Das HKW 2 − Heizkraftwerk Oberhausen-Sterkrade liegt am Zentrum von Oberhausen-Sterkrade auf dem Werksgelände der Energieversorgung Oberhausen AG unmittelbar an der Friedrichstraße. Hauptenergieträger sind Erdgas und Holzhackschnitzel.
Betriebsgrundlage Rückblick Die Planungen für das Heizkraftwerk Oberhausen Sterkrade begannen bereits 1965. Auf Grund der guten Betriebserfahrungen mit dem Heizkraftwerk Alt-Oberhausen wurde auch für das neue Heizkraftwerk eine geschlossene Gasturbine mit Kohlestaubfeuerung (Heißluftturbine) favorisiert.Geschichte – 111 Jahre kommunale Elektrizitätserzeugung
Die Verwirklichung des Projektes scheiterte zunächst jedoch an vertraglichen Schwierigkeiten. Die Stromversorgung des Stadtteils Oberhausen-Sterkrade lag bisher mehrheitlich im Netzgebiet des RWE und es bestand kein Interesse, die elektrische Energie des neuen Heizkraftwerks abzunehmen. Zur Lösung des Problems wurden die Energiebetriebe der Stadtwerke Oberhausen ausgegliedert und zusammen mit dem RWE die Energieversorgung Oberhausen AG (evo) gegründet. Auch das bisherige RWE-Versorgungsgebiet wurde nun in das neue Unternehmen eingebracht.
Auf Initiative des Vorstandsvorsitzenden der Stadtwerke Oberhausen und der späteren evo AG, Gerhard Deuster, wurde das Projekt im Hinblick auf die Hochtemperaturreaktor-Entwicklung in Verbindung mit geschlossenen Gasturbinen auf Heliumbasis weiterentwickelt und zunächst in das 3. Atomprogramm des Bundesforschungsministeriums aufgenommen.
In der Planung befand sich nunmehr eine geschlossene Gasturbine mit einer elektrischen Nettoleistung von 50 MW und Helium als Arbeitsmittel. Die in dieser Anlage mit konventioneller Kokereigasfeuerung gewonnenen Betriebserfahrungen sollten später in die Entwicklung eines Hochtemperatur-Kernkraftwerks mit Heliumturbine einfließen. Gleichzeitig wurde mit dem THTR-300 ein Demonstrationskraftwerk in Hamm-Uentrop auf der Basis eines Kugelhaufenreaktors geplant, um auch hier zunächst Betriebserfahrungen im Betrieb mit einem konventionellen Dampfkraftprozess zu gewinnen.
In Verbindung mit dem Hochtemperaturreaktor konnte der elektrische Wirkungsgrad des THTR-300 bereits auf über 40 % angehoben werden. Bei den üblichen Leichtwasserreaktoren ist der maximal erreichbare el. Wirkungsgrad durch die obere Prozesstemperatur von ca. 300 °C auf 35–36 % begrenzt. Durch die Kombination des Hochtemperaturreaktors mit einem Helium-Gasturbinenprozess mit bis zu 930 °C oberer und 20 °C unterer Prozesstemperatur wurde ein el. Wirkungsgrad von 50 % erwartet. Darüber hinaus könnte auch ein Teil der Abwärme, ohne Verringerung der elektrischen Leistung, auf einem hohen Temperaturniveau ausgekoppelt und beispielsweise in ein Fernwärmenetz eingespeist zu werden.
Dieser Hochtemperaturreaktor mit Helium-Turbine wurde dann nach dem 4. Atomprogramm des Bundesforschungsministerium als HHT-Projekt weitergeführt. Auch die Heliumturbine Oberhausen wurde dem HHT-Projekt zugeordnet. Die Gesamtprojektierung des Heizkraftwerks lag bei der Energieversorgung Oberhausen AG, dies führte nebenbei auch zur Gründung der späteren Consulting-Abteilung. Die Auslegung der Turbinenanlage entstand in Kooperation zwischen der GHH-Sterkrade AG (heute MAN-Diesel & Turbo) und dem Institut für Strömungsmaschinen der TU Hannover, unter der Leitung von Karl Bammert. Die Herstellung und Montage der Turbogruppe, des Wärmetauschers und der Kühler wurde ebenfalls von der GHH-Sterkrade AG übernommen.
