Kraftwerkstypen
Am Anfang war der individuelle Bedarf. Mit diesen Worten sollte jeder „Schöpfungsbericht“ für ein Heizkraftwerk beginnen. Vorgefertigte Standardlösungen aufseiten des Anlagenbauers helfen ebenso wenig weiter wie überstürzte Vorentscheidungen aufseiten der Bauherren. Stadtwerke oder kommunale Energieversorger sind gut beraten, wenn sie schon in der frühesten Konzeptionsphase Spezialisten einbeziehen. Ein Plädoyer von Uwe Schneider.
Nicht erst seit der hektischen Wende in der Atompolitik, aber seitdem umso mehr, müssen Stadtwerke und kommunale Energieversorger auf die Frage nach einer sicheren Stromversorgung mehrheitsfähige Antworten finden. Mit jedem Prozentpunkt, den der ungeliebte Atomstrom im Energiemix einbüßt (oder einbüßen soll), rücken dezentrale Versorgungskonzepte in den Blickpunkt von Energieerzeugern, Kommunalpolitikern und besorgten Bürgern. Eine Gasturbine oder ein Biomasseheizkraftwerk kann ich kurzfristig abschalten – einen Kernreaktor nicht. Es hätte nicht der bitteren Erfahrungen von Fukushima bedurft, um aus diesen physikalischen Fakten die richtigen Schlüsse zu ziehen. Aber 2011 hat die Atomkraft endgültig ihre Unschuld verloren – so sie sie je besessen haben sollte – und immer mehr Stadtwerke fragen: Wie geht es weiter? „Bei kommunalen Kraftwerkprojekten werden die Entscheidungen für den Energieträger und für das technische Konzept oft zu voreilig getroffen.“ Mit dieser kühnen These möchte ich nicht anecken – aber doch einen (Denk-)Anstoß geben. Wenn die Verantwortlichen von Stadtwerken und kommunalen Energieversorgern den Anlagenbauer ins Boot holen, dann stehen die Eckpfeiler der Konzeption oft schon unverrückbar fest. Das jedoch ist für den Auftraggeber gleich in mehrfacher Hinsicht ungünstig. Und für den Anlagenbauer ergibt sich eine unbefriedigende Ausgangslage, weil ihn die Vorgaben daran hindern, seine in etlichen Kraftwerksprojekten erworbene Kompetenz in den Dienst des Auftraggebers zu stellen.
Das Allgemeine ist viel zu allgemein
Auch wenn es beim Kraftwerkbau manchmal anders scheint: Das Ziel der kommunalen Verantwortungsträger besteht primär nicht darin, das eine oder das andere Material zu verbrennen. Ziel ist es vielmehr, die wirtschaftliche Bereitstellung von elektrischer Energie und Wärme bedarfsgerecht zu sichern. Allein darauf kommt es an. Dabei fungieren der Energieträger und das Technologiekonzept nur als Mittel zum Zweck. Die entscheidende Frage am Beginn einer Konzeptionsphase lautet daher: Was muss unsere Anlage leisten, damit sie für unsere Zwecke am effizientesten arbeitet? Diese Formulierung trägt einen starken subjektive Akzent: unsere Anlage, unsere Zwecke. Und so muss es auch sein. Denn es interessiert im konkreten Einzelfall wenig, was „ganz allgemein“ aus technischer Sicht möglich und richtig ist. Bei allgemeinen Konzepten rücken die individuellen Erfordernisse zwangsweise in den Hintergrund. Das ist fatal. Denn in den individuellen und vielleicht sogar einmaligen Gegebenheiten einer Stadt oder Kommune liegt oft das spezifische Effizienzpotenzial. Wer es nicht erkennt, kann es nicht nutzen. Im Umkehrschluss gilt: Wer es nutzen will, sollte rechtzeitig einen kompetenten Anlagenbauer zurate ziehen, um nicht schon in der Konzeptionsphase gute Chancen zu verspielen.
