Turbomaschinen für das emissionsarme Kraftwerk - Klimaschonende Kraftwerkstechnik

Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen befeuert werden, bleiben auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar für eine sichere Energieversorgung. So geht die Internationale Energieagentur davon aus, dass auch bei einem starken Ausbau der erneuerbaren Energien und einem deutlichen Anstieg der Energieeffizienz die fossilen Brennstoffe im Jahr 2050 immer noch rund 70 Prozent des Weltenergiebedarfs decken müssen.

Um diese Form der Energieerzeugung klimafreundlich und nachhaltig zu gestalten, muss das Treibhausgas Kohlendioxid, welches in diesen Kraftwerken anfällt, so weit wie möglich aus der Umwelt entfernt werden. Dazu sind verschiedene Verfahren in der Entwicklung, mit denen CO2 vor bzw. nach den eigentlichen Kraftwerksprozessen abgeschieden und in unterirdischen Lagern dauerhaft deponiert werden kann. Diese Prozesse (man spricht von Carbon Capture and Storage, CCS) haben jedoch den Nachteil, dass sie selbst Energie (bzw. Brennstoff) benötigen und damit den Gesamtwirkungsgrad der Kraftwerke verringern. Umso wichtiger ist es daher, parallel zur Entwicklung der CCS-Verfahren die Effizienz von Kraftwerken über das in den letzten Jahrzehnten bereits erreichte Maß hinaus zu steigern und damit den Wirkungsgradverlust infolge CO2-Abtrennung so weit wie möglich auszugleichen.

Im Zentrum von Forschung und Entwicklung stehen die Turbomaschinen, die in den Dampf-, Gas- oder Kombikraftwerken (GuD) für die eigentliche Energieumwandlung verantwortlich sind. Auf allen Stufen der technischen Prozesse – von der Verdichtung der Gase über die Verbrennung in Gasturbinenbrennkammern bis hin zur Expansion in den Turbinen – sind Innovationen vonnöten, um die gesteckten Ziele bei Wirkungsgrad, Zuverlässigkeit und Umweltfreundlichkeit tatsächlich zu erreichen. Neue, extrem temperaturresistente Werkstoffe (z.B. thermoschockbeständige Keramiken) und Beschichtungen, optimierte Verfahren für Kühlung und Abdichtung, eine perfektionierte Luft- bzw. Gasströmung in Verdichter und Turbine (Aerodynamik) sowie eine schadstoffarme Verbrennung sind hier gleichermaßen wegweisend für die Entwicklung der kommenden Jahre.