Kohle sparen, Klima schonen

Um Rohstoff zu sparen und Emissionen zu senken, versuchen die Betreiber, den Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken immer weiter zu erhöhen. Bilfinger Berger leistet einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung und damit auch zum Klimaschutz.

(Text: Sara Mously, Fotos: Eric Vazzoler)

In der Oberlausitz entsteht einer der modernsten Braunkohle-Kraftwerksblöcke weltweit. Während der durchschnittliche Wirkungsgrad dieser Anlagen bei 30 Prozent liegt, soll er in Block R des Kraftwerks Boxberg mehr als 43 Prozent erreichen. Die Rohre, die den Wasserdampf zu den Turbinen leiten, sind dafür ein wichtiger Baustein. Mit über 600 Grad wird der Dampf ab Februar 2011 durch die Leitungen schießen, ohne dass sie rissig werden oder sich verformen dürfen, und das bei einem Druck von 280 bar.

Bilfinger Berger ist eines von nur einer Handvoll Unternehmen weltweit, die dem eingesetzten Spezialstahl P 92 gewachsen sind, einer Legierung mit Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium und Niob. In ihrem Werk in Essen können die Bilfinger Berger Leute an einer vier Millionen Euro teuren Maschine die Rohre mit zehn Zentimeter starken Wänden millimetergenau biegen.

„Bis zu 13 Tonnen wiegt so ein Rohrsegment“, sagt Projektleiter Arno Schulz. 150 Meter hohe Kräne sind nötig, um die Elemente im Kraftwerk in die richtige Position zu bugsieren. Mit schweren Stahlhaken und Kettenzügen übernehmen die Arbeiter anschließend die Feinjustierung: „Da müssen schon mal acht Mann gemeinsam anpacken.“

Bilfinger Berger forscht an neuen Methoden, um die Wirkungsgrade weiter zu erhöhen

Tag und Nacht sind Rohrleitungsspezialisten damit beschäftigt, die Segmente zu einem Gesamtsystem zusammenzuschweißen. Für die besonders dicken Rohre setzen sie dafür ein automatisiertes Verfahren ein, das computergesteuerte Orbital-Engspaltschweißen. „Vor allem, weil es präziser ist als von Hand“, erklärt Schweißer Uto Kubitzki und legt eine Metallschiene um eines der beiden Rohrenden, die er miteinander verbinden will. Zwischen den Rohren lässt er einen Spalt frei, diese ein Zentimeter breite Lücke wird nun Schritt für Schritt mit Schweißdraht aufgefüllt. Dafür bringt Kubitzki an der Schiene einen etwa 15 Zentimeter langen Dorn an, der in den Spalt hineinragt. An seiner Spitze glüht die Schweißelektrode, die mit jeder Umdrehung eine millimeterdünne Lage über die nächste schweißt. Langsam und präzise geht die Arbeit voran. Eine Runde dauert 20 Minuten, etwa 80 Umdrehungen sind nötig, bis der achteinhalb Zentimeter tiefe Spalt gefüllt ist und die Rohre stabil miteinander verbunden sind.

Bis weit über einen halben Meter reichen die Durchmesser der Rohre, sie schlängeln sich von der ebenen Erde bis hoch unter die Decke des 135 Meter hohen Kesselhauses, winden sich über hunderte von Metern durch ein Gewirr aus Gerüsten, Treppen, Stahlträgern und Ketten. „In den letzten Jahren gab es enorme Entwicklungen im Kraftwerksbau“, erzählt Arno Schulz. „Vor allem die Wirkungsgrade sind gestiegen.“ Mit den P 92-Rohrleitungen trägt Bilfinger Berger maßgeblich zum Klimaschutz bei, „denn je effizienter wir jedes Gramm Kohle ausnutzen, desto weniger CO2 wird freigesetzt.“

Um die Wirkungsgrade immer weiter zu erhöhen, forscht Bilfinger Berger laufend an neuen Methoden. So wird in Block R auch das im Konzern entwickelte Powerise-Verfahren Anwendung finden, bei dem die Restwärme des noch bis zu 150 Grad heißen Rauchgases beispielsweise zum Vorwärmen des Speisewassers eingesetzt wird.

Weitere Effizienzsteigerungen werden durch eine verbesserte Trocknung der Braunkohle erreicht. Bei einer Versuchsanlage im Vattenfall- Kraftwerk Schwarze Pumpe testet Bilfinger Berger die druckaufgeladene Dampfwirbelschichttrocknung. Ein höherer Druck in der Anlage erlaubt niedrigere Temperaturen und damit einen geringeren Energieeinsatz als herkömmliche Methoden. Ähnlich wie in einem Schnellkochtopf wird die Wärmeenergie optimal ausgenutzt, der Wassergehalt der Braunkohle gleicht sich dem von Steinkohle an. Der Wirkungsgrad so ausgestatteter Kraftwerke kann um bis zu fünf Prozentpunkte zunehmen.

Auf weitere Effizienzsteigerungen zielt eine Versuchsanlage in Gelsenkirchen ab, in der 700 Grad heißer Dampf durch die Leitungen schießt. Bilfinger Berger hat für die dort verwendeten Rohre den Werkstoff Alloy 617 verarbeitet, der zum größten Teil aus extrem hitzebeständigem Nickel besteht. Nach vier Jahren Testbetrieb untersuchen Metallurgen nun die Auswirkungen auf das Material. „In fünf bis sechs Jahren können wir Kraftwerke mit Rohrleitungen aus Nickelbasiswerkstoffen versorgen“, sagt Gerd Lesser, Vorsitzender der Geschäftsführung von Bilfinger Berger Power Services. „Zusammen mit unseren Verfahren zur Kohlevortrocknung und Wärmerückgewinnung werden wir beim Wirkungsgrad die 50-Prozent- Marke schaffen.“

Der durchschnittliche Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken beträgt weltweit rund 30 Prozent, in Europa 36 Prozent. In Deutschland erzielen Anlagen durchschnittliche Wirkungsgrade von 38 Prozent und zählen damit zur Weltspitze.

In der Technik von Kohlekraftwerken steckt noch erhebliches Entwicklungspotenzial zur Senkung von Kohleverbrauch und CO2-Emissionen. Die Weiterentwicklung zielt in den nächsten zehn Jahren auf einen Wirkungsgrad von 55 Prozent.