Die chinesische Wetterbehörde erklärte, dass es in China aufgrund der durch die globale Erwärmung verschärften Unsicherheit des Klimasystems immer häufiger und heftiger zu extrem hohen Temperaturen und starken Niederschlägen käme.
Seit der industriellen Revolution haben die durch menschliche Aktivitäten erzeugten Treibhausgase zu ungewöhnlich hohen Temperaturen auf der Erde und einem Anstieg des Meeresspiegels geführt. Zudem sind in verschiedenen Regionen extreme Wetterereignisse wie Regenstürme, Überschwemmungen und Dürren häufiger aufgetreten.
Die Weltgesundheitsorganisation wies darauf hin, dass steigende globale Temperaturen und die übermäßige Verbrennung fossiler Brennstoffe zu einer der größten Bedrohungen für die menschliche Gesundheit geworden sind. Der Klimawandel birgt nicht nur die Gefahr von Hitzschlag, Hitzschlag und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, sondern kann auch dazu führen, dass sich mehr als 50 % der bekannten menschlichen Krankheitserreger verschlimmern.
Der Klimawandel stellt eine große Herausforderung für die Menschheit dar. Als einer der größten Treibhausgasemittenten verkündete China im Jahr 2020 das Ziel „Kohlenstoff-Spitzenwert und Kohlenstoffneutralität“. Damit legte es gegenüber der internationalen Gemeinschaft eine feierliche Verpflichtung ab und demonstrierte die Verantwortung und das Engagement eines bedeutenden Landes. Gleichzeitig verdeutlichte es die dringende Notwendigkeit für das Land, die Transformation und Modernisierung seiner Wirtschaftsstruktur voranzutreiben und das harmonische Zusammenleben von Mensch und Natur zu fördern.
Turbulenzherausforderungen des Stromsystems
Der Energiebereich ist ein mit großer Aufmerksamkeit verfolgtes Schlachtfeld für die Umsetzung der „Dual-Carbon“-Strategie.
Kohle trägt zu einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um ein Grad Celsius von mehr als 0,3 Grad Celsius bei. Um die Energiewende weiter voranzutreiben, ist es notwendig, den Verbrauch fossiler Energieträger zu kontrollieren und den Aufbau eines neuen Energiesystems zu beschleunigen. China hat in den Jahren 2022 und 2023 über 120 „duale Kohlenstoffrichtlinien“ verabschiedet, die insbesondere die Entwicklung und Nutzung erneuerbarer Energien fördern.
Dank der starken Förderung politischer Maßnahmen hat sich China zum weltweit größten Land bei der Nutzung neuer und erneuerbarer Energien entwickelt. Nach Angaben der Nationalen Energiebehörde betrug die neu installierte Kapazität zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im ersten Halbjahr 2024 134 Millionen Kilowatt, was 88 % der neu installierten Kapazität entspricht. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien betrug 1,56 Billionen Kilowattstunden, was etwa 35 % der gesamten Stromerzeugung entspricht.
Mehr Windkraft und Photovoltaik werden in das Stromnetz eingespeist, was die Produktion und das Leben der Menschen mit saubererem Ökostrom versorgt, aber auch die traditionelle Funktionsweise des Stromnetzes in Frage stellt.
Die herkömmliche Stromversorgung im Stromnetz erfolgt sofort und planmäßig. Wenn Sie den Strom einschalten, bedeutet dies, dass jemand Ihren Bedarf im Voraus berechnet hat und gleichzeitig irgendwo Strom für Sie erzeugt. Die Stromerzeugungskurve des Kraftwerks und die Stromübertragungskurve des Übertragungskanals werden anhand historischer Daten im Voraus geplant. Selbst bei plötzlich steigendem Strombedarf kann dieser durch die Inbetriebnahme der Reservekraftwerke rechtzeitig gedeckt werden, um einen sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten.
Mit der Einführung großer Wind- und Photovoltaikanlagen hängt die Stromerzeugung jedoch maßgeblich vom Wetter ab, was eine Planung erschwert. Bei gutem Wetter laufen die neuen Kraftwerke mit voller Kapazität und erzeugen große Mengen Ökostrom. Steigt jedoch die Nachfrage nicht, kann dieser Strom nicht an das Internet angeschlossen werden. Bei hoher Stromnachfrage, Regen und Bewölkung drehen sich die Windräder nicht, die Photovoltaikmodule heizen nicht auf, und es kommt zu Stromausfällen.
