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basisEnergie  – grundlegende Themen verständlich erklärt

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Abb. 1: Moderne Gas- und Dampfkraftwerke (GuD) wie in Lingen an der Ems wandeln nahezu 60 Prozent der Brennenergie des Erdgases in Strom um. Dadurch erreicht Lingen im Vergleich zu älteren Anlagen eine CO2-Ersparnis von etwa zwei Millionen Tonnen pro Jahr.
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Wie funktioniert ein Kraftwerk?
basisEnergie Nr. 17
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Strom aus Gas und Kohle

Elektrischer Strom kommt aus Kraftwerken. Die meisten dieser „Strom-Fabriken“ verbrennen Erdgas oder Kohle. Sie wandeln rund um die Uhr Wärme in Strom um. Verbessert man die Kraftwerke in Deutschland um nur einen Prozentpunkt, spart das täglich einen kilometerlangen Güterzug voller Kohle und entlastet so die Umwelt.

Strom wird in Deutschland zu etwa 60% in Kraftwerken erzeugt, die mit Braunkohle, Steinkohle, Erdgas oder Erdöl betrieben werden. Diese Bodenschätze sind fossile Energieträger. Deswegen spricht man auch von fossilen Kraftwerken. Auch in den kommenden Jahrzehnten werden sie eine zentrale Stellung bei der Stromversorgung einnehmen, bis der Strom aus erneuerbaren Energien und aus dezentralen, kleinen Kraftwerken immer höhere Beiträge liefern kann. Mittelfristig wird eine wettbewerbsfähige Stromversorgung nur im Verbund von fossilen Groß-Kraftwerken mit erneuerbaren Energien und dezentralen Kleinanlagen möglich sein. Im Folgenden steht die Technik der fossilen Kraftwerke und deren zukünftige Perspektiven im Mittelpunkt. Über die Stromerzeugung durch Kraft-Wärme- Kopplung in Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen berichtet basisEnergie 21.

Kraftwerke sind eine Schlüsselkomponente unseres Energieversorgungssystems. Jede Steigerung der Effizienz führt zu großen Einsparungen beim Primärenergie- Verbrauch und den Schadstoff- Emissionen. Der durchschnittliche elektrische Wirkungsgrad fossiler Kraftwerke liegt weltweit bei ca. 33%. Das heißt: von 100% eingesetzter Primärenergie werden ein Drittel in Strom umgewandelt und zwei Drittel gehen als Abwärme verloren. Ein um einen Prozentpunkt angehobener Wirkungsgrad spart pro Jahr bei einem üblichen Steinkohlekraftwerk ca. 16.000 t Kohle und reduziert die CO2-Emissionen um 43.000 t. Deutsche Kraftwerke erreichen im Mittel derzeit ca. 38% Wirkungsgrad. Im letzten Jahrzehnt ans Netz gegangene, neue Kohlekraftwerke liegen bereits zwischen 40 und 45%. In der Forschung werden bereits Konzepte und Materialien für Kraftwerke entwickelt, die nach 2015 zum Einsatz kommen werden. Kohlekraftwerke sollen über 50% Wirkungsgrad erreichen und GuD-Kraftwerke mit dem Brennstoff Erdgas etwa 65%.

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Erdgaskraftwerke haben in den letzten Jahren mit rund 60% Wirkungsgrad bereits einen hohen technischen Standard erreicht. Schwerpunkt der aktuellen Forschungsarbeiten sind effiziente Kohlekraftwerke mit möglichst geringen CO2- Emissionen. Kohle ist der weltweit am häufigsten verwendete fossile Energieträger bei der Stromerzeugung. Daher ist es ein Ziel der Forschung, Kohlekraftwerke mit einer vergleichbaren Effizienz wie Erdgaskraftwerke zu entwickeln. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) fördert die Grundlagenforschung und die Entwicklung innovativer Kraftwerkstechnik für die fossilen Energieträger Erdgas und Kohle mit der Forschungsinitiative COORETEC (CO2-ReduktionsTechnologien; siehe auch: www.kraftwerkforschung.info).

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