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Mittwoch, 20. Februar 2019

Kraftwerkstechnik

„Energiewirtschaft braucht ein verlässliches Back-up“

Von Manfred Schulze | 18. Oktober 2018 | Ausgabe 42

Der Verfahrenstechniker Michael Beckmann mahnt, die Energiewende als Prozess zu verstehen.

w - Beckmann BU
Foto: TU Dresden

Michael Beckmann sieht die Verbrennung als derzeit „einzige Technologie, die die nicht gesicherte Einspeisung aus Wind und Sonne in Deutschland ausgleichen kann – abgesehen von Stromimporten“.

In Dresden findet im Oktober alljährlich das Kraftwerkstechnische Kolloquium (KWTK) statt. Die Konferenz widmet sich vor allem der Optimierung von konventionellen Prozessen bei der Energieumwandlung. Einer Technologie, die mit einem absehbaren Ende der Kohleverstromung in Deutschland bei vielen inzwischen als Auslaufmodell gilt.

Doch die Konferenz, die in diesem Herbst bereits zum 50. Mal stattfindet, erfährt jedes Jahr mehr Zulauf – zuletzt kamen 900 Tagungsteilnehmer aus dem In- und Ausland. Im Interview mit den VDI nachrichten versichert der wissenschaftliche Leiter der Tagung, Michael Beckmann, dass es keinen Grund gebe, an der Zukunftsfähigkeit von Verbrennungsprozessen in der Energiewirtschaft zu zweifeln.

Michael Beckmann

VDI nachrichten: Es gibt nicht viele Fachtagungen mit einem relativ eng eingegrenzten Spektrum, die ein halbes Jahrhundert überdauern. Werden Sie nicht trotzdem ein bisschen nachdenklich, weil in Deutschland nur noch über den frühestmöglichen Abschaltungszeitpunkt von Großkraftwerken debattiert wird?

Michael Beckmann: Die öffentliche Wahrnehmung über die Veränderungen im Energiesektor ist stark auf den Wandel fokussiert, den es mit rasch wachsenden Anteilen bei der Stromerzeugung aus Wind und Sonne gibt. In der Praxis aber sichern bis heute die Großkraftwerke die sichere und bezahlbare Versorgung, weil nur sie den Strom als Grundlast derzeit zuverlässig liefern können. Und diese Erzeugung basiert noch immer auf Kohle, Gas und Kernenergie.

Darüber hinaus haben wir auch schon seit vielen Jahren die Integration von sogenannten erneuerbaren Energieträgern und Energiespeicher im Themenspektrum. Auch die Verbrennung von Biomasse, Abfall und Klärschlamm ist seit Jahren ein begleitendes Thema. Bei Letzteren geht es nicht nur um die Energieumwandlung, sondern auch um die Rückgewinnung von Wertstoffen, so zum Beispiel von Phosphor aus Klärschlamm.

Das Erzeugungsspektrum wird sich aber ändern, bei der Kernenergie ist schon in wenigen Jahren Schluss. Die Frage ist doch nur noch, ob das letzte Kohlekraftwerk 2030 oder 2040 vom Netz gehen soll.

Selbst wenn das so beschlossen und umgesetzt wird, braucht die Energiewirtschaft ein verlässliches Back-up. Das können auch Gaskraftwerke sein, das kann – rein technisch betrachtet – auch ein Kraftwerk sein, das auch mit solar erzeugtem Wasserstoff oder Methan Strom erzeugen kann.

Damit bleibt die Verbrennung derzeit die einzige Technologie, die die nicht gesicherte Einspeisung aus Wind und Sonne in Deutschland ausgleichen kann – abgesehen von Stromimporten.

Und auch bei den in Zukunft notwendigen großen Erzeugungsanlagen für Wasserstoff, den Syntheseprozessen und den Gaskraftwerken werden sich die Themen zur weiteren Effizienzsteigerung, Schadstoffminderung und Kostenreduzierung weiter fortsetzen, wie wir sie heute noch im Zusammenhang mit dem Einsatz fossiler Energieträger diskutieren.

Macht denn die Forschung an Prozessen für Kohleverbrennung, die nur noch Auslaufmodell sein soll, überhaupt noch Sinn? Die Betreiber haben doch schon heute die Budgets für die Modernisierung zusammengestrichen und für die Instandhaltung reduziert ...

