Nasse Verbrennung: Gaskraftwerke sollen zu riesigen Stromspeichern werden

Nasse Verbrennung: Gaskraftwerke sollen zu riesigen Stromspeichern werden

von Wolfgang Kempkens

Berliner Forscher entwickeln eine Technik, die Grünstrom endlich speicherbar machen soll.

Erdgaskraftwerke, die heute nur noch bei akutem Strommangel genutzt werden, sollen zu Speichern für Überschussstrom aus Wind- und Solaranlagen werden.

Die Berliner Wissenschaftler, die sich die dafür nötige Technik ausgedacht haben, benötigen dazu nur einen Elektrolyseur, in dem sie Wasser unter Zugabe von Strom in Wasser- und Sauerstoff trennen. Betrieben wird er immer dann, wenn zu viel Strom produziert wird. Die Gase werden getrennt in Drucktanks gelagert.

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Wirkungsgrad steigtGrundsätzlich ist die Idee nicht neu, Überschussstrom in Wasserstoff umzuwandeln, um ihn zu speichern. Das geschieht zum Beispiel heute schon bei einem Windpark Prenzlau bei Berlin.

Allerdings wäre der Vorteil bei der Lösung der Berliner Forscher, dass die Gaskraftwerke perfekt an die Strominfrastruktur angeschlossen sind und keine Neubauten nötig sind. Außerdem könnten sie mit reinem Wasserstoff betrieben werden, was heute nicht möglich ist.

Derzeit muss dem Wasserstoff noch herkömmliches Erdgas beigemischt werden oder Kohlendioxid, der ihn in Methan umwandelt. Erst dann können ihn Gaskraftwerke verbrennen.

Die Berliner haben eine pfiffige Lösung für das Problem entwickelt: Bei Strommangel wird der Wasserstoff in der Brennkammer eines umgerüsteten Gaskraftwerks verbrannt. Üblicherweise geschieht das mit Umgebungsluft. Dabei entstünden allerdings umweltschädliche Stickoxide. Die Berliner nutzen als Verbrennungspartner aber Sauerstoff.

Da die Flamme eines solchen Gemischs mit bis zu 3000 Grad Celsius so heiß würde, dass kein Werkstoff widerstehen könnte, fügen sie dieser brisanten Mischung Wasserdampf zu. Der kühlt das Flammenmeer in der Brennkammer auf eine Temperatur ab, die für Gasturbinen üblich ist.

Gaskraftwerke unter DruckDie Forscher sprechen hier von „nasser Verbrennung“. Nach den Berechnungen der Forschungsgruppe, die Christian Oliver Paschereit leitet, Professor am Fachgebiet für Experimentelle Strömungsmechanik der Technischen Universität Berlin (TUB), wird der Wirkungsgrad der so genutzten Gasturbine sogar noch steigen, weil ein Teil des Wasserstoffs, der im Dampf enthalten ist, ebenfalls verbrannt wird.

Die Machbarkeit des Verfahrens haben die Forscher an einem Versuchsstand im 2014 fertiggestellten Energielabor der TUB bewiesen.

Die Umbauten halten sich, wenn das Konzept umgesetzt werden sollte, in Grenzen. Bei reinen Gasturbinen ist der Einbau eines Kessels nötig, in dem die heißen Turbinenabgase Dampf erzeugen. Bei  Gas- und Dampfkraftwerken kann ein Teil des ohnehin erzeugten Dampfes abgezweigt und in den Verbrennungsraum geleitet werden. Dazu kommt der Bau von Druckspeichern für Sauer- und Wasserstoff.

Die Europäische Union finanziert jetzt den nächsten Schritt, den Bau einer Demonstrationsanlage. Das „BlueStep – Blue Combustion for the Storage of Green Electrical Power“ genannte Projekt ist gerade angelaufen.

In Deutschland gibt es Gaskraftwerke mit einer Leistung von insgesamt etwa 8000 Megawatt. Die Stromversorger denken allerdings darüber nach, einige davon stillzulegen, weil angesichts der Solar- und Windstromschwemme kein wirtschaftlicher Betrieb mehr möglich ist.

Der Düsseldorfer Versorger E.On hat bereits die Stilllegung von Block 5 im Kraftwerk Irsching an der Donau beantragt. Das gerade mal vier Jahre alte Gas- und Dampfkraftwerk, das eine Leistung von 870 Megawatt hat, gehört mit einem Wirkungsgrad von 59,7 Prozent zu den effektivsten in der Welt.

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