Sie benutzen einen veralteten Browser. Bitte updaten Sie Ihren Browser oder aktivieren Sie Chrome Frame um die Darstellung zu verbessern.

Um den vollen Funktionsumfang dieser Webseite zu erfahren, benötigen Sie JavaScript. Eine Anleitung wie Sie JavaScript in Ihrem Browser einschalten, befindet sich hier.

Kraftwerkstechnik

Erkämpfte Zehntel

Neue Gaskraftwerke made in Germany erhöhen Ausbeute und senken Emissionen.

Erkämpfte Zehntel Erkämpfte Zehntel
ENERGLOBE.DE, Denny Rosenthal

Bei Ingolstadt steht das derzeit effizienteste Kraftwerk weltweit, mit einem Wirkungsgrad-Rekord von über 60 Prozent. Die Arbeit der Ingenieure lohnt sich: Jedes zusätzliche Zehntel bedeutet mindestens eine Million Mehreinnahmen pro Jahr für den Betreiber.

Das bayerische Irsching ist klein und beschaulich, hält jedoch den Weltrekord für das effizienteste Gas- und Dampfkraftwerk (GuD). Bei der Energiewende können Gaskraftwerke eine wichtige Rolle spielen, indem sie das schwankende Stromangebot aus Wind- und Sonnenenergie ausgleichen – schnell und effizient. Das von Siemens gebaute Kraftwerk bei Ingolstadt setzt dabei neue Maßstäbe. „Hocheffiziente und flexible Gaskraftwerke wie Irsching 4 tragen erheblich zum Ausgleich der schwankenden Einspeisung aus erneuerbaren Energien ins Stromnetz bei und leisten damit einen wichtigen Beitrag für die Versorgungssicherheit in Deutschland“, sagt Klaus Hammer, Leiter für Gas- und Dampfturbinen Kraftwerke beim Düsseldorfer Energiekonzern Eon.

Effizienz steigern

Irsching 4 bezeichnen Siemens-Ingenieure als Zukunft der Kraftwerke. Nach über zehn Jahren Arbeit erreicht das GuD-Kraftwerk einen Wirkungsgrad von 60,75 Prozent. Ein Rekordwert für Kraftwerke. Zum Vergleich: Ein durchschnittliches Kohlekraftwerk wandelt nur 37 Prozent der Energie in elektrischen Strom um, ein modernes bis zu 46 Prozent. Möglich wird der hohe Wirkungsgrad von GuD-Kraftwerken durch die zusätzliche Nutzung der Abwärme aus der Gasturbine. Die Hitze erzeugt Dampf in einem Wasserkessel, sodass der entstehende, verdichtete Dampf über eine Turbine einen Stromgenerator antreibt.

So wird die Effizienz verbessert: Diese neue Gasturbine ist ausschließlich luftgekühlt und beinhaltet weitere Innovationen. So wird der Abstand der Schaufeln am Turbinenrad durch eine Hydraulik bei steigender Hitze automatisch minimiert und der Wirkungsgrad nochmals gesteigert. Zudem wurde ein spezieller Abhitzewärmetauscher entwickelt und das Zusammenspiel einzelner Komponenten optimiert, sodass sich die Flexibilität der Anlage bei der Anfahrzeit verbessert.

Weiterer Prozentpunkt bringt Millionen

Diese Änderungen zahlen sich aus. Jeder zusätzliche Prozentpunkt bedeutet mehr Einnahmen für den Besitzer des Kraftwerks und weniger CO2-Belastungen für die Umwelt. „Der Anlagenbetreiber kann jährlich 15 bis 20 Millionen Euro pro weiterem Prozentpunkt an Betriebskosten einsparen“, so Lothar Balling, Leiter des Gasturbinen-Kraftwerksgeschäfts bei Siemens Energy, gegenüber ENERGLOBE.DE. Zusätzlich spare die Anlage in Irsching im Vergleich zu einer Anlage gleicher Größe aus einer durchschnittlichen Kohleflotte zwei bis drei Millionen Tonnen CO2 pro Jahr ein.

Der Energieträger Gas kann Kohle jedoch kurzfristig nicht völlig ersetzen. Denn der Gaspreis ist, auf den Energiegehalt bezogen, mehr als doppelt so hoch. Gaskraftwerke werden deshalb vor allem in der Mittel- und Spitzenlast eingesetzt, wenn kurzfristig Windenergie ausfällt oder die Stromnachfrage steigt. Irsching 4 stellt in weniger als einer halben Stunde mehr als 500 Megawatt bereit oder kann sie bei Bedarf wieder aus dem Netz nehmen – das entspricht der Leistung von 200 großen Windrädern. Eine Flexibilität, die Kohle- oder auch Kernkraftwerke nicht aufbringen können.

