Kraftwerke/Netze

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Gespeichert von Mareike Sassens... am 19. Mai 2016

Kraftwerke/Netze

Die Energiewende ist eine große gesellschaftliche Herausforderung, die uns noch viele Jahre beschäftigen wird. Innovative, effiziente und umweltgerechte Lösungen beim Um- und Neubau von Kraftwerken, insbesondere auch beim Bau von KWK-Anlagen, und bei den Netzen sind wesentliche Voraussetzungen für ein Gelingen der Energiewende.

Kraft-Wärme-Kopplung

Die Kraft-Wärme-Koppelung (KWK) ist für die Transformation des Energiesystems von großer Bedeutung, denn diese Technologie verbindet durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme den Strom- und Wärmesektor. KWK ist ein kostengünstiger, einfacher und umweltgerechter Weg, mittelfristig Wärme aus Erneuerbaren Energien und hocheffizienten konventionellen Energieerzeugungsanlagen in urbane Versorgungsstrukturen zu integrieren. Die Technologie ist bei rückläufiger gesicherter Leistung immer mehr Garant der Versorgungssicherheit für NRW und Deutschland. Der Ausbau der effizienten und klimafreundlichen KWK ist nach Auffassung der Landesregierung einer der wesentlichen Beiträge zur Erreichung der Klimaschutzziele und trägt maßgeblich zum Ressourcen- und Klimaschutz bei.

KWK bietet insbesondere im dichtbesiedelten NRW in Verbindung mit der Fernwärmeinfrastruktur ein erhebliches Potenzial zur CO2-Minderung zu geringen volkswirtschaftlichen Kosten und für eine effiziente Energieversorgung. In modernen Kraftwerken, in denen die Stromerzeugung im Vordergrund steht, werden je nach Brennstoff zwischen rund 45 bis 60 Prozent der eingesetzten Brennstoffenergie in Strom umgewandelt. Durch die Nutzung der Wärme in KWK-Anlagen lässt sich der Nutzungsgrad auf über 90 Prozent steigern.

In Deutschland wurden in 2016 etwa 117 Terawattstunden (TWh) Strom und 228 TWh Wärme (netto) in KWK-Anlagen erzeugt. Davon wurden bundesweit ca. 83 TWh und in Nordrhein-Westfalen rund 16 TWh Wärme in Fernwärmenetze eingespeist. Dies entspricht einem Landesanteil von rund 20 %. In Nordrhein-Westfalen befindet sich ein umfangreiches Fernwärme- bzw. Kältenetz mit einer Trassenlänge von rund 4.900 km mit rund 106.000 Hausübergabestationen. Im bundesweiten Vergleich verfügt das Energieland damit über den größten Leitungsanteil von ca. 26 % und über die meisten Einrichtungen zur Übergabe bzw. Bereitstellung von Wärme.

Auch für die energieintensive Industrie mit ihrem hohen Energiebedarf sind KWK-Anlagen aufgrund ihrer technischen Besonderheiten eine energieeffiziente und kostengünstige Lösung bei der Bereitstellung von Energie. So wurden in Nordrhein-Westfalen in 2016 rund 7.000 Gigawattstunden (GWh) Strom aus KWK-Anlagen in Betrieben des Verarbeitenden Gewerbes sowie des Bergbaus und der Gewinnung von Steinen und Erden erzeugt. Bundesweit liegt Nordrhein-Westfalen bei der KWK-Nettostromerzeugung dabei mit einem Anteil von rund 20 Prozent an erster Stelle.
Kraft-Wärme-Kopplung

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Kraftwerke

Der Energiemix der Bruttostromerzeugung in Deutschland ist in einem fortlaufenden Wandel. Der Ausbau erneuerbarer Energiekapazitäten schreitet zügig voran. So wurden in 2016 rund 34 Prozent des Strombedarfs durch Strom aus erneuerbanren Energien abgedeckt. Durch die Stilllegung der deutschen Kernkraftwerke bis 2022 nimmt der Anteil der Kernenergie weiter ab.

