Gaskraftwerk

Ein Gaskraftwerk erzeugt elektrischen Strom aus der Wärme von Erdgas. Dabei wird zwischen Gasturbinenkraftwerk und einem mit Gas befeuerten Dampfkraftwerk unterschieden. Moderne Anlagen kombinieren beide Prinzipien im so genannten Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk (GuD). Gaskraftwerke sind als eines von wenigen Kraftwerkstypen spitzenlastfähig, das heißt, dass sie im Bedarfsfall in wenigen Minuten auf Spitzenleistung hochgefahren werden können. Das ist sehr wichtig für die Regelung eines Stromnetzes und verhindert Stromausfälle bei Spitzenverbrauch. Gaskraftwerke sind eher kostengünstig im Bau, haben dafür relativ hohe Brennstoffkosten, der Gaspreis orientiert sich faktisch am Ölpreis, Gas ist beinahe so teuer wie Öl. Der Energieträger Gas wird von Deutschland zu großen Teilen importiert, Hauptlieferant ist Russland.

Gaskraftwerke funktionieren nach dem klassischen Prinzip des Antriebs einer Turbine durch Wärme. Entweder wird mit Brenngas ein Wasserkessel erhitzt und der Dampf treibt eine Turbine an, dann handelt es sich um ein mit Gas befeuertes Dampfkraftwerk, oder das Gas dient selbst als Brennstoff, der eine Gasturbine antreibt. Moderne Kraftwerke kombinieren beide Funktionen.

In einem reinen Gasturbinenkraftwerk ist der Wirkungsgrad niedrig, das bedeutet, dass relativ wenig von der Ausgangsenergie in Strom umgewandelt wird, da die Abgase nach Antrieb der Gasturbine immer noch sehr heiß und damit energiegeladen sind. Neuere GuD-Kraftwerke nutzen diese heißen Gase deshalb ein zweites Mal, um zusätzlich einen Dampfkessel zu erhitzen, der seinerseits eine Dampfturbine antreibt. Beide Turbinen übertragen ihre Bewegungsenergie an Generatoren, die daraus Strom erzeugen.

Der Wirkungsgrad kann noch weiter erhöht werden durch Kraft-Wärme-Koppelung, indem also die restliche Abwärme zum Heizen über Nah- oder Fernwärme genutzt wird.

Vor- und Nachteile auf einen Blick

Vorteile

• Der Bau eines Erdgaskraftwerks ist relativ schnell und kostengünstig. Erdgaskraftwerke verfügen über eine relativ hohe Leistung.

• Stromerzeugung aus Gas ist flexibel, kann bei Bedarf schnell hochgefahren werden. Das hilft, Schwankungen im Stromnetz auszugleichen.     

• Erdgas emittiert größere Mengen von  CO₂. Erdgas hat allerdings unter den fossilen Energieträgern die relativ geringsten Emissionen. 

• Gaskraftwerke haben neben CO₂ noch weitere Emissionen wie Schwefel-, Kohlen- und Stickoxyde, die potenziell gesundheitsgefährdend sind.

• Die bekannten Gasvorräte reichen nur noch für ca. 60 bis 70 Jahre. Neue Vorkommnisse, besonders von Gashydraten, könnten jedoch die Verfügbarkeitsdauer ausdehnen, ebenso Maßnahmen der Energieeffizienz. Der Gaspreis ist bislang an den Ölpreis gekoppelt, Gas gilt als relativ teurer Grundstoff der Stromerzeugung. Die Erdgasvorkommen sind auf wenige Länder konzentriert, dies schafft bei Bedürftigkeit Importabhängigkeiten. 

