Stromerzeugung

Strombedarf in Düsseldorf

Düsseldorf benötigt für seine rund 570.000 Einwohner und für Verwaltung, Industrie, Handel und Gewerbe durchschnittlich eine Leistung von 500 MW Strom. Diese Leistung ist aber abhängig von Tageszeit, Witterung und Jahreszeit. So werden beispielsweise zur Mittagszeit an einem bewölkten Werktag im Winter bis zu 700 MW benötigt (das entspricht etwa der Leistung von über 6.600 Autos mit jeweils 100 PS). Am Abend eines wolkenlosen sonntags in den Sommerferien dagegen kann die Nachfrage auf 300 MW sinken.

Die Stromverteilung

Damit Strom überall in Düsseldorf zuverlässig zu jeder Tages- und Nachtzeit zu Verfügung steht, betreiben die Stadtwerke ein rund 9.000 Kilometer langes Netz. Mehr als 98 Prozent davon sind Erdkabel – nur 2 Prozent sind von Masten getragene Freileitungen.

Bis der Strom zu den rund 400.000 Verbrauchsstellen gelangt, muss er mehrere Spannungsstufen durchlaufen: Die Stadtwerke wandeln den von den Kraftwerken erzeugten Strom zunächst mit großen Transformatoren auf 110.000 Volt. Würde die Energie nämlich mit der haushaltsüblichen Spannung von 230 Volt transportiert, müssten Kupferkabel die Stadt durchqueren, die so dick wie U-Bahn-Schächte wären. über dieses Hochspannungsnetz gelangt der Strom zu rund 40 Umspannwerken, in denen die Energie auf 10.000 Volt Mittelspannung herunter transformiert wird. Von hier aus verteilt sich der Strom auf mehr als 4.000 kleinere Netzstationen. Auf 230 beziehungsweise 400 Volt Niederspannung abgesenkt, legt der Strom nun die &bsquo;letzten Meter“ zu den Kundinnen und Kunden zurück.

Stromerzeugung

Seit 1957 arbeitet im Hafen das größte Düsseldorfer Kraftwerk, das Heizkraftwerk Lausward. 1955 wurde mit dem Bau des ersten kohlebetriebenen Blockes „Anton“ begonnen. Durch den im Lauf der Zeit steigenden Bedarf an Strom und Fernwärme wurden bis zum Jahre 1977 die Blöcke „Berta“, „Cäsar“ und „Dora“ sowie der erste Erd­gasblock „Emil“ errichtet. Bis zum Jahre 1999 prägten die drei 100 und zwei 150 Meter hohen Schornsteine der „Lausward“ das Bild des Düsseldorfer Hafens.

Die Kraftwerksmodernisierung hat auch die Silhouette des Kraftwerks verändert: Die Blöcke „Anton“, „Berta“ und „Cäsar“ wurden stillgelegt und durch das hocheffiziente, erdgasbetriebene Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (GuD) ersetzt. Zwei Schornsteine wurden bereits abgetragen – zwei weitere werden folgen. Das Erscheinungsbild des Kraftwerks Lausward wird sich in den nächsten Jahren also weiter ändern: Aus einem ehemals großen Kohle-Kraftwerk, das für eine eigenständige Stromversorgung Düsseldorfs ausgelegt war, ist entsprechend den geänderten Rahmenbedingungen ein an den Energiemarkt angepasstes, hochmodernes Kraftwerk mit flexibler Energieerzeugung geworden, wobei die Option für einen zukünftigen Ausbau offen bleibt.

Umweltschonung durch Kraft-Wärme-Kopplung

In großen Kesseln wird Erdgas oder Kohle bei einer Temperatur von rund 1.600°C verbrannt und – wie bei einem Durchlauferhitzer – Wasser erhitzt. Dabei entsteht über 500°C heißer Dampf, der mit einem Druck von rund 100 bar auf eine Dampfturbine geleitet wird (Zum Vergleich: Ein Autoreifen hat einen Luftdruck von ca. 2,5 bar). In der Dampfturbine wird der Dampf, der bereits einen Großteil seiner Energie zur Stromerzeugung abgegeben hat, ausgekoppelt und einem Wärmetauscher zugeführt. Dieser überträgt die Restenergie in das Fernwärmenetz der Stadtwerke. Durch den Einsatz der Kraft-Wärme-Kopplung erreichen die Erzeugungsanlagen der Stadtwerke Düsseldorf einen Wirkungsgrad von durchschnittlich 50 Prozent.

Noch ausgefeilter: Die Gas- und Dampfturbinenanlage (GuD)

Herzstück einer GuD-Anlage, wie beispielsweise der neue Block „Anton“ im Kraftwerk Lausward, ist eine Gasturbine. Sie ähnelt nicht nur äußerlich einem Flugzeugtriebwerk, sie arbeitet auch nach demselben Prinzip. Die freigesetzte Energie wird natürlich unterschiedlich genutzt: Sie wird beim Flugzeug in Bewegung umgewandelt und in der „Lausward“ in Strom und Fernwärme.

Der Turbokompressor saugt Frischluft an, verdichtet sie und presst sie in die Brennkammer, wo sie dem Erdgas als Verbrennungsluft zugemischt wird. Bei der Feuerung entstehen 1.200°C heiße, äußerst energiereiche Abgase. Sie strömen mit großer Geschwindigkeit in die Gasturbine und treiben ihre Schaufelräder an. über eine Welle wird die Drehbewegung an den Generator übertragen, der wie der Dynamo eines Fahrrades aus der Bewegungsenergie Strom erzeugt.

Die immer noch 570°C heißen Abgase der Gasturbine erwärmen in einem Abhitzekessel Wasser. Der dabei entstehende Dampf treibt eine Dampfturbine an, deren Energie von einem Generator in Strom umgewandelt wird. In der Dampfturbine wird ein Teil des Dampfes abgeleitet und für die Fernwärmeerzeugung eingesetzt.

Nach Durchlaufen des Abhitzekessels haben die Abgase der Gasturbine nur noch eine Temperatur von etwa 70 bis 80°C. Für eine weitere Verwendung im Kraftwerksprozess reicht diese Energie nicht mehr aus. Deshalb werden die Abgase durch den 99 Meter hohen Kamin ins Freie abgeleitet.

Die GuD-Anlage der Stadtwerke erreicht bei ausschließlicher Stromerzeugung einen Wirkungsgrad von 54 Prozent. Zum Vergleich: Selbst moderne Braunkohle-Kraftwerke erreichen nur einen Wirkungsgrad von knapp über 40 Prozent. Bei gleichzeitiger Fernwärmeerzeugung beträgt die Brennstoffausnutzung sogar bis zu 87 Prozent. Diese hocheffiziente Betriebsweise ist nahezu das gesamte Jahr über möglich.

Simulation der GuD-Anlage