Es gibt dieses Problem, man kann es beispielhaft am Carbon Capture Storage festmachen. Dafür hatte Vattenfall in der Lausitz für hohe Millionenbeträge eine Pilotanlage aufgebaut, um zu prüfen, wie man am besten CO2 aus den Kraftwerksabgasen abtrennen und anschließend unterirdisch einlagern kann.

CCS war in Deutschland politisch nicht durchsetzbar, wird aber nun in anderen Ländern vorangetrieben. Im Zusammenhang mit einem geschlossenen Kohlenstoffkreislauf sind die Erkenntnisse der CCS-Forschung und -Entwicklung eine wertvolle Basis.

Dennoch bleibt auch bei einer Restlaufzeit, die ja mindestens über ein Jahrzehnt hinausreicht, eine Menge zu tun, etwa bei der Reduzierung von Quecksilberemissionen oder einer lebensdaueroptimierten Flexibilisierung. Welche Effekte Forschung auch bei der Braunkohleverstromung bringen kann, haben doch die letzten Jahre deutlich gezeigt.

Sie ist immer noch die Nummer eins beim Ausstoß von Kohlendioxid ...

Wenn man die Braunkohlekraftwerke von vor 30 Jahren mit dem heutigen Stand der Technik vergleicht, sieht man praktisch bei allen Parametern einen ganz erheblichen Fortschritt. Das wird nur leider in der Öffentlichkeit nicht wahrgenommen.

Die Daten des Umweltbundesamts sprechen eine klare Sprache. In den letzten 30 Jahren konnte in der Kraftwerkstechnik der Ausstoß von Schwefeldioxid um mehr als den Faktor zehn reduziert werden, Stickoxidemissionen wurden mehr als halbiert und Quecksilberemissionen auf weniger als ein Drittel vermindert.

Dazu kommt die Flexibilisierung der Kraftwerke, die fast das Niveau von Gaskraftwerken erreicht hat. Allerdings muss jetzt weiter untersucht werden, wie sich die Fahrweise, die von der Wind- und Sonnenstromeinspeisung diktiert ist, auf den Verschleiß und die Wartung auswirkt.

Die CO2-Problematik wurde über die deutliche Steigerung des Wirkungsgrads auf mittlerweile bis 44 % und die Kraft-Wärme-Kopplung deutlich verbessert. Das ist übrigens ein Teilstück für die Integration von Wärme- und Strommarkt, über die das KWTK schon seit fast 50 Jahren diskutiert.

Die CO2-Bilanz in Deutschland würde wesentlich besser ausfallen, hätten wir einen Fahrplan für die Energiewende – mit optimierten Grundlastkraftwerken und geordneter Einspeisung fluktuierender Energien.

Das hört sich nicht an, als würden Sie den Vorstellungen einer rein regenerativen und dezentralen Energieerzeugung folgen wollen. Welche Alternative zur Energiewende gibt es denn?

Als 1969 die erste Tagung in Dresden stattfand, war in der DDR wie auch in der Bundesrepublik die Kernenergie das Zukunftsthema. Die Stromversorgung schien gesichert, wenn wir nur ausreichend viele Reaktoren bauen und anschließen. Das war eine erste Form der Energiewende, geprägt durch Euphorie. Seither gibt es regelmäßig grundsätzliche Korrekturen von Plänen, die disruptiv eine Technologie kippen wollen.

Wir haben bisher für den heute ausgerufenen Umbau der Energielandschaft viele erprobte Einzeltechnologien. Aber wir haben weder einen ökonomischen Plan noch haben wir eine Gewissheit, ob und wie das Gesamtsystem funktioniert.

Jeder Entwickler eines neuen Flugzeugs müsste das erst nachweisen, bevor die Maschine zugelassen würde. Da wäre es wohl naheliegend, dass auch ein völlig neues Energiesystem aus Millionen Kleinstanlagen ein solches Level für den sicheren Dauerbetrieb erreichen müsste.

Gesprochen wird viel von solchen autarken Systemen, in einzelnen Häusern, Dörfern oder auch auf Inseln. In der Realität haben die alle ein Netzkabel und nutzen Industrieprodukte, die derzeit nur mit dem herkömmlichen Energiesystem erzeugt werden können.

Ganz abgesehen davon, dass auch die Umweltauswirkungen von Windrädern und Solarzellen lediglich ansatzweise thematisiert werden. Daher denke ich, dass die sogenannten Erneuerbaren sicher weiter wachsen werden, dass sie aber nur Teil eines Energiesystems sein werden.