Anwendung in Wasserkraftwerken

Anwendung in Wasserkraftwerken

Pumpen-Wasserkraftwerke werden hauptsächlich für Pumpspeicherwerke verwendet. Wenn das Lastniveau des Stromsystems unter der Baslast liegt, kann es als Wasserpumpe eingesetzt werden, um überschüssige Erzeugungskapazität zu nutzen und Wasser aus dem unteren Bassin in das obere Bassin zu pumpen, um Energie in Form von potentieller Energie zu speichern; wenn die Systemlast über der Baslast liegt

Bei dieser Last kann es als Wasserkraftwerk zum Erzeugen von Elektrizität zur Regelung des Spitzenlasts eingesetzt werden. Daher kann das reine Pumpspeicherwerk die Leistung des Stromsystems nicht erhöhen, aber es kann den wirtschaftlichen Betrieb der thermischen Kraftwerksanlage verbessern und die Gesamteffizienz des Stromsystems erhöhen. Seit den 1950er Jahren haben Pumpspeicheranlagen weltweit in vielen Ländern große Aufmerksamkeit und rasante Entwicklung erfahren.

Die in den Anfangstagen entwickelten oder bei hohen Drücken eingesetzten Pumpspeicheranlagen verwenden meistens das Drei-Maschinen-System, das aus einem Generator-Motor, einer Wasserkraftanlage und einer Wasserpumpe besteht, die seriell verbunden sind. Die Vorteile liegen darin, dass die Wasserkraftanlage und die Pumpe getrennt konzipiert werden können, was höhere Effizienz ermöglicht, und dass die Einheit in dieselbe Richtung rotiert, sowohl beim Stromerzeugen als auch beim Pumpen, wobei eine schnelle Umstellung von der Stromerzeugung zum Pumpen oder vom Pumpen zur Stromerzeugung möglich ist. Gleichzeitig kann die Wasserkraftanlage zur Startunterstützung der Einheit genutzt werden. Ihre Nachteile sind hohe Kosten und ein großes Investitionsvolumen für das Kraftwerk.

Die Schaufeln des Laufrads der Diagonalpumpe können gedreht werden und gewährleisten auch bei wechselndem Förderhöhe und Last eine gute Betriebsleistung; aufgrund hydraulischer Grenzen und der Materialfestigkeit betrug die höchste Förderhöhe jedoch bis Anfang der 1980er-Jahre lediglich 136,2 Meter (Takane-Erstes-Kraftwerk in Japan). Für höhere Förderhöhen sind Francis-Pumpen-Wasserkraftwerke erforderlich.

Das Pumpspeicherkraftwerk ist mit einem oberen und einem unteren Speicherbecken ausgestattet. Unter der Bedingung, dieselbe Energiemenge zu speichern, kann eine Erhöhung der Fallhöhe die Speicherkapazität verringern, die Drehzahl der Turbine erhöhen und die Projektkosten senken. Daher entwickeln sich Hochdruck-Pumpspeicherkraftwerke mit einer Fallhöhe von über 300 Metern rasch. Das weltweit höchstdruckfähige Francis-Pumpenkraftwerk ist im Kraftwerk Bainabashta in Jugoslawien installiert. Seine Einzel-Leistung beträgt 315 MW, die Fallhöhe des Kraftwerks liegt bei 600,3 Metern; die Pumpen-Fallhöhe beträgt 623,1 Meter und die Drehzahl 428,6 U/min. Es wird jährlich in Betrieb genommen.