Gas- und Dampf (GuD)-Kraftwerke von Siemens gehören zu den umwelt- und klimaverträglichsten fossil-befeuerten Kraftwerken weltweit. Bei einem GuD-Kraftwerk entweichen die heißen Abgase der Gasturbine nicht ungenutzt in die Umgebung, sondern erzeugen Dampf für eine nachgeschaltete Dampfturbine. Durch die Kombination beider Prozesse lässt sich der Wirkungsgrad deutlich erhöhen.
Moderne GuD-Kraftwerke verfügen über Wirkungsgrade von rund 58 Prozent. Weitere Steigerungen des Wirkungsgrads sind durch höhere Verbrennungstemperaturen möglich. Ein weiterer Vorteil dieses Kraftwerkstyps ist die relativ geringe CO2-Intensität des Energieträgers Erdgas im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen. Damit stellen Turbomaschinen in GuD-Kraftwerken eine der Schlüsseltechnologien der Stromerzeugung bei der Bekämpfung des Klimawandels dar.
Im Dezember 2007 hat Siemens die mit einer Leistung von 340 Megawatt leistungsstärkste und zugleich umweltfreundlichste Gasturbine der Welt zum ersten Mal im Kraftwerk Irsching (Bayern) gezündet. Mit der neuen Gasturbine greift Siemens nach dem Weltrekord beim Wirkungsgrad. Seit Januar 2008 läuft der 18-monatige Testbetrieb. Die neue Gasturbine setzt neue Standards in punkto Wirtschaftlichkeit, Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Aufgrund der verbesserten Energieeffizienz benötigt die Gasturbine weniger Brennstoff pro erzeugter Kilowattstunde. Gleichzeitig verringern sich die CO2- und Stickoxid-Emissionen. Im späteren kombinierten Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Betrieb soll die Turbine mit über 60 Prozent einen neuen Weltrekord beim Wirkungsgrad erreichen. Der im Vergleich mit bisherigen GuD-Anlagen um zwei Prozentpunkte höhere Wirkungsgrad bedeutet, dass in einem Kraftwerk dieser Leistung jedes Jahr 40.000 Tonnen weniger CO2 entstehen.
Aufgrund der besonderen Vorteile des GuD-Prozesses soll diese Technik nicht nur für Gas, sondern zukünftig auch für Brennstoffe wie Kohle, Biomasse oder Rückstände aus Raffinerien Verwendung finden. Den größten Erfolg versprechen hier GuD-Kraftwerke mit integrierter Vergasungsanlage, sogenannte IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle)-Kraftwerke.
| Kundennutzen |
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| - Deutlich erhöhter Wirkungsgrad durch Kombination Gas- und Dampfturbine - Hohe Flexibilität und Verfügbarkeit, niedrige Lebenszykluskosten - Niedrigerer Brennstoffverbrauch - Reduzierte Betriebskosten |
| Umweltnutzen |
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| - Deutlich geringere CO2-Emissionen je kWh – rund 345 Gramm pro Kilowattstunde bei modernen GuD-Kraftwerken im Vergleich zu rund 578 Gramm pro Kilowattstunde im Weltdurchschnitt der Stromerzeugung - Weitere Emissionsminderungen sind absehbar – jährlich 40.000 Tonnen weniger CO2- Emissionen durch um zwei Prozentpunkte höheren Wirkungsgrad gegenüber vorangegangener Kraftwerkstechnologie. |
Die Unterzeichner des Kyoto-Protokolls haben sich dazu verpflichtet, den Ausstoß von Treibhausgasen bis 2012 deutlich zu reduzieren. Vor allem Kraftwerke, die mit Kohle befeuert werden, zählen zu den größten Produzenten von CO2. Siemens stattet Kohlekraftwerke mit neuester Technik aus und verhilft den bereits bestehenden Anlagen damit auch zu höherer Effizienz. Modernisierungen und Upgrades bestehender Kraftwerke sind Maßnahmen, die mit vergleichsweise geringen Investitionen ein hohes CO2-Vermeidungspotenzial erschließen.
Im Auftrag der RWE Power AG modernisiert Siemens das Dampfkraftwerk Niederaußem in Nordrhein-Westfalen. Dank modernster Turbinentechnik sinkt bei gleicher Stromproduktion der CO2-Ausstoß der Anlage um 600.000 Tonnen pro Jahr.
Bis zum Jahr 2020 soll der Wirkungsgrad von neu installierten Kohlekraftwerken die 53-Prozent-Marke überschreiten, derzeit sind bis zu 47 Prozent möglich. Würde man weltweit alle Dampfkraftwerke mit modernster Technologie ausrüsten, so könnten damit 1,7 Milliarden Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr eingespart werden.
