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Abb. 9: Kraftwerk Irsching.
© E.ON Kraftwerke GmbH

Abb. 10: Die Gasturbine.
© Siemens Pressebild

Abb. 16: Prinzip der Abtrennung von CO2 aus Rauchgasen.
© RWE Power AG

Abb. 17: Kraftwerk Niederaußem mit BoA-Technologie und Braunkohletrocknung.
© RWE Power AG

Abb. 31: Der Forschungsstandort Ketzin.
© Geoforschungszentrum Potsdam

Abb. 32: Oxyfuel Pilotanlage am Standort Schwarze Pumpe.
© Vattenfall Europe AG
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Aus der Praxis

Erdgas-Kombikraftwerk Irsching

Im Jahr 2011 wird planmäßig der Block 4 des Kraftwerks Irsching (Bayern) mit der von Siemens Power Generation entwickelten, leistungsstärksten Gasturbine der Welt (SGT5-8000H) den regulären Betrieb aufnehmen. Die Leistung der Turbine entspricht der von 14 Jumbo Jet Triebwerken und reicht aus, um die Bevölkerung einer Stadt wie Hamburg mit Strom zu versorgen. Nach Abschluss der umfangreichen Testphase, bei der mehr als 3.000 zusätzliche Sensoren für Druck, Temperatur und mechanische Spannungen umfangreiche Betriebsdaten erfasst haben, wurde die Anlage 2009 um den Dampfturbinenteil erweitert. Ab 2011 soll das GuD-Kraftwerk eine Leistung von 570 MW erreichen.

Erstmals wird damit die 60%-Marke für den Wirkungsgrad eines GuD-Kraftwerkes überschritten. Möglich wurde das durch eine neuartige Gasturbine: Durch eine optimierte Zufuhr von Luft und Verbrennungsgasen konnte die Temperatur angehoben werden. Das neue Kühlkonzept für die Turbinenschaufeln verbindet eine zweilagige thermische Schutzschicht aus Metall mit einer darüber liegenden Keramikschicht und einer besonders warmfesten Nickellegierung. Das Gehäuse ist konisch gearbeitet und der Läufer lässt sich axial verschieben. Damit lassen sich die Druckverluste an den Schaufelenden in verschiedenen Betriebszuständen minimieren. Die Turbine zeichnet sich durch gutes Teillastverhalten aus.

Das Kraftwerk Irsching wird von der E.ON Kraftwerke GmbH betrieben. Derzeit sind die Blöcke 3 (Erdöl/Erdgas) und 5 (Erdgas) im regulären Betrieb und Block 2 in kalter Reserve. Der im Frühjahr 2010 ans Netz gegangene Block 5 verfügt über zwei kleinere Gasturbinen und eine Dampfturbine. Es leistet 860 MW und liegt beim Wirkungsgrad mit 59,7% etwas unterhalb von o. g. Block 4.

Braunkohle-Kraftwerk Niederaußem K (BoA1)

Mit einer Leistung von 950MWel und einem Wirkungsgrad von 43% zählt der RWE Kraftwerksblock BoA1 („Braunkohle mit optimierter Anlagentechnik“) zu den weltweit modernsten Braunkohlekraftwerken. Hier wurden die verfügbaren Technologien konsequent umgesetzt, z. B. hohe Dampfparameter und zusätzliche Wärmetauscher zur verbesserten Wärmerückgewinnung. Die eingesetzte Triflux-Heizfläche reduziert den Bedarf an Einspritzwasser zur Temperaturkontrolle in den Zwischenüberhitzerheizflächen, der sonst zu Wirkungsgradverlusten führen würde.

Am Kraftwerk werden die beiden zuvor beschriebenen Möglichkeiten zur Senkung des CO2-Ausstoßes erforscht. Zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades von Braunkohleblöcken stellt die Verfeuerung von Trockenbraunkohle (TBK) einen wesentlichen Schritt dar. Derzeit ist eine Pilotanlage in Betrieb, die in einerWirbelschicht bei einer Temperatur von 110 °C die Rohbraunkohle von einem ursprünglichen Wassergehalt von rd. 50% auf 12% trocknet. Die notwendige Wärme wird dem Niederdruckdampf der BoA1 entnommen (Abb. 14). Mithilfe dieser Pilotanlage werden bereits heute über 10% der Feuerungsleistung mit TBK im Dauerbetrieb erbracht.

Ein CO2-armes Kraftwerk ist bei konventionellem Kraftwerksbetrieb nur über die Abscheidung des CO2 aus dem Rauchgas möglich. Zur Untersuchung, ob die in der chemischen Industrie übliche CO2-Wäsche auf Kraftwerke übertragbar ist, wurde an dem BoA1-Block eine Versuchsanlage aufgebaut. Die Darstellung des Prinzips der CO2-Wäsche zeigt Abb. 16. Mit einer Abscheiderate von 90% ist die Abtrennung von 300 kg CO2 pro Stunde aus dem Rauchgas möglich. Zwar wurde bisher nur ein kleiner Teil des CO2 aus dem Rauchgasmassenstrom gefiltert, es zeigt jedoch die technische Machbarkeit der Abscheidung.

CO2SINK

Im Rahmen des von der Europäischen Union, der Bundesregierung, dem Land Brandenburg sowie Industriepartnern geförderten Projektes CO2SINK in der Nähe der Ortschaft Ketzin wird die geologische Speicherung von CO2 in einem salinen Aquifer untersucht. CO2SINK steht für CO2 Storage by Injection into a Natural Saline Aquifer at Ketzin. An dem Projekt sind insgesamt 18 Partner aus neun Ländern beteiligt. Es handelt sich um das erste landseitige Demonstrationsprojekt zur CO2-Speicherung in Europa.

Über eine Injektionsbohrung werden bis zu 78 Tonnen CO2 pro Tag in ca. 650 m Tiefe injiziert. Die unterirdische Ausbreitung des CO2 wird über physikalische, chemische und mikrobiologische Methoden untersucht. Dazu wurden parallel zur Injektionsbohrung zwei Beobachtungsbohrungen mit einem Abstand von 50 m bzw. 100 m abgeteuft. Das Projekt verfügt über ein umfangreiches wissenschafttliches Begleitforschungsprogramm. Bis April 2010 wurden mehr als 33.000 Tonnen CO2 erfolgreich injiziert.

Oxyfuel Pilotanlage Schwarze Pumpe

Im September 2008 wurde von Vattenfall am Standort Schwarze Pumpe in der Lausitz die weltweit erste Oxyfuel Pilotanlage im industriellen Maßstab in Betrieb genommen. Die Anlage wird mit Trockenbraunkohle befeuert und verfügt über eine thermische Leistung von 30MW. Sie ist sowohl auf den Luft- als auch auf den Oxyfuel-Betrieb ausgelegt (Abb. 32). In der Pilotanlage wird die gesamte Prozesskette von der Luftzerlegung bis zur CO2-Verflüssigung untersucht. Es sollen u. a. verfahrenstechnische Tests, Untersuchungen zum Verbrennungsverhalten beim Einsatz unterschiedlicher Brennstoffe sowie Komponententests an Brennern, der Entstickungs- und Entschwefelungsanlage durchgeführt werden. Mehr als 90% des in der Anlage entstehenden CO2 können abgetrennt und verflüssigt werden. Dies entspricht in etwa neun Tonnen CO2 pro Stunde.

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