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Maschinenbau : Weltrekord mit Höllenfeuer

  • -Aktualisiert am

Am Haken: Trotz seiner Dimensionen ein Meisterwerk des Präzisionsmaschinenbaus Bild: Siemens

Die größte Gasturbine der Welt wird derzeit auf Herz und Nieren geprüft. Mit 340 Megawatt ist die Maschine so stark wie 13 Jumbojet-Triebwerke. Läuft der Probebetrieb erfolgreich, bekommt sie eine Dampfturbine „angehängt“.

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          Das Herzstück des künftigen Weltrekord-Kraftwerks von Eon Energie im oberbayerischen Irsching ist so groß wie ein Einfamilienhaus. Das klingt für den Bewohner einer Zweizimmerwohnung riesig - sagt ihm als durchschnittlichem Stromverbraucher aber nicht viel. Doch Kraftwerksbauern liefert es den Hinweis auf eine Energiedichte, wie sie in der Technik so schnell kein zweites Mal zu finden ist: Denn in der im vergangenen Dezember zum ersten Mal gezündeten 13 Meter langen und fünf Meter mächtigen Gasturbine SGT5-8000H steckt eine Leistung von 340 Megawatt, was der Kraft von 13 Triebwerken eines Jumbojets entspricht. Sieben Jahre haben 250 Siemens-Mitarbeiter an mehreren Standorten in Deutschland und Nordamerika den Kraftprotz entwickelt, bevor er im Berliner Turbinenwerk des Münchner Konzerns von 500 Mitarbeitern aus mehr als 7000 Einzelteilen zusammengebaut wurde.

          Derzeit läuft der Gigant im Testbetrieb. In den kommenden 15 Monaten wird er auf Herz und Nieren untersucht. Leistung, Wirkungsgrad, Stickoxidemissionen und Schallwerte werden akribisch erfasst und mit den hochgerechneten „Mindestkriterien“ verglichen. Dazu ist der Probant wie ein Patient auf der Intensivstation verkabelt. 3000 Sensoren hat man installiert, die Drücke, Temperaturen, Verformungen und Durchflussgeschwindigkeiten ebenso ermitteln wie die chemische Zusammensetzung der Brenn- und Verbrennungsgase, deren Werte dann zu zwei Dutzend Testingenieuren in den Containern direkt neben dem 30 Meter hohen Turbinenhaus weitergereicht werden. Per Datenfernübertragung übermittelt man die Messwerte auch den nicht an Ort und Stelle anwesenden Entwicklern, so dass auch diese stets über den Zustand „ihrer“ Testmaschine informiert sind.

          Auf dem Weg zum Weltrekord

          Die neue Gasturbine soll ein sogenanntes GuD-Kraftwerk zum Weltrekord und damit zu einem Wirkungsgrad von knapp über 60 Prozent führen. Die Abkürzung steht für Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk, was bedeutet, dass die „hinten“ aus der Gasturbine entweichenden heißen Abgase nicht wie jetzt im Testbetrieb an die Umgebung abgegeben werden und damit nutzlos verpuffen. Vielmehr werden sie nach dem Ende der Testphase und dem anschließenden Umbau „eingefangen“, in einen Kessel geleitet und produzieren dort Dampf, der eine Turbine antreibt. Dieser Doppelnutzen ist höchst effizient. Der bisherige Rekordhalter, das GuD-Kraftwerk Mainz-Wiesbaden, erreicht im Kombibetrieb einen Wirkungsgrad von 58 bis 59 Prozent. Mit der neu entwickelten Gasturbine soll diese magische Kennzahl über die 60-Prozent-Marke gehoben und damit der Brennstoffbedarf reduziert und die in die Atmosphäre geblasene Stickoxid- und Kohlendioxidfracht vermindert werden. Zum Vergleich: Die Wirkungsgrade moderner Steinkohlekraftwerke liegen bei 43 Prozent und die von Braunkohlekraftwerken bei 46 Prozent.

          Um die angepeilten Rekordwerte zu erreichen, mussten die Ingenieure tief in ihre Trickkiste greifen. Denn wie bei jedem straßengängigen Tandem hängt auch beim GuD-Kraftwerk die Effektivität wesentlich vom geschickten Zusammenspiel der beiden „Strampler“ ab. Man hat daher die Irschinger Anlage konsequent für den Doppelnutzen konzipiert. Konkret bedeutet das, dass man die Abgase aus der Gasturbine heißer entlässt, als man das bei einem reinen Gasturbinenkraftwerk tun würde. Auch das „Anhängen“ sowohl der Gas- als auch der Dampfturbine an eine einzige durchlaufende Welle dient diesem Zweck.

          1500 Grad Satanshitze

          Doch den wesentlichen Impuls zum Erreichen der Weltrekordmarke liefert die Gasturbine. Die ist deutlich größer und leistungsstärker als ihre Vorgänger. Entsprechend mehr Erdgas und Verbrennungsluft kann sie schlucken. Weiterentwickelte Brenner und gewaltige Ansaugstutzen machen das möglich. Bei Volllast strömen je Sekunde 25 Kubikmeter Gas und 600 Kubikmeter Luft in die Maschine, in deren Verdichter die Luft erst auf rund 17 bar komprimiert und dann mit dem Gas vermischt und dann gezündet wird. Es entsteht ein wahres Höllenfeuer, das, auf die Turbinenschaufeln gerichtet, diese zum Drehen bringt.

          Hinter dieser Satanshitze verbirgt sich der wahre Clou der Rekordanlage. Denn mit 1500 Grad sind die Verbrennungsgase um knapp 100 Grad heißer als bei bisherigen Anlagen - und damit ursächlich für die Steigerung des Wirkungsgrads. Denn seit der französische Physiker Nicolas Léonard Sadi Carnot Anfang des neunzehnten Jahrhunderts die Grundlagen der Thermodynamik entwickelt hatte, weiß man, dass der Wirkungsgrad einer Verbrennungsmaschine von der Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangstemperatur abhängt.

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