GE Innovationen Teil 4 – Hybridkraftwerke – Grundbaustein für eine saubere, effiziente und flexible Stromerzeugung der Zukunft
Die Energiewende in Deutschland ist beschlossene Sache. Immer mehr Energie wird in den kommenden Jahren hierzulande aus erneuerbaren Quellen erzeugt. Die Problematik, der sich Energieversorger damit allerdings stellen müssen, liegt in der hohen Fluktuation, die sich aus der Solar- oder Windkraft ergeben. Die Internationale Energieagentur (IEA) veröffentlichte im Mai 2011 einen Bericht, der den Schluss zieht, dass die Integration von variablen Erneuerbaren Energien im großen Stil durchaus möglich ist. Grundvoraussetzung dafür sei jedoch, dass die Stromnetze und Märkte entsprechend konfiguriert sind, um das Beste aus diesen nachhaltigen Ressourcen herauszuholen.
Aus diesen Gründen forschen Wissenschaftler und Unternehmen weltweit an effizienteren und flexibleren Lösungen zur Energieerzeugung. Diese Investition kann sich entscheidend auf CO2-Emissionen auswirken und den EU-Staaten bei der Verfolgung ihrer 20-20-20 Energieziele, also der Verringerung der Treibhausgase um 20 Prozent, die Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien auf 20 Prozent und eine Verringerung des Energieverbrauchs um 20 Prozent bis zum Jahr 2020, helfen. Eine der viel versprechendsten Lösungen sind so genannte Hybridkraftwerke, die mehrere Energiequellen wie Gas-, Dampf- und Solarenergie miteinander kombinieren. Dabei kann jährlich bis zu 20 Millionen Kubikmeter Erdgas und 50.000 Tonnen Kohlendioxid-Emissionen gegenüber herkömmlichen Kombikraftwerken eingespart werden.
Die Formel dafür ist folgendes Zusammenspiel: Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke (GuD) erzeugen mit Hilfe großer Turbinen Strom aus Erdgas, wodurch Abwärme als Nebenprodukt anfällt. Mit dieser Abwärme wird Dampf erzeugt, der wiederum Gasturbinen antreibt, die zusätzlich Strom generieren. Um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen, werden außerdem erneuerbare Energiequellen, wie die Solarthermie, eingesetzt. Hierfür sorgen hunderte Spiegel, die um das Kraftwerk herum angeordnet sind, die Sonnenstrahlen bündeln und auf einen Röhrenabsorber am oberen Ende eines Turms am Kraftwerk richten. Dort wird so Wasserdampf erzeugt, der für eine bessere Brennstoffausnutzung in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerks eingespeist wird. Das derzeit leistungsstärkste Hybridkraftwerk weltweit, die GE FlexEfficiency 50 Anlage, erreicht dank zusätzlicher Abwärmenutzung und integrierter Solartechnik einen Wirkungsgrad von 65 Prozent. Das sind sieben Prozentpunkte mehr als bei normalen GuD-Anlagen. Die Gesamtleistung beträgt 530 Megawatt (MW).
Neben der hohen Effizienz haben Kombikraftwerke den Vorteil, schnell auf die Leistungsschwankungen von Wind- und Solarenergie reagieren zu können. Zum einen kann überschüssige Wärme dank der Concentrated-Solar-Power-Technik CSP in flüssigem Salz zwischengespeichert und erst in Strom umgewandelt werden, wenn dieser tatsächlich benötigt wird. Zum anderen können Kombikraftwerke sehr schnell hoch- und herunterfahren. Die FlexEfficency 50 Anlage, bei deren Entwicklung GE von seiner Erfahrung mit Flugzeugtriebwerken profitiert hat, fährt auf Knopfdruck in weniger als 30 Minuten hoch – doppelt so schnell wie der heutige Industriestandard.
Aufgrund der hohen Effizienz und Flexibilität dieser Art von Kombikraftwerke rückt die Zukunft der sauberen Energieversorgung ein ganzes Stück näher. Bereits 2015 wird das erste kommerzielle FlexEfficiency 50 Hybridkraftwerk in der Türkei ans Netz gehen und genug Strom für über 600.000 EU-Haushalte liefern.
Dieser Beitrag ist Teil der Reihe „GE Innovationen“. Diese Innovationen haben wir Ihnen bereits vorgestellt:
Teil 1: Das in Deutschland entwickelte ORegen-System zur Nutzung der Abwärme von Gasturbinen
Teil 2: Die Industrielle Vernetzung durch Softwarelösungen von GE
