0
53
150508080007
701505080800

Die Zähmung des Klimakillers

Weiter zum Artikel
11.09.2017

In Texas entsteht derzeit ein Gaskraftwerk, das ganz ohne CO-Emissionen auskommen soll - bei gleichen Kosten wie in herkömmlichen Anlagen. Statt mit Dampf werden die Turbinen ausgerechnet mit Kohlendioxid angetrieben

Moderne Kraftwerksfilter können eine Menge. Sie holen einen großen Teil der Stickoxide aus dem Rauchgas, und auch Schwermetalle, Schwefeldioxid oder Feinstaub haben sie halbwegs im Griff. Mit einem Schadstoff ist jedoch auch die beste Filtertechnik überfordert: Kohlendioxid. Das Treibhausgas entweicht mit der Abluft ungehindert in die Atmosphäre. Fast vierzig Prozent der deutschen CO-Emissionen gehen laut Umweltbundesamt auf das Konto fossiler Kraftwerke. Windräder oder Solarzellen wiederum sind zwar sauber, aber sie arbeiten nicht rund um die Uhr. Doch nun verspricht ein US-Startup einen neuen Kraftwerkstyp: ein Gaskraftwerk, das komplett emissionsfrei arbeitet. Es klingt fast zu schön, um wahr zu sein.

Im Prinzip steht dahinter das alte Konzept namens Carbon Capture and Storage, kurz CCS, in das Energiekonzerne lange große Hoffnungen setzten: Es sollte die Kraftwerke klimafreundlicher machen, indem ein großer Teil des bei der Verbrennung entstehenden Kohlendioxids aufgefangen wird. Dann kann es, so der Plan, unterirdisch eingelagert werden, etwa in ehemaligen Erdgas-Lagerstätten. Pilotprojekte zeigten allerdings, dass CCS die Kosten der Stromerzeugung mindestens verdoppelt. Der Investitionsaufwand ist hoch, und das Abscheiden des Kohlendioxids benötigt sehr viel Energie. Neben einer Handvoll kleiner Pilotanlagen gibt es darum gerade einmal zwei Kraftwerke, die mit der Technologie ausgestattet sind.

Nun aber errichtet das US-Startup Net Power in Texas ein weiteres - mit einer neuen Technik, die CCS doch noch zum Durchbruch verhelfen soll. "Wir werden kein Kohlendioxid in die Atmosphäre entlassen, keine Stickoxide und auch keine anderen Schadstoffe", sagt Unternehmenssprecher Walker Dimmig. Dabei werden die Kosten pro produzierte Kilowattstunde Strom laut Dimmig nicht höher sein als bei konventionellen Gas- und Dampfkraftwerken (GuD-Kraftwerken), der derzeit am wenigsten klimaschädlichen Form der fossilen Energieerzeugung.

Während herkömmliche Kraftwerke Erdgas, Dampf oder auch beides als Arbeitsmittel verwenden, nutzt Net Power ausgerechnet den Klimakiller Kohlendioxid, um die Turbinen der Anlage anzutreiben. Das hat den Vorteil, dass das Treibhausgas nicht erst aus der Abluft geholt werden muss, bevor es entsorgt werden kann. Das reine Kohlendioxid entsteht in der Brennkammer des Kraftwerks, wo Erdgas zusammen mit Sauerstoff verfeuert wird. Nachdem Pumpen das heiße Treibhausgas unter sehr hohen Druck gesetzt haben, kommt es in einen "überkritischen" Zustand - es wird zu einer Art flüssigem Gas, was diverse technische Vorteile mit sich bringt. Das überkritische CO durchströmt dann die Turbine und erzeugt Strom. Nach einer Kühlung wird anschließend so viel Kohlendioxid abgetrennt, wie vorher durch das Erdgas zugeführt wurde. Der größere Teil des CO wird zurück in die Brennkammer geleitet, so dass ein Kreislauf entsteht. Nach seinem Erfinder, dem britischen Forscher Rodney Allam, trägt er den Namen "Allam Cycle".

Mithilfe von Wärmetauschern will Net Power die Energie im Kreislauf halten. "Das verringert die Menge an Brennstoff, den wir brauchen, um die nötige Temperatur für unsere Turbine zu erreichen. Damit verbessern wir die Effizienz der Anlage", sagt Dimmig. Der Wirkungsgrad soll bei 59 Prozent liegen, vergleichbar mit dem eines GuD-Kraftwerks.

