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Wirkungsgrag über 60 %
Gasturbine spart CO2
Düsseldorf, 30. Juni 2009 - Für die neu entwickelte Gasturbine SGT5-8000H hat die Siemens AG Energy Sector aus Berlin beim Stahl-Innovationspreis 2009 den Sonderpreis „Klimaschutz mit Stahl" erhalten. Die Gasturbine dient als Antriebsaggregat für ein Kraftwerk mit bisher unerreichter Energie-Effizienz. Sie wird im kombinierten Gas- und Dampfbetrieb bei einem Gesamtwirkungsgrad von mehr als 60 % eine Leistung von 530 MW erreichen.
Weltweit steigt die Nachfrage nach zuverlässiger preisgünstiger und umweltfreundlicher elektrischer Energie. Die Erhöhung der Energieeffizienz zur Reduzierung von Brennstoffverbrauch und Emissionen ist das wichtigste Ziel bei der Weiterentwicklung von Kraftwerkstechnologien.
In der Prozesskette vom Brennstoff zum Strom wird im Kraftwerk zunächst die im Brennstoff enthaltene chemische Energie zum Betreiben eines Antriebsaggregats eingesetzt, welches mechanische Energie bereitstellt. Ein Generator wandelt diese in elektrische Energie (Strom) um. Die Wirkungsgrade dieser Prozesse bestimmen die Energieeffizienz. Bisher liegen Wirkungsgrade von Verbrennungskraftwerken bei ca. 34 %. Die von Siemens entwickelte Gasturbine SGT5-8000H, die im Kraftwerk Irsching 4 als Antriebsaggregat eingesetzt wird, übertrifft diesen Wert deutlich.
Wirkungsgrad über 60 %
Die Turbine hat im reinen Gasbetrieb einen Wirkungsgrad von 39 %. Der Umbau auf den kombinierten Gas- und Dampfbetrieb ist für Ende 2009 geplant. Durch Nutzung der entstehenden Wärme zur Dampferzeugung wird dann ein Wirkungsgrad von über 60 % erwartet. Dabei wird weit mehr als die Hälfte der im Brennstoff vorhandenen chemischen Energie in elektrische Energie umgewandelt. Zudem werden im Vergleich zu einem herkömmlichen kohlebetriebenen Kraftwerk gleicher Leistung 2,8 Mio. Tonnen CO2 pro Jahr weniger freigesetzt.
Die neue Turbine erzeugt im reinen Gasbetrieb 340 MW. Das ist ausreichend, um eine Stadt wie Hamburg mit fast 1,8 Mio. Einwohnern mit Strom zu versorgen. Als kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk wird die Leistung insgesamt 530 MW betragen.
Schnell auf Leistung
Der Strombedarf ist über den Tagesverlauf nicht konstant. Hinzu kommt bei steigendem Anteil erneuerbarer Energien, z. B. aus Wind und Photovoltaik, dass diese in der Regel nicht mit konstanter Leistung zur Verfügung stehen. Daher müssen moderne Kraftwerke schnell auf Leistungs- und Lastschwankungen reagieren können. Hier zählt die Gasturbine SGT5-8000H mit einer Anfahrzeit von nur wenigen Minuten ebenfalls zur Spitze. Konventionelle Kraftwerke benötigen mehrere Stunden, um auf ihre Nennleistung zu kommen.
Die Hauptelemente der SGT5-8000H bilden ein 13-stufiger Verdichter, eine Brennkammer und eine 4-stufige Turbine, wobei die Verdichter- und Turbinenradscheiben auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Welle, Verdichter- und Turbinenradscheiben mit den Laufschaufeln bilden den Rotor. Dieser wird von einem oberen und einem unteren Gehäusestrang umschlossen. Außenluft wird angesaugt, im Verdichter komprimiert und dabei erhitzt. Die komprimierte Luft wird im Brennraum mit Erdgas oder mit Heizöl gemischt und gezündet. Die heißen Verbrennungsgase werden zur Turbine geleitet und setzen diese in Bewegung, wobei die Turbine über die Welle den Verdichter antreibt.
Neue Stähle für große Leistung
Die Turbine arbeitet mit einer Drehzahl von 3.000 Umdrehungen pro Minute und Verbrennungstemperaturen von bis zu 1.500 °C. Neue, besonders leistungsfähige Stahlsorten gewährleisten, dass die Bauteile den enormen Belastungen standhalten. Hier verwendete Stähle sind beispielsweise der 16Mo3, ein warmfester Stahl speziell für druck- und temperaturbelastete Bauteile, der 27NiCrMoV15-6, ein legierter Edelstahl und der X12CrMoWVNbN10-1-1, ein hochwarmfester nichtrostender Stahl, beide speziell für den Generatoren- und Turbinenbau.
Die Gasturbine ist die größte der Welt und besteht bei einer Gesamtmasse von 444 Tonnen zu 95 % aus geschmiedeten und gegossenen Bauteilen aus Stahl. Mit ihrer Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit ist sie ein Vorzeigebeispiel für den Klimaschutz mit Stahl.
Kontakt:
Horst Woeckner
Stahl-Informations-Zentrum
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40237 Düsseldorf
Tel: +49 (0)211 6707-849
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E-Mail: horst.woeckner@stahl-info.de
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