RP-Energie-Lexikon
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Gaskraftwerk

Definition: ein mit brennbarem Gas, meist Erdgas, betriebenes Kraftwerk

Alternativer Begriff: Erdgaskraftwerk

Allgemeinerer Begriff: Kraftwerk

Spezifischere Begriffe: Gasturbinenkraftwerk, GuD-Kraftwerk

Englisch: gas-fired power station

Kategorien: elektrische Energie, Kraftmaschinen und Kraftwerke

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 25.06.2010; letzte Änderung: 02.06.2021

URL: https://www.energie-lexikon.info/gaskraftwerk.html

Ein Gaskraftwerk ist ein Kraftwerk, welches mit einem gasförmigen Brennstoff (meist mit Erdgas) betrieben wird.

Gaskraftwerke gibt es in recht unterschiedlichen Ausführungsformen:

  • Große Gaskraftwerke mit elektrischen Leistungen von hunderten von Megawatt werden heute oft als Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke (GuD-Kraftwerke) gebaut, also mit einer Kombination von Gasturbinen und Dampfturbinen. Damit sind heute Wirkungsgrade bis zu ca. 60 % möglich. Solche Kraftwerke können z. B. in der Mittellast oder auch in der Grundlast eingesetzt werden. Kraft-Wärme-Kopplung ist ebenfalls möglich, allerdings mit einem etwas geringeren elektrischen Wirkungsgrad.
  • Reine Gasturbinenkraftwerke (ohne nachgeschaltete Dampfturbine) erfordern weniger hohe Investitionskosten, erreichen aber auch deutlich niedrigere Wirkungsgrade von z. B. rund 35 bis 40 %. Sie sind vor allem geeignet als Reservekraftwerke und für positive Regelenergie. Wenn relativ wenige Volllaststunden pro Jahr benötigt werden (z. B. nur wenige hundert), ist die Energieeffizienz weniger wichtig als die Investitionskosten.
  • Sehr viel kleinere Anlagen mit Leistungen von z. B. 100 kW bis zu einigen 10 MW können mit einer kleinen Gasturbine oder auch mit einem oder mehreren erdgasbefeuerten Gasmotoren (meist Ottomotoren) arbeiten. (Gasmotoren haben im Vergleich zu kleinen Gasturbinen häufig einen höheren Wirkungsgrad und sind in der Leistung schneller regelbar, jedoch sind Gasturbinen bezüglich Wartungsaufwand und Lebensdauer günstiger.) Häufig wird dann Kraft-Wärme-Kopplung praktiziert; man spricht von Blockheizkraftwerken (und oft nicht von Gaskraftwerken). Auch der reine Spitzenlast-Einsatz oder gar als Notstromaggregat ist möglich, da auch bei geringen Größen die Investitionskosten moderat sind. Für solche kleine Anlagen ist der Begriff Gaskraftwerk aber unüblich.
Gaskraftwerk
Abbildung 1: Ein GuD-Gaskraftwerk (Siemens-Pressebild) in Irsching bei Ingolstadt. Das Kraftwerk soll einen Wirkungsgrad von über 60 % erreichen.

Manche Gaskraftwerke werden zumindest zeitweise oder teilweise nicht mit Erdgas, sondern mit anderen brennbaren Gasen betrieben – etwa mit Gichtgas aus Hochofenanlagen, mit Kokereigas oder mit Biogas. Manchmal ist auch der zeitweise Betrieb mit Heizöl möglich.

Typische Eigenschaften von Gaskraftwerken

Typisch für Gaskraftwerke aller Leistungskategorien ist, dass sie in der erzeugten Leistung relativ schnell anpassbar sind. Auch die Anfahrzeit eines Gaskraftwerks liegt in der Regel weit unter einer Stunde. Sie sind somit sogar für die Spitzenlast geeignet. Anders als Kohlekraftwerke und Kernkraftwerke können sie gut mit Windkraft kombiniert werden.

Die Abgase enthalten Kohlendioxid (CO2) und somit klimaschädlich. Allerdings sind die spezifischen Emissionen immerhin deutlich kleiner als bei Kohlekraftwerken – zwischen ca. 400 g/kWh bei GuD-Kraftwerken und rund 600 g/kWh bei reinen Gasturbinenkraftwerken, zu vergleichen mit oft über 1000 g/kWh bei Kohlekraftwerken. Mit Kraft-Wärme-Kopplung oder durch Einsatz von Biogas lässt sich die Klimabilanz weiter verbessern. Ansonsten treten gewisse Stickoxidemissionen auf, die stark von der Bauart und Abgasreinigung abhängig sind.

Definitive Nachteile von Gaskraftwerken gegenüber Kohlekraftwerken und Kernkraftwerken sind die wesentlich höheren Brennstoffkosten für Erdgas sowie die geringere Reichweite der Erdgasvorräte. Da sich Erdgas nur begrenzt speichern lässt, können z. B. bei politischen Krisen, die Erdgas-Pipelines tangieren, schneller Engpässe auftreten.

Die von einem Gaskraftwerk verbrauchten Gasmengen lassen sich einfach abschätzen. Wenn ein Kraftwerk beispielsweise 500 MW elektrischer Leistung abgibt und einen Wirkungsgrad von 50 % hat, entspricht sein Gasverbrauch einer Leistung von 1000 MW, also einer Million Kilowattstunden pro Stunde. Da Erdgas z. B. in L-Gas-Qualität einen Heizwert von ca. 11,4 kWh/m3 hat, entspricht dies einem Gasverbrauch von ca. 88 000 m3 (bei Normdruck) pro Stunde.

