Braunkohle: Lösungen für CO2-Ausstoß und Wirkungsgrad
Die deutschen Kraftwerksbetreiber müssen den heimischen Brennstoff effizienter nutzen. Die wohl größte Herausforderung für sie ist dabei, eine Lösung für das Treibhausgas CO2 zu finden. Denn Braunkohle setzt bei der Verbrennung teilweise deutlich größere Mengen davon frei als die anderen fossilen Energieträger. Hinzu kommt, dass Fortschritte beim Wirkungsgrad der Kraftwerke begrenzt sind, solange deren Abwärme nicht besser genutzt wird.
Braunkohle: Probleme mit der CO2-Bilanz.
Foto: BWE
Um die gesetzlichen Grundlagen für die Abtrennung und Speicherung von Kohlendioxid (CCS: Carbon Capture and Storage) hatten Bund und Länder lange gerungen. Ende Juni einigten sich dann Bundestag und Bundesrat auf das CCS-Gesetz danach können in Deutschland insgesamt 4 Mio. t CO2 in Untergrundspeichern eingelagert werden.
Den Energiekonzernen RWE und Vattenfall reicht dieser Kompromiss allerdings nicht aus – zumindest nicht, um ihre bereits eingestellten Planungen für CCS-Demonstrationsprojekte wieder aufzunehmen.
Vattenfall stellt Planungen für Braunkohlekraftwerk mit CO2-Abtrennung ein
Vattenfall wollte ursprünglich bis 2016 im Braunkohle-Großkraftwerk Jänschwalde eine Demonstrationsanlage für die Abtrennung von CO2 im konventionellen Kraftwerksprozess errichten. Der schwedische Konzern hatte seine Planungen dafür aber im Dezember 2011 eingestellt. Das 1,5 Mrd. € teure Projekt wäre voraussichtlich von der Europäischen Union gefördert worden. Doch dafür hätte es ein deutsches CCS-Gesetz geben müssen – und das war seinerzeit nicht absehbar.
Vattenfall werde das Projekt nicht wieder aufgreifen, teilte das Unternehmen jetzt auf Anfrage mit. Inzwischen habe es Optionen auf Kraftwerkskomponenten verloren und sich nicht an einem Wettbewerb um EU-Fördermittel beteiligen können. In früheren Stellungnahmen hatte Vattenfall noch angekündigt, dass nach 2020 in Jänschwalde ein kommerzieller CCS-Braunkohleblock mit 800 MW elektrischer Leistung entstehen könnte.
RWE hatte vor, in Hürth bei Köln ein CCS-Kombikraftwerk mit integrierter Kohlegaserzeugung (Integrated Gasification Combined Cycle – IGCC) und einer Stromleistung von 320 MW zu errichten. Dort sollte die Braunkohle nicht – wie in der herkömmlichen Dampferzeugung – verfeuert, sondern zunächst zu einem Rohgas verarbeitet werden. Aus diesem Rohgas wäre dann CO2 abgetrennt und gespeichert worden. Das verbleibende wasserstoffreiche Gas hätte dann in einer Gas- und Dampfturbinenanlage zur Strom- und Wärmeproduktion gedient.
RWE-Projekt zur Braunkohle-Verstromung mit CO2-Abtrennung eingestellt
Auch RWE hat die Planungen für dieses Projekt eingestellt und sieht im nun beschlossenen CCS-Kompromiss ebenfalls keine ausreichende rechtliche Grundlage dafür, es wieder aufleben zu lassen. In den möglichen CO2-Speicherregionen gebe es nach wie vor keine Akzeptanz für die notwendige Infrastruktur, teilte der Konzern mit. Des Weiteren seien mögliche Speichermengen und Laufzeit begrenzt, so dass der Betrieb einer Demonstrationsanlage wie in Hürth auf absehbare Zeit nicht möglich sei.
Seine Pilotanlage in Niederaußem für die Abtrennung von CO2 aus dem Kraftwerksprozess betreibt RWE weiter, ebenso wie Vattenfall seine Pilotanlage in Schwarze Pumpe. Das Ziel bleibt, die dort entwickelten Techniken künftig in Großkraftwerken einsetzen zu können. Gleichzeitig beschäftigen sich beide Konzerne mit Möglichkeiten, den Kohlenstoff stofflich zu nutzen.
