zurück zur Übersicht

Ortstermin: Kohleausstieg im Kieler Wärmenetz

Ortstermin: Kohleausstieg im Kieler Wärmenetz

Deutschland debattiert über den Kohleausstieg bis zum Jahr 2038 – die Kieler Stadtwerke haben bereits dieses Jahr Fakten geschaffen: Das Kohlekraftwerk der Stadt wurde im Frühjahr endgültig abgeschaltet. Ein vollkommen neuer Kraftwerkstyp wird das Wärmenetz der Stadt und damit die Kieler Haushalte zur Heizsaison 2019 hocheffizient mit Wärme und Strom versorgen.
Von Louis-F. Stahl

(23. Oktober 2019) Ein Großkraftwerk besteht für gewöhnlich aus einer großen Anlage mit einem Generator. Tritt eine Störung auf, geht das Kraftwerk komplett vom Netz. Im Betrieb muss wiederum eine Mindestlast gefahren werden, damit das Kraftwerk funktioniert, was bedeutet, dass eine Regelbarkeit nur im Bereich von 0 Prozent (aus) sowie zwischen etwa 45 Prozent (Mindestlast) und 100 Prozent (Volllast) gegeben ist. Lediglich durch den Bau mehrerer großer Kraftwerksblöcke lässt sich eine Flexibilisierung erzielen, doch damit steigt auch die Leistung und die Kosten vervielfachen sich mit jedem zusätzlichen Kraftwerksblock. Auch beim Kaltstart sind selbst neue Großkraftwerke behäbig und damit kaum zum Ausgleich fluktuierender Erzeugung aus Sonne und Wind geeignet: Ein Kaltstart benötigt bei Kohlekraftwerken mehrere Stunden und Gasturbinenkraftwerke, wie das hochmoderne GuD-Kraftwerk in Irsching bei München, schaffen einen Start in bestenfalls 30 bis 40 Minuten.

1900 „Küstenkraftwerk“ in Kiel / Foto: Stadtwerke Kiel

Vom außerhalb des Stadt-Kerngebietes liegenden „Küstenkraftwerk“ mit seinem 30 Millionen Liter Wärmespeicher verläuft unter der Kieler Förde hindurch ein Tunnel mit den Fernwärmeleitungen zu den 70.000 Wärmeabnehmern der Stadtwerke.

Blockheizkraftwerke als Lösung?

Mit motorischen Blockheizkraftwerken (BHKW) gibt es zwar eine binnen 3 bis 5 Minuten schnellstartfähige Alternative zu Gasturbinen. Aber auch BHKW sind im Betrieb nur in den oben genannten Grenzen regelbar. Zudem ist die Leistung begrenzt: Gasmotoren mit Leistungen von 100 Megawatt – oder gar den 850 MW, die der Gasturbinenblock 6 in Irsching liefern kann – gibt es bisher nicht und solche Motoren wären vermutlich auch für viel Geld nicht konstruierbar. Motoren bis 10 MW werden hingegen von diversen Herstellern serienmäßig gefertigt und sind vergleichsweise kostengünstig am Markt verfügbar.

Neuland betreten

Das brachte die Kieler Stadtwerke auf eine Idee: Warum nicht einfach 5, 10 oder gleich 20 preisgünstige Standard-BHKW mit jeweils 10 MW in eine Halle stellen und so ein Kraftwerk in der passenden Größe erschaffen? Ein solches Gasmotorenheizkraftwerk (GHKW) wäre schnellstartfähig und je nach aktuellem Leistungsbedarf lassen sich einfach mehr oder weniger Motoren einschalten. Ein valides Argument gegen das Konzept fand sich nicht, nur gebaut hat ein solches GHKW bisher noch niemand. Die Kieler Stadtwerke haben den Schritt gewagt und noch bevor ihr „Küstenkraftwerk“ am Netz ist, haben mit den Stadtwerken Wiesbaden und Chemnitz bereits andere Wärmenetzbetreiber mit dem Bau eigener GHKW begonnen.

Vortrag im Dezember 2015 „Große Gasmotoren für die Fernwärmeversorgung in Kiel“: https://youtu.be/bzW0tLK9wF8

Der Kieler Stadtwerke-Vorstand Dr. Jörg Teupen erläutert im Gespräch mit der Energiedepesche die Hintergründe des Kieler GHKW-Leuchtturmprojektes.

1900 Dr. Jörg Teupen

Unser Interviewpartner Dr. Jörg Teupen leitet seit 2012 als Vorstand Technik das Projekt „Küstenkraftwerk“ bei den Stadtwerken Kiel.

Frage: Was veranlasst Kiel, den Kohleausstieg bereits heute zu vollziehen?

Antwort: Für uns stellte sich vor gut 12 Jahren die Frage, ob es Sinn ergibt, das bestehende Kohlekraftwerk aufwendig zu sanieren oder ein neues 800-Megawatt-Kohlekraftwerk zu errichten. Bereits damals hat die Stadt Kiel als Anteilseigner der Stadtwerke dieses Vorhaben aus Klimagesichtspunkten kritisch betrachtet und auch aus Flexibilitätsgesichtspunkten erschien ein einzelnes Kraftwerk zu träge. Heute können wir – auch wirtschaftlich – froh sein, dass im Jahr 2009 dieser große „Plan A“ verworfen wurde.