Der Verzicht auf Wind- und Elektrizitätserzeugung in Gansu, Xinjiang und anderen Provinzen mit erneuerbarer Energie war zuvor auf den saisonalen Strommangel in der Region und die mangelnde Fähigkeit des Stromnetzes zurückzuführen, den Bedarf rechtzeitig zu decken. Die Unkontrollierbarkeit sauberer Energie stellt die Netzsteuerung vor Herausforderungen und erhöht die Betriebsrisiken des Stromsystems. Da die Menschen heute in hohem Maße auf eine stabile Stromversorgung angewiesen sind, hat jedes Ungleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch schwerwiegende wirtschaftliche und soziale Folgen.
Es besteht eine gewisse Differenz zwischen der installierten Kapazität neuer Energie und der tatsächlichen Stromerzeugung. Der Strombedarf der Verbraucher und die von Kraftwerken erzeugte Energie können nicht im Einklang mit dem Prinzip „Quelle folgt Last“ und einem „dynamischen Gleichgewicht“ gehalten werden. Der „frische“ Strom muss rechtzeitig verbraucht oder gespeichert werden, was eine notwendige Voraussetzung für den stabilen Betrieb eines gut organisierten Stromnetzes ist. Um dieses Ziel zu erreichen, ist neben der Entwicklung eines präzisen Vorhersagemodells für saubere Energie durch genaue Analyse von Wetterdaten und historischen Stromerzeugungsdaten auch eine flexiblere Steuerung des Stromnetzes durch Instrumente wie Energiespeichersysteme und virtuelle Kraftwerke erforderlich. China legt großen Wert auf die Beschleunigung der Planung und des Aufbaus eines neuen Energiesystems, und Energiespeicherung ist eine unverzichtbare Technologie.
„Grüne Bank“ im neuen Energiesystem
Im Zuge der Energiewende gewannen Pumpspeicherkraftwerke zunehmend an Bedeutung. Diese Technologie entstand Ende des 19. Jahrhunderts und diente ursprünglich dazu, die saisonale Wassermenge in Flüssen zu regulieren und so Strom zu erzeugen. Vor dem Hintergrund der beschleunigten Industrialisierung und des Baus von Kernkraftwerken entwickelte sie sich rasant und reifte allmählich heran.
Das Prinzip ist ganz einfach. Auf dem Berg und an seinem Fuß werden zwei Stauseen gebaut. Nachts oder am Wochenende sinkt der Strombedarf, und der billige, überschüssige Strom wird genutzt, um Wasser in den oberen Stausee zu pumpen. Bei höchstem Stromverbrauch wird das Wasser zur Stromerzeugung freigegeben, sodass die Strommenge zeitlich und räumlich angepasst und verteilt werden kann.
Als jahrhundertealte Energiespeichertechnologie erhält die Pumpspeicherung im Zuge der „Dual Carbon“-Technologie eine neue Aufgabe. Bei hoher Stromerzeugungskapazität durch Photovoltaik und Windkraft und sinkendem Strombedarf der Verbraucher können Pumpspeicher überschüssigen Strom speichern. Steigt die Stromnachfrage, wird der Strom freigegeben, um das Stromnetz beim Ausgleich von Angebot und Nachfrage zu unterstützen.
Es ist flexibel und zuverlässig und ermöglicht schnelles Starten und Stoppen. Vom Start bis zur Volllast dauert es weniger als vier Minuten. Bei einem Großunfall im Stromnetz kann das Pumpspeicherkraftwerk schnell anspringen und die Stromversorgung wiederherstellen. Es gilt als das letzte Streichholz, das das dunkle Stromnetz erhellt.
Als eine der ausgereiftesten und am weitesten verbreiteten Energiespeichertechnologien ist die Pumpspeicherung derzeit die weltweit größte „Batterie“ und deckt über 86 % der weltweit installierten Energiespeicherkapazität ab. Im Vergleich zu neuen Energiespeichern wie elektrochemischen Energiespeichern und Wasserstoffspeichern bietet die Pumpspeicherung die Vorteile einer stabilen Technologie, niedriger Kosten und hoher Kapazität.
Ein Pumpspeicherkraftwerk hat eine geplante Lebensdauer von 40 Jahren. Es kann täglich fünf bis sieben Stunden in Betrieb sein und kontinuierlich entladen. Es nutzt Wasser als Brennstoff, hat niedrige Betriebs- und Wartungskosten und ist unabhängig von Preisschwankungen bei Rohstoffen wie Lithium, Natrium und Vanadium. Seine wirtschaftlichen Vorteile und sein Leistungsvermögen tragen entscheidend dazu bei, die Kosten für Ökostrom zu senken und die CO2-Emissionen des Stromnetzes zu reduzieren.
