Marktbericht für Pumpspeicherkraftwerke: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Typ (offener Kreislauf, geschlossener Kreislauf) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktor für den Markt für Pumpspeicherkraftwerke

Netzstabilitätsschutz und Integration erneuerbarer Energien

Weltweit haben die installierte Kapazität und die Erzeugungskapazität erneuerbarer Energien in den letzten zehn Jahren kontinuierlich zugenommen. Da variable erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windkraft nur sporadisch und mit unterschiedlichen Leistungsraten Strom erzeugen, ist es unerlässlich, diese Energie zu speichern und bei Bedarfsspitzen wieder freizusetzen. Zusätzlich ist eine Grundlastkapazität erforderlich, um die Netzstabilität bei geringer Erzeugung erneuerbarer Energien zu gewährleisten und Probleme mit der Stromqualität zu vermeiden. Dies ist für die erfolgreiche Integration fluktuierender erneuerbarer Energiequellen notwendig. Daher gewinnen Energiespeichersysteme (ESS) zunehmend an Bedeutung für Projekte im Bereich erneuerbarer Energien. Im Prognosezeitraum wird erwartet, dass die rasante Expansion des Sektors im Bereich der erneuerbaren Energien einer der Haupttreiber für das Wachstum des globalen Marktes für Pumpspeicherkraftwerke sein wird.

Pumpspeicherkraftwerke waren historisch gesehen die weltweit am häufigsten eingesetzte Energiespeichertechnologie. Laut der International Hydropower Association (IHA) nutzten im September 2021 über 90 % der netzgebundenen Energiespeicheranlagen weltweit Pumpspeicherkraftwerke. IRENA schätzt, dass im Jahr 2020 weltweit eine installierte Leistung von 2799,09 GW an erneuerbaren Energien vorhanden war, davon 733,27 GW (26,2 %) aus Windenergie und 713,97 GW (25,5 %) aus Solarenergie.

Marktbeschränkung

Zunehmender Wettbewerb durch gegnerische Ests

Es wird erwartet, dass die Expansion alternativer Energiespeichertechnologien einen erheblichen negativen Einfluss auf den globalen Markt für Pumpspeicherkraftwerke im Prognosezeitraum haben wird, da es sich bei Pumpspeicherkraftwerken um eine fortschrittliche Technologie handelt, die bereits stark kommerzialisiert ist und nur wenig Spielraum für Preissenkungen bietet.Lithium-Ionen-BatterieTechnologie ist der Hauptkonkurrent von PHS. Lithium-Ionen-Akkus sind im letzten Jahrzehnt deutlich erschwinglicher geworden. Im Jahr 2020 lag der typische Preis pro Kilowattstunde eines Lithium-Ionen-Akkus bei 137 US-Dollar. Das entspricht einem Preisrückgang von 12,17 Prozent gegenüber 2019.

Batteriehersteller im asiatisch-pazifischen Raum, insbesondere in China, können Batterien aufgrund niedrigerer Lohnkosten deutlich günstiger als im globalen Durchschnitt anbieten. Große Batteriehersteller wie Tesla, Sony und sogar Regierungen investieren weltweit beträchtliche Summen in die Forschung und Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien. Ziel dieser Fortschritte ist es, die Effizienz von Batteriezellen zu steigern und die Batterienutzungsrate zu erhöhen.

Marktchancen

Technologien mit den niedrigsten Lebenszykluskosten

Unter allen wirtschaftlich realisierbaren Energiespeichertechnologien (ESTs) weisen Pumpspeicherkraftwerke (PHS) im Jahr 2020 die niedrigsten Lebenszykluskosten pro erzeugter Energieeinheit auf. Pumpspeicherkraftwerke sind die erste großtechnische Energiespeichertechnologie überhaupt. Daher hat sich die Technologie erheblich weiterentwickelt. Der Preis der Technologie ist im Laufe des letzten Jahrhunderts drastisch gesunken und sie ist vollständig kommerzialisiert. Die außergewöhnlich lange Lebensdauer von PHS-Projekten von durchschnittlich fast 80 Jahren ist ein wesentlicher Faktor für ihre niedrigen Lebenszykluskosten. Betrachtet man die gesamte Lebensdauer und Speicherkapazität von Pumpspeicherkraftwerken im Gigawattstundenbereich (GWh), so sind die Gesamtkosten im Vergleich zu ihren preislich nächsten Konkurrenten, den Lithium-Ionen-Batteriesystemen, deutlich niedriger.

