In den vergangenen 25 Jahren war die Entwicklung der Kraftwerkstechnologien vor allem durch die ständige Vergrößerung der Leistung eines Kraftwerksblockes von etwa 30 MW auf mehr als 700 MW gekennzeichnet. Damit einher ging eine Verbesserung des Wirkungsgrades von etwa 26 v. H. auf 38 v. H. Ebenfalls gelang es in diesem Zeitraum, mehr als 90 v. H. der Staubemissionen zurückzuhalten.
In den letzten Jahren wurde die Technologie der Steinkohlekraftwerke vor neue Anforderungen gestellt. Diese Anforderungen waren vor allem geprägt durch steigende Einsatzkosten für Kohle gegenüber anderen Primärenergieträgern sowie durch strengere Umweltschutzauflagen.
1.1 Umweltfreundliche Kraftwerkstechnologien
Um eine ausreichende Verstromung heimischer Steinkohle sicherzustellen, wurde zur Ergänzung gesetzgeberischer Maßnahmen, wie des Dritten Verstromungsgesetzes, von der Bundesregierung die Förderung moderner Verfahren zur umweltfreundlichen Steinkohleverstromung aufgegriffen. Im Rahmen der Umweltschutzforschung wurden vor allem neue Verfahren zur Entschwefelung des Rauchgases entwickelt und demonstriert, in gewissem Umfang auch zur besseren Abscheidung schwefelhaltiger Bergeanteile bei der Aufbereitung der Kohle. Die Förderung der Bundesregierung erstreckte sich auf drei Verfahren zur Rauchgasentschwefelung. Für zwei Verfahren wurden Pilotanlagen mit einer Leistung von etwa 40 MW im Kraftwerk Kellermann in Lünen und im Kraftwerk Weiher im Saarland gebaut und betrieben. Mit dem dritten geförderten Vorhaben wird zur Zeit im Kraftwerk der Nordwestdeutschen Kraftwerke AG (NWK) in Wilhelmshaven großtechnisch ein Teilstrom der Rauchgase entschwefelt. Für diese Verfahren wurden seit 1972 etwa 35 Mio DM eingesetzt.
Im Rahmen des Programms für Zukunftsinvestitionen wurden 210 Mio DM für die Weiterentwicklung, Erprobung und Demonstration von Komponenten und Verfahren bereitgestellt, mit denen Steinkohlekraftwerke umweltfreundlicher gemacht werden können. Entsprechend dem Charakter des Programms Zukunftsinvestitionen handelt es sich hierbei um Entwicklungen, die innerhalb der nächsten vier Jahre in kommerziell betriebenen Kraftwerken eingesetzt werden können. Die Kraftwerksbetreiber und -bauer reagierten auf diesen neuen Schwerpunkt der nichtnuklearen Energieforschung mit einer großen Zahl von Entwicklungsvorschlägen. Bei verschiedenen Vorhaben wurde die Arbeit schon aufgenommen, bei manchen Vorhaben wird mit den Unternehmen noch über die Modalitäten der Förderung und die Ausgestaltung der Projekte verhandelt. Spätestens im November dieses Jahres werden diese Verhandlungen abgeschlossen sein.
Es zeichnet sich ab, daß im Rahmen dieses Programms insbesondere zwei Großprojekte in Angriff genommen werden. Es ist dies zum einen der Bau eines Prototyp-Kraftwerks im Saarland mit 100 %iger Erfassung der Rauchgase, bei dem auf einen Schornstein verzichtet werden kann. Zum anderen soll im Ruhrgebiet eine Anlage gebaut werden, mit der bei einem 700-MW-Kraftwerksblock 100 v. H. der Rauchgase erfaßt werden.
1.2 Fortgeschrittene Kraftwerkstechnologien
Fortgeschrittene Technologien zur Steinkohleverstromung wurden im Rahmenprogramm Energieforschung 1974 bis 1977 aufgegriffen. Die damit begonnene Entwicklung wird im Programm Energieforschung und Energietechnologie verstärkt fortgeführt.
Insgesamt wurden für diese fortgeschrittenen Kraftwerkskonzepte seit 1974 103 Mio DM bewilligt. Davon werden bis Ende 1977 mehr als 80 Mio DM in Anspruch genommen sein.
In die Förderung wurden drei Verfahren aufgenommen. Im Kraftwerk Kellermann wird das System Kohledruckvergasung mit kombiniertem Gas/Dampfturbinenprozeß in einer Prototypanlage von 170 MW erprobt und optimiert.
Für das VEW-Kohleumwandlungsverfahren wurden grundlegende Untersuchungen durchgeführt. Eine Versuchsanlage mit einem Kohledurchsatz von 1 t/Stunde wurde bei Stokkum/Werne gebaut und betrieben. Das Vorprojekt für eine Prototypanlage mit einem Kohledurchsatz von 15 t/Stunde wurde durchgeführt. Mit den Detailplanungen für den Bau wird noch in diesem Jahr begonnen.
Mit der druckgefeuerten Wirbelschicht wird dem Steinkohlekraftwerk ein neues Verbrennungsverfahren erschlossen. An seiner Entwicklung arbeitet das gemeinsame Forschungsinstitut des Steinkohlebergbaus in Essen. Bisher wurden Laborarbeiten und Versuche mit einer Brennkammer im kleintechnischen Maßstab durchgeführt. Mit dem Bau einer Pilotanlage wurde begonnen. Mit dieser Pilotanlage soll gezeigt werden, daß der druckgefeuerten Wirbelschicht eine Gasturbine nachgeschaltet werden kann.
Zur Weiterentwicklung der Wirbelschichtfeuerung arbeitet die Bundesregierung im Rahmen der internationalen Energieagentur auch mit Großbritannien und den Vereinigten Staaten beim Bau und Betrieb einer Versuchsanlage zusammen. Diese Versuchsanlage wird im Grimethorp in England aufgebaut und im Zeitraum von 1976 bis 1982 insgesamt 55 Mio DM erfordern. Die Bundesregierung beteiligt sich zu einem Drittel an den anfallenden Kosten.
Neben diesen drei Kraftwerkskonzepten wurde und wird mit Unterstützung der Bundesregierung an einer Reihe von Teilaufgaben gearbeitet, deren Lösung zu einer zukünftigen umweltfreundlichen und rationellen Steinkohleverstromung beiträgt. Diese Arbeiten betreffen unter anderem
- die Entwicklung einer Großgasturbine
- Untersuchungen zum Brennverhalten verschiedener Steinkohlearten
- die Auslegung von Feuerungsräumen
- die Korrosionsminderung in den Gas, Wasser und Dampf führenden Rohrleitungen und Apparaten
- die genaue Ermittlung der Zustandsdaten des Wassers für die Optimierung des Dampfkraftprozesses und
- die Auslegung von Trocken- und Naßkühltürmen
Die von der Bundesregierung geförderten Verfahren zur Kohlevergasung können zum Teil auch zur Erzeugung von Schwazgas für den Einsatz im Kraftwerk eingesetzt werden. Sie stellen so eine Alternative gegenüber dem im Kraftwerk Kellermann eingesetzten Vergasungsverfahren dar. Die Bundesregierung hat durch die Unterstützung von Konferenzen und Seminaren zu einem regen Erfahrungsaustausch auf diesem Entwicklungsgebiet beigetragen.