Technik mit Zukunft

Mikrogasturbinen-Erprobung bei den Stadtwerken Düsseldorf

Wenn die neueste Generation einer Mikrogasturbine im Probebetrieb ist, blicken die Techniker kritisch hin. Schließlich geht die Serie 3 in Kürze in Serienfertigung, und immerhin verheißt das Modell T100 des schwedischen Herstellers Turbec viele Vorzüge für den dezentralen Einsatz.

04. September 2003

Äußerlich sieht die im Kraftwerk Düsseldorf-Flingern postierte Mikrogasturbine wie ein Schaltschrank aus. Dass sich im Inneren etwas Besonderes tut, verraten das sachte Hochfahren der Turbine und die Schalttafeln - und die zwei silbrig glänzenden Rohre an der linken und rechten Seite. „Wir testen gemeinsam mit unserem Kooperationspartner Thyssengas die Anlage im einjährigen Dauerbetrieb“, sagt Karl Otto Abt. Für den technischen Vorstand der Stadtwerke Düsseldorf stehen vor allem Energiebilanzen, Emissions- und Immissionsverhalten sowie die Stromqualität auf dem Prüfstand. Die Inbetriebnahme am 24.Juni ist der Startpunkt einer Serie von Vorstellungen „mit dem Ziel“, so Abt, „beim Kunden möglichst gut anzukommen“.

Mikrogasturbinen sind kleine, einstufige Gasturbinen mit einer elektrischen Leistung bis etwa 250 kW. Ihre Entwicklung basiert auf dem Abgasturbolader, weswegen sie für die Kraft-Wärme-Kopplung geeignet sind. Gegenüber konventioneller Kraft-Wärme-Kopplung mit Kolbenmotoren sollen sie mit günstigeren Investitions- und Instandhaltungskosten aufwarten können. „Weniger bewegliche Teile“, nennt Matthias Tietjen von den Stadtwerken Düsseldorf als entscheidenden Grund.

Generator, Turbine und Verdichter liegen auf einer Welle und erzeugen hochfrequenten Wechselstrom. Die mit weniger als 950 °C vergleichsweise geringe Verbrennungstemperatur bewirket niedrige NOx-Emissionen (unter 15 ppm). Die Brennkammergeometrie sorgt für einen guten Ausbrand. Intervalle von bis zu 6.000 Betriebsstunden halten die Wartungskosten niedrig. Als Abwärmepotential über die Abgase nutzbar ist das Temperaturniveau von 270 bis 280 °C.

Die Verbrennungsluft wird über den Kompressor angesaugt und auf etwa 4,5 bar verdichtet. Die verdichtete Luft wird in den Rekuperator geleitet und durch das heiße Turbinenabgas vorgewärmt. In der Brennkammer wird sie mit Erdgas verbrannt. Das Verbrennungsgas wird über das Turbinenlaufrad annähernd auf den Umgebungsdruck entspannt. Das Abgas (rund 650 °C) wärmt im Rekuperator die Verbrennungsluft vor. Die Restwärme (rund 270 °C) erzeugt im Abgaswärmetauscher Heißwasser.

Die Thyssengas GmbH, Duisburg, verfügt über ein Jahr Betriebserfahrungen mit der Mikrogasturbine. Zwar bereitete die Anlage anfänglich Schwierigkeiten, aber Thyssengas kommt zu dem Ergebnis: „Im Vergleich zu einem BHKW mit einem Gasmotor im gleichen Leistungsbereich bietet die Mikrogasturbine eine ganze Reihe von Vorteilen.“ Die zeigen sich besonders bei den Abgasemissionen, dem Betriebsverhalten, den Wartungskosten sowie den Anforderungen an den Aufstellort. In punkto Wirtschaftlichkeit rangiert die Mikrogasturbine allerdings noch hinter dem motorischen BHKW. Uwe Dietze, Thyssengas: „Diese sind auf den um rund zehn Prozentpunkte geringeren Gesamtwirkungsgrad gegenüber dem Gasmotor zurückzuführen.“ Noch sei das Gerät aber bezüglich Investitionskosten und Leistung nicht voll ausgereizt.

Attraktiv ist die noch junge Technik für viele Anwendungsgebiete: Wohnblöcke, Wäschereien, Altenheime, Gärtnereien, Großbaustellen, Supermärkte und Schwimmbäder. Möglich ist außer der Kraft-Wärme-Kopplung auch die reine Stromerzeugung. Bei den Düsseldorfer Stadtwerken denkt man schon weit über den technischen Tellerrand hinaus und erwägt die Integration der Mikrogasturbine im Rahmen von Contracting - so kämen Strom- und Wärmeerzeugung mit neuer Technologie direkt zum Kunden.

Erschienen in Ausgabe: 08/2003