Das politische Ziel ist, den Anteil der erneuerbaren Energien fortlaufend zu erhöhen. Den größten Gesamtanteil an der deutschen Stromproduktion haben aber immer noch konventionelle Kraftwerke. Dieser Status wird sich auch noch auf Jahre nicht ändern, bis der Transformationsprozess abgeschlossen ist. Der konventionelle Kraftwerkspark wird auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar für eine sichere Energieversorgung sein. Lag der Fokus in der Vergangenheit auf gesteigerten Wirkungsgraden und geringeren Emissionen dank hochmoderner Anlagentechnik, steht nun mit dem zunehmenden Anteil volatiler erneuerbarer Erzeugung der Aspekt der Flexibilität konventioneller Kraftwerke im Vordergrund.

In Deutschland sind derzeit noch etwa 500 Großkraftwerke in Betrieb, wobei die Zahl aufgrund der Überkapazitäten sowie niedriger Stromhandelspreise in den nächsten Jahren weiter abnehmen wird. Die Bundesnetzagentur führt seit 2011 eine detaillierte Liste aller Kraftwerksblöcke in Deutschland mit einer Leistung größer zehn Megawatt (MW). Im November 2017 betrug die Gesamt-Nettokapazität einschl. Erneuerbare Energien-Anlagen rund 209 Gigawatt (GW). Der Leistungsanteil der Anlagen beläuft sich mit 104,5 GW auf etwa 50 Prozent. In 2016 wurden in Deutschland 645,5 Terrawattstunden (TWh) Strom produziert (Brutto). Der Anteil der Bruttostromerzeugung betrug im Jahr 2016 bundesweit bei der Braunkohle 24,5 Prozent (NRW-Anteil: 51,0 Prozent), bei der Steinkohle 18,2 Prozent (NRW-Anteil: 38,3 Prozent), bei der Kernenergie 14,6 Prozent (NRW-Anteil: null Prozent), Erdgas 8,3 Prozent (NRW-Anteil: 19,3 Prozent) und bei den Erneuerbaren Energien 33,9 Prozent (NRW-Anteil: 9,7 Prozent).

Braunkohlengefeuerte Kraftwerkskapazitäten

In Deutschland waren in 2017 insgesamt 20,5 GW Braunkohlenkapazitäten installiert, davon allein im Rheinischen Revier 10,5 GW. Dort werden in Niederaußem und Neurath die weltweit modernsten Braunkohlenblöcke betrieben. Die drei BoA-Blöcke (BoA- Braunkohlenkraftwerk mit optimierter Anlagentechnik) haben einen Wirkungsgrad von 43 Prozent. Am 1. Oktober 2017 sind die ersten beiden 300 MW Blöcke in Frimmersdorf in die so genannte Sicherheitsbereitschaft überführt worden. Bis zum 1.Oktober 2018 werden weitere zwei 300 MW Braunkohleblöcke folgen, die nur im Falle einer extremen Stromengpasssituation reaktiviert werden. Ein weiterer 300 MW Braunkohleblock wird im Oktober 2019 am Standort Neurath in die Reserve überführt. Die fünf Blöcke werden nach vier Jahren Sicherheitsbereitschaft endgültig stillgelegt.

Steinkohlenkohlengefeuerte Kraftwerkskapazitäten

In Deutschland waren in 2017 insgesamt 26,1 GW Steinkohlenkapazitäten installiert, davon allein in NRW 10,6 GW. In Duisburg-Walsum und in Lünen werden die weltweit modernsten Steinkohlenblöcke mit einem Wirkungsgrad von 46 Prozent betrieben. 

Erdgasgefeuerte Kraftwerkskapazitäten

In 2016 waren in Deutschland insgesamt 23,5 GW erdgasgefeuerte Kraftwerkskapazitäten installiert, davon allein in Nordrhein-Westfalen ca. 7,1 GW. In Düsseldorf-Lauswardt sowie in Köln-Niehl werden die weltweit modernsten GuD-Kraftwerk (Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk) mit einem Wirkungsgrad von bis zu 61 Prozent betrieben. Diese liefern den Städten neben Strom gleichzeitig auch Fernwärme und erreichen dadurch einen Nutzungsgrad von bis zu 90 Prozent.

