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Abb. 1: Heizkraftwerk Berlin Mitte mit kombiniertem Gas- und Dampfturbinenprozess.
© Vattenfall Europe AG

Abb. 2: Bruttostromerzeugung in Deutschland 2009.
© Energiestatistik des BMWi
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Auf dem Weg zu neuen Ufern!

Die Stromversorgung in Deutschland ist historisch gewachsen und beruht auf einem breiten Mix an Energieträgern. Großkraftwerke entstanden überwiegend in der Nähe von Fließgewässern und Kohlenvorkommen. Zukünftig steht unser Erzeugungs- und Verteilsystem vor einem tiefgreifenden Strukturwandel.

Entscheidend für die Dynamik des Strukturwandels sind die notwendige Modernisierung des überalterten Kraftwerkparks und die wachsende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und dezentralen Kleinkraftwerken. Um diese im Netz bedarfsgerecht und gesichert bereit zu stellen, bedarf es neben regulatorischen und rechtlichen Fragestellungen auch technologischer und infrastruktureller Maßnahmen. Dazu zählen lastflexible fossile Kraftwerke, optimierte Netze und Speichertechnologien. Regional werden sich die Schwerpunkte der Stromerzeugung in Deutschland wegen der Offshore- Windparks und des günstigen Kohleimports auf dem Seeweg nach Norden verlagern. Der dort erzeugte Strom muss aber möglichst verlustarm zu den Zentren der Nachfrage im Westen und Süden transportiert werden. Außerdem ist Deutschland wegen seiner geografischen Lage ein wichtiges Transitland für den europäischen Stromhandel. Neue Impulse werden ab 2013 auch die dritte Phase des europäischen CO2-Emissionshandels und mittelfristig die Elektromobilität als kommender Großverbraucher setzen.

Abb. 2 zeigt die Bruttostromerzeugung in Deutschland 2009. Bis zum Jahr 2030 soll hier der Anteil der erneuerbaren Energien auf 35% wachsen (2050: 80%). Die CO2-Emissionen in Deutschland sollen bis 2020 um 40% gegenüber 1990 gesenkt werden. Diese Ziele lassen sich nur mit einem zügigen Ausbau der erneuerbaren Energien und einer deutlich höheren Energieeffizienz auf allen Ebenen erreichen. Auch die Einführung einer CO2-Abtrennung und -Lagerung kann hierzu einen Beitrag leisten.

Ein Baustein dabei sind hocheffiziente, CO2-arme Kraftwerke für fossile Energieträger. Diese sollen in den nächsten Jahren als Brückentechnologie einen Teil der Altanlagen ersetzen. Würde es gelingen, den mittleren Wirkungsgrad der deutschen Kraftwerke um nur 2%-Punkte bei gleicher Stromerzeugung anzuheben, entspricht dies rechnerisch etwa der Größenordnung von einem Zehntel der energiebedingten CO2-Emissionen des Straßenverkehrs. Modernste Kohlekraftwerke verfügen verglichen mit dem Stand von 1985 über einen 20% höheren Wirkungsgrad.

Effiziente Kraftwerkstechnologien sind Ergebnis der kontinuierlichen Arbeit der Kraftwerksforschung, unter Beteiligung von Wirtschaft und Wissenschaft seit 2004 im Förderkonzept COORETEC des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) zusammengefasst. Für die Zukunft bestehen für die Kraftwerkstechnologie noch weitere Entwicklungspotenziale. Dabei verfolgt die Forschung zwei Strategielinien: Die erste ist die Effizienzsteigerung. In Dampfkraftwerken erfordert dies u. a. neue Komponenten, weitere Prozessverbesserungen sowie ein höheres Temperatur- und Druckniveau. Die zweite ist die CO2-Abtrennung und geologische Lagerung (CCSTechnologien).

Vorgestellt werden nachfolgend Kombikraftwerke mit Erdgas, die als Spitzenwert bereits einen Wirkungsgrad von 60% erreichen. Bei den modernen Dampfkraftwerken auf Basis von Kohlen steht die 700 °C-Technologie auf dem Teststand. Diese wird sich aber nur mit neuen Werkstoffen realisieren lassen. Kraftwerke mit Kohlevergasung bieten Perspektiven für Effizienz, CO2-Abtrennung und eine parallele Erzeugung chemischer Grund- und Treibstoffe. Thema der CCS-Technologien ist, möglichst große Teile der CO2-Emissionen aus Kohlekraftwerken abzutrennen und geologisch zu lagern. Im letzten Jahr verstärkt in den Blickpunkt gerückt sind die Speichertechnologien und das Netz der Zukunft. Ohne ein derartiges Netz werden auch die effizientesten Stromerzeugungstechnologien nicht optimal zusammenarbeiten können.

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