Der Kraftwerksexperte Alfons Kather ist skeptisch, ob Net Power das gelingen wird. "Doch selbst ein Wirkungsgrad von fünfzig Prozent wäre für die Versuchsanlage schon ein großartiger Erfolg", sagt der Leiter des Instituts für Energietechnik der Technischen Universität Hamburg. Dafür müsse das Startup jedoch einige Herausforderungen meistern. Etwa was das Design der Turbine betrifft: Konventionelle Gasturbinen können einem Druck von 300 Bar nicht standhalten. Dampfturbinen hingegen wären mit Temperaturen von mehr als 1100 Grad überfordert. Net Power braucht daher neuartige Turbinen. Das Startup hat sich dafür mit Toshiba zusammengetan. Der japanische Konzern entwickelt die Turbinentechnik sowie die Brennkammer.

Ein weiterer kritischer Punkt: "Für den Allam-Cycle muss eine Sauerstoffabscheidung vorgenommen werden", sagt Hermann Stelzer vom Projektträger Jülich, eine Einrichtung des Forschungszentrums Jülich. Dabei wird Luft in die beiden Hauptbestandteile Stickstoff und den für die Verbrennung nötigen reinen Sauerstoff zerlegt. Dieser Prozess verschlingt jedoch viel Energie. Net Power will sie so weit wie möglich auffangen, indem die Abwärme aus der Luftzerlegung in den Kraftwerkskreislauf übertragen wird. Gelingt das, wäre die Sauerstoffabscheidung weitgehend klimaneutral - vorausgesetzt, dass dafür Strom aus dem CCS-Kraftwerk verwendet wird.

Die schlechte Klimabilanz der deutschen Energiewirtschaft kann der neue Kraftwerkstyp jedoch kaum verbessern, selbst wenn er auf Anhieb funktioniert. Anders als in den USA spielen Gaskraftwerke hierzulande nur eine kleine Rolle, sie erzeugen nur zwölf Prozent des Stroms. Kohlekraftwerke mit ihren viel höheren CO-Emissionen hingegen produzieren vierzig Prozent. Für sie eignet sich die Net-Power-Technik aber nicht, weil sie mit Wasserdampf arbeiten und einen anderen Turbinentyp benötigen.

Zwar sollen Gaskraftwerke künftig im deutschen Energiesystem wichtiger werden, da sich ihre Leistung anders als die von Kohlemeilern schnell steigern oder reduzieren lässt. Das erlaubt es, die Ertragsschwankungen der Wind- und Solaranlagen auszugleichen. Das Net-Power-Verfahren macht diese Flexibilität jedoch zunichte. "Ein Druck von 300 Bar, Temperaturen von mehr als 1100 Grad - solche Anlagen fährt man nicht mal so eben schnell an oder ab", sagt Kather. Dazu kommt, dass das unterirdische Speichern von Kohlendioxid im dicht besiedelten Deutschland derzeit rechtlich praktisch unmöglich ist. In den USA ist das anders.

Für Karsten Smid, Kampagnenleiter für Klima & Energie bei Greenpeace, ist CCS sowieso der falsche Ansatz, unabhängig von der verwendeten Technologie. CCS sei viel zu teuer und bringe eine Menge ungelöster rechtlicher und technischer Probleme mit sich. "Statt mit großem Aufwand Kohlendioxid abzuscheiden und in den Untergrund zu pressen, ist es viel sinnvoller und auch günstiger, ganz auf die erneuerbaren Energien zu setzen", sagt Smid.

Die 25-Megawatt-Pilotanlage in Texas soll nun jedoch den Nachweis erbringen, dass das Kraftwerkskonzept von Net Power in der Praxis funktioniert. Noch im Herbst soll sie in Betrieb gehen. Zudem bereitet das Unternehmen derzeit den Bau einer 300-Megawatt-Anlage vor, eine für kommerzielle Gaskraftwerke typische Größe. Dafür prüfe man gerade eine Reihe von Standorten, heißt es bei Net Power - in den USA, aber auch im Ausland.

Von Ralph Diermann

"Süddeutsche Zeitung"