Gas macht Kohle sauber

VERGASUNG Die IGCC-Technologie gilt als ein Weg hin zu ‚sauberen’ Kohlekraftwerken. Erste Projekte zeigen die Potenziale.

18. August 2006

Mitte Mai sorgte eine Presseerklärung für Aufsehen in der Kraftwerksbranche: „Der Siemens-Bereich Power Generation (PG) ergänzt sein Kraftwerksgeschäft um Produkte und Lösungen zur Kohlevergasung durch die Übernahme der Technologie- und Engineering- Aktivitäten der Sustec-Gruppe“, hieß es dort. Siemens ist von der Zukunftsfähigkeit der Entscheidung überzeugt: Mit der Übernahme sichere man sich „eine Schlüsseltechnologie für die schadstoffarme Stromerzeugung“.

Das soll auch schon bald in der Praxis bewiesen werden. Im Rahmen der Weiterentwicklung der Technologie ist am Standort Spreetal in Sachsen der Bau einer großen Kohlevergasungsanlage mit einer thermischen Gesamtleistung von mehr als 1.000 MW vorgesehen (siehe Kasten). Das in dieser Anlage erzeugte Synthesegas soll der Stromerzeugung und der Erzeugung von jährlich rund 600.000 t Methanol dienen.

Bei reiner Stromerzeugung bezeichnet man die Kombination aus Vergasung und Gas- und Dampfturbinen(GuD)-Kraftwerk als IGCC-Anlage (Integrated Gasification Combined Cycle). Dabei wird in der vorgeschalteten Vergasungsanlage Synthesegas als Brennstoff für die Gasturbine erzeugt. Deren heiße Abgase werden an einen Abhitzekessel weitergeleitet. Der dort erzeugte Dampf treibt zusätzlich eine Dampfturbine an und dient so der Optimierung der Stromausbeute.

Die Emissionen von IGCC-Anlagen liegen deutlich unter denen der fortschrittlichsten konventionellen Kohlekraftwerke. In einem weiteren Schritt soll eine vollständige Abtrennung des CO2 aus dem Synthesegas und eine anschließende Ablagerung in unterirdischen Kavernen ermöglicht werden.

Wesentliche Vorteile gegenüber anderen CO2-Vermeidungsverfahren sieht der Konzern darin, dass es sich bei IGCC um eine erprobte Technik handelt. Dazu komme „das hohe Wirkungsgradpotenzial durch Einsatz der Kombitechnik und im Falle der CO2-Abscheidung der hohe CO2- Partialdruck, der eine energetisch vorteilhafte Abtrennung ermöglicht.“

Mit dem Kauf der Sustec-Gruppe ist sich Siemens sicher, den richtigen Griff getan zu haben. Ein Vorteil sei, dass man mit dem so genannten GSP-Flugstrom-Vergasungsverfahren neben unterschiedlichsten Kohlesorten auch Biomasse sowie Petrolkoks und Raffinerierückstände als Einsatzstoffe nutzen könne. „Vor dem Hintergrund des global steigenden Energie- und Rohstoffbedarfs ergeben sich daraus weltweit interessante Wachstumsperspektiven“, so die Einschätzung des Siemens-Bereichs.

DREI IGCC-ANLAGEN IN CHINA

Die aktuelle Auftragslage bestätigt diese These. In den vergangenen Monaten sind bereits mehrere große Kohlevergasungsprojekte an die Sustec-Gruppe vergeben worden, darunter drei Anlagen in China, vermeldet der Konzern.

Trotz der erprobten Technik sieht Siemens noch Möglichkeiten zur Verbesserung der IGCC-Technik: „Entwicklungsbedarf besteht in der weiteren Optimierung und effizienten Integration der einzelnen Anlagenteile und im Falle der CO2-Abscheidung bei der Entwicklung der NOx-armen Verbrennung wasserstoffreicher Gase in Gasturbinen.“ Langfristiges Entwicklungspotenzial liege zudem im Einsatz der Membrantechnik.

Damit könnte man auch das Problem des reduzierten Wirkungsgrades besser in den Griff bekommen. Dieses ist nicht unerheblich, denn die Wirkungsgradverluste durch die CO2-Abscheidung betragen bei heutigen Konzepten noch zwischen 8 und 10 Prozentpunkten. Weltweit sind saubere Kohlekraftswerks- Technologien auf dem Vormarsch. Erst kürzlich prognostizierte der CEO von General Electric, Jeffrey Immelt, in einer Rede auf einem Versorger-Kongress, dass sein Konzern im Jahr 2010 in diesem Bereich mit einem Auftragsvolumen von 5 Mrd. $ rechne.

„50 % der Gasturbinen-Bestellungen dürften dann auf Kohle als Grundbrennstoff basieren“, sagt Immelt. Dabei hat er auch die Kosten im Blick, denn die Technologie könne auf ein Niveau gebracht werden, bei dem sie nur unwesentlich teurer als konventionelle Kohleverfeuerung sei, glaubt der GE-Chef.

Immelt fordert, die USA müssten die Themen Energie und Energietechnologie zu ihrer Kernkompetenz machen. Dazu beitragen soll auch das Förderprogramm der US-Regierung für Clean-Coal-Technologien. Einige interessante Projekte wurden seither auf den Weg gebracht. So planen etwa BP und die Edison Mission Group (EMG) den Bau eines Wasserstoff- Kraftwerks in Kalifornien zur sauberen Stromproduktion bei minimalen Emissionen. Die Investitionskosten sollen bei rund 1 Mrd. Dollar liegen. Das Kraftwerk - das erste seiner Art - soll neben der Carson- Raffinerie von BP etwa 30 km südlich von Los Angeles errichtet werden.

Bei diesem 500-MW-Projekt ist vorgesehen, mehrere bestehende Prozesse zu kombinieren. Petrolkoks aus kalifornischen Raffinerien soll zunächst in Wasserstoff und CO2-Gase umgewandelt werden; dabei sollen rund 90 % CO2 sequestriert bzw. herausgetrennt werden.

CO2 verbessert Ölförderung

Der Plan sieht vor, den gasförmigen Wasserstoff als Einsatzstoff für eine Gasturbine zu verwenden, um Strom zu erzeugen. Das sequestrierte CO2 soll durch eine Pipeline in ein Ölfeld transportiert werden, um es dort in mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche liegende Lagerstätten zu injizieren. So werde eine zusätzliche Ölförderung stimuliert und das CO2 eingeschlossen, erläutert BP dazu.

In Anbetracht der positiven Signale ist sich Siemens sicher, „genau zum richtigen Zeitpunkt“ in diesen Markt eingestiegen zu sein. Mit Sustec sei man in der Lage, die gesamte Fülle von Produkten und Lösungen entlang der IGCC-Wertschöpfungskette anbieten zu können. Dazu komme, dass die Sustec-Technologie „einfach die beste Technologie am Markt sei“, betont der Siemens-Konzern weiter, da sie eine hohe Zuverlässigkeit und eine langjährige - bis ins Jahr 1984 zurückgehende - Praxis biete. (mn)

GrossprojektPilot in Spreetal

Mit der Kohlevergasungsanlage in Spreetal mit mehr als 1.000 MWth beabsichtigt Siemens den Einstieg in eine neue Leistungsklasse. Die Anlage soll in etwa drei Jahren die kommerzielle Produktion aufnehmen. Das erzeugte Synthesegas dient der Stromerzeugung und der Herstellung von jährlich rund 600.000 t Methanol.

Erschienen in Ausgabe: 08/2006