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Dienstag, 12. Dezember 2017

Energie

Unter Volldampf

Von Oliver Ristau | 7. Dezember 2017 | Ausgabe 49

Kenia baut die Stromerzeugung mit Geothermie aus, um in Zeiten des Klimawandels seine Abhängigkeit von Wasserkraft zu verringern.

x - BU Kenia
Foto: O. Ristau

Blaue Lagune: Das heiße Wasser aus der Tiefe verwöhnt Badegäste am Fuße des Geothermiewerks im Nationalpark „Hell‘s Gate“.

Vielleicht liegt es an dem Geruch nach Schwefel. Denn ansonsten gibt wenig Aufschluss darüber, warum die hügelige Landschaft „Höllentor“ heißt. Der Name ist eingraviert in ein schmales schwankendes Schild aus hellem Holz am Eingang des Parks. Ein zweites darüber zeigt die Umrisse von zwei Elefanten mit Kind.

Fakten zu Kenias Geothermie

„Hell‘s Gate“ ist ein Nationalpark im Herzen Kenias, rund drei Autostunden von der Hauptstadt Nairobi entfernt. Er liegt im Rift Valley, einer großen Talsenke und Teil des geologisch interessanten ostafrikanischen Grabenbruchs. Hier trennt sich die sogenannte Somaliaplatte von der Afrikaplatte ab. Links und rechts der Straße, die hinter der Einfahrt zum Park ansteigt, grasen Zebras im trockenen, kniehohen Gras.

Beim Blick durch die Fensterscheiben ist es, als gäbe es eine TV-Dokumentation über Afrikas Tierwelt zu sehen: Antilopen springen, in der Ferne steht eine Giraffe. Als der Bus auf einen Parkplatz einbiegt, zeigen sich in den grünen Wiesen ein Pavian und eine Gruppe Warzenschweine.

Foto: O. Ristau

Kraftwerk Olkaria II: Mit 115 MW ist es eines von vier Kraftwerken auf dem 200 km² großen Gelände. Ein fünftes ist im Bau.

Tropisch-feuchte Luft und wieder der Schwefelgeruch – beim Aussteigen aus dem klimatisierten Fahrzeug vibrieren die Sinne. Draußen steht in einer gelben Sicherheitsweste Reuben Langat. Er ist Maschinenbauingenieur und arbeitet beim halbstaatlichen kenianischen Energieproduzenten KenGen. Er geht voran durch ein kompaktes Verwaltungshaus. Dann zeigt sich ein fast surreales Bild. In einem großen ovalen Becken schimmert wie in einer Lagune hellblaues Wasser. Dahinter dampft die grüne Landschaft. Während ein Wachmann im Schatten eines großen Baums Schutz vor der sengenden Sonne sucht, scheinen neben ihm dicke Wattewolken direkt aus der Erde aufzusteigen. In der Ferne erhebt sich auf einer Anhöhe ein quaderförmiges Gebäude, ebenfalls von Dampf umhüllt. Weiter rechts zieht eine Reihe von Hochspannungsmasten vorbei.

„Das ist unsere blaue Lagune – Afrikas einziger wirklicher Spa“, sagt Langat. „Das Wasser stammt aus unseren geothermischen Brunnen.“ Er weist auf das beige Gebäude auf der Anhöhe. Es ist das Kraftwerk Olkaria II, einer von vier auf dem 200 km2 großen Areal installierten Geothermiekomplexen, in denen Turbinen aus dem Dampf, den die Brunnen fördern, Strom erzeugen. Etwa 90 °C ist das Wasser hier oben heiß, das gemeinsam gemeinsam mit dem Dampf an die Oberfläche geholt und mit Pipelines zum Spa gebracht.

Foto: O. Ristau

Dampfende Landschaft: An vielen Stellen scheint der Dampf direkt aus dem Boden aufzusteigen. Hier stammt er vom Spa. In 1000 bis 2000 m Tiefe ist er 300 °C heiß.

Nachdem es über zwei Abkühlbecken geführt wurde, hat es noch angenehme 30 °C bis 40 °C. Einheimische Badegäste genießen das schwefelreiche Thermalwasser. Für Kenias Kinder beträgt der Eintritt umgerechnet 80 Cent.

