Gasenergie auf einen Blick
Vorwiegend zweistufige Kombikraftwerke mit Gas- und Dampfstufe
Hohe Flexibilität dank kurzer Hochlaufzeit (Heissstart = 30 Min, Kaltstart = 3h)
Geeignet für die Stabilisierung des Stromnetzes, insbesondere im Winter
Hoher CO2-Ausstoss durch die Verbrennung fossiler Stoffe, zukünftiger Ersatz durch CO2-neutrale Brennstoffe wie Biogas, Bioöl oder Wasserstoff möglich, aber teuer
Grundlagen
Einstufige Gaskraftwerke haben einen vergleichsweise tiefen Wirkungsgrad (40%), daher werden vorwiegend zweistufige (Gas und Dampf) Kombikraftwerke eingesetzt, mit einem Wirkungsgrad von 60 %.
In der ersten Stufe werden fossile Brennstoffe wie Erdgas oder Erdöl in einer Gasturbine verbrannt. Diese treibt einen elektrischen Generator an.
In der zweiten Stufe wird aus den sehr heissen Abgasen Wasserdampf erzeugt. Dieser treibt eine Dampfturbine mit Generator an.
Somit wird über beide Stufen Strom produziert. An optimalen Standorten kann zusätzlich noch die Abwärme der zweiten Stufe genutzt werden.
Ausgleich von Versorgungsschwankungen
Kombi-Gas-Kraftwerke können in relativ kurzer Zeit flexibel zugeschaltet werden, um Versorgungslücken auszugleichen. Bei einem Heissstart können sie innert ca. 30 Minuten und bei einem Kaltstart innert ca. 3 Stunden hochgefahren werden. Sie eignen sich dadurch besonders gut, um das Stromnetz kurzfristig (Dunkelflauten) und saisonal (Winterstromlücke) zu stabilisieren und den Spitzenbedarf abzudecken. Die Versorgungsinfrastruktur ist weitgehend vorhanden und Energiereserven können in Öl- oder Gastanks gespeichert werden.
Das Öl im vollen Schweizer Pflichtlager speichert mit 6 Millionen m3 Heizöl 60 TWh Energie. Der daraus erzeugbare Strom mit Wirkungsgrad Kombi-Gas-Kraftwerke 60% von 36 TWh entspricht ca. 180% der zu erwartenden Winterstromlücke. Zusätzlich zu den eigenen bescheidenen Gasspeichern hat die Schweiz mit Frankreich Vereinbarungen über die Speicherung einer Erdgasreserve von bis zu 5 TWh mit einer Option auf weitere 6 TWh in verschiedenen Nachbarländern.
Während Gaskraftwerke in vielen Ländern für Bandenergie eingesetzt werden, braucht die Schweiz Gaskraftwerke zur Netzstabilisierung, um die stark volatilen Solar- und Windkraftanlagen auszugleichen. Dazu zählen auch die sogenannten Reservekraftwerke wie jenes in Birr. Diese können im Fall einer Strommangellage im Winter kurzfristig stabilen Strom liefern.
Das Schweizer Ölpflichtlager könnte mit 6 grossen Kombikraftwerken die erwartete Winterstromlücke decken.
Kosten und CO2-Ausstoss
Pro 1 kWh elektrischer Energie stösst ein modernes Gas- und Dampf- Kombikraftwerk, das mit Erdgas betrieben wird, ca. 300 Gramm CO2 aus. Nach der Umstellung auf erneuerbare Energien, und dem Ausschalten der Kernkraftwerke fehlen in den Wintermonaten bis zu 20 TWh elektrische Energie. Diese Winterstromlücke kann mit bis zu 6 Gaskraftwerken kompensiert werden, was zu einer CO2-Emissionen von ca. 6 Mio. Tonnen führen würde, was ca. 15% der aktuellen Emissionen entspricht.
Nutzt man die Gaskraftwerke nur als Backup für die Winterstromlücke, kostet die Produktion dieses Stroms ca. 0.2 CHF/kWh, bei einem ganzjährigen Betrieb ca. 0.12 CHF/kWh.
Zum Vergleich: 6 Mio. Tonnen CO2-Ausstoss entspricht ca. dem des schweizerischen Luftverkehrs (7.2 Mt CO2/Jahr für Abflüge).
Gaskraftwerke der Zukunft
Eine Industrie zur Herstellung von CO2-neutralen Brennstoffen für Flugbetrieb, Gaskraftwerke und industrielle Prozesse durch Nutzung von erneuerbarer Energie zur Herstellung von Wasserstoff als Treibstoffbasis wird in Ländern mit viel Sonne (Wüstenstaaten, Australien) entstehen. Diese synthetischen Energieträger werden voraussichtlich ein Mehrfaches von Erdöl oder Erdgas kosten und die Energiekosten zusätzlich erhöhen.
Der CO2-Ausstoss von fossil betriebenen Kraftwerken kann durch Einsatz von sogenanntem Carbon Capture and Storage reduziert werden.
Carbon Capture and Storage = CO2-Abscheidung und anschliessende Speicherung im Boden. Die Kosten sind zurzeit schwer abzuschätzen.
Vor- und Nachteile
Vorteile
Tiefe Investitionskosten (typischerweise weniger als 1000CHF/kW )
Rasches Hochlaufen bei Bedarf
Geeignet zur Netzstabilisierung
Versorgungssicherheit dank Pflichtlager
Zukunftspotenzial
– CO2 neutraler Wasserstoff
– CO2 Reduktion durch Abscheidung und Speicherung
Kurze Bauzeit (ca. 3 Jahre ohne Bewilligungsverfahren)
Nachteile
Hohe Betriebskosten aufgrund des Brennstoffs
Hoher CO2-Ausstoss
Abhängig von ausländischer Gasversorgung
Lokale Lärm- und Schadstoffemissionen