Am 1. Januar 2009 wurden die russischen Gaslieferungen über die Ukraine an Westeuropa gestoppt. Russland und die Ukraine gaben sich gegenseitig die Schuld. Mitten im Winter geriet die Wärmeversorgung eines ganzen Kontinents in akute Gefahr. In Serbien blieben die Heizungen tatsächlich kalt, andere Länder verfügten über ausreichende Reserven und andere, wenn auch weniger bedeutende Lieferstrecken. Die EU reagierte politisch und übte Druck auf Russland und die Ukraine aus. Der amtierende EU-Ratsvorsitzende Topolanek drohte den Kontrahenten mit „ernsthaftem Eingreifen“ der Europäischen Union. Der Vorfall deckte die Abhängigkeit von West- und Mitteleuropa von Lieferungen des russischen Erdgases auf.

Ende 2009 unterschrieben über hundert (bzw. 48%) der Ärzte im französischen Sarreguemines eine Petition gegen das grenznahe Gaskraftwerk in Hambach (Lothringen, Frankreich). Sie befürchten gesundheitliche Risiken für die Bevölkerung. Gleichzeitig gab es eine Demonstration von 2000 Bürgerinnen und Bürgern gegen den Kraftwerkneubau.

Durch das Kraftwerk entstehen andererseits in der Region 50 Arbeitsplätze. Es wird nach Angaben der Betreiber nur rund die Hälfte der üblichen Betriebsstunden pro Jahr aktiv sein, und nur zu Spitzenlastzeiten Strom liefern. Die deutlich reduzierten Laufzeiten verringern das gesundheitliche Risiko.

Gaskraftwerke vernetzt gedacht

Die Laufzeit eines Gaskraftwerks liegt technisch bei bis zu fünfzig Jahren. Die verfügbaren Gasreserven reichen aber nur noch für schätzungsweise 60 bis 70 Jahre – heute gebaute Gaskraftwerke können das Ende des Brennstoffes gewissermaßen „noch erleben“. Unerschlossene Vorkommen werden allerdings noch auf eine Reichweite von mehreren Jahrhunderten geschätzt.

„Gas geben“, den Gasherd andrehen – die Befeuerung durch Gas kann offenkundig sehr schnell hochgefahren werden. Das gleiche gilt auch für die Stromerzeugung. Bei Bedarf können Gaskraftwerke in kürzester Zeit deutlich mehr Strom liefern. Das macht sie zu wichtigen Bestandteilen eines Stromnetzes und übrigens auch zu einer geradezu „symbiotischen“ Ergänzung von einigen erneuerbaren Energien.

Je stärker nämlich auf Energien aus Wind und Sonne gesetzt wird, desto größer wird auch der Bedarf nach Energieformen, die die wetterbedingten Schwankungen in deren Stromproduktion ausgleichen.

Gaskraftwerke haben neben CO₂ noch andere Emissionen. Für ein großes Kraftwerk schlagen jährlich bis zu 400 Tonnen Feinstaub zu Buche. Kühlwasser, das zurück in Flüsse emittiert wird (bei großen Kraftwerken ca. 1000 m3 pro Stunde), enthält Nitrate, Nitrite und Phosphate. Gleichwohl gelten Gaskraftwerke als deutlich umweltverträglicher als Kohlekraftwerke.

In manchen – kleineren – Gaskraftwerken werden als Gasturbinen so genannte Aeroderivative eingesetzt. Es handelt sich dabei schlicht um umkonstruierte Triebwerke von Großflugzeugen.

Eine Gasturbine von der Größe eines LKW-Anhängers kann eine Stadt von 300.000 Menschen mit Strom versorgen.

Verknüpfung zum Spiel

Gaskraftwerke sind eher billig im Bau, bei hohen Gaspreisen jedoch teuer im Betrieb. Ihr großer Vorteil ist, dass sie die Stromproduktion zum Beispiel bei Netzausfällen schnell hochfahren können. Dafür hat ein Gaskraftwerk CO₂-Emissionen. Durch Forschung ermöglichst Du Dir den Bau von Gaskraftwerken der Stufe 2, nämlich von Gas- und Dampf - Kombikraftwerken. Sie haben leicht geringere CO₂-Emissionen und Betriebskosten, leisten aber etwa das Doppelte an Strom. Dafür sind sie allerdings auch geringfügig teurer im Bau.

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