Von Kohle über Erdgas zu Wasserstoff

Das Ziel der Klimaneutralität ist – weder für einzelne Unternehmen noch für ganze Staaten - in einem Schritt erreichbar. Insbesondere bei der Wärmeerzeugung sind die erneuerbaren Energien noch nicht so weit, dass sie fossile Brennstoffe kurzfristig vollständig ersetzen können. Der Ersatz von Kohle durch Erdgas ist deshalb ein sinnvoller Zwischenschritt, da er die Klimagasemissionen im Vergleich zur Kohle kurzfristig in etwa halbieren kann und somit den CO2-Ausstoß deutlich reduziert.

Das gilt insbesondere unter Berücksichtigung der indirekten Emissionen, die bei der Förderung und dem Transport entstehen, da durch den Brennstoffwechsel ja auch die indirekten Emissionen aus Förderung und Transport von Kohle, wie zum Beispiel die Emission von stark methanhaltigem Grubengas, vermieden werden. Das Schöne ist, das ein Erdgas-Kraftwerk dem weiteren Weg zur Klimaneutralität nicht im Weg steht. Die eingesetzten Gasturbinen sind sehr flexibel und können zukünftig auf die Verbrennung von „grünen Gasen“ umgestellt werden, also z.B. auf Wasserstoff, der durch die Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien produziert wird.

Damit stellt der Wechsel zu Erdgas eine Brücke auf dem Weg zu grünen Gasen dar, mit denen dann die vollständige Klimaneutralität ab 2035 erreicht werden kann.

Wenn ein Brennstoff zur Energieerzeugung eingesetzt wird, dann ist es aus Umwelt- und Klimaschutzgründen wichtig, dass dieser Brennstoff so effizient wie möglich genutzt, also aus einer gegebenen Brennstoffmenge möglichst viel nutzbare Energie in Form von Strom und Wärme erzeugt wird. Mit einer sogenannten Gas- und Dampfturbinenanlage (kurz: GuD) kann bei gleichzeitiger Erzeugung von Strom- und Wärme („Kraft-Wärme-Kopplung“, kurz: KWK) die mit Abstand beste Brennstoffausnutzung erreicht werden.

Vereinfacht ausgedrückt besteht eine GuD-Anlage aus einer Gasturbine, einer Dampfturbine und Wärmetauschern für die Erzeugung von Heißwasser. Auf diese Weise wird die Hitze, die bei der Verbrennung von Erdgas entsteht, dreimal hintereinander genutzt. Zunächst treiben die heißen Verbrennungsgase die Gasturbine an, die dann über einen Generator Strom erzeugt. Die aus der Gasturbine herausströmenden Abgase sind immer noch so heiß, dass damit in einem sogenannten Abhitzekessel Wasser verdampft werden kann. Mit dem so entstehenden Dampf wird dann eine Dampfturbine angetrieben, die nochmal über einen zweiten Generator Strom produziert. Der Dampf kondensiert nach der Dampfturbine wieder zu Wasser, das aber immer noch eine Temperatur von rund 100° Celsius aufweist. Diese Restenergie wird als Nutzwärme an das Fernwärmesystem der Stadt abgegeben und versorgt Privathaushalte ebenso wie Gewerbe und Industrie. Durch diese Dreistufigkeit erreicht eine moderne GuD-Anlage eine Brennstoffausnutzung von über 80% und trägt damit erheblich dazu bei, dass gegenüber dem derzeitigen Kohlekraftwerk rund 50 Prozent der CO2-Emissionen eingespart werden. Es gibt keine andere Technologie, die in so kurzer Zeit einen so hohen Beitrag zur CO₂-Einsparung leisten kann.

Dass die in Altbach/Deizisau geplante GuD-Anlage eine vergleichsweise hohe elektrische Leistung von bis zu 750 MW haben wird, ist dem Strombedarf in der Region geschuldet. Steht nämlich erneuerbare Energie aus Windkraft und Photovoltaik nicht zur Verfügung, müssen regelbare Kraftwerke diesen Strombedarf decken können. Diese Funktion nehmen heute unter anderem die bestehende Kohlekraftwerksblöcke wahr. Nur durch den Bau einer großen GuD-Anlage wird also die Außerbetriebnahme der Kohleblöcke HKW 1 und HKW 2 möglich, ohne dass die Versorgungssicherheit in der Stromerzeugung gefährdet wird.

Eine direkte Umstellung der Versorgung eines Ballungsraums wie Stuttgart oder Esslingen auf regionale Erneuerbare Energien ist kaum zu bewältigen. Das liegt daran, dass Erneuerbare Energien aufgrund ihrer geringen Energiedichte viel Platz benötigen. Außerdem sind die leistungsstärksten Erneuerbaren Energien Windkraft und Photovoltaik nicht regelbar. Sie liefern ihre Energie dann, wenn die natürliche Ressource – Wind oder Sonne – zur Verfügung steht und nicht dann, wenn der Bedarf an Strom und Wärme vorhanden ist. Aus diesem Grund müssen Erneuerbare Energien speicherbar gemacht und gespeichert werden, z.B. durch die Produktion und Speicherung biogener Gase.

