Die Energiewirtschaft steht unter Zeitdruck: Der Kohlendioxid-Ausstoß muss zügig sinken. Bilfinger Berger forscht an wichtigen Bausteinen für klimafreundliche Technologien.
(Text: Claudia Sigel, Fotos: Fritz Stark)
Sie liefern sich einen spannenden Wettkampf rund um die Welt. An allen Fronten arbeiten Ingenieure fieberhaft an Technologien, die den Kohlendioxid- Ausstoß der Energiewirtschaft möglichst wirksam reduzieren. Je schneller eine Lösung zur Marktreife gelangt, desto größer die Chancen, dass sie in der aktuellen Erneuerungsphase des weltweiten Kraftwerkparks zum Einsatz kommt.
Die unter dem Dach von Bilfinger Berger Power Service zusammengefassten Unternehmen arbeiten an zahlreichen Forschungsvorhaben, um Emissionen aus konventioneller Stromerzeugung zu reduzieren. Rund 45 Prozent aller in Deutschland verursachten Kohlendioxid-Emissionen entfallen auf die Energiewirtschaft.
Am meisten Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung von Kohle. Doch auf absehbare Zeit wird Kohle weltweit ein wichtiger Energieträger bleiben. Der Grund: Kohle ist vergleichsweise günstig und die Vorkommen reichen noch deutlich länger als bei allen anderen fossilen Energieträgern. Das heißt: Jede Verbesserung bei der Stromerzeugung aus Kohle führt sowohl kurz- als auch langfristig zu spürbaren Reduktionen der globalen Emissionen.
Der Ausstoß von Klimagasen in den Kraftwerken sinkt mit jeder Steigerung des Wirkungsgrads. Mit der aktuellen Technik erzielen die Ingenieure bei Kohle einen Wirkungsgrad von rund 46 Prozent. „In den nächsten Jahren überspringen wir die 50 Prozent Grenze“, ist sich Gerd Lesser, Vorsitzender der Geschäftsführung von Bilfinger Berger Power Services, sicher. Ein ehrgeiziges Ziel. Um es zu erreichen, arbeiten die Experten des Unternehmens mit den großen Energiekonzernen wie RWE oder Vattenfall und mit Forschungsinstituten und Universitäten zusammen.
Wirkungsgrad steigt auf über 50 Prozent
Die Temperatur ist eine zentrale Stellschraube für Wirkungsgradsteigerungen. In modernen Kraftwerkskesseln herrschen bereits Dampftemperaturen von über 600 Grad Celsius. „Inzwischen testen wir Materialien, die Betriebstemperaturen von bis zu 700 Grad standhalten“, sagt Hilmar Schinkel, Leiter des Bereichs Qualitätssicherung bei Bilfinger Berger Power Services. Dabei geht es um die Verarbeitung hochwertiger Werkstoffe mit hohem Nickel- und Chromgehalt. Die drucktragenden Komponenten im Kraftwerk erreichen Wandstärken von bis zu zehn Zentimetern. Für den Bau eines Kessels werden Rohre gebogen und verschweißt. „Wir untersuchen, wie sich das auf die Materialien auswirkt.
Trockene Braunkohle - höherer Wirkungsgrad
Es geht vor allem um das Langzeitverhalten unter Betriebsbedingungen. Wir wollen wissen, wie sich dabei die Struktur der neuen Werkstoffe verändert“, erklärt Schinkel. In fünf Jahren könnte es bereits eine neue Kraftwerksgeneration geben.
Um die Effizienz der Stromerzeugung aus Braunkohle zu erhöhen, wird sie vor der Verbrennung getrocknet. In einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Forschungsprojekt arbeiten Ingenieure von Bilfinger Berger Power Services an einem Konzept für ein Braunkohlekraftwerk mit einer entsprechenden Technologie. Die zuvor gemahlene Kohle wird in einem Behälter stark verwirbelt und über einem Bündel von Heizflächen getrocknet.Wenn eine solche Anlage in ein Kraftwerk integriert wird, nutzen die Ingenieure für die Kohletrocknung Abwärme aus der Turbine.
In der Nähe von Cottbus entsteht momentan ein weiteres Zukunftsprojekt. Dort geht es nicht mehr um die Reduzierung des Kohlendioxid-Ausstoßes, sondern um Clean Coal – saubere Kohle also. Das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid wird separiert, verflüssigt und später unterirdisch gelagert. Im Moment konkurrieren drei verschiedene Verfahren der Kohlendioxid-Abspaltung miteinander. „Am weitesten fortgeschritten ist das Oxyfuel-Verfahren, das nun am Standort Schwarze Pumpe getestet wird“, erklärt Helmut Welp, Bereichsleiter Umwelttechnik von Bilfinger Berger Power Service.
CO2 verschwindet unter der Erde
Sein Team liefert für die Anlage die Rauchgasentschwefelung und begleitet den Testbetrieb. Die Herausforderung: Beim Oxyfuel-Verfahren verbrennt die Kohle nicht mit Luft, sondern mit reinem Sauerstoff. Das wirkt sich auf die Zusammensetzung der Abgase und damit auf die Konstruktion der Rauchgasreinigungsanlage aus. Vattenfall gibt für die weitere Entwicklung der Technologie einen engen Zeitplan vor. Bereits 2015 soll das erste 300- bis 600-Megawatt-Kraftwerk mit Oxyfuel-Verfahren gebaut werden.Wenn es den Forschern gelingt, die noch offenen Fragen bei der Lagerung von flüssigem Kohlendioxid in alten Erdgas- oder Salzlagerstätten zu lösen, wird die Clean- Coal-Technologie mittelfristig zu einem der wichtigsten Instrumente des weltweiten Klimaschutzes.