Von Gero von Randow

Kann es Kohlekraftwerke geben, die bei gleicher Leistung 20 Prozent weniger Brennstoff benötigen und einen entsprechend niedrigeren Ausstoß an Kohlendioxid (CO2) haben als bisher? In wenigen Jahren ist es soweit, meinen Stromlieferanten wie die Vereinigten Elektrizitätswerke Westfalen (VEW). Das fast utopisch klingende Ziel wollen sie mit einem ingenieurtechnischen Kreuzungsversuch erreichen, bei dem Kohle teils vergast, teils auf konventionelle Weise verbrannt wird. Im Techniker-Latein heißt das: "Integration von Gas-Dampfturbinenprozeß und Kohleteilvergasung", kurz GDK.

In herkömmlichen Kohlekraftwerken gehen rund 62 Prozent der eingesetzen Energie ungenutzt durch den Schornstein. Der Grund für die schlechte Stromausbeute ist vor allem die relativ niedrige Temperatur, bei der solche Anlagen arbeiten. Nach den Gesetzen der Thermodynamik läßt sich Wärme um so schlechter in nutzbare Energie umwandeln, je niedriger die Temperatur ist, bei der eine Kraftmaschine arbeitet.

Zur Stromerzeugung wird gewöhnlich mit der Hitze der verfeuerten Kohle Wasserdampf erzeugt, der dann eine Dampfturbine antreibt. Wasser geht jedoch normalerweise bereits bei hundert Grad in Dampf über, eine Temperatur, bei der sich nur wenige Prozent der Energie nutzen lassen. Um höhere Temperaturen und bessere Energieausbeute erzielen zu können, muß in Kern- oder Kohlekraftwerken mit einem gewaltigen Druck gearbeitet werden. Doch deutlich mehr als rund 500 Grad lassen sich kaum erzielen, weil sonst die Kessel und Rohre unter dem Druck zerplatzen. Wesentlich höhere Temperaturen, nämlich 1100 Grad und mehr, lassen sich beim direkten Verbrennen von Gasen in Gasturbinen erzielen. Entsprechend höher ist auch die Energieausbeute. Der Gedanke liegt also nahe, Kohle in Gas umzuwandeln und damit Strom zu erzeugen.

Bei der Kohlevergasung entsteht jedoch soviel Abwärme, daß diese Verluste den möglichen Energiegewinn einer Gasverfeuerung weitgehend zunichte machen. Hinzu kommt, daß für den Einsatz im Kraftwerk eine vollständige Vergasung der Kohle nur möglich ist, wenn diese pulverisiert und dann mit reinem Sauerstoff in Gas umgewandelt wird. Das Arbeiten mit Sauerstoff statt mit Luft ist jedoch mit zusätzlichen Energieverlusten verknüpft – und prohibitiv teuer.

Die westfälischen Kraftwerker umschiffen diese Klippen auf elegante Weise, indem sie konventionelle Verteuerung und Vergasung in einem Kraftwerk kombinieren. Nur siebzig Prozent der Kohle werden in Gas verwandelt, der Rest bleibt als Koks zurück. Hierbei ist kein reiner Sauerstoff notwendig, es genügt gewöhnliche Luft und die ist, vorläufig noch, gratis. Die Abwärme der Teilvergasung geht nicht verloren, sondern dient, zusammen mit der Hitze aus der Verbrennung des anfallenden Kokses, zum Betreiben einer Dampfturbine wie in einem gewöhnlichen Kraftwerk.

Das aus der Kohle gewonnene Gas, im wesentlichen ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff wie beim früher üblichen Stadtgas, wird zunächst gereinigt und dann in einer angekoppelten Gasturbine verfeuert – bei hoher Temperatur und Stromausbeute. Die sparsamen Westfalen nutzen selbst das heiße Abgas der Gasturbine noch, schleusen es ein in die Verbrennung des Kokses und damit in die Beheizung der Dampfturbine.