Aus Wärme Kälte machen
Was bedeutet das konkret? Bei vielen Blockheizkraftwerken gilt die Abwärme eher als lästiges Übel. Niemand will sie haben, jedenfalls nicht in der Menge, in der sie zur Verfügung steht. Aber unter gewissen Voraussetzungen ergibt sich ein ganz anderes Bild. Denn wer Wärme hat, der hat auch Kälte. Eine Ammoniak/Wasser-Absorptionskälteanlage wandelt die Abwärme eines Kraftwerkes in Kälte um. Sie steht dann beispielsweise für ein Tiefkühllager zur Verfügung oder für Kühlprozesse oder für die Erzeugung von Prozesskälte bei der Lebensmittelverarbeitung. Möglichkeiten gibt es zuhauf, man muss nur rechtzeitig alle Gegebenheiten in eine Gesamtbetrachtung einbeziehen.
„Effizienzwunder“ Holzgas-Heizkraftwerk
Was herauskommen kann, wenn Stadtwerke oder kommunale Energieversorger bei der Konzeption eines neuen Heizkraftwerkes den Anlagenbauer frühzeitig einbinden, zeigt Deutschlands erstes Holzgas-Heizkraftwerk. Die AGO AG errichtet es derzeit für die Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm, ab Ende 2011 versorgt es sämtliche Haushalte der 21.000-Einwohner-Stadt Senden mit Strom. Die Wärme wird im Gewerbegebiet für industrielle Zwecke eingesetzt. Der Clou dieser Anlage liegt in der Kombination von Holzvergaser und ORCModul (Organic Rankine Cycle). Dieses Aggregat nutzt die bei der Abkühlung von Produkt- und Rauchgas gewonnene Wärme zur zusätzlichen Stromerzeugung. In der Gesamtbilanz ergibt sich folgendes Bild: Zwei Gasmotoren leisten insgesamt 4,23 MW. Hinzu kommt der ORC mit 0,73 MW. Unterm Strich stehen eine Stromleistung von knapp 5 MW und eine Wärmeleistung von 6,43 MW – das reicht für 36 Millionen Kilowattstunden Strom und 41 Millionen Kilowattstunden Wärme im Jahr. Der elektrische Wirkungsgrad liegt bei 36,1 %, der thermische bei 45,5 % (jeweils netto). In der Summe ergibt das einen geradezu sensationellen Wirkungsgrad von 81,6 %. Der enorme elektrische Wirkungsgrad lässt sich mit Holz nur erzielen, wenn der Brennstoff vergast wird und das Gas die Turbine direkt antreibt. Die etwas höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu einer konventionellen Anlage werden in Senden durch die höhere Energieausbeute sowie durch EU-Zuschüsse kompensiert.
„Flugzeug“ 2 x 6 MW sofort verfügbar
Eine solche Erfolgs- und Effizienzstory wie die aus Senden sollte jedoch niemanden verleiten, zu sagen: „Genau das Gleiche will ich auch.“ Denn diese Denkweise führt geradewegs zu dem von mir angeprangerten Zustand, dass maßgebliche Entscheidungen zum Technologiekonzept verfrüht getroffen werden. Ein ORC-Modul kann die optimale Wahl sein, wenn der Energieeffizienz die höchste Priorität eingeräumt wird. Wenn es aber vornehmlich um die Spitzenlast geht, sind andere Technologien im Vorteil, wie ein aktuelles AGO-Projekt für die Stadtwerke Kiel zeigt. Bei dieser Anlage, die Ende 2011 ihren Betrieb aufnimmt, handelt es sich um ein Spitzenlast-Kraftwerk mit Gasturbinen, die in kürzester Zeit hochgefahren werden. Diese Flugzeugturbinen von Rolls-Royce schwingen sich mehrmals täglich zur Spitzenlast von 2 x 6 MW auf, um dann nach zehn bis zwanzig Minuten wieder zu landen sprich: herunterzufahren. Mit einem Holzgas-Heizkraftwerk wie dem in Senden wäre das unmöglich.
