Pictures of the Future    Frühjahr 2006

Energie für Strom und Wasser

Als Anfang der 1960er-Jahre im Emirat Abu Dhabi die Erdölförderung begann, lebten in diesem fast nur aus Wüste bestehenden Land 50 000 Menschen. Heute hat das Emirat eine Million Einwohner, mehr als die Hälfte davon in Abu Dhabi City, der Hauptstadt des Emirats und der gesamten Vereinigten Arabischen Emirate. Die Stadt ist eine moderne Metropole mit futuristisch anmutenden Gebäuden, Grünanlagen und schattigen Parks. Gleich hinter der Stadtgrenze beginnt die Wüste. Sie birgt die Quelle des Wohlstands: Etwa 8 % der Rohöl- und 4 % der Erdgas-Ressourcen der Welt liegen in den Vereinigten Arabischen Emiraten, über 90 % davon in Abu Dhabi.

Knapp ist dagegen das Wasser: Flüsse und Seen gibt es in Abu Dhabi nicht, die Niederschläge sind mit 33 mm pro Jahr äußerst spärlich, die wenigen Grundwasservorkommen vielerorts nahezu erschöpft – und das bei einem rapide steigenden Wasserbedarf. Abu Dhabi hat bereits den dritthöchsten Pro-Kopf-Verbrauch an Trinkwasser weltweit, und nach einer Prognose der Behörde für Wasser und Energie, der Abu Dhabi Water and Electricity Authority (ADWEA), wird der Wasserbedarf bis 2015 auf täglich 3,57 Mio. m³ weiter ansteigen. Ursachen dafür sind das hohe Bevölkerungswachstum sowie ehrgeizige Landwirtschafts- und Aufforstungsprojekte. Nur Meerwasserentsalzungsanlagen können diesen immensen Wasserbedarf sicherstellen.

Aber nicht nur die Wasserressourcen sind knapp – das Emirat benötigt vor allem wegen der wachsenden Industrialisierung und dem hohen Klimatisierungsbedarf auch Unmengen an elektrischer Energie. 2015 wird der durchschnittliche Spitzenbedarf bei 8 000 MW liegen. Daher investiert das Emirat in den Aufbau einer leistungsfähigen Infrastruktur zur Wasser- und Energieversorgung einen erheblichen Teil seiner Öleinnahme. So wurde ein Privatisierungsprogramm gestartet, das in der gesamten Golfregion als Vorbild gilt. Dabei werden die neuen Anlagen zur Energie- und Wassergewinnung privatwirtschaftlich geplant, errichtet und betrieben. Als Betreiber-Gesellschaft fungiert stets ein Joint-venture zwischen der ADWEA und einer ausländischen Holding.

Modellcharakter für dieses Programm hat die von Siemens schlüsselfertig erstellte Anlage Shuweihat S1 – ein hochmodernes Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk (GuD), das eng mit einer leistungsfähigen Meerwasserentsalzungsanlage gekoppelt ist. Die im August 2004 in Betrieb genommene Anlage liegt etwa 250 km westlich von Abu Dhabi City direkt am Meer. Als Konsortialführer verantwortete Siemens die Errichtung des gesamten Komplexes. Die italienische Firma Italimpianti baute die Meerwasserentsalzungsanlage.

Strom und Wasser für eine Großstadt. Die Anlage liefert selbst bei einer hohen Umgebungstemperatur von 46 °C noch 1 500 MW an elektrischer Leistung – mehr als ein Block eines Kernkraftwerks – und täglich 450 000 m³ Trinkwasser. Diese Wassermenge reicht rechnerisch für 900 000 Menschen, wenn man den derzeitigen Pro-Kopf-Verbrauch in Abu Dhabi von 500 l pro Tag zu Grunde legt. Genutzt wird das Wasser jedoch vor allem für Bewässerungsprojekte.

Der Komplex soll langfristig in zwei weiteren Baustufen zu einem Kraftwerkspark mit einer Leistung von 5 000 MW und 1,4 Mio. m³ Trinkwasser pro Tag ausgebaut werden. Aber schon die erste Ausbaustufe ist nach Angaben des Betreibers, der Shuweihat CMS International Power Company, die größte kombinierte Kraftwerks- und Entsalzungsanlage in Abu Dhabi und die leistungsfähigste Anlage ihrer Art weltweit.

