Kraftwerkstechnik Synthesegas soll Braunkohle sauberer machen

15 Jahre lang hatte der US-amerikanische Stromversorger Mississippi Power die Gaserzeugung aus Braunkohle in einer Pilotanlage entwickelt. Ziel war, aus dem regional reichlich verfügbaren Energieträger ein wasserstoffreiches Synthesegas zu gewinnen, mit dem sich in Gasturbinen Strom produzieren lässt.

USA: IGCC-Braunkohle-Kraftwerk mit Synthesegas

Schließlich hielten die Manager des Stromversorgers die Technik für ausgereift genug, um damit ein erstes Kombikraftwerk mit integrierter Gaserzeugung (Integrated Gasification Combined Cycle – IGCC) im US-Landkreis Kemper zu bauen. 2011 begann der Bau des IGCC-Kraftwerks, das ab 2014 Strom mit 582 MW Leistung erzeugen soll.

Das Treibhausgas CO2, das bei der Braunkohleverbrennung im Vergleich zu anderen fossilen Energieträgern in besonders großen Mengen freigesetzt wird, wollen die Techniker zu 65 % auffangen. Danach soll es per Pipeline zu einer Erdöllagerstätte gepumpt werden und dort eine erhöhte Förderausbeute ermöglichen.

Doch die Technik hat im großen Maßstab offenbar noch ihre Tücken. Die ursprünglich veranschlagten Baukosten von 2,4 Mrd. $ sind inzwischen um 366 Mio. $ gestiegen. Mississippi Power will die Mehrkosten teilweise auf die Strompreise umlegen und erntet dafür öffentlichen Protest.

Das neue IGCC-Kraftwerk wird seine Wettbewerbsfähigkeit und Umweltverträglichkeit sicher im Vergleich mit Gaskraftwerken beweisen müssen. Deren Brennstoff ist in den USA durch die stark gewachsene Schiefergasproduktion ziemlich preiswert geworden.

Synthesegas in Gasturbinen von Siemens verstromt

Mit Spannung dürften Kraftwerkstechniker in Deutschland und China das Kemper-Projekt verfolgen. Schließlich soll das Synthesegas in Gasturbinen und Generatoren des deutschen Industriekonzerns Siemens verstromt werden. Der chinesische Stromversorger Dongguan Taiyangzhou wiederum hat eine Lizenz für die eingesetzte Technik erworben und scheint früheren Informationen zufolge ein eigenes IGCC-Kraftwerk mit CO2-Abtrennung und 800 MW elektrischer Leistung zu planen.

Siemens und China ist überhaupt eine höchst interessante Wortkombination, wenn es um Gaserzeugung aus Braunkohle geht. Der deutsche Konzern fertigt derzeit acht Kohlevergaser mit einer thermischen Leistung von je 500 MW für eine Methanisierungsanlage in Yili City in der chinesischen Provinz Xingjiang.

In Yili City will eine Tochterfirma des Stromkonzerns China Power Investment aus heimischer Hartbraunkohle ein Synthesegas erzeugen, das anschließend in synthetisches Erdgas umgewandelt wird. Dieses SNG (Synthetic Natural Gas) kann in die vorhandenen Erdgasleitungen eingespeist werden.

Siemens hatte schon im Jahr 2008 fünf 500-MW-Kohlevergaser an einen chinesischen Partner geliefert. Sie werden inzwischen in der Anlage Ningxia Coal to Polypropylene (NCPP) im Nordwesten des Landes eingesetzt, um Synthesegas für die Kunststoffproduktion zu erzeugen.

Siemens hatte die Kohlevergaseraktivitäten vor sechs Jahren von der Schweizer Sustec-Holding übernommen. Damals gab es noch die Absicht, eine große Anlage für die Gaserzeugung aus Braunkohle mit 1000 MW thermischer Leistung im sächsischen Spreetal zu errichten. Davon hat sich der Konzern inzwischen verabschiedet, Gründe dafür wurden auf Nachfrage nicht genannt.

Eine aktive Synthesegasproduktion aus Braunkohle gibt es auch im tschechischen Chemiewerk Vresova. Dort sind seit 1996 bereits 26 kleinere Lurgi-Vergaser in Betrieb, die Synthesegas für ein IGCC-Kraftwerk mit 400 MW elektrischer Leistung liefern. Bei der Gaserzeugung aus Braunkohle fällt hier Teer an, der seit 2008 in einem Siemens-Gaserzeuger ebenfalls zu Synthesegas für die Stromproduktion verarbeitet wird.

Grundsätzlich ist es möglich, Synthesegas aus Braunkohle in einer Anlage alternativ für die Produktion von Strom und Wärme, von flüssigen Energieträgern und Chemieprodukten zu nutzen. Polygeneration heißt diese Technik. Dabei lässt sich der anfallende Kohlenstoff teilweise in den Produkten binden, anstatt ihn in Form von CO2 zu emittieren.

Langfristig scheint es denkbar, den verbleibenden Kohlenstoff in Energieträger einzubinden. Dazu kann mit erneuerbaren Energien erzeugter Wasserstoff dienen, der in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich zunehmend per Elektrolyse aus überschüssigem Wind- und Solarstrom produziert wird. Aus Wasserstoff und CO2 lässt sich zum Beispiel synthetisches Methan gewinnen.

In Polygenerationsanlagen kann auch die Abwärme, die bei der Stromerzeugung anfällt, wesentlich besser genutzt werden als in heute üblichen Großkraftwerken. Mit Spannung wird daher das Demonstrationsprojekt für eine Polygenerationsanlage erwartet, das derzeit mehrere Partner um den Braunkohleförderer Mibrag und den Anlagenbauer Linde am Chemiestandort Leuna bei Halle/Saale vorbereiten.

Braunkohle: Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit dennoch fraglich

Wie wirtschaftlich und umweltverträglich Braunkohle künftig in IGCC-Kraftwerken und Polygenerations-Anlagen genutzt werden kann, muss sich noch zeigen. Es spricht zumindest viel dafür, dass sich solche Anlagen in einem künftigen Energiesystem besser an die schwankende, CO2-freie Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien anpassen können als bestehende Großkraftwerke.

Allerdings verfolgen zumindest die deutschen Braunkohle-Großkraftwerksbetreiber RWE und Vattenfall derzeit keine entsprechenden Projekte. RWE hatte zwar zeitweise ein IGCC-Kraftwerk mit CO2-Abtrennung geplant, sich davon aber wegen der unsicheren Rahmenbedingungen für die CO2-Speicherung wieder verabschiedet. Der Braunkohleförderer Mibrag will in Profen, Sachsen-Anhalt, noch ein Großkraftwerk mit konventioneller Kesselfeuerung bauen.