Im Juli 2024 wurde in Guangdong der erste provinzielle Umsetzungsplan Chinas für die Teilnahme von Pumpspeicherkraftwerken am Strommarkt offiziell veröffentlicht. Pumpspeicherkraftwerke werden künftig ihren gesamten Strom am Spotmarkt nach einem neuen Verfahren der Mengen- und Preisangabe handeln und effizient und flexibel auf dem Strommarkt Wasser pumpen, um Strom zu speichern und Wasser freizugeben. Sie spielen eine neue Rolle bei der Speicherung und Nutzung neuer Energie als „Grünstrombank“ und eröffnen neue Wege zur Erzielung marktorientierter Vorteile.
„Wir werden Angebotsstrategien wissenschaftlich fundiert ausarbeiten, uns aktiv am Stromhandel beteiligen, die Gesamteffizienz der Anlagen verbessern und uns um Anreizvorteile bei Strom und Stromgebühren bemühen, während wir gleichzeitig die Steigerung des Anteils des Neuenergieverbrauchs fördern“, sagte Wang Bei, stellvertretender Generaldirektor der Abteilung für Energiespeicherplanung und -finanzierung des Southern Power Grid.
Ausgereifte Technologie, enorme Kapazität, flexible Speicherung und Zugriff, lang anhaltende Leistung, niedrige Kosten über den gesamten Lebenszyklus und immer bessere marktorientierte Mechanismen haben die Pumpspeicherung zum wirtschaftlichsten und praktischsten „Allrounder“ im Prozess der Energierevolution gemacht. Sie spielt eine Schlüsselrolle bei der Förderung der effektiven Nutzung erneuerbarer Energien und der Gewährleistung der Sicherheit und Stabilität des Stromsystems.
Umstrittene Großprojekte
Vor dem Hintergrund der Anpassung der nationalen Energiestruktur und der rasanten Entwicklung neuer Energien haben Pumpspeicherkraftwerke einen Bauboom ausgelöst. Im ersten Halbjahr 2024 erreichte die installierte Gesamtleistung von Pumpspeicherkraftwerken in China 54,39 Millionen Kilowatt, und die Investitionswachstumsrate stieg im Vergleich zum Vorjahreszeitraum um 30,4 Prozentpunkte. In den nächsten zehn Jahren wird sich das Investitionsvolumen für Pumpspeicherkraftwerke in China auf fast eine Billion Yuan belaufen.
Im August 2024 veröffentlichten das Zentralkomitee der KPCh und der Staatsrat die „Stellungnahmen zur Beschleunigung der umfassenden grünen Transformation der wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung“. Bis 2030 wird die installierte Leistung von Pumpspeicherkraftwerken 120 Millionen Kilowatt übersteigen.
Zwar ergeben sich Chancen, doch führen sie auch zu überhitzten Investitionen. Der Bau von Pumpspeicherkraftwerken ist ein anspruchsvolles und komplexes Systemprojekt, das zahlreiche Schritte wie Vorschriften, Vorarbeiten und Genehmigungen umfasst. Im Investitionsboom ignorieren einige lokale Regierungen und Eigentümer oft die wissenschaftliche Grundlage der Standortwahl und der Kapazitätsauslastung und treiben die Projektentwicklung übermäßig schnell und umfangreich voran, was eine Reihe negativer Auswirkungen mit sich bringt.
Bei der Standortwahl für Pumpspeicherkraftwerke müssen geologische Bedingungen, die geografische Lage (nahe dem Lastzentrum, nahe der Energiebasis), ökologische Grenzen, Fallhöhen, Landerwerb und Einwanderung sowie weitere Faktoren berücksichtigt werden. Unzuverlässige Planung und Auslegung führen dazu, dass der Bau von Kraftwerken nicht den tatsächlichen Bedarf des Stromnetzes deckt oder unbrauchbar wird. Nicht nur die Bau- und Betriebskosten sind zunächst schwer zu tragen, sondern es kann auch während der Bauphase zu Problemen wie der Beeinträchtigung ökologischer Grenzen kommen. Nach der Fertigstellung entstehen Sicherheitsrisiken, wenn die technischen, betrieblichen und Wartungsanforderungen nicht den Standards entsprechen.
