen: Energiequellen und Kraftwerke. 24. September 2013, abgerufen am 1. September 2023.
- ↑ California drought leads to less hydropower, increased natural gas generation. Abgerufen am 1. September 2023 (englisch).