Aktuell / 27.03.2017

Forschungsnetzwerk gestartet

Dr. Rodoula Tryfonidou, Referatsleiterin für Grundsatzfragen und Strategie der Energieforschung im BMWi, freute sich viele Industrievertreter begrüßen zu können. (Quelle: BINE Informationsdienst)

Die Gründungsveranstaltung des neuen Forschungsnetzwerks „Flexible Energieumwandlung“ fand Ende Februar 2017 im Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) in Berlin statt. Künftig arbeiten die klassischen Kraftwerkstechniken mit den solarthermischen Kraftwerken und den thermischen Speichern unter einem Dach. Zentrale Aufgabe: Mehr Flexibilität und verbessertes Teillastverhalten zur Unterstützung der fluktuierenden erneuerbaren.

Dr. Rodoula Tryfonidou, im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Leiterin des Referats Grundsatzfragen und Strategie der Energieforschung, begrüßte die rund 150 Experten aus Industrie, Forschungseinrichtungen, Universitäten und Verbänden und erläuterte Ziele und Aufgaben eines Forschungsnetzwerks. Diese sind eine offene Plattform zur Diskussion und Partizipation zwischen den Experten sowie mit der Energieforschung der Bundesregierung. Sie wünsche sich, dass die anwesenden Experten auf diesem Weg ihre Zukunftsthemen und –strategien benennen und zur Diskussion stellen. Dieser heute beginnende Diskussionsprozess fließe am Ende in das neue Energieforschungsprogramm ein. Das neue Forschungsnetzwerk Flexible Energieumwandlung ist bereits das siebte Netzwerk – neben Gebäuden und Quartieren, Systemanalyse, Stromnetze, Erneuerbare Energien, Biomasse und Industrie und Gewerbe.

 

Im neuen Netzwerk arbeiten nun auch Forscher aus den Bereichen der klassischen Kraftwerkstechnik, der solarthermischen Kraftwerke und der großen thermischen Speicher zusammen. Damit sind die kompletten thermischen Kraftwerkstechniken zusammengeschlossen. Dr. Tryfonidou dankte der Förderinitiative COORETEC und der AG Turbo für die sehr erfolgreiche Arbeit über lange Jahre. Die erzielten Ergebnisse fließen in das neue Forschungsnetzwerk Flexible Energieumwandlung ein, das damit seine Arbeit nicht bei Null beginnen müsse, sondern heute von einer soliden Basis aus starte.

 

Auf der anschließenden Podiumsdiskussion gaben Dr. Dietmar Keller (RWE Power AG), Prof. Alfons Kather (TU Hamburg Harburg), Prof. Robert Pitz-Paal (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt - DLR), Matthias Zelinger (Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau - VDMA) und Prof. Walter Leitner (RWTH Aachen) inhaltliche Impulse zur Zukunft der Kraftwerke für die anschließende Plenardiskussion.

Die Podiumsdiskussion bestritten (von links) Dr. Dietmar Keller (RWE Power AG), Prof. Alfons Kather (TU Hamburg Harburg), Prof. Robert Pitz-Paal (DLR), Matthias Zelinger (VDMA) und Prof. Walter Leitner (RWTH Aachen). (Quelle: BINE Informationsdienst)

 

Prof. Kather: Die neue Aufgabe für die Zukunft ist, durch eine höhere Flexibilität der konventionellen Kraftwerke die fluktuierenden erneuerbaren Energien zu unterstützen. Ein zentraler Ansatz ist dabei, die Entwicklung großer erneuerbarer Speicher. Bis die realisiert sind, sind konventionelle Kraftwerke unverzichtbar. Dabei stehen besonders die chemischen Speicher im Fokus, um erneuerbaren Wasserstoff – die Schlüsseltechnologie – zu speichern. Zentrales Forschungsfeld sind die Power-to-X-Technologien. Weitere Ziele sind ein verbessertes Teillastverhalten konventioneller Kraftwerke, mehr Brennstoffflexibilität, das Mitverbrennen von Biomasse und KWK. Die Perspektiven reichen bis zur reinen Wasserstoff-Turbine. Für den Export bestehen nahezu die gleichen technischen Anforderungen wie für den nationalen Markt.

Dr. Keller (RWE), Prof. Alfons Kather (TU Hamburg Harburg) und Moderator Stefan Grützmacher. (Quelle: BINE Informationsdienst)

 

Dr. Keller betonte in seinem Statement, dass höhere Flexibilität und zunehmender Teillastbetrieb andere Anforderungen an Komponenten und Anlagen stellen. Die Schädigungsmechanismen sind noch nicht ganz verstanden und daher betreibt RWE dazu Werkstoffforschung. Weiterer Forschungsbedarf besteht in der Beschleunigung des An- und Abfahrprozesses, einer weiteren Absenkung der Mindestlast von Kraftwerken und einer höheren Brennstoffflexibilität. Ein weiterer Schwerpunkt der Forschung sollten die Potenziale der Sektorkopplung sein.

