Insight Innovation: Aus Kohlekraftwerken sollen grüne Energiezentren werden – wie das gelingen kann

hier  Handelsblatt  Artikel von Müller, Kathrin Witsch, Kathrin  • 

Noch schleudern sie CO2 heraus, bald ermöglichen sie die Energiewende: An Kohlestandorten entstehen mithilfe von Wasserstoff und Erdgas die Kraftwerke der Zukunft.

In dichten Wolken quillt der Dampf aus einem Kühlturm des Kraftwerks Boxberg. Das einst größte Braunkohlekraftwerk Deutschlands steht im sächsischen Teil des Lausitzer Reviers, wenige Kilometer entfernt liegen die Tagebaue Nochten und Reichwalde.

Doch steigt längst nicht mehr aus allen Türmen Dampf: Vier von neun sind bereits stillgelegt. In diesen Wochen wird mit ihrem Rückbau begonnen. „Das wird das erste große, sichtbare Zeichen sein, dass es losgeht“, sagt Daniel Kosel, Bereichsleiter Projekte beim Energieversorger Leag.

Ausgerechnet im einstigen Zentrum der Kohleindustrie bereitet sich der Lausitzer Energiekonzern auf die Zukunft vor und plant einen industriellen Wasserstoff-Hub. Für die fossilen Standorte sprechen zum Beispiel der bestehende Anschluss ans Stromnetz und andere logistische Vorteile.

Die Kraftwerke der Zukunft: Wasserstoff statt Kohle

Das Energiesystem Deutschlands verändert sich massiv. Weil erneuerbare Energien nicht rund um die Uhr verfügbar sind, braucht es für eine nachhaltige Stromversorgung verlässliche Kraftwerke, die dann einspringen können, wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint.

In der Lausitz lässt sich der Wandel beispielhaft beobachten. Für Martin Wietschel, Wasserstoffexperte am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), ist Wasserstoff als Speichertechnologie für die Energiewende zentral......

hier   Rheinisches Revier  04.04.2019  Nicole Weinhold

Genial: Aus Kohlekraftwerken werden Wärmespeicher

Das DLR will zusammen mit RWE Kohlekraftwerke zu Wärmespeicherkraftwerken umbauen. Die vorhandene Infrastruktur würde den Speicher relativ günstig machen.

Kohlekraftwerke zu Wärmespeicherkraftwerken umbauen will das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen mit RWE. Statt aus der Verbrennung fossiler Rohstoffe beziehen Wärmespeicherkraftwerke ihre Energie aus erneuerbaren Quellen, zum Beispiel aus Sonnen- oder Windkraft. Durch den Umbau könnte ein Großteil der vorhandenen Kraftwerksinfrastruktur weiter genutzt werden. Dazu hat das DLR ein Positionspapier verfasst. Karsten Lemmer, DLR-Vorstand für Energie und Verkehr, erklärt, pro Kohlekraftwerk könne man mit einer Speicherung im Gigawattstundenbereich rechnen.

Flüssigsalz als Wärmespeichermedium

Die DLR-Speicherkraftwerke sollen Flüssigsalz als Wärmespeichermedium nutzen. Mit der Wärme wird Wasserdampf erzeugt, der die Turbinen des Kraftwerks antreibt. Generatoren wandeln dann die mechanische Leistung der Turbinen in Elektrizität um. Die Forscher des DLR haben sich für Flüssigsalz als Speichermedium entschieden, weil es kostengünstig, weltweit verfügbar und bereits umfangreich erprobt ist – etwa in solarthermischen Kraftwerken. In flüssiger Form kann es bei Temperaturen zwischen 200 und 600 Grad Celsius eingesetzt werden kann.

Mit Hilfe von Wärmespeicherkraftwerken könnte die volatile Einspeisung aus Wind und Sonne ausgeglichen, das Netz geschont werden und Strom nach Bedarf bereitgestellt werden. Ist überschüssiger Strom aus Wind oder Solar verfügbar, wird das flüssige Salz auf über 400 Grad Celsius erhitzt und für eine Nacht gespeichert.