 Das ganze Land soll von dem größten geothermisch genutzten Standort Afrikas profitieren. Laut Angaben des staatlichen Netzbetreibers Kenya Power sorgten die heißen Wasserquellen 2015 für 46 % des heimischen Strombedarfs – vor der Wasserkraft mit 38 % und fossilen Energien mit 14 %. Gut für den Klimaschutz: Als Kraftwerk Nummer IV vor zwei Jahren in Betrieb ging war, konnte Kenia verschiedene dieselbetriebene Kapazitäten vom Netz nehmen.

Ein zweiter Vorteil ist die Kontinuität der Stromversorgung. Denn wegen anhaltender Dürre ist die Verfügbarkeit der Wasserkraft im laufenden Jahr drastisch zurückgegangen. Mit dem weiteren Ausbau der Geothermie will die Regierung in Nairobi die Abhängigkeit vom Wasser als Stromquelle reduzieren und zugleich Kenias wachsende Wirtschaft stützen.

Von einer Anhöhe oberhalb der Lagune aus lässt sich gut überblicken, wie das konkret aussieht. Geothermieexperte Langat schaut in die Ferne auf einen Turm, wie er auch von der Ölförderung bekannt ist. „Dort holen wir den etwa 300 °C heißen Dampf aus 1000 m bis 2000 m Tiefe“, erklärt er. Dass hier solch hohe Temperaturen in relativ geringen Tiefen vorkommen – Fachleute sprechen von Hochenthalpielagerstätten – liegt an der Plattentektonik. Sie sorgt dafür, dass die Erdkruste auf mehreren Tausend Kilometern zwischen Mosambik und dem Rotem Meer auseinanderstrebt und aus dem Erdinneren heißes Magmagestein aufsteigt, das das Wasser in den Schichten darüber sieden lässt.

60 Tage dauert es von der ersten Bohrung bis die Schächte abgeteuft sind, erklärt KenGen-Manager Langat. Das ist teuer. „Wenn wir es selbst machen, liegen die Kosten bei etwa 400 000 €“, rechnet er vor. „Bei einem Dienstleister kostet es noch mal 200 000 € mehr.“

Foto: O. Ristau

Gute Aussichten: Ingenieur Reuben Langat (li) und Ökologe Philip Barasa halten die Geothermie für eine Chance, Kenias Stromversorgung auf Dauer klimafreundlich zu machen. 

Die Türme fördern sowohl Dampf als auch Wasser aus der Tiefe. Pipelines transportieren die Medien zu einem Separator in der Nähe der Kraftwerke. Immer 20 solcher Bohrungen werden zusammengeführt. Langat weist auf drei unscheinbare Metallgehäuse unten beim Kraftwerk. „Das sind die Separatoren. Sie trennen Wasser und Dampf“, erklärt er. Der Dampf wird direkt zu einer 35 MW starken Turbine geleitet. Insgesamt laufen bei Olkaria II 60 Bohrpipelines für drei Separatoren und 115 MW Leistung zusammen.

Das 90 °C heiße Wasser wird wieder in den Untergrund gepresst – abgesehen von der Nutzung im Spa. Warum KenGen diese Energie nicht auch noch nutzt? „Wir arbeiten daran“, antwortet Langat auf die Frage eines Besuchers und verweist auf ein Firmenforschungsvorhaben für ein Organic-Rankine-Cycle-Verfahren. Dabei geht es darum, die Energie von Wasser unterhalb des Siedepunktes auf andere Medien zu übertragen, die einen niedrigen Verdampfungspunkt haben und so Dampf für Turbinen erzeugen können.

Während das noch Zukunftsmusik ist, haben die Kenianer andernorts eine Innovation bereits umgesetzt. Die Fahrt führt 8 km über steinige Straßen, vorüber an grün beschichteten Pipelines aus Karbonstahl, bis ein Standort im trockenen Gras in Sicht kommt, auf dem vier 40-Fuß-Container und andere metallene Komponenten und Rohrleitungen installiert sind. Auch hier schießt am Kopf der Container zischend Dampf hervor.

Foto: O. Ristau

Wasser ade: Im Scrubber werden die letzten Tröpfchen Wasser aus dem Dampf separiert. Nur 99,9%iger Dampf darf in die Turbinen.