 

Herr Zelinger verwies auf zwei weltweite Trends, weil ohne Weltmarktperspektive kaum Technologieentwicklungen möglich sind: Der Energieverbrauch steigt und der Anteil der Erneuerbaren wächst. Die finanziellen Mittel für das Energiesystem sind begrenzt und am Ende entscheidet, welche Anlage die Kilowattstunde Strom systemgerecht zu welchem Preis bereitstellen kann. Die IEA schätzt, dass bis 2040 weltweit 100 Gigawatt Gaskraftwerke und etwa halb so viel Kohlekraftwerke pro Jahr gebaut werden. Zelinger plädiert, dass Deutschland einen Schwerpunkt auf die Gaskraftwerke (Gas- und Dampfturbinen, Motoren) sowie Speicher- und Sektorkopplungstechnologien legen sollte, weil hier eine technologische Spitzenposition der Industrie vorliegt.

 

Prof. Pitz-Paal machte zu Beginn deutlich, dass Solarthermische Kraftwerke (ST) im Grundsatz konventionelle Kraftwerkstechnik nutzen, ergänzt um konzentrierte Solarwärme als Energiequelle. Die Solarkraftwerke verfügen über lange Erfahrungen mit großen thermischen Speichern, um auch während der Nacht Strom erzeugen zu können. Mit 10% fossiler Zufeuerung lassen sich die Anlagen in sonnenbegünstigten Ländern mit einer ähnlichen Verfügbarkeit wie konventionelle Kraftwerke betreiben. Die Markteinführung dieser Technologie begann 2007 und der weltweite Markt wird auf 20 Milliarden Euro pro Jahr geschätzt. Die deutsche Industrie ist mit Komponenten und Anlagen gut positioniert. Seit 2007 hat diese Technologie die Kosten um 60% senken können. Zukunftsaufgabe ist, durch Serienfertigung und technologische Verbesserungen unter die Marktschwelle von 6 – 8 Cent zu kommen. Diese liegt in Reichweite.

 

Prof. Leitner vertrat die stoffliche Nutzung von CO2. Es gibt viele Möglichkeiten, Kohlendioxid als Rohstoff zu nutzen. Ein Beispiel ist die Polyurethanherstellung (PUR). Ein wichtiger Aspekt ist, dass die stoffliche Nutzung von CO2 vielfältige Möglichkeiten für die Sektorkopplung und die Anbindung an das Energiesystem eröffnet. Das sind als Endprodukte zum Beispiel synthetische Treibstoffe und chemische Grundprodukte. Diese Treibstoffe können im Vergleich zu konventionellen Treibstoffen mit verbesserten Eigenschaften ausgestattet werden, um bisherige schädliche Umweltauswirkungen abzumildern.

Prof. Pitz-Paal (DLR), Matthias Zelinger (VDMA) und Prof. Leitner (RWTH Aachen) (Quelle: BINE Informationsdienst)

Die ökonomischen und technischen Perspektiven solarthermischer Kraftwerke sowie die Potenziale von CCU-Technologien und einer umfassenderen Sektorkopplung bildeten je einen Schwerpunkt der anschließenden Diskussion im Plenum. Bei einer stärkeren Verknüpfung der Sektoren Energieerzeugung und Verkehr konzentrierte sich das Gespräch dann auf die synthetischen Treibstoffe. Deren Erzeugung bedeutet einen hohen Energieaufwand und sollte nur mit unvermeidlichen CO2-Kontigenten durchgeführt werden. Aber für synthetische Treibstoffe spricht, dass der Flugverkehr und Teile des Schwerlastbereichs auch mittelfristig auf flüssige Treibstoffe angewiesen sein werden. Hier stößt derzeit die Elektromobilität an Grenzen. Im Kontext Sektorkopplung gewinnen die Kraftwerke mit Vergasungstechnologien an Bedeutung. Ein weiterer Diskussionspunkt war die optimale Strategie für den Umgang mit Wasserstoff als Speichermedium. Die direkte Rückverstromung bietet zwar den höheren Wirkungsgrad (ca. 50%) gegenüber der Methanisierung (ca. 30%), aber bei letzterer steht das Erdgasnetz mit seinen großen Speicherkapazitäten zur Verfügung.

 

Weitere Informationen zur Agenda sind auf den Seiten des Forschungsnetzwerks Flexible Energieumwandlung zu finden.