„Es gibt immer noch Fälle, in denen die Standortwahl für manche Projekte unzumutbar ist.“ Lei Xingchun, stellvertretender Geschäftsführer der Infrastrukturabteilung der Southern Grid Energy Storage Company, erklärte: „Das Wesentliche eines Pumpspeicherkraftwerks ist es, den Bedarf des Stromnetzes zu decken und den Zugang neuer Energie zum Netz sicherzustellen. Standortwahl und Kapazität des Pumpspeicherkraftwerks müssen auf Grundlage der Merkmale der Stromverteilung, der Netzbetriebseigenschaften, der Stromlastverteilung und der Stromstruktur bestimmt werden.“
„Das Projekt ist umfangreich und erfordert hohe Anfangsinvestitionen. Umso wichtiger ist es, die Kommunikation und Koordination mit den Abteilungen für natürliche Ressourcen, ökologische Umwelt, Forstwirtschaft, Grünland, Wasserwirtschaft und anderen Bereichen zu intensivieren und die Einhaltung der Umweltschutzziele und der damit verbundenen Pläne sicherzustellen“, fügte Jiang Shuwen, Leiter der Planungsabteilung der Southern Grid Energy Storage Company, hinzu.
Die Bauinvestitionen in zweistelliger bis zweistelliger Milliardenhöhe, die Baufläche von Hunderten Hektar Stauseen und die Bauzeit von 5 bis 7 Jahren sind auch Gründe, warum Pumpspeicher von vielen als nicht „wirtschaftlich und umweltfreundlich“ im Vergleich zu anderen Energiespeichern kritisiert werden.
Verglichen mit den begrenzten Entladezeiten und der zehnjährigen Betriebsdauer chemischer Energiespeicher kann die tatsächliche Lebensdauer von Pumpspeicherkraftwerken 50 Jahre oder sogar mehr betragen. Dank der großen Speicherkapazität, der unbegrenzten Pumpfrequenz und der geringeren Kosten pro Kilowattstunde ist ihre Wirtschaftlichkeit immer noch deutlich höher als bei anderen Energiespeichern.
Zheng Jing, leitender Ingenieur am Chinesischen Institut für Wasserressourcen und Wasserkraftplanung, hat eine Studie durchgeführt: „Die Analyse der Wirtschaftlichkeit des Projekts zeigt, dass die Stromgestehungskosten pro Kilowattstunde bei Pumpspeicherkraftwerken 0,207 Yuan/kWh betragen. Die Stromgestehungskosten pro Kilowattstunde bei elektrochemischer Energiespeicherung betragen 0,563 Yuan/kWh und sind damit 2,7-mal so hoch wie bei Pumpspeicherkraftwerken.“
„Elektrochemische Energiespeicher haben in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen, bergen aber auch Gefahren. Es ist notwendig, die Lebensdauer kontinuierlich zu verlängern, die Stückkosten zu senken, die Kraftwerksgröße zu erhöhen und die Phasenanpassungsfunktion sicherheitstechnisch so zu konfigurieren, dass sie mit Pumpspeicherkraftwerken vergleichbar ist“, erklärte Zheng Jing.
Baue ein Kraftwerk, verschönere das Land
Laut Angaben des Energiespeichers Southern Power Grid betrug die kumulierte Stromerzeugung der Pumpspeicherkraftwerke in der südlichen Region im ersten Halbjahr 2024 fast 6 Milliarden Kilowattstunden. Dies entspricht dem Strombedarf von 5,5 Millionen Haushalten für ein halbes Jahr und entspricht einem Anstieg von 1,3 % gegenüber dem Vorjahr. Die Zahl der Inbetriebnahmen von Kraftwerksanlagen lag bei über 20.000, was einem Anstieg von 20,9 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Durchschnittlich erzeugt jede Kraftwerksanlage mehr als dreimal täglich Spitzenleistung und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur stabilen Versorgung des Stromnetzes mit sauberer Energie.
Um dem Stromnetz zu helfen, seine Energiespeicherkapazität zur Spitzenlastkappung zu verbessern und sauberen Strom für die soziale und wirtschaftliche Entwicklung bereitzustellen, engagiert sich Southern Power Grid Energy Storage für den Bau schöner Kraftwerke und die Bereitstellung „grüner, offener und gemeinsamer“ ökologischer und umweltfreundlicher Produkte für die Bevölkerung vor Ort.
Jedes Jahr im Frühling blühen die Berge in voller Kirschblüte. Radfahrer und Wanderer besuchen den Bezirk Yantian in Shenzhen. See und Berge spiegeln sich, und ein Spaziergang durch das Meer aus Kirschblüten fühlt sich an wie im Paradies. Dies ist der obere Stausee des Pumpspeicherkraftwerks Shenzhen, dem ersten Pumpspeicherkraftwerk des Landes im Stadtzentrum, und der „Berg- und Seepark“ für Touristen.
