Das Pumpspeicherwerk Geesthacht, das erste und bis heute größte Pumpspeicherkraftwerk Norddeutschlands, dokumentiert die für großstädtische Ballungsräume große Bedeutung dieses Kraftwerkstyps seit den 1950er Jahren zur Deckung von Lastspitzen und Bereitstellung von Regelenergie.
Beschreibung
erbaut: 1955-58
Bauherr: Hamburgische Electricitäts-Werke AG (HEW)
Bauleitung: Siemens-Schuckertwerke AG (SSW)
Das 35 km von Hamburg entfernt liegende Pumpspeicherkraftwerk in Geesthacht ist Norddeutschlands erstes und immer noch größtes Pumpspeicherkraftwerk. Es wurde in den Jahren von 1955 bis 1958 erbaut, um die in einer Großstadt besonders ausgeprägten Lastspitzen zu decken. Die Deckung der Belastungsspitzen war für die Hamburgische Electriciäts-Werke AG bereits in den 1920er Jahren ein akutes Problem. Zu diesem Zweck wurde 1925 im Kraftwerk Neuhof der damals weltweit größte Dieselmotor zum Antrieb eines Generators von rund 10 MW Leistung in Betrieb genommen. Das Pumpspeicherkraftwerk Geesthacht ging im Oktober 1958 in Betrieb und stellt seitdem mit seiner innerhalb von 90 Sekunden verfügbaren Energielieferung eine für das Hamburger Versorgungsgebiet bedeutende Reserve für Spitzen- und Regelleistung dar.
Als Unterbecken des Kraftwerks dient die Elbe (Foto 1). Die Planung des Kraftwerks erfolgte in Zusammenarbeit mit der Wasser- und Schifffahrtsdirektion Hamburg, die parallel zum Bau des Kraftwerks die Arbeiten ausführte, um die Elbe oberhalb von Geesthacht durch eine Wehranlage um drei bis vier Meter aufzustauen. Diese Maßnahme sollte den Folgen der in der Unterelbe zugunsten des Hamburger Hafens durchgeführten Baggerungen entgegenwirken, die zu Beginn der 1950er Jahre in der Oberelbe zu fortschreitender Erosion und zu einer Absenkung des Niedrigwasserspiegels geführt hatten.
Für den Bau des Oberbeckens (Fotos 2 und 3) wurde der bei Geesthacht dicht an die Elbe herantretende, rund 80 m hohe Geestrücken ausgewählt, auf dessen Plateau das etwa 500 x 600 m große Speicherbecken mit einem Fassungsvermögen von 3,3 Mio. cbm angelegt wurde. Da der Geestrücken von Natur aus keine wasserundurchlässigen Schichten besitzt, war eine Dichtung von Sohle und Böschung des Beckens unerlässlich. Technische und wirtschaftliche Gründe legten dafür die Verwendung von Asphalt-Beton nahe. Diese Dichtung kann sich möglichen Setzungen des Untergrunds anpassen und hält zudem Temperaturschwankungen zwischen -30 und +60°C stand.
Über das Einlaufbauwerk (Foto 4) auf der Südseite des Beckens gelangt das Wasser in die drei Rohrleitungen, die zum Krafthaus hinunter führen. Das Einlaufbauwerk ist ein 30 m hoher, 52 m langer und 18 m breiter Stahlbetonbau, in dem sich die Sicherheitsorgane der Fallrohrleitungen (Fallschütze und Schnellschlussdrosselklappen) befinden. Grobe Verunreinigungen werden von dem Rechen vor den Rohreinläufen zurückgehalten. Der auf dem Einlaufbauwerk verfahrbare Portalkran (Foto 5) diente zur Unterstützung beim Bau der Anlage und steht heute für Wartungs- und Ausbesserungsarbeiten zur Verfügung.
Über die aus drei Stahlrohren von jeweils 3,80 m Durchmesser bestehende 612 m lange Rohrbahn (Foto 6) ist das Oberbecken mit dem Krafthaus verbunden. Die oberen 105 m der Rohrleitungen sind mit einem Stahlbetonmantel umhüllt, die übrigen Teile sind offen verlegt und auf Pendelstützen gelagert. Der Höhenunterschied zwischen dem gefüllten Speicherbecken und dem Elbspiegel beträgt bei normalem Pegel 86,60 m. Hinter dem Krafthaus stellt ein etwa 300 m langer Unterwasserkanal die Verbindung zur Elbe her.
Zur Bauzeit galten Pumpspeicherkraftwerke mit Fallhöhen unter 100 m als unwirtschaftlich, da dann große Wassermengen in relativ langsam umlaufenden und damit teuren Maschinen verarbeitet werden müssen. Unabhängig von der, auch wegen des Zubaus weiterer Kapazitäten im Kraftwerkspark, nicht exakt zu bestimmenden Wirtschaftlichkeit des Pumpspeicherkraftwerks lag sein größter Vorteil in der Sicherstellung der Stabilität des Netzes der HEW. Das Kraftwerk ist außerdem schwarzstartfähig, so dass im Falle eines Komplettausfalls der Stromversorgung die anderen Kraftwerke von hier aus wieder hochgefahren werden können.