„Dauerrenner“ mehrere BHKW mit 2 MW elektrischer Leistung
Im Vergleich zu den bisher aufgeführten Projekten waren die Anforderungen der Stadtwerke Trier technisch gesehen eher konventionell, was folglich zu einer unspektakulären Lösung in mehreren Schritten führte. An der schönen Mosel sind klassische Dauerläufer gefragt: Gasbetriebene Blockheizkraftwerke mit einer Leistung von jeweils 2 MW, die das ganze Jahr über verlässlich elektrische Energie dort erzeugen, wo sie benötigt wird. Nachdem im Jahre 2008 eines dieser BHKW im Mutterhaus der Borromäerinnen errichtet wurde, erteilten die Stadtwerke Trier kurz darauf den Folgeauftrag für den Bau eines weiteren Kraftwerks. Wieder ein paar Monate später begannen die Planungen für die nächsten BHKWs gleichen Zuschnitts.
Das Schlüsselwort heißt „bedarfsgerecht“
Holzgas-Heizkraftwerk mit ORC, Spitzenlast-Kraftwerk mit Gasturbine und klassisches Blockheizkraftwerk – allein schon diese drei Beispiele zeigen den Handlungsspielraum, den ein Anlagenbauer besitzt oder zumindest besitzen sollte. Sofern man ihn lässt, kann er von Anfang an alle Optionen in die Planung eines Kraftwerkes einbringen, um mit seinem Kunden ein bedarfsgerechtes Konzept zu erarbeiten.
Holz - Der Stoff, aus dem die Bäume sind
Das führt zu der Frage nach dem „richtigen“ Energieträger. Lange Zeit galt Holz in der umwelt- und energiepolitischen Diskussion als der Stoff, aus dem die Träume sind – die Klimaschutzträume. Mittlerweile hat eine sachliche Diskussion die Romantik abgelöst. Holz hat sich längst als das entpuppt, was es in Wirklichkeit ist: Der Stoff, aus dem die Bäume sind. Nicht mehr und nicht weniger. Ein Energieträger unter vielen, mit spezifischen Vor- und Nachteilen. Diese regenerative Biomasse wirft forst wirtschaftliche, logistische und ökonomische Fragen auf, auf die es nicht immer und schon gar nicht „selbstverständlich“ eine befriedigende Antwort gibt. Außerdem bewegt sich Holz nicht im Niemandsland der Energiepreisentwicklung. Ob Biomasse, Erdgas oder Erdöl: Jede Ressource ist von Hause aus knapp und wird teurer, wenn die Nachfrage steigt. Deshalb sollte man sich als Kraftwerkbetreiber nicht zu früh auf Biomasse im Allgemeinen oder auf Holz im Speziellen festlegen. Freilich, noch immer beschließen zahlreiche Kommunen aus ökologischen und politischen Erwägungen heraus die Errichtung von Biomasseheizkraftwerken, weil bei der Abwägung von ökologischen und ökonomischen Parametern die regenerative Energie aus Prinzip den Zuschlag erhält. Eine umweltpolitisch motivierte Entscheidung, die man nicht leichtfertig ignorieren kann und darf, die man aber auch nicht immer unkommentiert stehen lassen sollte. Als nach der Liberalisierung des Strommarktes die Preise für elektrische Energie in den Keller gingen, litt das Image von Erdgas beträchtlich. Doch die Zeiten haben sich geändert. Spätestens in der Finanzkrise hat sich Erdgas seine Salonfähigkeit zurückerobert. Der deutliche Preisabstand zum Strom rechtfertigt wieder die Gewinnung von elektrischer Energie aus Erdgas. Mit anderen Worten: Während die Rentabilität von Biomasseheizkraftwerken mehr und mehr infrage gestellt wird, gewinnen erdgasbetriebene Blockheizkraftwerke an Bedeutung. Ein Trend, der sich nach allen Prognosen in den kommenden Jahren nicht in sein Gegenteil verkehren wird. Aber wie gesagt: Es hängt immer von den jeweiligen Gegebenheiten ab – und dazu gehören auch die (lokalen) Klimaschutzvorgaben. Auf keinen Fall darf es geschehen, dass wir die verschiedenen Technologien gegeneinander ausspielen. Gerade in Zeiten der Abwendung von der Kernenergie können wir es uns nicht leisten, bewährte Konzepte leichtfertig auszugrenzen. Der Mix macht’s!
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