Der hydraulische Kurzschluss bei Pumpspeicherkraftwerken

Ein Einsatz von Speicherpumpen bei hydraulischen Kraftwerken ist grundsätzlich nur sinnvoll, wenn diese bei voller Leistung betrieben werden. Aufgrund von möglichen Leistungsschwankungen im Stromnetz ist jedoch eine Anpassung des Pumpbetriebes an einen eventuellen Leistungsüberschuss notwendig. Somit erfordern die markt- und netzbezogenen Rahmenbedingungen eine regelfähige Pumpe. Um diese Anforderung der Regelfähigkeit im Pumpbetrieb zu gewährleisten, kommt der sogenannte Hydraulische Kurzschluss (HKS) zum Einsatz.

Generell gesprochen ist in der hydraulischen Kraftwerkswirtschaft unter einem HKS der Wasseraustausch übereinanderliegender, miteinander verbundener Speicherbecken über die zwischengeschaltete(n) Pumpe(n) und Turbine(n), das heißt über die jeweiligen Maschinengruppe(n), zu verstehen. Bekannt ist der Begriff neben der energietechnischen Speicherbewirtschaftung auch aus den Themenbereichen der Hydrogeologie und der Membrantechnik.

Aufgrund der stets gleich bleibenden Leistungsaufnahme der Pumpe(n) und der vom Netz infolge der Schwankungen zur Verfügung gestellten variierenden Pumpleistung resultiert ein bestimmtes Leistungsdelta. Dieses wird nun im HKS-Betrieb durch den gleichzeitigen Betrieb und damit durch eine entsprechende Leistungsabgabe der Turbine(n) im jeweils erforderlichen Umfang kompensiert, was zu einer Soll-Differenz in Höhe von 0 MW führt. Dabei stellt die Pumpe die sogenannte Last (negativ) und die Turbine standardmäßig die sogenannte Erzeugung oder Deckung (positiv) dar.

Beträgt die Pumpleistung beispielsweise 150 MW, bringt die Turbine bei einer Überschussleistung aus dem Netz in Höhe von 100 MW (das heißt der die elektrische Energie produzierende Generator bzw. der die mechanische Arbeit verrichtende Motor läuft mit 100 MW) eine zusätzliche Leistung in Höhe von 50 MW.