Inbetriebnahme der größten geschlossenen Gasturbine der Welt Nach der Errichtung wurde die gesamte Anlage mit der Inbetriebnahme der Heliumturbine am 19. Dezember 1974 dann ihrer Bestimmung übergeben. Neben den Forschungsarbeiten mit aufwendigen Versuchsfahrten und weiteren Optimierungen konnte gleichzeitig die erzeugte elektrische und thermische Energie in die Verteilnetze der evo AG zur Versorgung der Oberhausener Bevölkerung übernommen werden. Bei maximaler elektrischer Leistung von 50 MW sollten bis zu 53,5 MW Wärme für das Fernwärmenetz-Sterkrade ausgekoppelt werden, womit ein Brennstoffausnutzungsgrad von 65 % projektiert wurde. Eine höhere Leistung konnte durch die begrenzten Ausbaumöglichkeiten des Fernwärmenetzes Sterkrade nicht abgesetzt werden. Durch einfache Änderungen in der Kreislaufauslegung wäre auch eine Auskopplung von 75 MW Fernwärme möglich gewesen, bei einer Brennstoffausnutzung von über 82 %.
Auch die Auslegung der Turbogruppe wurde unter Berücksichtigung einer späteren Interpolation/Extrapolation für Anlagen mit größerer Leistung vorgenommen. So entsprachen beispielsweise die Abmessungen der Niederdruckturbine sowie die mechanischen Beanspruchungen der Hochdruckturbine denen einer 300-MW-Turbine.
Nach der Katastrophe von Tschernobyl und den Problemen mit dem Betrieb des THTR-300 wurde ein massives Umdenken in der deutschen Kernenergiepolitik eingeleitet. Auch die Forschungsarbeiten an der als „inhärent sicher“ geltenden Hochtemperaturreaktortechnik litten darunter und werden eingestellt. Damit enden auch die Forschungstätigkeiten an der Heliumturbine Oberhausen.
Die Anlage wird darüber hinaus auch wegen zunehmend wirtschaftlicher Probleme außer Betrieb genommen, da trotz der vielen Optimierungsversuchen die projektierten Leistungsdaten nicht voll erreicht werden konnten. Die Wärmeversorgung des Sterkrader Fernwärmenetzes wird durch die Abwärme der Ruhrchemie, über das Verbundsystem und in Spitzenzeiten auch über das Dampfheizwerk sichergestellt.
Umbau zu einer Gasturbinenanlage mit offenem Kreislauf Durch die geplante Fernwärmeversorgung der „Neuen Mitte“ Oberhausen erhöht sich der Wärmebedarf zur Versorgung der über das Verbundsystem miteinander gekoppelten Fernwärmenetze in Oberhausen. Damit der Anteil der Kraft-Wärme-Kopplung bei der Fernwärmebereitstellung nicht weiter absinkt, wird anstelle der nicht mehr betriebsfähigen Heliumturbine eine neue Gasturbine installiert.
Unter Weiternutzung des Generators wurde der Helium-Turbosatz durch eine MAN-FT-8-Industriegasturbine ersetzt, die vom Pratt & Whittney-JT8D-Flugtriebwerk abgeleitet worden ist. Zur Abwärmenutzung wurde hinter der Nutzlastturbine, die zur Stromerzeugung den Generator antreibt, ein Heißwasser-Abhitzekessel installiert. Die gesamte Anlage fand in der Maschinenhalle Platz und konnte schon nach einer Bauzeit von 42 Wochen im November 1995 in Betrieb genommen werden. Damit sicherte sich die Energieversorgung Oberhausen AG einen Eintrag im Guinness-Buch der Rekorde für die kürzeste Bauzeit einer Gasturbinenanlage.
Neben dem hohen elektrischen und thermischen Wirkungsgrad ist die neue Anlage hochflexibel und gehört zu den am schnellsten regelbaren konventionellen Kraftwerken. Damit besteht auch die Möglichkeit, die Anlage als Regelleistung im Stromnetz einzusetzen.
Zusätzlich konnte ein stillgelegter Heizöltank (Tankinhalt: 5.000 m³) in einen drucklosen Fernwärmespeicher umgebaut werden. Mit einer maximalen Lade-/Entladeleistung von 30 MW und einer Speicherkapazität von 195 MWh kann der Wärmespeicher zur Entkopplung der Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt werden. Dies ermöglicht zusätzliche Flexibilitäten zum Ausgleich der fluktuierenden Einspeisung erneuerbarer Energien (Solarstrom und Windenergie).
Nach über 100.000 Betriebsstunden wurde die FT-8 Gasturbinenanlage am 31. Januar 2019 nach 23 Jahren Betrieb vom Netz genommen. Auf Grund des Alters war eine kostenintensive Generalüberholung der Anlage nicht mehr wirtschaftlich. In Kooperation mit MAN Energy Solution SE konnte jedoch eine Nachfolgelösungevo Pressemitteilung vom 23. November 2020 – Wir Leben Innovation gefunden werden. Nach der Demontage der alten Gasturbine, des Generators und des Abhitzekessels, konnte unter Weiternutzung von einigen Nebenanlagen Platz für eine neue Gasturbinenanlage geschaffen werden.
