Neue Technik macht Kraftwerke deutlich effizienter
Kohle-Verstromer setzen auf große Hitze

Kohle bleibt auf absehbare Zeit ein entscheidender Energieträger in Europa – die Effizienz der Kraftwerke ist dabei aber noch ausbaufähig: Durchschnittlich nur 36 Prozent der eingesetzten Brennstoffenergie wird in Strom umgesetzt, der Rest verschwindet meist ungenutzt im Kamin.

HB DÜSSELDORF. Eine Anhebung der Dampftemperaturen auf etwa 700 Grad Celsius bei 350 bar Druck würden den Wirkungsgrad auf 50 Prozent verbessern. Gleichzeitig würden die CO2 Emissionen um mehr als ein Drittel sinken. Die Crux: Mit heute eingesetzten Werkstoffen können Kohlekraftwerke nur mit bis zu 600 Grad Celsius und einem Dampfdruck bis 300 bar betrieben werden.

In einer Testanlage namens Comtes 700 im Block F des Eon-Kohlekraftwerks Scholven bei Gelsenkirchen sollen jetzt erstmals die technischen Voraussetzungen für die 700-Grad-Technologie geschaffen werden. „Nur mit neuer hocheffizienter Anlagentechnik gelingt es, Kraftwerkswirkungsgrade deutlich zu steigern. Anders sind Klimaschutzziele nicht erreichbar“, sagt NRW-Infrastrukturminister Axel Horstmann.

Europäische Firmen wie Eon, EDF, EnBW, RWE, Vattenfall, Alstom, Babcock-Hitachi und Siemens arbeiten an der 15 Mill. Euro teuren Testanlage, die von der EU gefördert wird. Der Betrieb soll in diesem Jahr aufgenommen werden, damit die Auswertung der Projektergebnisse ab 2009 in den Bau neuer Kraftwerke einfließen kann.

Ein wesentliches Problem der 700-Grad-Technologie, das noch zu lösen ist: Im Kraftwerkskern ist es extrem heiß, im Inneren eines künftigen Comtes-700-Kohlekraftwerkes wäre daher eine stählerne Schleife rund um den Heizkessel bei 700 Grad Celsius schnell nicht mehr das, was sie mal war. Die heute üblichen Stahlrohre würden sich strecken und verfestigen, dehnen und krümmen. Neue, belastbare Hochtemperaturbauteile auf Nickel-Basis halten der Hitze stand. Doch liegen die Materialkosten um mindestens das Doppelte über den Materialkosten üblicher Hochleistungsstähle. Auch deswegen scheut die Strombranche noch das Investitionsrisiko.

Ein weiterer Knackpunkt sind die Schweißnähte, die die Rohre im heißen Kraftwerkskern verbinden: Kein Leck, keine Verformung dieser Schweißnähte darf die Energiegewinnung beeinträchtigen und den Betrieb gefährden – schließlich sollen die Rohre genauso lange halten wie das gesamte Kraftwerk, also gute 40 Jahre. „Nur wenn die Nähte der Belastung standhalten, lassen sich neue Kraftwerke noch wirtschaftlicher und umweltschonender betreiben“, erklärt Thomas Hollstein vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik in Freiburg.

Aber auch für die Dampfturbine ist eine besondere Kühlung erforderlich. Bisher konnten Dampfturbinen bei Temperaturen zwischen 600 und 700 Grad Celsius und einem Druck von 300 bar nicht mehr eingesetzt werden. Siemens Power Generation hat für die neue Technik deshalb eine Dampfturbine entwickelt, die durch eine neuartige Rotor-Kühlung auch unter extremen Dampfzuständen arbeiten kann. Sie kann exakt auf besonders beanspruchte Bereiche der Turbine gelenkt werden.

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