Darüber hinaus lässt sich die Lebensdauer von Projekten durch die Modernisierung und den Ausbau bestehender Anlagen deutlich verlängern. Das Pumpspeicherkraftwerk Engeweiher in der Schweiz, das älteste betriebsbereite Pumpspeicherkraftwerk der Welt, wurde 1907 errichtet. Es wurde Anfang der 1990er-Jahre modernisiert und wird mindestens bis 2052 in Betrieb sein. Trotz der hohen Investitionskosten zeichnen sich diese Projekte durch eine lange Lebensdauer und vergleichsweise niedrige Investitionskosten pro Energieeinheit aus, da Pumpspeicherkraftwerke eine etablierte Technologie mit enormen Speichervolumina, langen Entladezeiten und der höchsten Energieeffizienzklasse unter den Energiespeichersystemen darstellen.

Typeneinblick

Pumpspeicherkraftwerke in offenen Systemen speichern Wasser in einem oberen Speicherbecken ohne natürlichen Zufluss. Im Gegensatz dazu nutzen Pump-Back-Kraftwerke eine Kombination aus Pumpspeicherkraftwerken und konventionellen Wasserkraftwerken, wobei anstelle eines oberen Speicherbeckens ein natürlicher Fluss als Zufluss dient. Konventionelle Wasserkraftwerke benötigen keine Pumpspeicherkraftwerke; durch die Verzögerung der Stromerzeugung bis zum Bedarf könnten diese Kraftwerke mit großen Speicherkapazitäten ähnlich wie Pumpspeicherkraftwerke im Stromnetz funktionieren. Offene Pumpspeicherkraftwerke werden in vielen Regionen aufgrund ihrer Nähe zu natürlichen Wasserressourcen wie Flüssen und Bächen bevorzugt. Das Projekt wird voraussichtlich im geplanten Zeitrahmen realisiert, da die Entwicklung alternativer Systeme sehr kostspielig ist und reichlich Wasserressourcen vorhanden sind.

In den USA nutzen fast alle Pumpspeicherkraftwerke (Stand 2020) offene Kreislaufsysteme und eine frei fließende Wasserquelle für den unteren oder oberen Speicher. Beispielsweise verbindet das 1,2-GW-Pumpspeicherkraftwerk Helms von Pacific Gas and Electric (PG&E) die Speicherbecken Wishon und Courtright, die durch den Bau von Staudämmen am Helms Creek entstanden sind. Ende 2019 befanden sich in den USA jedoch 67 neue Pumpspeicherkraftwerke in der Entwicklungsphase, davon 32 offene und 35 geschlossene Kreislaufprojekte.

Pumpspeicherkraftwerke sind geschlossene Systeme, bei denen ein oder beide Speicherbecken künstlich angelegt werden und keines der Becken natürliches Wasser erhält. Die einzige Möglichkeit, nennenswerte Energiemengen zu speichern, besteht darin, ein großes Gewässer neben ein anderes zu legen, das möglichst hoch darüber liegt. Dies geschieht an verschiedenen Orten auf natürliche Weise. Andere Kraftwerke verfügen über ein oder zwei künstlich angelegte Gewässer. Aufgrund der relativ geringen Energiedichte von Pumpspeicherkraftwerken müssen zwischen den Speicherbecken deutliche Höhenunterschiede oder erhebliche Wassermengen ausgetauscht werden.