Darüber hinaus sind in Nordrhein-Westfalen weitere hochmoderne GuD-Anlagen in Betrieb (u.a. in Hürth-Knapsack sowie Hamm). Diese kommen allerdings aufgrund der aktuellen Überkapazitäten am Markt sowie der hohen Brennstoffkosten und niedrigen CO2-Zertifikate Preise nur selten zum Einsatz.

Neue, moderne, hocheffiziente fossile Kraftwerke, möglichst in Kraft-Wärme-Kopplung stellen aus Sicht der Landesregierung Nordrhein-Westfalen eine notwendige Brückentechnologie dar bis zur vollständigen Energieversorgung aus erneuerbaren Energien.

Pumpspeicherkraftwerke

Ein Pumpspeicherkraftwerk ist eine besondere Form eines Speicherkraftwerkes und dient der Speicherung von elektrischer Energie durch Hinaufpumpen von Wasser bei niedrigen Strompreisen. Dieses Wasser lässt man bei hoher Stromnachfrage wieder bergab fließen und erzeugt dabei mittels Turbinen und Generatoren elektrischen Strom.

Pumpspeicherkraftwerke dienen also primär dazu, in nachfrageschwachen Zeiten wie in der Nacht oder an Wochenenden ein Überangebot von elektrischer Leistung im Stromnetz durch den Pumpbetrieb aufnehmen zu können. Zu Zeiten mit hoher Stromnachfrage wird die gespeicherte Energie zur Deckung der Spitzenlast an das Stromnetz abgegeben. In Deutschland ist eine Gesamtleistung von 9,3 GW installiert. Die Gesamtspeicherkapazität beträgt ca. 40 GWh. In NRW befinden sich zwei Pumpspeicherkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 300 MW.

Stromnetze

Das deutsche Stromnetz besteht aus dem Übertragungsnetz und dem Verteilnetz. Die bestehenden Übertragungs- und Verteilnetze wurden teilweise noch vor dem 2. Weltkrieg errichtet und sind auf eine einseitige Verteilung des Stroms von den Kraftwerken auf die Verbraucher ausgerichtet. Sie sind nicht oder nur bedingt geeignet, neben den Kraftwerken auch eine Vielzahl kleiner Energieerzeuger, wie etwa die Erneuerbaren-Energien-Anlagen, in das Netz zu integrieren. Hier besteht noch erheblicher Investitionsbedarf, um auch den Erfordernissen einer dezentraleren Energieversorgung gerecht werden zu können.

Technische Energieaufsicht

Die Versorgung der Allgemeinheit mit den leitungsgebundenen Energien Strom und Gas erfolgt auf Basis eines eigenen Rechtsrahmens, dem Energiewirtschaftsgesetz (EnWG). Zweck des Gesetzes ist eine möglichst sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente und umweltverträgliche Versorgung, die zunehmend auf erneuerbaren Energien beruht und die von den Versorgungsunternehmen zu gewährleisten ist.

Alle für die Versorgung eingesetzten technischen Anlagen sind Energieanlagen, u.a. Strom- und Gasleitungen, Kraftwerke, Verdichterstationen, Gasdruckregel- und messanlagen. Energieanlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass die technische Sicherheit gewährleistet ist. Dabei sind die allgemeinen Regeln der Technik zu beachten. Die Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik wird dann vermutet, wenn bei Anlagen zur Erzeugung, Transport  und Abgabe von Elektrizität die technischen Regeln des Verbandes der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. (VDE) und von Gas die technischen Regeln der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) eingehalten worden sind.

Die nach Landesrecht zuständige Behörde ist die sogenannte „technische Energieaufsicht“. Sie kann im Einzelfall die zur Sicherstellung der Anforderungen an die technische Sicherheit von Energieanlagen erforderlichen Maßnahmen treffen. Die Behörde hat die Befugnis, technische und wirtschaftliche Auskünfte einzufordern bzw. Betriebsgrundstücke u. ä. zu betreten und dort Prüfungen durchzuführen.

Die Zuständigkeiten für die technische Energieaufsicht werden in Deutschland dezentral durch die Bundesländer ausgeführt. In Nordrhein-Westfalen nimmt diese Aufgabe das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie wahr.
 

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