Für die optimale Ausnutzung des eingesetzten Brennstoffes in fossilen Kraftwerken ist es erforderlich, die Kraftwerksanlagen thermodynamisch optimal zu betreiben sowie unnötige An- und Abfahrvorgänge zu vermeiden. Die IT-Lösung „Energy Management Suite“ (EMS) von Siemens unterstützt dabei die Betreiber von Kraftwerken und trägt somit auch zur Brennstoffeinsparung und Emissionsminderung bei.
| Kundennutzen |
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| - Im Mittel über 2 Prozent-Wirkungsgradsteigerung bei Modernisierungen und Upgrades - Mehrleistung bei gleichem Brennstoffeinsatz - Verlängerte Wartungszyklen, Lebensdauerverlängerung der Gesamtanlage |
| Umweltnutzen |
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| - Dank modernster Turbinentechnik sinkt beispielsweise im Dampfkraftwerk Niederaußem bei gleicher Stromproduktion der CO2-Ausstoß um 600.000 Tonnen pro Jahr - Gleichermaßen sinkende spezifische Emissionen anderer Luftschadstoffe - Hohe CO2-Minderung bezogen auf das Investment |
Brennstoffzellen verwandeln die chemische Energie eines Brennstoffs direkt in Strom und Wärme. Dabei können hohe Wirkungsgrade erzielt werden. Gekoppelt mit einer Mikro-Gasturbine ist ein elektrischer Wirkungsgrad von über 55 Prozent möglich, gekoppelt mit einer fortschrittlichen Gasturbine sogar bis zu 70 Prozent. Dank geringster Stickoxid-, Kohlenstoffmonoxid- und Schwefeldioxid-Emissionen sind Brennstoffzellen unter Umweltschutzgesichtspunkten eine äußerst attraktive Alternative zu konventionellen Technologien der Stromerzeugung.
Siemens ist weltweit führend im Bereich Festkeramik-Brennstoffzellen (SOFC) und hält den Weltrekord im Dauerbetrieb einer 100 Kilowatt-Hochtemperatur-Demonstrationsanlage.
| Kundennutzen |
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| - Hohe Verfügbarkeit und extrem niedrige Geräuschentwicklung - Kompakte Bauweise, einfache Bedienbarkeit |
| Umweltnutzen |
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| - Nahezu keine Stickoxid- und Schwefeldioxid-Emissionen - Niedrige CO2-Emissionen bei Erdgasbetrieb - Null Emissionen bei Wasserstoffbetrieb - Hoher Wirkungsgrad |
Mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), das heißt der gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Fernwärme, erhöht sich der energetische Gesamtnutzungsgrad auf bis zu 90 Prozent. In einem Kraftwerk mit KWK wird im Gegensatz zu einem rein Strom erzeugenden Kraftwerk fast keine Abwärme ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Nahezu die gesamte Abwärme wird bei dieser Anlage zur Erzeugung von Dampf (Wärme) genutzt. Insofern ist eine KWK-Anlage die effizienteste Art, Strom und Wärme zu erzeugen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass sowohl Wärme als auch Strom benötigt werden und entsprechende Abnehmer dafür zur Verfügung stehen.
So besitzt das GuD-Kraftwerk mit KWK der BASF in Ludwigshafen einen Brennstoffausnutzungsgrad von rund 90 Prozent. Die CO2-Einsparungen pro Jahr belaufen sich auf mehr als 500.000 Tonnen. Der hohe Wirkungsgrad einer KWK-Anlage trägt erheblich zur Wirtschaftlichkeit und zur Schonung der Umwelt bei. Siemens hat in jüngster Zeit mehrere Aufträge für KWK-Anlagen in Deutschland, Russland, Weißrussland und Südkorea erhalten.
| Kundennutzen |
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| - Hohe Wirtschaftlichkeit durch Brennstoffausnutzung von bis zu 90 Prozent - Verkauf von Strom- und Wärme möglich |
| Umweltnutzen |
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| - Deutliche geringere CO2-Emissionen im Vergleich zu getrennter Erzeugung von Strom und Wärme - Niedrige Stickoxid-Emissionen |
Kraftwerke können noch wirtschaftlicher betrieben werden, wenn sie durch ein modernes Leittechniksystem gesteuert werden. Mit der SPPA T3000 (Siemens Power Plant Automation)-Technologie der vierten Generation bietet Siemens eines der leistungsfähigsten und zukunftssichersten Systeme der Welt an.
Das System bringt ein Kraftwerk zum Laufen und liefert gleichzeitig einen Überblick über dessen Zustand und Funktionen. SPPA T3000 ist komplett über das Internet zu bedienen und bündelt alle Funktionen, die zu einer höheren Energieeffizienz und zu niedrigeren Betriebskosten führen. Durch die im Prinzip Hardware-unabhängige Software ist das System auf Langlebigkeit und niedrigste Instandhaltungs- und Lebenszykluskosten ausgelegt.
Siemens-Leittechnik ist weltweit im Einsatz. Ein Beispiel ist das bereits in den 1960er Jahren gebaute Kohlekraftwerk Komati in Südafrika, das bis 2009 mittels Siemens-Technologie auf den neuesten Stand gebracht wird. Die Anlage mit insgesamt sechs Kraftwerksblöcken verfügt über eine installierte Leistung von rund 1.000 Megawatt. Durch die komplette Modernisierung der Kraftwerksleittechnik wird eine zuverlässige und wirtschaftliche Stromerzeugung für die nächsten 15 Jahre gewährleistet.
| Kundennutzen |
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| - Modernste Kraftwerksleittechniksystem - Höhere Energieeffizienz und niedrigere Betriebskosten - Einfache Bedienbarkeit über das Internet - Langlebigkeit und niedrigste Instandhaltungs- und Lebenszykluskosten |
| Umweltnutzen |
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| - Höhere Energieeffizienz - Optimierte Umweltleistung der Anlage |