Kohlekraftwerkinfrastruktur weiter nutzen

Interessant an dem DLR-Konzept ist vor allem die Möglichkeit, die bestehende umfangreiche Kohlekraftwerkinfrastruktur weiter zu nutzen. Ersetzt werden Kohlespeicher und Verbrennungsteil, Netzanschlüsse und Turbinen werden weiter genutzt. Das spart hohe Kosten für den Aufbau einer Speicherinfrastruktur. Arbeitsplätze könnten zudem zum Teil erhalten bleiben.

Dunkelflaute mit Biogas überbrücken

Bei Dunkelflauten, wenn also über mehrere Tage zu wenig Wind weht die Sonne kaum scheint, sodass der Wärmespeicher den Bedarf nicht decken kann, lässt sich durch Zufeuern von Biogas oder fossilen Brennstoffen eine garantierte Leistung erbringen.

Second Life mit Gas

Die DLR-Experten sprechen vom ersten Leben, First Life, des Kohlekraftwerks und dem dritten Leben, Third Life, als Wärmespeicher. Das zwei Leben, Second Life, ist für sie der Einsatz von Erdgas statt Kohle als Übergang sowie als weiteren Zwischenschritt ein Hybridkraftwerk, bei dem sowohl Wärmespeicher als auch Gasbefeuerung genutzt werden, um Dampf zu erzeugen. Das dürfte ganz im Sinne des Partners RWE sein, der gern die fossilen Großstrukturen in Händen behält. Eine Testanlage soll im Rheinischen Revier von RWE entstehen. Dort sollen das Kraftwerkskonzept und der Flüssigsalzwärmespeicher einem umfassenden Praxistest unterzogen werden. „Salz könnte am Stahlbehälter korrodieren, auch das muss untersucht werde“, sagt Lemmer.

Testanlage mit 100 Tonnen flüssigem Salz

Wärmeenergie in Flüssigsalz zu speichern, testet das DLR-Institut für Technische Thermodynamik am Standort Köln seit September 2017 mit einer Testanlage, die unter dem Namen Tesis läuft (Test Facility for Thermal Energy Storage in Molten Salt). 100 Tonnen flüssiges Salz zirkulieren in der Testanlage des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln. Sie werden abwechselnd von 250 auf 560 Grad Celsius aufgeheizt und wieder abgekühlt. Mit der Testanlage werden Flüssigsalzspeicher sowie einzelne Anlagenbauteile getestet. Die DLR-Forscher rechnen damit, dass sich die Kosten für Flüssigsalzspeicher durch die Weiterentwicklungen im Rahmen der Anlage um bis zu 40 Prozent reduzieren lassen.

Das DLR will zudem ein Institut für CO2-arme Energieprozesse in der Lausitz gründen.

hier  Energieverbraucherportal  15.07.2019 / Jule Krau­se

NACH­HAL­TIG­KEIT & IN­NO­VA­TI­ON

Um­bau von Koh­le­kraft­wer­ken – Kann Kon­zept „Third Life Koh­le­kraft­werk“ funk­tio­nie­ren?

Ein zweites Leben für Windräder, Recycling von Solaranlagen – haben die Produzenten erneuerbarer Energien einmal ausgedient, weiß man zumindest ungefähr, wohin damit. Eine komplette Verschrottung kommt aus umwelttechnischen Gründen oft nicht in Frage. Anders ist die Lage beim Klimasünder Kohlekraftwerk: viele endgültige Stilllegungen sind geplant, denn Deutschlands Anlagen blasen jährlich rund 300 Millionen Tonnen Treibhausgase in die Atmosphäre. Doch wohin mit den alten Kraftwerken, die nicht mehr benötigt werden?

Um in­ter­na­tio­na­le und na­tio­na­le Kli­ma­zie­le zu er­rei­chen, müs­sen drin­gend CO2-Emis­sio­nen ge­senkt wer­den. Das hat auch die Bundesregierung er­kannt und da­her Ende Ja­nu­ar die­sen Jah­res be­schlos­sen, dass der Koh­le­aus­stieg bis spä­tes­tens 2038 er­fol­gen muss. Der Ab­schluss­be­richt der Koh­le­kom­mis­si­on kün­dig­te so­gar an, dass man ver­su­che, schon bis 2035 das Ende der Koh­le­ver­stro­mung zu er­rei­chen. 

