Vier auf einen Streich

Gasturbinenanlagen liefern Strom und Wärme für Industriebetriebe

Im spanischen Energiemarkt herrscht eine rege Nachfrage nach elektrischer Energie und Wärme. Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, die Strom und Heißdampf direkt beim Verbraucher erzeugen, sind für solche Bedarfssituationen eine gute Lösung.

17. April 2001

Der deutsche Markt für Kraft-Wärme-Kopplung leidet massiv unter den Auswirkungen der Liberalisierung des Energiemarkts. Der Verfall der Preise für elektrische Energie führt dazu, dass in Deutschland kaum Investitionen in Kraft- Wärme-Kopplungs-Anlagen getätigt werden. Im Gegenteil: Manche Anlage, die schon über Jahre lief, steht heute still.

Anders verhält es sich in einigen europäischen Ländern, zum Beispiel in Spanien: Hier hat die Modernisierung der Industrie zu einem gestiegenen Bedarf an elektrischer und Wärmeenergie geführt, der gut mit dezentralen Kraft- Wärme-Kopplungs-Anlagen abgedeckt werden kann. Dieser Effekt wird noch verstärkt durch eine gesetzlich vorgegebene Einspeiseregelung von Strom ins Netz. Diese sieht, verglichen mit deutschen Werten, relativ hohe Vergütungen für eingespeisten Strom vor - bei ebenso hohen Kosten für den Kauf von Strom in Verbindung mit vergleichsweise niedrigen Gaskosten. Parallel hierzu erfolgt zur Zeit eine großräumige Erschließung des Landes durch Erdgaspipelines. Das Resultat: In Spanien werden rund zehn Gasturbinenanlagen pro Jahr geordert.

Diese günstige Marktsituation konnte die MTU Motoren- und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH für sich nutzen: Das Unternehmen hat in der letzten Zeit vier LM2500- und LM2500+-Gasturbinen an verschiedene Kunden verkauft.

Eine weitverbreitete Form für die Abwicklung solcher Projekte in Spanien ist die Einrichtung von Betreibergesellschaften, so auch bei diesen Gasturbinenkraftwerken. Eine Betreibergesellschaft, im Besitz eines großen spanische Ingenieurbüros sowie dem Energieabnehmer, plant, kauft und baut die Kraftwerke, um sie anschließend zu betreiben und Strom und Wärme an den Endkunden zu verkaufen.

Die Standorte der vier Projekte liegen alle im Landesinneren von Spanien: Zwei Werke stellen Spanplatten her und beschichten diese; die Anlagen werden für Gas-Dampf- Kombinationsprozesse benötigt. Eine dritte Anlage versorgt eine Papierfabrik, die vierte einen Reifenhersteller mit Dampf und Wärme. Alle diese Anlagen sollen Anfang kommenden Jahres an die Kunden übergeben werden. Technisch sind die vier Anlagen einander ähnlich: Als Brennstoff kommt ausschließlich Erdgas zum Einsatz, die Abgase verlassen die Gasturbine seitlich und werden dann einem Abhitzekessel zugeführt, der Heißdampf erzeugt.

Erstmals sind Gasturbinen-Packages für eine Freiluftaufstellung konzipiert, das heißt, das in Deutschland übliche Kraftwerksgebäude entfällt. Als eine Besonderheit wird in der dritten Anlage die Ansaugluft der Gasturbine mit einem Verdunstungskühler herabgekühlt. Dies führt zu einem Leistungsgewinn von bis zu 2 MW an heißen, trockenen Tagen bei einem erwarteten Wasserverbrauch von 2 t/h. Erstmals in Spanien kommt in der vierten Anlage eine leistungsgesteigerte Gasturbine vom Typ LM2500+ zum Einsatz. Das ist zugleich für die MTU Friedrichshafen die erste zur stationären Verwendung vorgesehene Turbine diesen Typs.

Wie wichtig dem Kunden eine schnelle Fertigstellung ist - nur jeweils elf bis zwölf Monate waren für die Planung, Montage und Installation vorgesehen - zeigt die Tatsache, dass in der Anfangszeit des Betriebs in zwei Standorten - falls bis dahin die vorgesehene Gaspipeline noch nicht fertiggestellt sein sollte - das zur Verbrennung benötigte Erdgas (etwa 5 t/h) sogar in flüssiger Form mit Lkws herangeschafft wird.

