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Pumped storage technology combined with thermal energy storage – Power station and pressure tunnel concept

Pumpspeichertechnologie kombiniert mit thermischer Energiespeicherung – Kraftwerks‐ und Druckstollenkonzept

Pikl, Franz Georg / Richter, Wolfgang / Zenz, Gerald

Water power is the oldest and most‐used energy source for provision of mechanical work and electricity generation. Furthermore pumped storage hydropower is ranked as the most reliable and efficient storage technology for electricity. The energy carrier water is also the most commonly‐used thermal storage medium due to its high specific heat capacity. In a study, the combination of electrical and thermal energy storage in a pumped storage power station is investigated in order to cover two energy‐intensive sectors with the economical double use of water as an energy medium. With this double application the energy output compared to separate storage usage can be considerably increased.

Underground power stations are independent of topography, so this storage concept can be used for district heating supply. One possible vision is to stor solar energy into the water reservoir of a pumped storage power station in the summer months and transfer it in the high‐demand winter months. In order that pumped storage power stations can keep functioning at high and seasonally fluctuating water temperatures and simultaneously store thermal energy efficiently, some adaptations of the structures and the pressure tunnel layout are necessary.

Die Wasserkraft ist die älteste und meistgenutzte erneuerbare Energieressource zur Bereitstellung mechanischer Arbeit und elektrischer Energie. Der Energieträger Wasser dient außerdem in bewährten Pumpspeicherkraftwerken der sehr effizienten elektrischen Energiespeicherung. Darüber hinaus wird Wasser aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität als gängigstes thermisches Energiespeichermedium verwendet. In einer Studie wird die Kombination elektrischer und thermischer Energiespeicherung in einem Pumpspeicherkraftwerkssystem untersucht, um mit der wirtschaftlichen Doppelnutzung des Energieträgers Wasser zwei energieintensive Sektoren zu bedienen und den Energieumsatz gegenüber der jeweiligen separaten Nutzung deutlich zu erhöhen. Unterirdische Kraftwerksanlagen sind unabhängig von topographischen Gegebenheiten, wodurch dieses Speicherkonzept zur Fernwärmeenergieversorgung umgesetzt werden kann. Eine mögliche Vision ist, thermische Solarenergie über Sommermonate in den Wasserkörper eines Pumpspeicherkraftwerks einzuspeisen, um diese in die verbrauchsintensiven Wintermonate zu transferieren. Damit Pumpspeicherkraftwerke bei hohen und saisonal schwankenden Wassertemperaturen funktionsfähig bleiben und gleichzeitig thermische Energie effizient gespeichert werden kann, sind Anpassungen der baulichen Komponenten und der Triebwasserführung erforderlich.