Frage: Aus welchem Grund fällt das neue Kraftwerk mit knapp unter 200 MW deutlich kleiner als „Plan A“ aus?

Antwort: Das geplante Kohlekraftwerk hätte als Dauerläufer klassisch der Stromerzeugung gedient und nur einen Teil der Abwärme in das Fernwärmenetz eingespeist. Das neue Gasmotorenkraftwerk soll hingegen ausschließlich unter Nutzung von Kraft-Wärme-Kopplung betrieben werden. Und dank eines großen Wärmespeichers, der Stromerzeugung und Wärmebereitstellung entkoppelt, können wir flexibel auf den Strommarkt beziehungsweise die fluktuierende Erzeugung aus erneuerbaren Quellen reagieren.

Frage: Inwiefern eignet sich ein „flexibles“ Gaskraftwerk als Partner für die Erzeugung aus Erneuerbaren?

Antwort: Unser bisheriges Kohlekraftwerk bestand aus einem einzigen Kraftwerksblock, der vier Stunden zum Hochfahren benötigte. Das neue Gasmotorenkraftwerk besteht aus 20 einzelnen Blockheizkraftwerken mit jeweils 10 Megawatt elektrischer Leistung. Unsere Anforderung ist ein vollständiges Hochfahren der Leistung innerhalb von maximal 5 Minuten, eine sofortige Abschaltbarkeit sowie die Fähigkeit, die Motoren mehrmals täglich starten zu können. Damit ist das neue Kraftwerk neben der reinen Erzeugungsleistung auch sehr gut am Regelenergiemarkt platzierbar.

1900 Herzstück „Küstenkraftwerk“: 20 Blockheizkraftwerke vom Typ Jenbacher J920 FleXtra / Foto: Stadtwerke Kiel

Herzstück des Küstenkraftwerks sind 20 Blockheizkraft-werke vom Typ Jenbacher J920 FleXtra. Das gesamte Kraftwerk wird für die Stadtwerke vom Generalunternehmer Kraftanlagen München errichtet.

Frage: Warum setzen Sie auf Erdgas und nicht auf erneuerbare Energien?

Antwort: Durch den Umstieg von Kohle auf Gas sowie die gesteigerte Effizienz des neuen Kraftwerkes senken wir den CO2-Ausstoß um mehr als 70 Prozent gegenüber einem Kohlekraftwerk und katapultieren die Stadt Kiel mit einem Schlag in die Erreichung ihrer Klimaschutzziele für das Jahr 2020. Zudem benötigen Planung und Bau eines großen Kraftwerkes Vorlaufzeiten von vielen Jahren. Vor gut zehn Jahren wurde unser klimafreundliches Projekt sehr kritisch betrachtet – damals planten andere Versorger noch Kohleblöcke. Man muss aber auch sehen, dass bei einer Dunkelflaute im Winter Strom und Wärme irgendwo erzeugt werden müssen. Die einzig belastbare und bezahlbare Antwort auf dieses Bedürfnis war vor zehn Jahren – und ist auch heute – ein hochflexibles Gaskraftwerk, zumal das Gasnetz durch die zunehmende Einspeisung grüner Gase oder Power-to-Gas für die Energiewende bestens gerüstet ist. Heute übernehmen andere Stadtwerke unser Gasmotoren-Kraftwerkskonzept. Und wir prüfen derzeit mit einer Machbarkeitsstudie, ob wir unser Küstenkraftwerk um eine Großwärmepumpe erweitern sollen. Außerdem haben wir einen Elektrodenkessel mit 35 MW errichtet, der theoretisch Windstromüberschüsse verheizen und negative Regelleistung erbringen könnte.

Frage: Weshalb nur „theoretisch“?

Antwort: Derzeit fehlt der ordnungsrechtliche Rahmen! Wir haben im Küstenkraftwerk einen Kessel, der bei Windstromüberschüssen verhindern könnte, dass Windkraftanlagen abgeschaltet werden müssen. Wenn wir aber zu einem solchen Zeitpunkt den überschüssigen regenerativen Strom in Wärme umwandeln, müssten wir von den Netzentgelten über Umlagen und Steuern so viele Abgaben leisten, dass es für uns nicht bezahlbar ist. Gleichzeitig werden die abgeschalteten Windkraftanlagenbetreiber in Nordfriesland auf Kosten der Stromkunden entschädigt. Die Landespolitik in Schleswig-Holstein hat bereits erkannt, dass dies ökologisch und ökonomisch unsinnig ist. Die Bundespolitik hält hingegen noch daran fest, Windkraftanlagen abzuregeln und ein paar Kilometer weiter fossil Wärme zu erzeugen, die in dem Moment besser und kostengünstiger regenerativ erzeugt werden könnte.