Dar­über hin­aus teil­te man mit, der Anteil erneuerbarer Energien am Brut­to­end­ener­gie­ver­brauch sol­le bis 2030 bei 30 Pro­zent lie­gen. So­weit, so gut. Doch bei all dem Op­ti­mis­mus tut sich ein Pro­blem auf: beim Um­stieg auf Er­neu­er­ba­re En­er­gi­en fehlt noch im­mer die pas­sen­de Spei­cher­tech­nik, um eine größt­mög­li­che Ef­fi­zi­enz zu er­rei­chen und vor al­lem, um mit Schwan­kun­gen, bei­spiels­wei­se in der Wind­kraft, um­zu­ge­hen. Man fürch­tet, die Strom­ver­sor­gung sei so nicht mehr flä­chen­de­ckend si­cher­ge­stellt. Des Wei­te­ren müss­ten vie­le alte Koh­le­kraft­wer­ke ab­ge­baut wer­den.

Um­bau der Koh­le­kraft­wer­ke: Gas statt Koh­le

For­scher des Deut­schen Zen­trums für Luft- und Raum­fahrt (DLR), das sich, an­ders als der Name zu­nächst ver­mu­ten lässt, auch mit En­er­gie und Ver­kehr be­fasst, plä­die­ren für ei­nen Um­bau der al­ten Koh­le­kraft­wer­ke in Spei­cher. „Third Life“ nen­nen sie das Ver­fah­ren, bei dem elek­tri­sche En­er­gie in Form von Wär­me ge­spei­chert wer­den soll. Der Vor­teil: Die In­fra­struk­tur zur Ein­spei­sung des Stroms ins Strom­netz exis­tiert be­reits. 

Der Be­griff fußt auf den ver­schie­de­nen Stu­fen, die das (ehe­ma­li­ge) Koh­le­kraft­werk durch­läuft. Ur­sprüng­lich wird Koh­le ver­brannt, um Strom zu er­zeu­gen, dar­auf­hin wird die An­la­ge zu ei­nem Gas­kraft­werk um­ge­baut. Schließ­lich blei­ben Dampf­tur­bi­ne und Ge­ne­ra­tor er­hal­ten, le­dig­lich der Dampf­er­zeu­ger wird still­ge­legt. An sei­ne Stel­le wer­den zwei Be­häl­ter mit flüs­si­gem Salz un­ter­schied­li­cher, sehr ho­her Tem­pe­ra­tu­ren, in­stal­liert. Um über­schüs­si­ge En­er­gie zu spei­chern, wird das Salz ge­gen­sei­tig aus­ge­tauscht. Ein sol­cher Spei­cher soll dazu in der Lage sein, 12 Stun­den lang Strom zu lie­fern und da­mit über klei­ne Flau­ten hin­weg­hel­fen. Wenn Strom be­nö­tigt wird, wird Dampf er­zeugt, der den Ge­ne­ra­tor an­treibt.

Die Tech­nik, flüs­si­ges Salz als Wär­me­spei­cher zu nut­zen, ist nicht neu. Be­reits 2011 wur­de das ers­te So­lar­ther­mie-Kraft­werk in An­da­lu­si­en in Be­trieb ge­nom­men, das ge­nau nach die­sem Prin­zip funk­tio­niert. Den­noch blei­ben ei­ni­ge Schwie­rig­kei­ten, bei­spiels­wei­se, wie die ein­zel­nen Ele­men­te tat­säch­lich zu ei­nem Ge­samt­sys­tem kom­bi­niert wer­den kön­nen. Auch die Kos­ten könn­ten zu ei­nem Streit­punkt wer­den, da Koh­le­strom deut­lich bil­li­ger ist. Seit 2017 steht auf dem DLR-Ge­län­de in Köln eine Ver­suchs­an­la­ge. Dar­über hin­aus ar­bei­ten die For­scher an ei­ner Stu­die, die die Kos­ten, Nut­zen und Rah­men­be­din­gun­gen ge­nau­er un­ter­sucht. Ge­plant ist, auf Ba­sis des­sen will man das Pro­jekt „Third Life für alte Koh­le­kraft­wer­ke“ Schritt für Schritt um­set­zen.

Weitere Quelle:

hier Artikel zum Umbau von Kraftwerken auf golem.de