So untersucht RWE gemeinsam mit Partnern, wie sich aus CO2 hochwertige Kunststoffe herstellen lassen. In einem weiteren Projekt soll Strom aus erneuerbaren Energien dazu dienen, Wasserstoff zu erzeugen, der mit dem Treibhausgas reagiert und es so in chemische Zwischenprodukte einbindet. Dazu ist eine Elektrolyseanlage in Niederaußem geplant. Vattenfall wiederum untersucht im Braunkohle-Heizkraftwerk Senftenberg, wie Mikroalgen das CO2-reiche Rauchgas aus dem Kraftwerk so verwerten können, dass sie sich zu Futtermitteln verarbeiten lassen.
Lösungen für das Treibhausgas CO2 zu finden, ist derzeit sicherlich die größte Herausforderung für die deutsche Braunkohlewirtschaft. Denn ihr Energieträger setzt bei der Verbrennung teilweise deutlich größere Mengen CO2 frei als die anderen fossilen Energieträger. So stößt der neue Boxberger Kraftwerksblock R, laut Betreiber Vattenfall das modernste Braunkohlekraftwerk der Welt, bei der Produktion 1 kWh Strom eine CO2-Menge von 924 g aus.
Moderne Erdgas-Kraftwerke sind hier deutlich besser: Das neue Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk von RWE in Lingen erreicht 380 g/kWh. Hinzu kommt, dass Braunkohle vor allem in Großkraftwerken genutzt wird, die auch mit Wärmeauskopplung deutlich unter 50 % Gesamtwirkungsgrad bleiben.
Moderne Braunkohle-Kraftwerke erreichen Wirkungsgrad von mehr als 40 %
Dabei ist die Technik für Braunkohle-Großkraftwerke in den letzten Jahren deutlich verbessert worden. Die neuen RWE-Braunkohleblöcke in Neurath und Vattenfalls neuer Boxberger Block erreichen bereits Strom-Wirkungsgrade von 43 %. Zum Vergleich: Die alten Braunkohleblöcke, die RWE nach der Neurath-Inbetriebnahme abschalten will, nutzen den Brennstoff nur zu 30 %.
Die Betreiber können die Stromwirkungsgrade weiter anheben, indem sie die feuchte Rohbraunkohle vor der Verbrennung trocknen. Dazu erprobt Vattenfall seit Oktober 2008 in Schwarze Pumpe eine Versuchsanlage für die druckaufgeladene Dampf-Wirbelschicht-Trocknung. Sie nutzt dafür Heizdampf aus dem Kraftwerksprozess.
Die Techniker rechnen damit, dass bei Braunkohle-Kraftwerken ein Netto-Stromwirkungsgrad von 50 % erreichbar ist, wenn die Kohletrocknung vollständig angewendet wird. Das wäre dann vergleichbar mit Steinkohleanlagen.
Höhere Gesamtwirkungsgrade sind auch möglich, wenn Braunkohle-Heizkraftwerke in der Nähe großer Wärmeverbraucher betrieben werden, wie bei den Stadtwerken Chemnitz und Dessau. Allerdings fehlt für den Einsatz von Rohbraunkohle in Großstädten oft die notwendige Akzeptanz in der Bevölkerung. Deshalb hatte das Vattenfall-Vorgängerunternehmen Laubag, ein Braunkohleförderer in der Lausitz, schon in den 90er-Jahren die Entwicklung einer neuen Kraftwerkstechnik für Braunkohlestaub vorangetrieben.
Diese fein gemahlene Braunkohle lässt sich in Tanklastzügen transportieren und in geschlossenen Rohrsystemen entladen. Damit kann sie in dezentralen, wärmegeführten Heizkraftwerken eingesetzt werden, wo Wirkungsgrade um 90 % erreichbar sind.
Energiedienstleister Getec baut kleine Industriekraftwerke für Braunkohlestaub
Bisher war diese Technik nicht sehr erfolgreich. Doch mit den steigenden Heizöl- und Gaspreisen der letzten Jahre zeigte sie sich mit ihrer Preisstabilität und Versorgungssicherheit als interessante Alternative. So hat der Magdeburger Energiedienstleister Getec in den vergangenen Monaten mehrere kleine Industriekraftwerke für Braunkohlestaub gebaut, die Dampf für Produktionsprozesse liefern und gleichzeitig Strom erzeugen.
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