Pumpspeicherkraftwerke mit geschlossenem Kreislauf bieten hohe Flexibilität, Zuverlässigkeit und Leistung. Im Vergleich zu offenen Pumpspeicherkraftwerken weisen geschlossene Systeme eine geringere Umweltbelastung auf, da sie nicht an bestehende Flusssysteme angeschlossen sind. Zudem können sie weit entfernt von Flüssen errichtet werden, da sie überall dort eingesetzt werden können, wo Netzstützung erforderlich ist. Aufgrund des gestiegenen Vertrauens in die Erteilung von Betriebsgenehmigungen und der Tatsache, dass geschlossene Systeme keine bestehenden Flusssysteme oder Wasserläufe beeinträchtigen, wird in den kommenden Jahren mit einem deutlichen Ausbau gerechnet.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der wichtigste Umsatzträger. Erneuerbare Energien, Wasserkraft und Pumpspeicherkraftwerke wurden in dieser Region aufgrund des anhaltenden Ausstiegs aus fossilen Brennstoffen, insbesondere in China, Japan, den ASEAN-Staaten, Südkorea und Indien, entwickelt. China hat zudem angekündigt, den Kohleverbrauch bis 2025 zu senken und bis 2060 Klimaneutralität zu erreichen. Dank gestiegener Investitionen in erneuerbare Energien wurden 2020 rund 13,76 GW neue Wasserkraftkapazität installiert, darunter 1,2 GW Pumpspeicherkapazität aus den letzten vier Einheiten des Jixi-Projekts. Das Projekt wurde von der State Grid Xinyuan Company, einer Tochtergesellschaft der State Grid Corporation of China, realisiert.

Europäische Markttrends

Europa zählt zu den Regionen mit den ambitioniertesten Klimaschutzmaßnahmen, und Wasserkraft ist seit jeher die wichtigste erneuerbare Energiequelle. Mit dem Übergang zu einem saubereren Energiemix gewinnen Solar- und Windenergie zunehmend an Bedeutung. Das Jahr 2020 markierte einen Wendepunkt auf dem Weg der Europäischen Union zur Dekarbonisierung, da erstmals alle erneuerbaren Energiequellen zusammen mehr Strom erzeugten als fossile Brennstoffe. Trotz des pandemiebedingt geringeren Strombedarfs lag die weltweite Wasserkraftproduktion 2020 um 4 % höher als 2019, was unter anderem auf eine höhere Produktion in den nordischen und iberischen Ländern zurückzuführen ist. Um eine zuverlässigere und flexiblere Energieversorgung zu gewährleisten, wurden in der Region daraufhin Verbesserungen bei Pumpspeicherkraftwerken erzielt.

Nordamerikanische Markttrends

Die Pumpspeicherkapazität Nordamerikas betrug im Jahr 2020 23,03 GW, wobei sich der Großteil dieser Kapazität in den USA befindet. Dies ist unter anderem auf die beträchtliche Wasserkraftkapazität des Landes zurückzuführen, die im Jahr 2020 bei rund 102 GW lag. Obwohl Kanada über eine beachtliche Wasserkraftkapazität von 82 GW verfügt, schöpft es sein Potenzial für Pumpspeicherkraftwerke noch nicht vollständig aus, da es lediglich über 117 MW dieser Technologie verfügt. Aufgrund seines Reichtums an natürlichen Ressourcen ist Nordamerika ideal für die Produktion erneuerbarer Energien gerüstet. Darüber hinaus deckt Wasserkraft seit Langem einen bedeutenden Teil des globalen Strommarktes ab. Um den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu gestalten, haben die Länder der Region Strategien zur Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien entwickelt.

LAMEA ist eine der bedeutendsten Regionen für erneuerbare Energien weltweit. Angesichts der umfangreichen Wasserkraftinfrastruktur in der Region kommt eine aktuelle Studie der Interamerikanischen Entwicklungsbank (IDB) zu dem Schluss, dass Pumpspeicherkraftwerke ein erhebliches Potenzial für Lateinamerika und die Karibik (LAK) bergen. Südafrika stellte 2020 den Großteil der Pumpspeicherkapazität im Nahen Osten und Afrika bereit. Im Jahr 2020 verfügte Südafrika über eine installierte Gesamtleistung von rund 2912 MW, was einem Anteil von über 59 % an der gesamten Region entspricht. Iran belegte mit einer installierten Leistung von 1040 MW und 21 % den zweiten Platz.