Entstehung / Erfindung / Vorgeschichte
Der Name GuD-Kraftwerk ist ein von der Firma Siemens geschützter Begriff. Gemeint ist damit eine Kombination aus Gasturbinen- und Dampfkraftwerk (GuD). Der Begriff Kombinationskraftwerk ist in Österreich und der Schweiz gebräuchlich. Durch den Einsatz der beiden Technologien wird zum einen der Wirkungsgrad erhöht und gleichzeitig der Verbrauch an zugeführter Energie (Primärenergie) gesenkt.
Funktionsprinzip / Technik
Nicht Wasserdampf treibt die Turbinenräder Gasturbinenkraftwerks an, sondern rund 500°C heißes Gas, das 800°C heiß aus Erdgas oder Öl in einer Brennkammer erzeugt wird. Damit beträgt der Wirkungsgrad zwar nur 33% bis 42%.
Wenn man jedoch die Technologie von Gasturbinenkraftwerk und Dampfkraftwerk kombiniert, lässt sich ein wesentlich höherer Wirkungsgrad (51% bis 58%) erzielen. Dazu lässt man das heiße Abgas nicht einfach verpuffen, sondern nutzt es dazu, zusätzlich einen Dampfkessel zu erhitzen, mit dessen Wasserdampf nachgeschaltete Turbinen angetrieben werden. Einen Wirkungsgrad sogar bis 85% wird erreicht, wenn man den heißen Wasserdampf zur Fernwärme nutzt.
Üblich sind ein bis drei Gasturbinen, die jeweils einen Generator antreiben und eine nachgeschaltete Dampfturbine.
aktuelle Anwendungsbeispiele
1994 bis 1996 wurde das Heizkraftwerk Berlin-Mitte erbaut. Das Werk des Kasseler Architekten Jochem Jourdan ist nicht nur ein Beispiel für moderne Industriearchitektur, sondern auch für besonders effiziente Energieumwandlung. Das Gas- und Dampfkraftwerk HKW Mitte der Vattenfall Europe AG kann 440 MW erzeugen und damit rund 600.000 Haushalte umweltverträglich mit Strom versorgen. Durch die Kombination von zwei Gasturbinen, zwei nachgeschalteten Abhitzekessel und einer Dampfturbine erzeugt das Kraftwerk Strom und Wärme und erreicht dabei einen Ausnutzungsgrad der Brennstoffenergie von fast 90%.
Das Kraftwerk Gersteinwerk bei Werne an der Lippe ist ein Kombinationskraftwerk, das von der RWE-Power AG mit Steinkohle und Erdgas betrieben wird. Zwischen 1913 und 1917 wurden die Kohlekraftwerksblöcke errichtet. Erst Anfang der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts folgten vier Erdgas-Kraftwerksblöcke, der Kombinationskraftwerksblock 1984. Diese liefern heute jeweils rund 420 MW und decken damit die Spitzenlasten ab.
Nutzung / Erzeugung Zahlen
GuD- oder Kombinationskraftwerke erzeugen typischerweise zwischen 80 und 830 MW pro Turbine. Brennstoffnutzungsgrade bis zu 90% können erreicht werden und die CO2-Emissionen sind die niedrigsten in Vergleich zu allen allen thermischen Kraftwerken.
Vorteile / Nachteile
Die Vorteile von GuD- oder Kombinationskraftwerken liegen neben der geringen Gesamtemissionen auch in der kurzen Errichtungszeit der Anlage, die für ihr Gasaggregat weder aufwendige Kühltürme noch Rauchgasreinigung braucht. Wegen der kurzen Anlaufzeit der Gasturbine wird dieser Kraftwerkstyp gern zum Ausgleich von Lastspitzen verwendet. Darüber hinaus zeichnen sich GuD-Kraftwerke durch hohe Betriebszuverlässigkeit aus.
Wenn der Wirkungsgrad mehr als 57,5 % beträgt, werden diese Kraftwerke in Deutschland, ähnlich wie in anderen Ländern, steuerlich begünstigt. Wenn der Wirkungsgrad noch höher liegt und das Kraftwerk zu 70% des Jahres für die Energiegewinnung verfügbar ist, verzichtet der Staat sogar auf die Erdgassteuer von 5,50 EUR pro MWh.
Allein der Brennstoff ist vergleichsweise teuer. Die Brennstoffkosten machen ca. ¾ der Produktionskosten aus. Zur Zeit wird die Nutzung von Kohlestaub als Brennstoff erforscht.
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