Gaskraftwerk: Energiespiel Bayern

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GASKRAFTWERK
Ein Gaskraftwerk erzeugt elektrischen Strom aus der
Verbrennung von Erdgas. Dabei wird zwischen Gasturbinenkraftwerken und mit Gas befeuerten Dampfkraftwerken
unterschieden. Moderne Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke
(GuD) kombinieren beide Prinzipien.
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Bayern.
Gaskraftwerke sind als einer 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 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. GuD-Kombikraftwerke haben mit
über 60% den höchsten Wirkungsgrad aller thermischen
Kraftwerke.
Wie funktioniert ein Gaskraftwerk?
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. In einem Gasturbinenkraftwerk treibt das
verbrannte Gas direkt die Turbine an. 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. 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.
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Gaskraftwerk
Der Wirkungsgrad kann bei einigen Kraftwerken durch KraftWärme-Koppelung erhöht werden, indem die restliche Abwärme zum Heizen über Nah- oder Fernwärme genutzt wird.
Vor- und Nachteile auf einen Blick
Vorteile
Der Bau eines Gaskraftwerks ist schnell und kostengünstig zu realisieren. Gaskraftwerke verfügen über eine
relativ hohe Leistung, GuD-Kraftwerke auch über einen
sehr hohen elektrischen Wirkungsgrad.
Stromerzeugung aus Gas ist flexibel und kann bei
Bedarf schnell hochgefahren werden. Das hilft,
Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Mit dem
zunehmendem Ausbau der volatilen Sonnen- und
Windenergie, deren aktuelle Verfügbarkeit sich trotz
ständig verbessernder Prognosen nie vollumfänglich
abschätzen lässt, werden flexible Erzeugungsarten
immer wichtiger werden.
Gaskraftwerke sind grundlastfähig. Damit können sie
auch in windstillen und sonnenarmen Winterperioden
die Stromversorgung sicherstellen.
Überschüssiger Wind- und Sonnenstrom kann mittels
Elektrolyse zu Wasserstoff und anschließend mittels
Methanisierung zu Erneuerbarem Gas (E-Gas) gewandelt
werden („Power-to-Gas”). Wasserstoff und E-Gas können
stofflich, für Mobilität, Wärme und bei Bedarf auch für
die Stromerzeugung genutzt werden. Die bestehende
Gasinfrastruktur, wie Leitungen, Speicher oder Kraftwerke, kann dafür genutzt werden. „Power-to-Gas” ist
derzeit das einzige großtechnische Verfahren zur
Stromspeicherung.
Erdgas hat unter den fossilen Energieträgern die
geringsten CO2-Emissionen.
Nachteile
Erdgasverfeuerung emittiert CO2 und weitere Gase,
wie Schwefel-, Kohlenstoff- und Stickstoffoxide, die
potenziell gesundheitsgefährdend sind.
Die bekannten und nach heutigem Stand
wirtschaftlich förderbaren Gasvorräte reichen nach
aktuellen Schätzungen noch für etwa 60 bis 70 Jahre.
Nach Einschätzung der Bundesanstalt für
Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) wird aber ein erheblicher Anteil der bislang nicht förderbaren
Erdgasfelder bis dahin erschlossen sein und sich somit
die Reichweite um weitere Jahrzehnte erhöhen. Bei
höheren Gaspreisen könnten auch Vorkommen genutzt
werden, die mit heutigen Preisen nicht wirtschaftlich er06.06.2017
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Gaskraftwerk
schlossen werden können. Auch Maßnahmen zur
Energieeffizienz sowie der Ausbau der erneuerbaren
Energien, vor allem im Wärmebereich, können die
Verfügbarkeitsdauer ausdehnen.
Der Gaspreis ist bislang an den Ölpreis gekoppelt. Gas
gilt als relativ teurer Grundstoff der Stromerzeugung.
Die Erdgasvorkommen sind auf wenige Länder
konzentriert, dies kann bei Bedürftigkeit
Importabhängigkeiten schaffen.
Gaskraftwerke sind derzeit wegen des
Einspeisevorrangs der erneuerbaren Energien und des
niedrigen Preises der CO2-Zertifikate für die Betreiber
unwirtschaftlich, da sie nur wenige Stunden Laufzeit im
Jahr haben. In der Fachwelt wird daher eine
Weiterentwicklung des derzeitigen Strommarktdesigns
(„Energy-Only-Markt”) zu einem Kapazitätsmarkt
diskutiert. Bei diesem Marktdesign würde bereits die
Bereitstellung von gesicherter Leistung, also von
jederzeit verfügbarem Strom, vergütet.
Gaskraftwerke aus Nutzersicht
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 Gefahr. In
Serbien blieben die Heizungen kalt. Andere Länder verfügten
über ausreichende Reserven und alternative, wenn auch
weniger bedeutende Lieferstrecken.
Die EU reagierte politisch und übte Druck auf Russland und die
Ukraine aus. Sie drohte den Kontrahenten mit einem
„ernsthaftem Eingreifen” der Europäischen Union. Der Vorfall
zeigt die Abhängigkeit von West- und Mitteleuropa von
Lieferungen des russischen Erdgas. Um dem langfristig
entgegen zu treten, versucht die EU, durch den Bau von
Pipelines neue Lieferwege und andere Förderländer zu
erschließen sowie durch den weiteren Ausbau von FlüssiggasTerminals auch Gas unabhängig von Pipelines zu importieren.
Gaskraftwerke vernetzt gedacht
Die Laufzeit eines Gaskraftwerks liegt technisch bei bis zu
fünfzig Jahren. Beim Gas reichen die verfügbaren Reserven
nach heutigem Wissensstand noch für schätzungsweise 60 bis
70 Jahre. Nicht erschlossene Vorkommen werden allerdings
noch auf eine Reichweite von mehreren Jahrhunderten
geschätzt.
Ein Gas betriebenes Heizkraftwerk kann sehr schnell
hochgefahren werden, also „Gas geben”. Das gilt auch für die
Stromerzeugung. Bei Bedarf können Gaskraftwerke in
kürzester Zeit deutlich mehr Strom liefern. Das macht sie zu
wichtigen Bestandteilen einer versorgungssicheren
Stromversorgung und übrigens auch zu einer geradezu
„symbiotischen” Ergänzung einiger erneuerbarer Energien.
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Gaskraftwerk
Je stärker auf Energien aus Wind und Sonne gesetzt wird, desto
größer wird auch der Bedarf nach Energieformen, die die
wetterbedingten Schwankungen in der Stromproduktion ausgleichen. Gaskraftwerke haben vergleichsweise geringe
Emissionen und gelten als deutlich umweltverträglicher als
Kohlekraftwerke.
Gaskraftwerke im Energiespiel Bayern
Gaskraftwerke sind günstig 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 CO2Emissionen. Durch Forschung ermöglichst Du Dir den Bau von
Gaskraftwerken der Stufe 2, nämlich von Gas- und DampfKombikraftwerken. Sie haben leicht geringere CO2-Emissionen
und Betriebskosten, leisten aber etwa das Doppelte an Strom.
Dafür sind sie allerdings auch geringfügig teurer im Bau.
Im Spiel hast Du zudem die Möglichkeit, Gaskraftwerke als
Pufferkraftwerke zu bauen. Solche Pufferkraftwerke sind nicht
ständig in Betrieb, sondern arbeiten nur dann, wenn die Stromproduktion aus Wind und Sonne aufgrund der aktuellen Wetterbedingungen einbrechen. Auf diese Weise schlagen die hohen
Gaspreise nur im Bedarfsfall zu Buche.
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