Das Pumpspeicherkraftwerk Shenzhen berücksichtigte bereits zu Beginn seiner Planung umweltfreundliche Konzepte. Umweltschutz- und Wasserschutzeinrichtungen wurden parallel zum Projekt geplant, gebaut und in Betrieb genommen. Das Projekt wurde mit Auszeichnungen wie „Nationales Qualitätsprojekt“ und „Nationales Demonstrationsprojekt für Boden- und Wasserschutz“ ausgezeichnet. Nach der Inbetriebnahme des Kraftwerks wertete China Southern Power Grid Energy Storage die Deindustrialisierungslandschaft im oberen Reservoirbereich auf und wertete sie auf den Standard eines Ökoparks auf. In Zusammenarbeit mit der Bezirksregierung von Yantian wurden Kirschblüten rund um das obere Reservoir gepflanzt, wodurch die Visitenkarte von Yantian als „Stadt der Berge, des Meeres und der Blumen“ entstand.
Die Betonung des Umweltschutzes ist kein Einzelfall des Pumpspeicherkraftwerks Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage hat für den gesamten Projektbauprozess strenge umweltfreundliche Baumanagementsysteme und Bewertungsstandards entwickelt. Jedes Projekt berücksichtigt die umgebende Natur, kulturelle Besonderheiten und relevante Pläne der lokalen Regierung und legt im Umweltschutzbudget besondere Ausgaben für die Wiederherstellung und Verbesserung der ökologischen Umwelt fest, um eine harmonische Integration der Industrielandschaft des Projekts in die umgebende ökologische Umwelt zu gewährleisten.
„Pumpspeicherkraftwerke stellen relativ hohe Anforderungen an die Standortwahl. Um ökologische Grenzen zu vermeiden, ist es notwendig, sich im Voraus mit der Forstbehörde abzustimmen und unter deren Anleitung Schutzmaßnahmen zum Schutz vor der Ausbreitung der Bäume zu ergreifen, wenn sich im Baugebiet seltene geschützte Pflanzen oder alte Bäume befinden“, sagte Jiang Shuwen.
An jedem Pumpspeicherkraftwerk von Southern Power Grid Energy Storage befindet sich ein riesiger elektronischer Bildschirm, der Echtzeitdaten wie den Gehalt an negativen Ionen, die Luftqualität, UV-Strahlung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. anzeigt. „Wir haben uns darum bemüht, dies selbst zu überwachen, damit alle Beteiligten die Umweltqualität des Kraftwerks klar erkennen können.“ Jiang Shuwen erklärte: „Nach dem Bau der Pumpspeicherkraftwerke Yangjiang und Meizhou haben sich Reiher, die sogenannten ‚Umweltwächtervögel‘, in Gruppen niedergelassen. Sie sind ein intuitives Indiz für die ökologische Qualität der Luft und des Stauseewassers im Kraftwerksgebiet.“
Seit dem Bau des ersten großen Pumpspeicherkraftwerks Chinas in Guangzhou im Jahr 1993 verfügt Southern Power Grid Energy Storage über umfassende Erfahrung in der Umsetzung umweltfreundlicher Projekte über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Im Jahr 2023 veröffentlichte das Unternehmen die „Methoden und Bewertungsindikatoren für umweltfreundliches Baumanagement für Pumpspeicherkraftwerke“. Diese erläutern die Verantwortlichkeiten und Bewertungsstandards aller am Projekt beteiligten Einheiten während des Bauprozesses für umweltfreundliches Bauen. Die praktischen Ziele und Umsetzungsmethoden sind von großer Bedeutung für die Branche, um Umweltschutzmaßnahmen umzusetzen.
Pumpspeicherkraftwerke wurden von Grund auf neu gebaut, und viele Technologien und Managements sind beispiellos. Branchenführer wie Southern Power Grid Energy Storage sind darauf angewiesen, die vor- und nachgelagerten Industrieketten kontinuierlich zu erneuern, zu erforschen und zu verifizieren und die industrielle Modernisierung schrittweise voranzutreiben. Umweltschutz ist ebenfalls ein unverzichtbarer Bestandteil der nachhaltigen Entwicklung der Pumpspeicherindustrie. Dies spiegelt nicht nur die Verantwortung des Unternehmens wider, sondern unterstreicht auch den ökologischen Wert und den Goldgehalt dieses grünen Energiespeicherprojekts.
Die Uhr zur CO2-Neutralität läutet, und die Entwicklung erneuerbarer Energien erzielt weiterhin neue Durchbrüche. Die Rolle von Pumpspeicherkraftwerken als „Regulatoren“, „Stromspeicher“ und „Stabilisatoren“ im Lastausgleich des Stromnetzes gewinnt zunehmend an Bedeutung.
Beitragszeit: 05.02.2025