Die neue MGT-8000evo Pressemitteilung vom 16. Februar 2021 – Die MGT-8000 der evo ist nun am Netz Gasturbine ist eine Neuentwicklung des MAN-Standortes Oberhausen, die im HKW 2 erstmals in den kommerziellen Betrieb überführt werden soll. Trotz der Einschränkungen durch die Corona-Pandemie konnte die neue Anlage nahezu in der zuvor vereinbarten Bauzeit errichtet und in Betrieb genommen werden. Die Anlage erzeugt bei einer elektrischen Leistung von 9 MW gleichzeitig 14,2 MW Heizwärme für die Fernwärmeversorgung. Darüber hinaus konnte der Brennstoffausnutzungsgrad von 85 % auf rund 89 % angehoben werden.
Als weitere Innovation ist die MGT-8000 bereits für einen Brennstoffmix aus Erdgas und bis zu 50 % grünem Wasserstoff ausgelegt. Damit kann die neue Anlage zukünftig auch zur weiteren Dekarbonisierung der Oberhausener Fernwärme beitragen.
Aktuelle Betriebsweise Das Kraftwerk dient heute vorwiegend der Wärmeversorgung des Fernheiznetz Oberhausen-Sterkrade/Oberhausen-Osterfeld und der Wärmeerzeugung auf der Basis von Kraft-Wärme-Kopplung über die Gasturbinenanlage und das Biomasseheizkraftwerk. Die Heizleistung (KWK und Frischwärme) des Kraftwerks reicht aus um den Gesamtwärmebedarf der angeschlossenen Fernwärmenetze zu decken. Darüber hinaus ist das Kraftwerk, nach umfangreichen Umbaumaßnahmen von 1986 bis 1988, über ein Hochdruck-Fernwärmeverbundsystem mit dem HKW 1 - Heizkraftwerk Alt-Oberhausen und der GMVA – Gemeinschafts-Müllverbrennungsanlage Niederrhein verbunden. Außerdem ist das Kraftwerk seit 1986 über eine weitere Fernwärmeschiene mit dem Werk Ruhrchemie der Oxea GmbH in Oberhausen-Holten verbunden.
Durch den Wärmeverbund wird die Einspeisung von KWK-Wärme der Müllverbrennungsanlage und industrieller Abwärme der Ruhrchemie ermöglicht was zu einer erheblichen Einsparung des fossilen Hauptenergieträgers Erdgas beiträgt. Auch das Fernwärmenetz der Neuen Mitte Oberhausen (Centro/O-Vision) wird direkt über das Verbundsystem versorgt.
Darüber hinaus versorgt das Dampfheizwerk einen benachbarten Turbomaschinenhersteller mit Prozessdampf für den Betrieb von mehreren Dampfturbinenprüfständen.
Brennstoff Seit Inbetriebnahme wurde das Kraftwerk mit Kokereigas gefeuert. Ab 1980 musste im Heizkraftwerk auch vermehrt leichtes Heizöl eingesetzt werden, da Mitte der 1970er-Jahre in den Gasbezugsverträgen sogenannte unterbrechbare Lieferungen angeboten worden sind. Damit konnte zum einen der von Konjunktureinflüssen im Stahlbereich beeinflussten, schwankenden und schrumpfenden Kokereigaserzeugung Rechnung getragen und zum anderen der Leistungspreis reduziert werden.
Das Zurückfahren der Kokereien am Anfang der 1980er-Jahre beeinträchtigte die Belieferung des Heizkraftwerks mit Gas in einem solchen Ausmaß, dass eine Umstellung auf Erdgas ab 1984 aus Gründen der Versorgungssicherheit unvermeidlich wurde.
Biomasseheizkraftwerk – Biostrom Oberhausen Seit 2011 wird am Standort ein integriertes Biomasseheizkraftwerk betrieben das vorwiegend im Grundlastbetrieb eingesetzt wird. Da diese Anlage mit Kraft-Wärme-Kopplung arbeitet, wird gleichzeitig die Wärmegrundlast der Fernwärmenetze Alt-Oberhausen, Oberhausen-Sterkrade, Oberhausen-Osterfeld und Neue Mitte Oberhausen abgedeckt.
Jährlich werden hier durch die Verbrennung von 40.000 Tonnen Landschaftspflegeholz mittels Kraft-Wärme-Kopplung ca. 20.000 MWh Strom und ca. 60.000 MWh Fernwärme erzeugt. Damit können umgerechnet rund 6.000 Haushalte mit Strom und etwa 3.500 mit Fernwärme versorgt werden. Jedes Jahr werden so etwa 20.000 Tonnen CO2-Emissionen eingespart.
Die Anlage ist das erste Biomasseheizkraftwerk des Ruhrgebiets, das ausschließlich mit nachwachsenden Rohstoffen befeuert wird und erreicht einen durchschnittlichen Anteil von 12 % der jährlichen Fernwärme-Bereitstellung. Dies führt zu einer Einsparung des fossilen Primärenergieträgers Erdgas.
Stromableitung