Perspektiven nach der Kohle

VDMA

Energiewirtschaftliches Potential nutzen: Die im Rahmen des Ausphasens der Kohleverstromung notwendige Umgestaltung des Kraftwerksparks bietet viele Chancen.

Die europäischen und deutschen Klimaschutzziele erfordern in den nächsten Jahrzehnten ein Ausphasen der Kohleverstromung. Ein heute nicht genau kalkulierbarer Mix aus altersbedingtem Ausscheiden aus dem Markt, Unwirtschaftlichkeit durch steigende Emissionshandelspreise oder auch regulatorische Eingriffe werden das Tempo bestimmen.

Die Standorte von Kohlekraftwerken in Deutschland haben, unter anderem wegen der auf sie ausgerichteten Netzinfrastruktur, einen hohen energiewirtschaftlichen Wert. Gleichzeitig werden die Kraftwerke mit Personal betrieben, das entscheidende Kompetenzen beim Betrieb von energietechnischen Anlagen und Prozessen hat.

Die aktuelle, auf die reine Abschaltung von Kraftwerken, bezogene Diskussion greift daher zu kurz. Die im Rahmen des Ausphasens der Kohleverstromung notwendige Umgestaltung des Kraftwerksparks bietet viele Chancen. Einerseits können die regionalen Potentiale und teilweise sogar wesentliche Komponenten der Bestandsanlagen weiter genutzt werden. Andererseits können Energiewende-Technologien erstmals großtechnisch eingesetzt werden.

Über die struktur- und energiepolitische Betrachtung hinaus liegt hier auch die Chance einer Signalwirkung. Andere Standorte und Regionen, die zukünftig vom Umbau der Stromerzeugung betroffen sein werden, können hiervon profitieren und bieten damit zukünftig auch Exportpotential für die deutschen Hersteller solcher Technologien.

Alternative Technologien zum Einsatz bringen

Die Energieanlagenhersteller haben ein Technologieportfolio aufgebaut, das verschiedene energiewirtschaftliche Funktionen abdecken kann. Die Optionen hierzu sind im Wesentlichen die folgenden drei:

  • Brennstoffwechsel hin zu klimaneutralen Brennstoffen
  • Energiespeicher
  • Anlagen zur Energieumwandlung und Sektorkopplung

Im Folgenden werden einige Technologie-Optionen dargestellt.

Converted Local Biomass (CLB)

Hier handelt es sich um einen Alternativbrennstoff zur Kohle.

CLB bezeichnet einen Prozess, der einen Ersatzbrennstoff für Kraftwerke erzeugt, welcher aus lokal vorkommenden urbanen und landwirtschaftlichen Bioabfällen gewonnen werden kann.

Dieser Brennstoff kann anteilig zugefeuert werden und somit eine schrittweise Emissionsreduzierung ermöglichen, Kohlekraftwerke können aber auch komplett auf CLB umgestellt werden.

Ein solcher, in seinem Ausmaß von den Biomasse-Ressourcen abhängiger Umstieg ermöglicht es, die Kraftwerksanlagen und die Netzinfrastruktur weiter zu nutzen.

Electric Thermal Energy Strorage (ETES)

Vereinfacht gesagt, wird hier im Kohlekraftwerk die Kohleverfeuerung durch einen elektrisch gespeisten Wärmespeicher ersetzt.

Die ETES-Technologie bietet die Möglichkeit, konventionelle Kraftwerke in 100% emissionsfreie GWh-Stromspeicher umzubauen. Dabei werden bis zu 80% der bestehenden Kraftwerkskomponenten genutzt und Arbeitsplätze sowohl bei der Betriebsführung als auch in der Wartung und Instandhaltung erhalten. Die Speicherkapazität reicht vom zweistelligen MWh-Bereich bis hin zu mehreren GWh.