Eine Turbine versorgt ganz Berlin

Eine einzige GuD-Anlage der H-Klasse mit rund 580 Megawatt Leistung versorgt eine Großstadt wie Berlin mit 3,5 Millionen Einwohnern - und das bei einem Drittel weniger Emissionsausstoß gegenüber durchschnittlichen GuD-Kraftwerken. Der Buchstabe H kennzeichnet dabei die höchste Effizienzklasse. Die Gasturbine besteht aus mehr als 7.000 Einzelteilen und wiegt in der europäischen 50 Hertz-Variante mit 440 Tonnen so viel wie ein vollgetankter Airbus A380. Mit 13 Metern Länge sowie je fünf Metern Höhe und Breite besitzt sie die Maße eines Einfamilienhauses. Allein die Überführung 2007 auf einem Binnenschiff aus Berlin zum Donauhafen Kelheim dauerte 18 Tage.

Anderthalb Jahre lang wurde die Turbine getestet. Mitte 2009 baute Siemens die Anlage nach erfolgreichem Probebetrieb und mit einer Genehmigung des Anlagenbetreibers Eon zu einem GuD-Kraftwerk aus – 250 Ingenieure und 500 Mitarbeiter waren an der Entwicklung und dem Bau der Gasturbine beteiligt. Über eine halbe Milliarde Euro steckte Siemens in Entwicklung, Bau und Betrieb der Pilotanlage im bayerischen Irsching.

Luft nach oben

Inzwischen kämpfen Techniker weiter um jeden Zehntel Prozentpunkt. Potenzial gäbe es dazu noch bei der Gasturbine selbst, so Balling. Je höher die Temperaturen und der Druck, desto besser für die Ausbeute. Momentan werden 1.500 Grad Celsius in der Brennkammer erreicht. Das Material wird jedoch bei Hitze stark beansprucht. Durch eine Keramik-Beschichtung können die Schaufeln dagegen geschützt werden – dann gäbe es noch Luft nach oben. „Wir erwarten, in den nächsten zehn Jahren bei 62 Prozent anzukommen“, prognostiziert Balling.

Auch im Ausland sind die Turbinen gefragt. Insgesamt acht Bestellungen für die riesigen Gasturbinen stehen derzeit im Auftragsheft von Siemens Energy, der Energiesparte des Konzerns. Allein sechs davon gehen an den regionalen Stromversorger im US-Staat Florida, eine nach Korea und eine bleibt in Deutschland. „Besonders in Ländern mit einem hohen Gaspreis wie Korea, Taiwan, Japan und auch Europa sind solche Anlagen künftig auch wegen ihrer Flexibilität gefragt“, erklärt Balling.

Die Antwort des schärfsten Konkurrenten General Electric (GE) lässt nicht lange auf sich warten: Am 25. Mai 2011 verkündete das US-Unternehmen in Paris, die Marke von 61 Prozent Wirkungsgrad zu knacken. Mit einer 510 Megawatt Anlage, in deren Entwicklung bis heute ebenfalls eine halbe Milliarde Euro floss. Eine konkrete Zeitangabe und den Standort der Anlage konnte GE gegenüber ENERGLOBE.DE noch nicht benennen.

GuD-Kraftwerke gefragt

Das Umweltportfolio von Siemens, zu dem auch GuD-Kraftwerke gehören, erzielte im letzten Geschäftsjahr einen Umsatz von rund 28 Milliarden Euro. Nach Angaben von Balling ist Siemens bei Gasturbinen im letzten Jahr mit 35 bis 40 Prozent Marktführer gewesen, knapp vor GE. Beide Konzerne beliefern Energieversorger weltweit.

Der Experte für Gasturbinen beim Branchenverband VDMA, Matthias Zelinger, konnte die Marktanteile auf Nachfrage nicht bestätigen. Die Aussichten für den Vertrieb seien aber weiterhin gut, nicht nur wegen der Atomkatastrophe von Fukushima, sondern auch aufgrund der Flexibilität und der Verfügbarkeit von Erdgas, so Zelinger: „Die hohe Nachfrage nach Gaskraftwerken wird sich bei den aktuellen Rahmenbedingungen eher noch verstärken.“

Weitere Informationen:

Artikel aus Bild der Wissenschaft „Rüsten für den Rekord“:
www.bild-der-wissenschaft.de

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014