Kohlekraftwerk

„Ein Schritt zum Wärmespeicherkraftwerk“

Von Michael Gneuss · 2020

Kohlekraftwerke können zu Wärmespeicherkraftwerken umgebaut werden. In diesen wird Erneuerbare Energie gespeichert und zum Beispiel in Dunkelflauten wieder zur Stromversorgung eingesetzt. Mithilfe von Wärmespeicherkraftwerken könnte die Leistung von Photovoltaik-Anlagen in Deutschland weiter ausgebaut werden, ohne Stromüberschüsse tagsüber oder Versorgungslücken nachts signifikant zu verstärken. Prof. Dr. André Thess, Direktor des Instituts für Technische Thermodynamik im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, erläutert das Konzept.

Ein Kohlekraftwerk mit qualmenden Schornsteinen
Foto: iStock/Wang Meng

Wie ist die Idee der Wärmespeicherkraftwerke entstanden?

Die DLR-Institute für Technische Thermodynamik und für Solarforschung arbeiten seit vielen Jahren an der Kombination aus solarthermischen Kraftwerken und Flüssigsalz-Wärmespeichern zur Erzeugung grundlastfähiger erneuerbarer Energie. Von diesem Konzept ist es nur ein kleiner Schritt zum Wärmespeicherkraftwerk – aber möglicherweise ein großer Schritt für die Menschheit. 

 

Porträt: Prof. Dr. André Thess, Direktor des Instituts für Technische Thermodynamik im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt,
Prof. Dr. André Thess, Direktor des Instituts für Technische Thermodynamik im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Warum bietet sich der Umbau von Kohlekraftwerken dafür an? Ist das billiger als ein Neubau von Wärmespeicherkraftwerken?

Wir unterscheiden zwischen zwei Systemen: dem Wärmespeicherkraftwerk und der Carnot-Batterie. Ein Wärmespeicherkraftwerk entsteht durch Umbau eines existierenden Kohlekraftwerks, vergleichbar mit dem Umbau einer Pferdekutsche zu einem Benzinauto durch Gottlieb Daimler. Die Carnot-Batterie ist hingegen ein neues Speichersystem auf der grünen Wiese, vergleichbar mit einem modernen Auto, in dem alle Komponenten aufeinander abgestimmt sind. Für den Umbau der weltweiten Energieversorgung benötigen wir beide Systeme. 

Können Sie das Prinzip der Wärmespeicherkraftwerke kurz erläutern?

Bei einem Kohlekraftwerk wird der kohlebefeuerte Dampferzeuger abgerissen und durch einen Zweitank-Flüssigsalz-Wärmespeicher ersetzt. Dampfturbine und Generator bleiben erhalten. Die Wärmespeicher haben etwa die Größe von Gasometern. Das geschmolzene Salz wird durch erneuerbaren Strom von etwa 250 Grad Celsius auf etwa 550 Grad Celsius geheizt. Aus der Wärme wird bei Bedarf mittels der Dampfturbine Strom erzeugt. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit erneuerbarer Energie im Umfeld des Kraftwerks. In künftigen Generationen von Wärmespeicherkraftwerken könnten innovative Hochtemperaturwärmepumpen zum Einsatz kommen, die das DLR im neu gegründeten DLR-Institut für CO2-arme Industrieprozesse entwickelt. 

Wo kann der Umbau von Kohlekraftwerken zu Wärmespeicherkraftwerken – auch unter Betrachtung wirtschaftlicher Aspekte – zum Einsatz kommen?

Grundsätzlich kann jedes der etwa 3.000 Kohlekraftwerke weltweit zu einem Wärmespeicherkraftwerk umgebaut werden. Unsere vorläufigen Berechnungen zeigen, dass der Umbau CO2-Vermeidungskosten von etwa 100 Euro pro Tonne CO2 erfordert – ein sehr wettbewerbsfähiger Wert. Sobald der CO2-Preis – ob durch Besteuerung oder durch Emissionshandel – in diese Regionen kommt, ist ein Umbau wirtschaftlich vorteilhaft. Solange dies nicht der Fall ist, lässt sich der Umbau nur mit Fördermaßnahmen wirtschaftlich darstellen. 

Sie haben Ihr Konzept „Third Life“ genannt. Das zweite Leben der Kohlekraftwerke ist danach ein Leben als Gaskraftwerk. In welchen Fällen ist auch dieses zweite Leben angedacht und wann kommt ein direkter Umbau zum Wärmespeicherkraftwerk infrage?

Wir sind in der Lage, für jedes Kohlekraftwerk auf der Welt auf der Basis von Satellitendaten und ausgefeilter Simulationssoftware die Umbaukosten und die CO2-Vermeidungskosten für Second Life und Third Life zu berechnen. So können wir bei Bedarf jedem Kraftwerksbetreiber sagen, welche Umbaumaßnahme die wirtschaftlichere ist. Diese Analyse muss für jedes Kraftwerk und jeden Standort in Maßarbeit erstellt werden.

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