Das 110 m lange und 42 m breite Krafthaus ist als offene Maschinehauswanne ausgeführt, die im Wesentlichen unterirdisch liegt und oben mit verschiebbaren, 12 m breiten Lukendeckeln geschlossen wird (Foto 7, hinter der Schaltanlage gelegen). Die Ausrüstung umfasst drei Maschinensätze mit waagerechter Welle, bestehend aus je einer Turbine, einem Synchron-Motor-Generator und einer Pumpe. Die Francis-Turbinen haben eine Leistung von maximal 43,5 MW und sind mit den Generatoren starr gekoppelt. Die Generatoren-Nennleistung von 35 MW (43,75 MVA bei cos phi = 0,8 übererregt) kann bis zu Fallhöhen von rund 76 m abgegeben werden, darunter sinkt sie bis auf 32 MW bei kleinstem Gefälle ab. Die Generatoren lassen sich für 30 Minuten bis auf rund 50 MVA überlasten, so dass die Spitzenleistung - etwa 14% höher als die Nennleistung - rund 120 MW beträgt. Das Kraftwerk kann für maximal fünf Stunden durchschnittlich rund 105 MW zusätzliche Leistung für das Hamburger Stromnetz zur Verfügung stellen. Die Maschinen können entweder von der Kraftwerkswarte (Fotos 8 und 9) oder direkt vom Lastverteiler aus unter Umgehung der örtlichen Warte eingesetzt werden.
Die Energie wird von der Kraftwerksschaltanlage (Foto 7, zur Straße hin gelegen) aus über eine 110-kV-Leitung zur Schaltanlage Bergedorf in das Versorgungsnetz von Hamburg eingespeist. Da der Platz für die Schaltanlage begrenzt war, kamen nur zwei Dreiwicklungs-Transformatoren von 90 MVA Leistung zur Aufstellung. Jeweils zwei der Generatoren arbeiten in Blockschaltung auf einen Transformator. Auf Foto 10 sieht man ein Detail der Anlage mit einem der Transformatoren (10,5/110 kV) und links anschließend den Wandlern, Leistungsschaltern und Leitungstrennern. Die Eigenbedarfsanlage ist auf Foto 7 in der Mitte zwischen den beiden Transformatoren erkennbar.
Zu Beginn der 1990er Jahren wurde geplant, wenigstens einen Teil des Pumpstroms nicht aus Wärmekraftwerken zu entnehmen, sondern die Pumpen mit Wind- und Solarenergie anzutreiben. Inzwischen wurde auf der Dammkrone des Oberbeckens eine Windkraftanlage mit einem Generator von 500 kW Leistung errichtet (Foto 11), der drei Pumpen von 59, 144 und 319 kW antreiben kann, die je nach Windstärke stufenweise zugeschaltet werden können. Unterstützt wird die Windkrafterzeugung durch eine Solarenergieanlage, die zwei Pumpen mit einer Gesamtleistung von 60 kW antreibt, um Elbewasser in das Speicherbecken hochzupumpen.
Mit der Übernahme der HEW durch Vattenfall AB ging auch das Pumpspeicherkraftwerk Geesthacht in den Besitz des schwedischen Betreibers über.
Informationsstand: 09.08.2017
Schlagworte: Pumpspeicherkraftwerke; Stromerzeugung; Energie; Energy
Stichworte: Hamburgische Electricitäts-Werke AG; HEW; Siemens-Schuckertwerke AG; SSW; Wasser- und Schifffahrtsdirektion Hamburg; Hamburg; Geesthacht; Pumpspeicherkraftwerk; Lastspitze; Spitzenleistung; Regelleistung; Unterbecken; Elbe; Oberbecken; Geestrücken; Dichtung; Asphalt-Beton; Einlaufbauwerk; Rohrleitung; Stahlbetonbau; Fallschütz; Schnellschlussdrosselklappe; Portalkran; Stahlrohr; Rohrbahn; Krafthaus; Pendelstütze; Unterwasserkanal; Schwarzstartfähigkeit; Maschinehauswanne; Lukendeckel; Synchron-Motorgenerator; Pumpe; Francis-Turbine; Kraftwerkswarte; Lastverteiler; Kraftwerksschaltanlage; Schaltanlage Bergedorf; Dreiwicklungs-Transformator; Eigenbedarfsanlage; Windenergie; Solarenergie; Windkraftanlage; Solarenergieanlage; Vattenfall AB
Quelle(n)
- Rudolf Meister, Das Pumpspeicherprojekt Hamburg; in: Elektrizitätswirtschaft 54(1955), Heft 17/18, S. 607-612
- Rudolf Meister, Das Pumpspeicherwerk Geesthacht; in: Energiewirtschaftliche Tagesfragen 6(1956/57), Heft 55, S. 265-273
- Hamburgische Electricitäts-Werke AG (Hrsg.) / Hans-Joachim Elwenspoek (Red.), Strom vom Strom. 40 Jahre Pumpspeicherwerk Geesthacht, Hamburg 1998
- Hamburgische Electricitäts-Werke AG (Hrsg.), Pumpspeicherwerk Geesthacht, Hamburg [1960]
- Informationszentrale der Elektrizitätswirtschaft e.V. (Hrsg.), Tips für Technik-Trips in und um Hamburg. (TechnikTouren, Nr. 14), Frankfurt am Main 1991
- Hinweistafeln am Objekt