„Das ist eines unser Bohrlochkopfkraftwerke“, sagt Langat. „Kenia ist das einzige Land, das diese Technologie anwendet.“ Stolz schwingt in seiner Stimme mit. Der Ingenieur erklärt: „Nach der Realisierung neuer Bohrlöcher können wir deren Dampfenergie sofort nutzen und müssen nicht warten, bis wir ein Kraftwerk gebaut haben mit großen Turbinen.“ Stattdessen werden kleinere Aggregate eingesetzt, die am Ort des Geschehens Strom produzieren und ins Netz einspeisen.

Damit wird das Bohrloch zugleich getestet, was wichtig für den künftigen Betrieb im Verbund ist. Ein weiterer Vorteil ist das modulare Konzept der Bohrlochkopfkraftwerke. „Wenn eines nicht mehr gebraucht wird, weil das Bohrloch in einen Verbund zur Versorgung eines größeren Kraftwerks integriert wird, bauen wir die Anlage einfach ab und an einem neuen Bohrloch wieder auf“, sagt der 50-Jährige. Konkret hat KenGen bisher mehr als ein Dutzend solcher „wellhead powerplants“ errichtet, jeweils zwischen 2,5 MW und 12 MW stark, die zusammen auf eine Leistung von 70 MW kommen.

Doppelt so viel Leistung ist im jüngsten Kraftwerk Olkaria IV installiert, das Langat noch zeigen will. Es liegt in einem kleinen Tal, umgeben von Hügeln und großen Bäumen mit grünen Blättern und spitzen Dornen. Silberne Stahlrohre mit mehreren Metern Durchmesser führen ins Zentrum des Geländes und münden in einem mehr als 10 m hohen Turm, dem „Scrubber“.

Während auf der spiegelnden Außenhaut Sonnenstrahlen gleißend reflektieren, werden innen die letzten Wassertröpfchen aus dem Dampf separiert. Denn in die benachbarten Turbinenhäuser darf nur ein Medium, das zu 99,9 % aus Dampf besteht, erklärt Langat. Die Anlage benötigt zwischen 6000 kg und 9000 kg Dampf pro Stunde und Megawatt.

Gegenüber sind die Kühlanlagen, in denen der Dampf nach dem Austritt abgekühlt wird. Sie ähneln langen Fabrikhallen mit halb offenen Außenwänden, an denen das Kühlwasser wie ein Vorhang rauschend niederprasselt. „Der Dampf wird vor allem über die Außenluft abgekühlt“, sagt Ingenieur Langat. Die strömt über die offenen Wände ein und kühlt den aus den Turbinen abgeleiteten Dampf.

Außerdem wird Wasser darauf gesprenkelt, das im Kreislauf geführt wird. Rationeller Wassereinsatz sei wichtig für die Umweltbilanz des Kraftwerks. Ohnehin bemüht sich Kenia um ökologische und soziale Nachhaltigkeit. Das betrifft etwa die Tierwelt. „Wir planen das Pipelinenetz so, dass die Tiere sich auf dem Gelände problemlos bewegen können“, sagt der verantwortliche KenGen-Umweltmanager Philip Barasa, der seinen Kollegen Langat auf der Tour durch das Kraftwerk begleitet. Auf der Fahrt zurück zum Eingang zeigt er das. Üblicherweise verlaufen die Rohre auf Bodenhöhe. Doch an manchen Stellen sind sie zu einem meterhohen Tor hochgebogen, unter denen etwa Giraffen ein- und ausgehen können.

Die Umsiedlung von 150 Massai-Familien, die vorher auf dem Geothermiegelände gelebt haben, war das intensivste Projekt. Sie haben vor drei Jahren Häuser in einem neu angelegten Dorf bezogen. Ihnen gehe es wirtschaftlich nicht nur besser als vorher. Wichtiger, so erzählt Basara, sei, dass mit den Familien bis heute ein permanenter und institutionalisierter Dialog gepflegt werde. „So konnten auch die Massai überzeugt werden, dieses Zukunftsprojekt für Kenia zu unterstützen“, sagt der Umweltbeauftragte und lächelt.

 Und während der Bus zurück zum Eingang rumpelt, stellen sich wieder Zebras und Impalas als Zaungäste am Straßenrand ein. Auch sie scheinen keine Einwände zu haben, dass hier in ihrer Heimat im Nationalpark von Hell‘s Gate künftig Wasserdampf für sauberen Strom gewonnen wird.

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