Das Herzstück der hier vorgestellten ETES-Technologie ist ein Wärmespeicher, der als Speichermaterial vulkanisches Gestein nutzt – es existieren auch Konzepte mit alternativen Speichermedien. Bei einer Kraftwerksumrüstung wird der Speicher mit Strom über eine Widerstandsheizung beladen. Zur Entladung kann dem Speicher Wärme auf jedem Temperaturlevel bis zu 800° Celsius entnommen werden. Diese Wärme kann genutzt werden, um den konventionellen Kraftwerksprozess zu befeuern und Elektrizität zu produzieren. Wärmeauskopplung für KWK-Anlagen ist ebenfalls möglich.

Bei diesem Konzept lassen sich Ladeleistung, Speicherkapazität und Entladeleistung unabhängig voneinander skalieren.

Weitergenutzt werden kann die Netzinfrastruktur, der gesamte Dampfkreislauf inklusive der Turbine sowie der Generator und die elektrischen Einrichtungen eines Kraftwerks.

Steuerbare, flexible Stromerzeugung „H2-Ready“ Gaskraftwerke und Brennstoffzellen

Ersatz des bestehenden Kraftwerkes durch Gaskraftwerke, die darauf ausgelegt sind mit 100%-Wasserstoff betrieben zu werden.

Steuerbare Kraftwerke und Speicher sind für das zukünftige Energiesystem unerlässlich. Heutige thermische Kraftwerke, die insbesondere Erd- oder Biogas verbrennen, sind in der Zukunft in der Lage auch Wasserstoff oder künstliches Methan als Energieträger zu nutzen. Konkret können Turbinenanlagen (Ideal eine Kombination aus Gas- und Dampfturbine für höchste Effizienz und größere Leistungen), Motorenanlagen aber auch Brennstoffzellen-Kraftwerke zum Einsatz kommen.

Bei den bekannten Kraftwerkskonzepten kann im Wesentlichen das Kraftwerksgelände sowie die Netzinfrastruktur weiter genutzt werden. Ein Anschluss an die Gasinfrastruktur ist notwendig es sei denn, es wird eine Großspeicher-Lösung vorgesehen, bei der am Standort Wasserstoff aus Strom generiert wird und dieser später rückverstromt wird.

Aus diesem Grund kann eine – zumindest regional überschaubare - Kombination sinnvoll sein mit

Power-to-Gas Anlagen für Energiespeicher und Industrie

Strom zu speicherbaren Energieträgern und Rohstoffe für die Chemie und Petrochemie umzuwandeln, wird ein entscheidender Teil der Energiewende. Dies ist gerade nah an industriellen Zentren oder an belasteten Netzknoten eine attraktive Option.

Dass mittels Elektrolyse mit Strom Wasserstoff generiert werden kann, ist  allgemein bekannt. Ebenso ist bekannt, dass große Anlagen eine starke Netzanbindung brauchen. Grundsätzlich sind Wasserstoff-Generatoren deshalb durchaus eine Alternative für Kraftwerksstandorte.
Mit lokalen Speichern können sie regionale Verkehrslösungen wie Brennstoffzellen-Nahverkehrszüge oder -Fahrzeuge antreiben oder zusammen mit einer Rückverstromung (s.o.) einen saisonalen Speicher bilden. In Kombination mit einer Wasserstoffinfrastruktur können industrielle Prozesse wie Raffinerien beliefert oder eine Weiterverarbeitung zu Methan und eFuels angeschlossen werden.

Fazit

Die Aufzählung der Optionen ist nicht abschließend, zeigt aber doch, dass Kohlekraftwerksstandorte ihren energiewirtschaftlichen Wert keineswegs verlieren müssen, wenn der Brennstoff nicht mehr in die veränderte Energielandschaft passt.

Sowohl Betreiber als auch die regionale Politik sind gefragt, solche Alternativen zu prüfen und rechtzeitig und in Partnerschaft mit den Herstellern Potentiale zu ermitteln und die Veränderung aktiv zu gestalten.

Die obigen Beispiele beruhen auf Beschreibungen von SiemensGamesa, Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe und Siemens. Für ergänzende Details und weitere Anbieter kontaktieren Sie bitte den Autor