Neue Gaskraftwerke im Rahmen der Energiewende

Im Rahmen der EnergiewendeAtomausstieg und Ausbau erneuerbarer Energien – kommt Gaskraftwerken zumindest für eine Übergangszeit eine erhöhte Bedeutung zu. Nachdem vor allem Windenergie zunehmend zu einer stark schwankenden Erzeugung führt, werden vermehrt flexibel in der Leistung anpassbare Kraftwerke benötigt, und hier sind Gaskraftwerke weitaus besser geeignet als z. B. Kohlekraftwerke und dürften deswegen zunehmend diese verdrängen – was zusätzliche CO2-Minderungseffekte zur Folge hat.

Trotz des absehbaren Bedarfs ist allerdings ein forcierter Zubau von Gaskraftwerken in Deutschland bisher nicht zu beobachten; im Gegenteil werden sogar einige Gaskraftwerke stillgelegt. Dies liegt daran, dass Gaskraftwerke, deren Kapazität nur bedarfsweise als Ergänzung angefordert wird, für deren Betreiber wirtschaftlich weniger interessant sind. Ein weiterer Faktor ist die Konkurrenz durch Kohlekraftwerke, vor allem solange das europäische Emissionshandelssystem nicht richtig funktioniert. Es wird darüber diskutiert, ob zusätzliche finanzielle Anreize für die Schaffung von neuen Kapazitäten nötig sind, um Engpässe in Zeiten schwachen Wind- und Solarstromangebots zu vermeiden. Denkbar sind beispielsweise Zahlungen an die Betreiber für die Bereitstellung von Leistung, schon ohne dass diese wirklich abgerufen wird (→ Kapazitätsmarkt). Solche Zahlungen könnten ähnlich wie Einspeisevergütungen für erneuerbare Energie aus einer Umlage auf die Stromtarife finanziert werden. Wesentliche Verteuerungen des Stroms wären hierdurch kaum zu erwarten, da das Bereithalten von Gaskraftwerken keine allzu hohen Kosten verursacht.

Fragen und Kommentare von Lesern

14.03.2020

Was für Energieverluste (Energieentwertung) hat das Gaskraftwerk?

Antwort vom Autor:

Die Energieverluste ergeben sich aus dem angegeben Wirkungsgrad. Wenn beispielsweise der Wirkungsgrad 40 % beträgt, gegen 60 % der Energie verloren – falls es nicht eine Abwärmenutzung gibt. Insofern stünde ein Heizkessel sehr viel besser da – was aber ein schräger Vergleich wäre.

Die Frage der Energieentwertung ist interessant: Das ist kein quantitativer, aber doch wichtiger Begriff. Ein Gaskraftwerk mit z. B. 40 % Wirkungsgrad liefert immerhin 40 % als universell nutzbare elektrische Energie, der Heizkessel dagegen nur Niedertemperaturwärme, die kaum Exergie enthält; hier ist die Energieentwertung also viel stärker. Das zeigt sich auch darin, dass eine Kombination von Gaskraftwerk mit einer effizienten Wärmepumpe deutlich mehr Heizwärme liefern würde als ein Heizkessel.

24.03.2020

Wie hängt der Wirkungsgrad eines Gaskraftwerks von der gelieferten Leistung ab?

Antwort vom Autor:

Die genannten Nennwirkungsgrad beziehen sich üblicherweise auf die Volllast. Im Teillastbetrieb sinkt der Wirkungsgrad deutlich ab – wie bei den meisten Arten von Kraftwerken.

05.08.2020

Wie viele Volllaststunden pro Jahr erreichen GuD-Kraftwerke im Grundlast- sowie Mittellasteinsatz?

Antwort vom Autor:

Grobe Schätzung: rund 3000 h in der Mittellast, 6000 h bei Volllast. Es ist aber nicht so, dass man ein Kraftwerk Anfangs in eine dieser Kategorien einteilt und es dann eben für so viele Stunden einsetzt. Vielmehr ergibt sich der Einsatz eben je nach Entwicklung auf dem Strommarkt.

05.12.2020

Was ist die Grundlast und Spitzenlast eines Gaskraftwerks?

Antwort vom Autor:

Dies sind Werte, die nicht Eigenschaften des Kraftwerks selbst sind, sondern sich je nach dessen Einsatz ergeben.

16.05.2021

Wie verhält sich hinsichtlich der Emissionen ein Gasheizkraftwerk gegenüber einem Holzheizkraftwerk?

Antwort vom Autor:

Das Gaskraftwerk dürfte bezüglich giftiger Luftschadstoffe wesentlich besser liegen, obwohl es natürlich von der Qualität der Abgasreinigung der verglichenen Kraftwerke abhängt.

Vom klimaschädlichen CO2 emittiert einerseits das Gaskraftwerk erheblich weniger, aber trotzdem sieht es wesentlich schlechter aus, wenn berücksichtigt wird, dass das verwendete Holz (hoffentlich!) aus nachhaltiger Forstwirtschaft stammt, sodass in etwa die emittierte Menge CO2 beim Wachstum der Bäume auch zusätzlich aus der Luft entfernt wird.

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