"Beeindruckend ist schon die schiere Größe. Allein die erste Ausbaustufe umfasst eine Fläche von 4 km², das sind etwa 560 Fußballfelder", sagt Projektleiter Dr. Martin von Hassel von Siemens Power Generation. Ein technisches Highlight sei der Netto-Gesamtwirkungsgrad von 54,4 % – über die Hälfte der Energie, die bei der Verbrennung des Erdgases frei wird, wird in Strom umgewandelt. "So hohe Wirkungsgrade waren bisher mit gekoppelten Kraftwerks- und Entsalzungsanlagen nicht möglich. Erreicht haben wir dies mit unserer innovativen Turbinentechnologie und durch Optimierung des Dampfzyklus. So setzen wir in den Gasturbinen spezielle Werkstoffe ein. Zusammen mit einer sehr effektiven Kühlung verkraften die Turbinenschaufeln dadurch extrem hohe Gastemperaturen", erklärt der Experte. "Auch ist die Anlage so konstruiert, dass sich die Wasserproduktion flexibel von der Stromproduktion entkoppeln lässt." Damit kann die Anlage auch dann die maximale Wassermenge produzieren, wenn nur wenig Strom nachgefragt wird.

Die Anlage umfasst fünf Kraftwerksblöcke mit je einer Gasturbine mit Generator und Abhitzedampferzeuger. In der Gasturbine wird Erdgas verbrannt, das im Emirat Abu Dhabi gefördert wird. Die heißen Gase werden zur Erzeugung von Strom und – in den Abhitzedampferzeugern – von Wasserdampf genutzt. Der Dampf treibt zwei Turbinen an, die ebenfalls Strom erzeugen. Deren Abdampf mit einer Temperatur zwischen 140 und 180 °C liefert wiederum die Wärmeenergie, die für den Entsalzungsprozess benötigt wird.

Die Entsalzungsanlage funktioniert nach dem Prinzip der Mehrstufen-Entspannungsverdampfung. Sie besteht aus sechs parallel betriebenen, baugleichen Einheiten – den größten und leistungsfähigsten, die jemals gebaut wurden. In jeder davon durchläuft das dem Meer entnommene Salzwasser nacheinander mehrere Kammern, in denen es mit Hilfe der Kraftwerksabwärme unter vermindertem Druck teilweise verdampft. Der entstehende Dampf wird verflüssigt, das Kondensat – destilliertes Wasser – aufgefangen, gesammelt und später mit Mineralien angereichert. Das Ergebnis ist kostbares Trinkwasser höchster Qualität.

"Die Anlage wurde so konzipiert, dass die Brennstoffkosten über die gesamte Nutzungsdauer möglichst niedrig sind. Im Vordergrund steht eine maximale Trinkwasserproduktion bei großer Versorgungssicherheit", berichtet von Hassel. "Dieses Konzept ist vor allem für die Region rund um den Persischen Golf vielversprechend, wo das Hauptproblem der Wassermangel ist." Entlang der Golfküste hat das Meerwasser einen so hohen Salzgehalt, dass andere Entsalzungsverfahren – etwa die Umkehrosmose – meist nicht angewandt werden können. In dieser Region ist daher die Destillation von Meerwasser die wichtigste Methode zur Trinkwassergewinnung.

Ähnliche Anlagen wie die in Shuweihat stammen ebenfalls von Siemens, etwa die Anlage Jebel Ali im Emirat Dubai und die zweite Ausbaustufe von Al Taweelah in Abu Dhabi. Die ersten Nachfolgeprojekte in den Vereinigten Arabischen Emiraten, Katar und Saudi-Arabien sind bereits unter Vertrag: beispielsweise ein Kraftwerk mit Meerwasserentsalzung, das unter Leitung von Siemens etwa 110 km südlich von Jeddah für 1,8 Mrd. € errichtet werden soll. Damit baut Siemens seine Position als Marktführer bei der schlüsselfertigen Errichtung von kombinierten Kraftwerks- und Entsalzungsanlagen im Mittleren Osten weiter aus.
                                                                                                             Björn Gondesen