Energie 21.02.2003, 18:23 Uhr

Kohlekraftwerke unter Strom

Die Verstromung von Kohle wird mittelfristig an Bedeutung gewinnen. Darin sind sich Wirtschaft und Politik einig, wie auf der Essener Messe „E-world – energy and water“ zu hören war. Kraftwerksindustrie und das Land NRW planen deshalb den Bau des weltweit effizientesten Steinkohlekraftwerks.

Auf 40 000 MW Leistung schätzt die Energiewirtschaft den Strombedarf allein für Deutschland, den sie durch den Wegfall veralteter Kraftwerke im Zeitraum von 2010 bis 2020 ersetzen muss. Für die 15 EU-Staaten rechnet sie mit einem Ersatzbedarf an elektrischer Energie von 200 000 MW. Die EU-Komission geht bei einer leicht steigenden Nachfrage sogar von 300 000 MW Ersatzkapazität aus.
Der Ausstieg aus der Kernenergie und die gestiegenen Risiken beim Erdgaspreis haben die Renaissance einer altbewährten Technik eingeläutet, der jedoch lange das Image anhaftete, nicht sonderlich energieeffizient zu sein. Weltweit ist die Effizienz von Kohlekraftwerken mit durchschnittlich 30 % Wirkungsgrad noch bescheiden.
Ein Bild, das sich nun drastisch wandelt, wie Karl Theis, Geschäftsführer der Technischen Vereinigung der Großkraftwerksbetreiber VGB Powertech in Essen feststellt: „Beim Braunkohlekraftwerk mit optimierter Anlagentechnik (BoA) in Niederaußem konnte der Wirkungsgrad der Kohleverstromung von durchschnittlich 33 % im bestehenden Kraftwerkspark auf 43 % erhöht werden. Mit Avedore-2, das 46 % Wirkungsgrad erreicht, hat Dänemark das derzeit modernste Steinkohlekraftwerk.“
Nun peilt die Kraftwerksindustrie die Wirkungsgradmarke zwischen 47 % und 50 % an. Mit dem wirtschaftlicheren Betrieb soll sich der Fortschritt auch in einer weiteren Absenkung von CO2-Emissionen niederschlagen. Ehrgeizige Pläne, die die nordrheinwestfälische Landesregierung mit einer Machbarkeitsstudie für ein Steinkohle-Referenzkraftwerk der neusten Generation unterstützt. „Ziel ist die Erstellung eines wirtschaftlichen, technologischen und ökonomischen Gesamtkonzeptes für ein Kohlekraftwerk mit modernster Anlagentechnik und optimalem Wirkungsgrad, das unter den gegenwärtig schwierigen Rahmenbedingungen im Strommarkt als Basis für eine Investitionsentscheidung dienen kann“, erläutert Theis, der damit zugleich große internationale Exportchancen für die deutsche Kraftwerksindustrie sieht.
Im Herbst 2002 hatten die Babcock Borsig Power Systems und Siemens ein entsprechendes Konzept vorgelegt, das bis Ende diesen Jahres unter der Regie der VGB Powertech auf seine Umsetzung überprüft werden soll. Beteiligt sind daran zudem die Kraftwerksbetreiber Steag, Mark-E, E.on und RWE. Die Studie wird von der Universität Essen, dem Rheinisch-Westfälischen Institut für Wirtschaftsförderung und dem Wuppertal-Institut wissenschaftlich begleitet.
Die Projektpartner gehen davon aus, dass das Referenzkraftwerk in fünf bis sechs Jahren in Betrieb gehen kann. Bei der Standortfrage rechnet sich das Land NRW, das die 3,8 Mio. $ teure Studie knapp zur Hälfte mitfinanziert, gute Chancen aus. „Wir wollen die Kompetenzen auf dem Gebiet der Kraftwerkstechnik bündeln und hoffen natürlich, dass das modernste Steinkohlekraftwerk der Welt in NRW stehen wird“, bekräftigte Hannelore Kraft, Forschungsministerin des Landes, vorige Woche auf der Essener Messe „E-world – energy and water“.
Eine Option, Wirkungsgrade um 50 % zu erzielen, ist die Druckkohlenstaubfeuerung. Das Verfahren will den hocheffizienten Gas- und Dampfturbinenprozess auch für die Kohleverbrennung verfügbar machen. Damit könnte der spezifische Brennstoffeinsatz von 300 g/kWh auf 250 g/kWh abgesenkt werden. Für die Umsetzung des Konzepts erarbeitet eine Projektgruppe unter Beteiligung von E.on Kraftwerke, SaarEnergie und Steag sowie mehreren Universitäten die Voraussetzungen.
In einem zur Versuchsanlage umgebauten Steag-Kraftwerk in Dorsten wird Kohle unter Druck verbrannt. Ein Problem dabei: Das entstehende Rauchgas muss bei einer Temperatur von 1400 °C und 16 bar Druck von schmelzflüssigen Aschebestandteilen und Alkalien gereinigt werden, damit die Turbinenschaufeln nicht korrodieren. Turbinenhersteller fordern deshalb die Einhaltung eines Partikelgehaltes von weniger als 5 mg/m³. Zwischen dem anspruchsvollen Ziel und der von Trägheitsabscheidern erzielten 70 mg/m³ klaffte aber bislang eine große Lücke. „Schwierigkeiten bereitet vor allem die Abtrennung der wenige tausendstel Millimeter großen Feinstpartikel aus dem Rauchgas“, erläutert Klaus Gerhard Schmidt, Professor für Verfahrenstechnik an der Universität Duisburg. Mit Hilfe eines neuen Verfahrens gelang es seinem Team, sich der Zielmarke bis auf 21 mg/m³ zu nähern.
Die Duisburger Forscher fanden heraus, dass im heißen Rauchgas vor allem die Feinstpartikel stark elektrisch aufgeladen sind. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes konnten sie einen großen Teil davon entfernen. „Ich sehe in der Technik von Potenzialfeldabscheidern einen echten Durchbruch“, sagt Schmidt. Bis zur kommerziellen Einsatzreife schätzt er noch zehn Jahre. SILVIA VON DER WEIDEN

  • Silvia von der Weiden

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