Wie können Kohlekraftwerke sauberer werden? Technologien, Kosten und Rentabilität einer grüneren Zukunft

Kohlekraftwerke sind zentrale Energiequellen, doch sie gehören auch zu den größten Verursachern von Treibhausgasemissionen und Luftverschmutzung. Während der langfristige Fokus auf erneuerbaren Energien liegt, bieten technologische Modernisierungen eine Möglichkeit, die Effizienz zu steigern und Emissionen bestehender Anlagen kurzfristig deutlich zu reduzieren. Dieser Beitrag untersucht, wie Kohlekraftwerke mit neuen Technologien auf einen modernen Standard gebracht werden können, und beleuchtet die Kosten (CAPEX, OPEX), den ROI sowie eine Lebenszyklusanalyse am Beispiel des Kohlekraftwerks München-Nord.

Technologische Ansätze zur Verbesserung von Kohlekraftwerken

Die Modernisierung bestehender Kohlekraftwerke erfolgt durch zwei Hauptstrategien: Verbesserung der Effizienz und Reduktion von Emissionen.

1. Effizienzsteigerung

• Ultrasuperkritische Dampftechnologie: Durch höhere Temperaturen und Drücke kann der Wirkungsgrad von derzeit 35 % auf bis zu 47 % gesteigert werden. Dies führt zu einer Reduktion des Brennstoffverbrauchs und der CO₂-Emissionen.
• Optimierte Verbrennung: Technologien wie die Sauerstoffanreicherung (Oxyfuel) ermöglichen eine vollständigere Verbrennung und eine leichtere CO₂-Abscheidung.

2. Emissionsmindernde Technologien

• CO₂-Abscheidung und Speicherung (CCS): Bis zu 90 % des ausgestoßenen CO₂ können abgefangen und in unterirdischen Reservoirs gespeichert werden.
• Rauchgasreinigung: Systeme zur Entschwefelung und Entstickung reduzieren SO₂ und NOₓ-Emissionen um bis zu 99 %.
• Catalytic Stripper: Eine neue Technologie, die ultrafeine Partikel und flüchtige organische Verbindungen aus Abgasen entfernt. In Kombination mit bestehenden Filtern und SCR-Systemen kann der Schadstoffausstoß auf über 95 % reduziert werden.

Kosten: CAPEX, OPEX und Lebenszyklusanalyse

CAPEX (Investitionskosten)

Die Modernisierung des Kohlekraftwerks München-Nord mit folgenden Technologien erfordert geschätzte Investitionen:

1. CO₂-Abscheidungssysteme (CCS): 800–1.200 EUR/kW (bei 800 MW: ca. 640–960 Mio. EUR).
2. SCR und REA-Optimierung: 150–300 EUR/kW (ca. 120–240 Mio. EUR).
3. Catalytic Stripper: 50–100 EUR/kW (ca. 40–80 Mio. EUR).
4. Gesamtkosten: 800 Mio. bis 1,28 Mrd. EUR.

OPEX (Betriebskosten)

Modernisierte Technologien erhöhen die Betriebskosten, insbesondere durch Energiebedarf für CCS:

• CO₂-Abscheidung: 25–50 EUR/MWh für Energieverbrauch und Wartung.
• Filterwartung und Katalysatoren: ca. 10–15 EUR/MWh.
• Jährliche Betriebskosten: 40–65 Mio. EUR.

ROI (Return on Investment)

1. Kosteneinsparungen durch CO₂-Zertifikate: Einsparungen von 80–100 EUR/t CO₂ (bei 2 Mio. t CO₂ Einsparung: bis zu 200 Mio. EUR jährlich).
2. Steigerung der Effizienz: Niedrigere Brennstoffkosten führen zu Einsparungen von 10–20 Mio. EUR jährlich.
3. Amortisationszeit: Zwischen 8 und 15 Jahren, abhängig von Energiepreisen und Einsparungen.

Lebenszyklusanalyse (LCA)

Eine Lebenszyklusanalyse bewertet die Gesamtauswirkungen der Modernisierung über die Lebensdauer des Kraftwerks (ca. 25–30 Jahre):

• Reduktion von CO₂-Emissionen: Über 60 % Einsparung durch CCS und verbesserte Effizienz.
• Schadstoffemissionen: Reduktion von NOₓ, SO₂ und Feinstaub um über 90 %.
• Kompensation der Emissionen durch CAPEX: Investitions- und Herstellungsemissionen (z. B. für Katalysatoren) werden innerhalb von 3–5 Jahren durch Einsparungen ausgeglichen.

Zusammenfassung

Die Modernisierung von Kohlekraftwerken ist ein teures, aber effektives Mittel, um die Emissionen bestehender Anlagen drastisch zu senken und ihre Effizienz zu steigern. Mit einer Investition von bis zu 1,28 Mrd. EUR könnte das Kohlekraftwerk München-Nord auf einen modernen Standard gebracht werden, der Emissionen um mehr als 90 % reduziert. Angesichts steigender CO₂-Zertifikatskosten und wachsender Umweltanforderungen könnte sich diese Investition innerhalb von 10 Jahren amortisieren – ein sinnvoller Übergang zur langfristigen Umstellung auf erneuerbare Energien.