Pumpspeicherkraftwerke

Reversible Pumpturbinen haben strikte Vorgaben für die Überdeckung zur Vermeidung von schädlicher Kavitation und müssen daher weit unter dem Unterwasserspiegel angeordnet werden, üblicherweise in einem unterirdischen Krafthaus. Solche Anlagen sind teuer und haben eine geeignete geologische Struktur als Voraussetzung. Die Kosten für derartige Kavernen sind möglicherweise nicht gerechtfertigt für Pumpturbinen mit einer Leistung von nur mehreren Hundert Megawatt.

Das von Obermeyer Hydro verbesserte Pumpturbinenkonzept erfordert nur den Bau eines vergleichsweise einfachen vertikalen Schachtes, um einen neuartigen (patentierten) Tauchmotorgenerator mit einer - zur Vermeidung von Kavitation - genügenden Überdeckung zu positionieren. Weder die Druckrohrleitung noch der Unterwassertunnel müssen in große (und teure) Tiefen vorgetrieben werden. Eine ausreichende Überdeckung ist leicht zu erreichen, um den Einsatz von kompakten und effizienten einstufigen Pumpturbinen zu ermöglichen, die direkt mit kostengünstigen Generatoren mit variabler Drehzahl verbunden sind.

Mit einer einzigen Druckrohrleitung können mehrere Maschinen betrieben werden. Der einfache unterirdische Bau kann bei vielen unterschiedlichen geologischen Bedingungen ausgeführt werden. Das geologische Risiko wird zusätzlich reduziert, weil eine geringe Anzahl von Bohrungen den gesamten Schacht verlässlich charakterisieren kann.

Die Pumpturbinen von Obermeyer Hydro können - je nach Transporteinschränkungen - entweder im Werk oder auf der Baustelle zusammengebaut werden. In beiden Fällen können alle manuellen Tätigkeiten an der Maschine außerhalb des Schachtes vorgenommen werden. Sowohl das Absenken der Maschinen in die Betriebsposition als auch das Anheben für Inspektions- und Wartungsarbeiten erfolgt durch Wasserdruck mittels eines unter der Maschine befindlichen Hubkolbens.

Das reversible Unterwasser-Pumpturbinenkonzept hat folgende Vorteile, verglichen mit konventionellen reversiblen, ternären Konzepten oder separaten Pumpen und Turbinen in einem unterirdischen Krafthaus:

• Unterwasser-Pumpturbinen sind kompakt und werden im Werk montiert und getestet. So werden Montagekosten eingespart.
• Extrem kurze Umschaltzeiten zwischen Turbinieren und Pumpen.
• Reduziertes geologisches Risiko ermöglicht mehr wirtschaftliche Projekte.

Reversible Pumpturbinen mit Leistungen von 1 MW bis 100 MW - abhängig von der Fallhöhe - können mit diesem reduzierten Bauaufwand wirtschaftlich installiert werden.

Obermeyer Hydro, Inc. arbeitet mit dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) mit der Unterstützung des Department of Energy (DOE) an der Entwicklung: ‚Konfiguration für kostengünstige, kleine Pumpturbinen‘. Diese Arbeit wird vom U.S. Department of Energy’s Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) unter dem Water Power Technologies Office, DE-FOA-0001455 Award Number DE-EE0008014 unterstützt.

Übersetzungen der Begriffe in der Abbildung:
air balanced pressure relief valve = Überdruckventil
spherical shut off valve = Kugelschieber
penstock = Druckrohrleitung
pitless adapter = Pitless Adapter
tail-race conduit = Unterwasserkanal
trash screen = Rechen
tailwater guide vanes = Unterwasserleitschaufeln
tail race gate = Unterwasserschütz
well = Schacht
removable penstock segment (typ) = entfernbares Druckrohrleitungssegment
flow inverter stay vane = Stützschaufel für Strömungsinverter
turbine flow = Strömungsrichtung Turbinieren
flow inverter = Strömungsinverter
pump flow = Strömungsrichtung pumpen
draft tube = Saugrohr
pump diffusor (turbine guide vanes) = Pumpen Diffusor (Turbinen Leitschaufeln)
runner = Laufrad
head cover = Deckel
generator stator = Generator Stator
generator rotor = Generator Rotor
generator shaft = Generatorwelle
auxiliary equipment enclosure = Umhausung für Zusatzausrüstung
upper hoisting seal = obere Hubdichtung
electrical power connector = elektrischer Kontakt
lower pressure bulkhead = untere Druckwand
lower hoisting seal = untere Hubdichtung
torque keys = Momentaufnehmer
electrical power conduit = Kabel