Die folgende Beispielbetrachtung macht transparent, über was für eine Herkules-Aufgabe wir hier reden: Wollte man das Stuttgarter Fernwärmenetz mit regional aus Windkraft erzeugtem Wasserstoff betreiben, müssten dazu im Umland von Stuttgart 250 zusätzliche Windkraftanlagen gebaut werden. Zur Einordnung: Im Jahr 2020 wurden in ganz Baden-Württemberg nur 13 neue Windkraftanlagen errichtet. Zudem müssten Elektrolyseure und Speicher gebaut werden. Damit wird schnell klar, dass eine solche Umstellung nicht nur Jahrzehnte in Anspruch nehmen, sondern auch den Fernwärmepreis deutlich verteuern würde. Überschlägige Berechnungen zeigen, dass die Produktionskosten für die Fernwärme sich in einem solchen System etwa vervierfachen würden. Ein deutlicher Anstieg der Energiepreise würde jedoch die breite Akzeptanz und damit das Gelingen der Energiewende selbst gefährden. Der Zwischenschritt über Erdgas ist also nicht nur eine deutlich schnellere Reduktion der Klimagasemissionen um rund 50%, sondern verschafft den Erneuerbaren Energien die notwendige Zeit, das erforderliche Wachstum zu bewältigen und das Potential für eine kostengünstige Wasserstoffproduktion zu erschließen. Am Ende dieser Entwicklung wird auch die neue GuD-Anlage mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff betrieben und somit klimaneutral sein.

Bei Baubeginn Ende des Jahres 2023 ist der Neubau nach unserer Planung Mitte 2026 abgeschlossen.

Das Vorhaben befindet sich in der Planungsphase. Im Laufe des Jahres 2022 werden wir dann als EnBW das Genehmigungsverfahren nach Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) vorbereiten. Der Antrag dafür wird voraussichtlich bis Ende 2022 beim Regierungspräsidium Stuttgart eingereicht werden. Genehmigung und endgültige Investitionsentscheidung vorausgesetzt, könnte der Bau der neuen Anlage im dritten Quartal 2023 beginnen. Voraussichtlich im Laufe des Jahres 2026 könnte die neue Anlage in Betrieb genommen werden. Das Genehmigungsverfahren sieht auch eine frühe Einbindung der Öffentlichkeit vor. Dies haben wir Ende Oktober 2021 mit einer Informationsveranstaltung über die Neubaumaßnahmen umgesetzt.

Das mögliche Investitionsvolumen schätzt die EnBW dabei aktuell auf über 500 Millionen Euro. Die endgültige unternehmerische Investitionsentscheidung ist aber erst nach Abschluss des Genehmigungsverfahrens möglich.

Die GuD-Anlage mit Nebenanlagen wird im Bereich südlich des Kühlturms HKW 1 neu errichtet. Wichtig zu erwähnen ist, dass der Hybridkühlturm des Kohleblocks HKW 1 auch für die neue GuD mit verwendet werden soll. Auch die Anlagen zur Wasseraufbereitung werden ertüchtigt und weiter in Betrieb bleiben. Die geplante Heißwasserkesselanlage wird im bestehenden Fernwärmegebäude von HKW 1 errichtet werden.

Ist der neue Block 3 in Betrieb genommen worden, können HKW 1 und HKW 2 am Standort Altbach/Deizisau abgeschaltet werden. Sobald die neue GuD ihren sicheren kommerziellen Betrieb aufgenommen hat, kann die Kohlehalde außer Betrieb genommen werden. Wie die Flächen in Zukunft genutzt werden, muss noch entschieden werden. Der westliche Teil der Kohlehalde wird ohnehin für den Neubau der GuD benötigt.

Leider wird es nicht vermeidbar sein, dass die Baumaßnahmen in der Umgebung spürbar sind. Die EnBW wird jedoch versuchen, die Auswirkungen so weit wie möglich zu reduzieren und im Dialog mit den Anwohner*innen zu bleiben.

Baumaßnahmen werden größtenteils tagsüber ausgeführt, Schwertransporte sofern möglich in den Nachtzeiten durchgeführt. Alle Baumaßnahmen werden im Rahmen des Genehmigungsverfahrens in enger Abstimmung mit dem Regierungspräsidium Stuttgart und umliegenden und betroffenen Gemeinden umgesetzt.

Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens sind diverse Gutachten notwendig, die auch die Belastung für die Anwohner*innen betrachten. So werden u.a. ein Schallgutachten oder auch eine Immissionsprognose der Luftschadstoffe erstellt, die die Auswirkungen des Neubaus auf die Umgebung und die Umwelt betrachten:

• Lärmschutz: Nach der Inbetriebnahme der neuen Anlage werden die Blöcke HKW 1 und HKW 2 stillgelegt. Die Gasturbinenanlagen sowie der Kühlturm HKW 1 und die Wasseraufbereitung bleiben auch nach der Inbetriebnahme der Neuanlage in Betrieb. Die stillgelegten Anlagen tragen dabei wesentlichen zu den bisherigen Schallemissionen am Standort bei. Die Neuanlage wird gemäß derzeitigem Stand der Technik mit Schalldämpfern, Schalldämmkulissen, etc. ausgestattet, so dass die gesetzlichen Grenzwerte (TA Lärm) eingehalten werden. Außerdem entfällt die Entsorgung- und Anlieferung von Rest- und Zusatzstoffen aus der Rauchgasreinigung der Kohleanlagen vollständig, wodurch sich auch das Verkehrsaufkommen und der hierdurch verursachte Lärm reduziert.
• Gewässerschutz: Durch die Stilllegung der Altanlagen sowie die Inbetriebnahme der Neuanlagen wird zukünftig u.a. deutlich weniger Wärme in den Neckar eingetragen. Damit wird sich die Situation für den Gewässerschutz zukünftig gegenüber dem Status Quo verbessern.
• Immissionsschutz: Durch die Umstellung von Kohle auf Erdgas werden die Emissionen von Kohlendioxid (CO2) und weiteren klimaaktiven Stoffen deutlich reduziert. Konkret heißt das für den Standort, dass die neue GuD-Anlage über zwei Millionen Tonnen CO2 pro Jahr und damit rund 40 Prozent der aktuellen Emissionen des Kohlekraftwerks einsparen kann. Auch das Stadtklima profitiert unmittelbar: Der Ausstoß von Stickoxiden (NOx) würde standortbezogen im Vergleich zum Status quo um etwa 25 Prozent, der von Schwefeloxiden (SOx) um mehr als 75 Prozent sinken.

Bis zur vollständigen Inbetriebsetzung aller neuen Kraftwerks- und Fernwärmeanlagen stehen die Kohlekessel unverändert zur Strom- und Fernwärmeversorgung zur Verfügung. Durch dieses Vorgehen stellen wir sicher, dass die Versorgung in Altbach, Deizisau und der Region zu jedem Zeitpunkt zuverlässig gewährleistet ist.

Nein – wie auch beim bereits umgesetzten Fuel-Switch-Projekt am Standort Stuttgart-Gaisburg sowie dem Fuel Switch am Standort Stuttgart-Münster ist die Fernwärmeversorgung zu jedem Zeitpunkt sichergestellt. Vor der finalen Außerinbetriebnahme der Blöcke HKW 1 und HKW 2 wird neben der GuD auch eine Ersatzanlage zur Fernwärmeversorgung errichtet. Diese steht bereits zu einem deutlich früheren Zeitpunkt als die neue GuD-Anlage zur Verfügung und wird auch in Zeiten, in denen die GuD nicht in Betrieb ist, eine sichere Fernwärmeversorgung gewährleisten. Des Weiteren besteht durch den Verbund der mittleren Neckarschiene auch die Möglichkeit, den Landkreis Esslingen mit Wärme aus den Kraftwerksanlagen der Stuttgarter Gemarkung zu versorgen.

Im Zuge des Projekts informiert die EnBW regelmäßig über den Projektfortschritt und aktuelle Meilensteine über die Homepage www.enbw.com/altbach-deizisau. Am 26.10.2021 fand eine Online-Informationsveranstaltung statt, in der das Projekt den Bürgerinnen und Bürgern vorgestellt wurde. Dabei konnten live Fragen ins Studio gestellt werden.

Jederzeit aber können Sie auch Fragen, Anregungen oder Kritik per E-Mail an altbach-deizisau@enbw.com senden.

Das Vorhaben fällt unter die Nummer 1.1 des Anhangs 1 der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen, 4. BImSchV). Gemäß Anlage 1 Nr. 1.1.1 Spalte 1 in Verbindung mit §3b zum Gesetz über die Umweltverträglichkeit (UVPG) besteht die Verpflichtung zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung. Die Umweltverträglichkeitsprüfung ist unselbständiger Teil des Genehmigungsverfahrensnach BImSchG (§ 1 Abs. 2 der Verordnung über das Genehmigungsverfahren (9. BImSchV)) und wird vom Regierungspräsidium Stuttgart als zuständiger Genehmigungsbehörde durchgeführt.

Die Zulassung des Vorhabens soll als Vollgenehmigung für Errichtung und Betrieb nach BImSchG und Naturschutzrecht sowie die Freisetzung von Treibhausgasen (Kohlendioxid) gemäß TEHG erfolgen.