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Im südspanischen Almería betreibt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt eine große Versuchsanlage.

Energie

Grüne Wärme für Kohlekraftwerke

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Wissenschaftler wollen den fossilen Teil bestehender Anlagen durch Ökotechnik ersetzen.

In Almería in Südspanien testet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) neue Solar-Technologien. Bei einem Projekt sind zwei große Behälter mit einer Salzschmelze gefüllt. Im ersten Behälter ist das flüssige Salz 200 Grad Celsius heiß, im zweiten 400 Grad. Das Aufheizen von 200 auf 400 Grad übernimmt Thermoöl, das sich seinerseits in großen Parabolspiegeln Energie von der Sonne holt.

Soll Strom erzeugt werden, fließt die 400-Grad-Schmelze in einen Wärmetauscher und erhitzt dort Wasser. Unter hohem Druck treibt der Wasserdampf dann Turbine und Stromgenerator an. Die Schmelze selbst kühlt sich auf 200 Grad ab und fließt in den ersten Behälter zurück.
Auch Kohlekraftwerke erzeugen ihren Strom letztlich aus hoch konzentrierter Wärme – nur wird diese durch eine CO2-intensive Verbrennung bereitgestellt. Würde man stattdessen eine „grüne“ Wärmeerzeugung einsetzen, könnte das Kraftwerk dekarbonisiert weiterlaufen – eine Art sanfter Kohleausstieg.

Diese Idee verfolgt André Thess, Direktor des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik in Stuttgart. Der Forscher hält die Umrüstung von Kohlekraftwerken auf grüne Wärme weltweit für geboten. Denn in vielen Ländern werden noch immer neue Kohleanlagen gebaut. 1400 sind es derzeit, fand die Umweltorganisation Urgewald kürzlich heraus.

Viele dieser Kraftwerke werden das Jahr 2050 erleben – wenn die Welt nach den Erkenntnissen der Klimaforscher CO2-neutral sein muss. „Es ist völlig illusorisch zu glauben, dass sich weltweit tausende von Kohlekraftwerken in der Zeit durch eine komplett neue Infrastruktur ersetzen lassen“, beschreibt Thess das Dilemma.

Derzeit führt das DLR Gespräche mit dem RWE-Konzern über eine Studie, die den Umbau von Kohlekraftwerken zu Wärmespeicherkraftwerken erkunden und evaluieren soll. Auch das neue Energieforschungsprogramm der Bundesregierung fördert die Nutzung bestehender Kraftwerke für große und effiziente Stromspeicher sowie für große thermische Energiespeicher. Wie eine Sprecherin betont, kommen dabei für das Ministerium vor allem Technologien infrage, die Ökostrom in Wärme verwandeln, etwa mithilfe eines großen „Tauchsieders“ oder mit Wärmepumpen.

An dem Konzept hat der Energieforscher Veit Bürger vom Freiburger Öko-Institut „große Zweifel“, vor allem, wenn die grüne Wärme mithilfe von Wind- oder Solarstrom und einem großen „Tauchsieder“ erzeugt wird. „Aus Ökostrom Wärme und Dampf und dann wieder Strom zu machen und am Ende der Kette kommt nur halb so viel Strom heraus, wie ich vorher reingesteckt habe – das macht keinen Sinn“, betont Bürger.

Die hohen Umwandlungsverluste sind für Bürger eher zu rechtfertigen, wenn es darum ginge, die Stromerzeugung hierzulande flexibler zu gestalten, zum Beispiel wenn auf diese Weise überschüssiger Windstrom gespeichert wird. „Dann konkurriert der stromgespeiste Wärmespeicher mit anderen Speicherlösungen wie Batterien oder Pumpspeicherwerken“, erläutert der Experte.

Auch RWE geht es bei der Studie nicht um Solarthermie wie in Almería, sondern darum, ein Kohlekraftwerk um eine Wärmespeicherung zu erweitern. Das Kraftwerk könne dann wahlweise als Kohle- oder Wärmespeicherkraftwerk oder als Kombination von beiden betrieben werden, erläutert ein Sprecher.

Mit einem externen Wärmespeicher könnten Kohlekraftwerke dann deutlich flexibler und konkurrenzfähiger werden, warnt Bürger. Dann bräuchte es den Umweg über den Strom nämlich gar nicht, sondern ein Betreiber wie RWE könnte auch gleich einen Teil der Verbrennungswärme abzweigen und damit den Wärmespeicher füllen. Diese Variante hätte aber mit Dekarbonisierung wenig zu tun. 

Aufgeschlossen zeigt sich Veit Bürger deswegen eher für die Idee, die Wärme per Solarthermie zu erzeugen. „Sofern die örtlichen Bedingungen von der Sonneneinstrahlung her passen und am Standort zugleich Dampferzeuger und Turbinen eines fossilen Kraftwerks vorhanden sind, könnte das Konzept sinnvoll sein.“

Allerdings müsse man aufpassen, so Bürger, dass der Bau neuer Kohlekraftwerke künftig nicht damit gerechtfertigt wird, dass später die Wärmeerzeugung auf „grün“ umgestellt werde. „Darauf zu bauen, ohne zu wissen, ob die Technik überhaupt funktioniert – das geht nicht“, sagt der Experte.

Tatsächlich ist der Forschungsbedarf noch enorm. „Die in Almería entwickelte Technik ist industriell erprobt und muss nur vom bereits existierenden Solarkraftwerk auf ein Kohlekraftwerk übertragen werden – das aber hat noch niemand gemacht“, schränkt auch DLR-Institutsdirektor Thess ein.

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