Kraftwerke müssen heute flexibel betrieben werden können. Während früher eine konstante Stromerzeugung die Regel war, wird heute je nach Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen mal mehr, mal weniger Strom von konventionellen Kraftwerken gebraucht. Erich Schmid (60) aus Erlangen hat bereits vor zwölf Jahren eine Reihe von Betriebsverfahren entwickelt, die in Gas- und Dampfturbinen(GuD)-Kraftwerken schnell die Stromproduktion erhöhen und für einen bestimmten Zeitraum halten können.

Die Notwendigkeit, Gas- und Dampfturbinen(GuD)-Kraftwerke schnell hoch- oder runterfahren oder die Stromproduktion kurzfristig erhöhen zu können, zeichnete sich erstmals ab, als Strom nicht mehr zu starren Tarifen, sondern an der Strombörse zu flexiblen Preisen gehandelt wurde. „In den USA ist beispielsweise der Stromverbrauch nachts geringer und damit erzielten die Kraftwerksbetreiber auch einen niedrigeren Strompreis“, erklärt Schmid. „Dadurch wurde es wirtschaftlich sinnvoll, die Kraftwerke nachts herunterzufahren und erst morgens wieder zu starten.“ Allerdings waren die Kraftwerke dafür nicht optimal ausgelegt. Mit neuen Technologien wurden weltweit viele Kraftwerke von „gemütlichen Gefährten“ zu Formel-1-Boliden aufgerüstet. Dazu gehören auch die Erfindungen von Schmid. Insbesondere sein Verfahren, eineGUD-Anlage auch für Spitzenlastzeiten zu optimieren, wird heuteimmer wichtiger. Sein Gedanke war, die Wärme, die im Abhitzedampferzeuger gespeichert ist, zum einen über einÜberlastventil an der Dampfturbine  zunutzen. Sinkt durch die Druckabsenkung dann die Temperatur im Kessel, sorgt die Abkühlung für zusätzlichen Dampf, der die Turbine zusätzlich antreibt, um mehr Strom zu produzieren. „Dieser Effekt ist vor allem sehr kurzfristig nutzbar, denn die Reaktion im Kessel und Dampfturbine ist kurzfristig abrufbar“, erklärt Schmid.

Eine weitere Möglichkeit ist es, im Verdampfer des Mitteldrucksystems den Druck höher als notwendig steigen zu lassen. Soll die Turbine kräftiger angetrieben werden, muss man den Druck nur wieder absenken. So entsteht ebenfalls kurzfristig mehr Dampf.

Diese schnelle Steigerung der Leistung ist vor allem für den so genannten Frequenzstützbetrieb notwendig. Darunter versteht man den Ausgleich von plötzlich auftretenden Differenzen zwischen angefordertem und aktuell produziertem Strom, die zu einer Änderung der Netzfrequenz führen. Schlimmstenfalls kann das Netz dann völlig zusammenbrechen. Die Netzbetreiber kaufen deshalb bei Stromerzeugern Reserveleistungen ein. Ein Kraftwerk, das zur Lieferung der Reserveleistung verpflichtet ist, muss in der Lage sein, innerhalb von wenigen Minuten, manchmal auch Sekunden, die vertraglich vereinbarte Leistung zu liefern.

Längerfristig sorgt dann eine Zusatzfeuerung im Kessel oder die Spitzenlastfähigkeit der Gasturbine für das Halten der höheren Blockleistung.

Einige andere Erfindungen Schmids haben es ermöglicht, GuD-Kraftwerke schnell hochzufahren, aber dabei nicht zu viel Energie zu verbrauchen, das Material zu schonen und wenig CO2 zu emittieren. „Dazu braucht es ein ganzes Bündel an Maßnahmen: So kann man beispielsweise dafür sorgen, dass die Gasturbine möglichst ungehindert und ohne Halt die Leistung steigert und währenddessen die Dampfturbine zu einem frühen Zeitpunkt gestartet wird und den gesamten vom Kessel produzierten Dampf so schnell übernimmt bevor die Gasturbine die Grundlast erreicht hat , das spart Zeit“, sagt Schmid. Auch ein spezielles Design des Abhitzedampferzeugers ist notwendig.

Weitere Erfindungen Schmids werden in der Industrie eingesetzt - überall dort, wo Dampf für die Produktion benötigt wird. So hatte vor Jahren ein niederländisches Unternehmen die Neuentwicklung eines Kraftwerks mit Prozessdampfauskopplung mit Abhitzedampferzeuger und Reservedampferzeuger ausgeschrieben. „Wir hatten uns überlegt, dass so ein Reservedampferzeuger unnötig Energie verbraucht, da er ja ständig betriebsbereit sein muss“, erinnert sich Schmid. Er schlug dem Unternehmen deshalb ein neues Design vor, in dem der Kessel zweigeteilt wird. Der Stützbrenner hat eine ständige brennende Flamme, die nur aufgedreht werden muss, wenn der Hauptkessel ausfällt. „Das spart über 20 Jahre mehrere Millionen Euro an Energiekosten“, erklärte Schmid den Niederländern sein Konzept, die daraufhin ihre Ausschreibung änderten und den zweigeteilten Abhitzedampferzeuger bauen ließen. „Neulich bin ich  wieder einmal  in die Niederlande gefahren und habe mir die Anlage angesehen, die hervorragend funktioniert. Eine eigene Erfindung so verwirklicht zu sehen, ist ein sehr befriedigendes Gefühl“, sagt Schmid.

Der Erfinder hat sich bereits als Kind in der niederbayerischen Provinz Konstruktionen ausgedacht und sie dann mit dem Material, das er umsonst auftreiben konnte, gebaut: „Ich erinnere mich noch an ein eckiges Boot, das ich mit Dachpappe und Teer abgedichtet hatte. Damit sind mein Freund und ich dann auf dem Fluss gefahren.“ Während seines Studiums des Maschinenbaus an der Fachhochschule Regensburg hatte Schmid bereits in Erlangen bei der damaligen Kraftwerksunion, die ab 1977 ganz zu Siemens gehörte, gearbeitet. Dort fing Schmid 1976 als Entwicklungsingenieur an. Bis heute ist er in Erlangen mit kurzem Abstecher in Orlando, FL für Entwicklungen im Kraftwerksbereich tätig, der jetzt zum Siemens Sektor Energy gehört. Schmid hat 36 Erfindungen gemeldet. Seine Ideen sind in 138 Einzelpatenten und 33 Schutzrechtsfamilien geschützt. ​