Erster Schritt zur Dekarbonisierung: Umstellung von Kohle auf Gas

Jan 30, 2024

Fallstudie

Branche: Besitzer von Industrieanlagen mit kohlebefeuerten Stromerzeugungssystemen

Ein etablierter Industrieanlagenbesitzer nutzt Kohlefeuerungsanlagen zur Wärme- und Stromversorgung seiner eigenen Fabrik. Während die Anlage in der Vergangenheit wirtschaftlich war, steht der Hersteller nun vor einem Dilemma. Es ist zwingend erforderlich, sich mit der Dekarbonisierung zu befassen, da sie sich dazu verpflichtet haben, CO₂ im Einklang mit den Erwartungen der Regierung und der Interessengruppen zu reduzieren und die Belastung durch CO2-Steuern zu erhöhen und gleichzeitig eine finanzielle Perspektive beizubehalten. In Anbetracht des oben genannten Kontexts ist dies nicht ihr Anliegen Entscheidung, kohlebefeuerte Anlagen zu erneuern oder bestehende weiter zu betreiben. Die Umstellung des Brennstoffs von Kohle auf einen anderen kohlenstoffarmen Brennstoff ist unvermeidlich. Derzeit steht Erdgas als Rohstoff zur Verfügung, auf den man sich für einen stabilen Betrieb verlassen kann. Der Eigentümer erwägt erdgasbetriebene Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, um die CO₂-Reduzierung mit einem stabilen Anlagenbetrieb in Einklang zu bringen. Eine Möglichkeit besteht darin, die bestehende kohlebefeuerte Kessel- und Dampfanlage auf Erdgasfeuerung umzustellen. Die andere Option ist eine Gasturbine und ein Abhitzedampferzeuger, die energieeffizienter sind. Allerdings hat der Eigentümer weder Erfahrung mit dem Besitz einer Gasturbine noch Kenntnisse über die Betriebs- und Wartungsanforderungen. Der Eigentümer muss auch zukünftige Maßnahmen in Betracht ziehen, um den CO2-Netto-Nullpunkt weiter zu erreichen und gleichzeitig auf Gasturbinen umzusteigen, die ihm eine kohlenstoffarme Produktion ermöglichen als ersten Schritt.

Eine Gasturbine ist eine rotierende Maschine, die mit einer Turbineneintrittstemperatur von über 1000 Grad Celsius arbeitet. Seine Abgastemperatur kann über 500 Grad Celsius liegen, was hoch genug wäre, um Dampf für den Betrieb einer Dampfturbine zu erzeugen oder Druckwärme für Herstellungsprozesse bereitzustellen. Bei Gasturbinen kommen fortschrittliche Technologien zum Einsatz, während OEMs Anstrengungen unternehmen, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb nachzuweisen. Im Jahr 2021 war die Anzahl der für die industrielle Kraft-Wärme-Kopplung mit Erdgas betriebenen Gasturbinen dreimal so hoch wie die der Dampfturbinen*. (*Quelle: McCoy Report)

Gasturbinen-KWK-Anlagen nutzen Strom aus einer Gasturbine und Dampf aus einem Abhitzedampferzeuger (HRSG) und haben einen geringen Energieverlust. Diese Anlagen haben im Vergleich zu herkömmlichen Kessel-Dampfturbinen mit Kondensator einen höheren Gesamtenergiewirkungsgrad von 80 % oder mehr und eignen sich ideal für die Kraft-Wärme-Kopplung. Sein standardisiertes Paket ermöglicht weniger komplizierte lokale Installationsarbeiten in begrenzten Bereichen, und die gut entwickelte Mensch-Maschine-Schnittstelle trägt zu einer vereinfachten Bedienung bei. Ebenso eignen sie sich auch für dezentrale Energiequellen und Fernwärme. Durch den Ersatz der kohlebefeuerten Kraft-Wärme-Kopplung durch gasbefeuerte Anlagen wird der CO₂-Ausstoß reduziert, und mit einer Gasturbine wird die CO₂-Reduktion größer sein und voraussichtlich 69 % betragen.

Mitsubishi Power behält bewährte Grundkonstruktionen bei und führt bei der Entwicklung neuer Technologien langfristige Verifizierungstests durch, um Probleme bei der Produkteinführung zu vermeiden. Dieser Ansatz der Validierung der ersten Einheit am eigenen Produktionsstandort ist einzigartig bei Mitsubishi und der Schlüssel zu einer hohen Zuverlässigkeit seiner Gasturbine.

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