Wie bei den bisher von der MTU abgewickelten Gasturbinenprojekten, wurden auch für die neuen Aufträge in Spanien Vollwartungsverträge im Rahmen des Liefergeschäfts abgeschlossen. Der Kunde bezahlt hierbei einen bestimmten Betrag pro Betriebsstunde, dafür erledigen MTU-Mitarbeiter sämtliche anfallenden Wartungs- und Reparaturarbeiten. Die Verträge laufen über 50.000 Stunden (entspricht etwa sechs bis sieben Jahren), das heißt bis nach der Grundüberholung.

Die MTU gewährleistet mit diesen Verträgen eine Verfügbarkeit in Höhe von 95 %. Für alle geplanten und ungeplanten Arbeiten an den kompletten Anlagen inklusive Heißteilwechsel und Grundüberholung der Gasturbinen stehen also jährlich nur knapp über 400 Stunden zur Verfügung. Nur besondere Maßnahmen machen dies möglich: Die Gasturbinenregler verfügen über eine Fernüberwachung, mit der jederzeit alle Parameter mit Trenddarstellungen über Modem abgefragt werden können. Ebenfalls können die Techniker am Bodensee in den eigentlichen Betrieb und in die Software des Reglers eingreifen.

Zur Überbrückung langer Ausfallzeiten, zum Beispiel während einer umfangreichen Überholung, werden Leihmaschinen eingesetzt. Diese ruft MTU binnen kürzester Zeit ab und tauscht sie in nur ein bis zwei Tagen aus. Um den Kunden jederzeit zur Seite stehen zu können, hat MTU einen Bereitschaftsdienst eingerichtet, der an allen Tagen rund um die Uhr Hilfe gewährleistet.

Helmut Hodapp ist Leiter Stationäre Gasturbinenanlagen bei der MTU Motoren- und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH

Referenzen in Deutschland 168 MW elektrische Energie durch MTU installiert

Bislang hat MTU sieben Gasturbinenanlagen, basierend auf unterschiedlichen Versionen des Gasturbinenmodells LM2500 von General Electric, in Deutschland verkauft. Sie sind zwischenzeitlich in Betrieb, so dass bis zu 168 MWel über die MTU-Anlagen direkt erzeugt werden können.

Die Anlagen sind in umweltfreundliche Kraft-Wärme-Kopplungs-Kraftwerke integriert und verfügen über moderne Methoden der Abhitzenutzung: Entweder wird die im nachgeschalteten Prozess benötigte Wärmeenergie als Dampf oder Heißwasser direkt genutzt oder der erzeugte Hochdruckdampf wird in einer Dampfturbine zur Stromerzeugung genutzt. Die Nutzungsgrade liegen bei diesen Anlagen im Bereich von 90 %.

Die ersten beiden Kleinkraftwerke versorgen eine Raffinerie in Lingen im Emsland mit Prozessdampf und elektrischer Energie. Das Betriebsprofil sieht einen Betrieb beider Maschinen rund um die Uhr an allen Tagen des Jahres vor; mit Ausnahme von Wartungsarbeiten erfolgen keine geplanten Betriebsunterbrechungen. Somit haben die beiden Turbinen in den ersten vier Betriebsjahren nun jeweils rund 33.000 Betriebsstunden erreicht. Die ersten planmäßigen Heißteilwechsel an den Gasturbinen hat die MTU bereits durchgeführt.

Im Gegensatz zu dieser Industrieanwendung sind die anderen Anlagen bei Versorgungsunternehmen und öffentlichen Einrichtungen eingesetzt. Seit zwei Jahren beliefert das mit zwei Turbinen ausgestattete Heizkraftwerk Brandenburg große Teile der Stadt mit Strom und Heißwasser. Im Heizkraftwerk Uni Göttingen versorgt eine LM2500-Anlage das gesamte Uni-Gelände mit Strom, Heißwasser, Prozessdampf und Kälte.

Die jüngste Anlage, ebenfalls mit zwei LM2500-Turbinen, wurde im Dezember letzten Jahres an die Stadtwerke Erfurt übergeben. Eingebaut in ein hochmodernes Gas- und Dampf-Kombinationskraftwerk und in Verbindung mit einem kleineren Heizkraftwerk werden über 70 % des elektrischen Bedarfs der Thüringer Landeshauptstadt erzeugt. Parallel hierzu werden 43.000 Wohneinheiten mit Wärme versorgt.

Alle genannten Gasturbinen sind mit hocheffizienten Systemen zur Schadstoffminderung ausgerüstet. Die Werte für NOx und CO liegen deutlich unter den laut TA-Luft geforderten Werten. Durch den guten Gesamtnutzungsgrad und den Hauptbrennstoff Erdgas werden auch die Emissionen des Klimagases CO2 auf einen möglichst geringen Wert gedrückt.

Erschienen in Ausgabe: 08/2000