Eine vielversprechende Anwendung eines solchen Mikropumpspeicherkraftwerkes ist der Einsatz zur Eigenstrom-Optimierung in Kombination mit einer bestehenden Photovoltaik (PV)-Anlage. Im Pumpbetrieb wird bei niedrigem Energieverbrauch und hoher Solarenergieproduktion das Wasser durch die Pumpe in ein höher gelegenes Oberbecken gepumpt und somit Energie für einen späteren Zeitpunkt gespeichert. Im Turbinenbetrieb fließt das Wasser nun bei hohem Energieverbrauch und geringer PV-Leistung zurück in das Unterbecken und treibt die Kreiselpumpe an, welche nun als Turbine fungiert. Dadurch kann sowohl der Eigenstromverbrauch optimiert als auch der Energiebezug aus dem Netz verringert werden, was zu einer Entlastung des Netzes führt. Die Turbine soll durch einen Frequenzumrichter drehzahlgeregelt werden. Damit wird sichergestellt, dass die Turbine unter Einhaltung ihrer Grenzen (Mindest- & Maximaldurchfluss) über einen möglichst großen Betriebsbereich effizient betrieben werden kann.
Zur Realisierung des Projekts wird ein Prüfstand zum Vermessen von Turbinenkennfeldern verschiedener Kreiselpumpen aufgebaut. Mit Hilfe der Ergebnisse wird durch ein Simulationstool eine optimale Betriebsweise der Pumpe als Turbine erarbeitet. Für die verschiedenen Turbinenkennfelder soll eine Datenbank erstellt werden, mit welcher eine geeignete Prototypenanlage projektiert werden kann.
Lugauer, F.; Kainz, J.; Gehlich, E.; Gaderer, M. (2022): Roadmap to Profitability for a Speed-Controlled Micro-Hydro Storage System Using Pumps as Turbines. Sustainability 14, 653 (2). DOI: 10.3390/su14020653
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Lugauer, F.; Kainz, J.; Gaderer, M. (2021): Techno-Economic Efficiency Analysis of Various Operating Strategies for Micro-Hydro Storage Using a Pump as a Turbine. Energies 14, 425 (2). DOI: 10.3390/en14020425
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Open Access
Kainz, J. (2021): Präsentation des wissenschaftlichen Projektes „Leitfaden zur Rentabilität eines Kleinstpumpspeichersystems mit Pumpe als Turbine“. Vortrag beim 2. VWB und LVBW Wasserkraftseminar am 05. Oktober 2021.
Kainz, J.; Lugauer, F. (2019): Vorstellung eines Forschungsprojektes über die Verwendung eines Kleinstpumpspeicher mit Pumpe zur Optimierung der Eigenversorgung. Vortrag beim Ersten Wasserkraftseminar am TUM-Campus, 11.09.2019.
Entwicklung eines Kleinstpumpspeichersystems mit Pumpe als Turbine (PATmiPS)
Doktorand | M.Sc. Florian Lugauer |
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Wissenschaftlich betreuende Person HSWT | Prof. Dr. Josef Kainz |
Einrichtungen |
Fakultät Wald und Forstwirtschaft TUM Campus Straubing Hochschule Weihenstephan-Triesdorf |
Wissenschaftlich betreuende Person (extern) | Technische Universität München | Prof. Dr. Matthias Gaderer |
Zeitraum | 04.07.2019 - 31.12.2022 |