Der Block 2 des Kraftwerks Qingyuan in Guangdong, China, hat erfolgreich eine Biomasse-Mitverbrennung mit einem Energieanteil von 10 % realisiert. Dies ist der erste Fall in China, bei dem ein 1.000-MW-Kraftwerksblock mit sekundärer Zwischenüberhitzung eine hohe Biomasse-Mitverbrennungsrate erreicht, schließt eine technologische Lücke im Inland und verleiht der sauberen und kohlenstoffarmen Transformation von Wärmekraftwerken neue Impulse.
Das Kraftwerk Qingyuan der China Energy Investment Corporation (CHN Energy) in Guangdong ist das einzige große, saubere und hocheffiziente Kraftwerk in China, das über vier 1.000-MW-Blöcke mit sekundärer Zwischenüberhitzung verfügt und einen integrierten Betrieb realisiert. Das Projekt wurde als Pilotprojekt für den Aufbau neuer Stromsysteme des Nationalen Energieamtes (NEA) ausgewählt. Bei dieser Maßnahme kommt die von Longyuan Technology entwickelte fortschrittliche, unabhängige Biomasse-Verbrennungstechnologie zum Einsatz, wodurch ein Wärmeanteil von 10 % durch die Mitverbrennung von Biomasse wie Stroh und Möbelrestholz erreicht wird. Während des Mitverbrennungsprozesses ist die Mischverbrennung von Biomasse-Brennstoff und Kohle stabil, und alle wichtigen Betriebsparameter wie Kesseltemperatur, Rauchgasemissionen und Blocklast liegen im zulässigen Bereich.
Fan Qingwei, stellvertretender Leiter der Abteilung Gerätemanagement des Kraftwerks Qingyuan der CHN Energy in Guangdong: Durch die Stromerzeugung mit Biomasse-Mitverbrennung können jährlich 142.000 Tonnen Standardkohle ersetzt und 347.000 Tonnen Kohlendioxid reduziert werden. Der ökologische Nutzen entspricht dem Pflanzen von 1,8 Millionen Bäumen.
Stroh und Möbelabfälle werden ins Kraftwerk geliefert
Unterstützung der sauberen und kohlenstoffarmen Transformation der Wärmekraft
Stroh, Baumrinde und Möbelrestholz – diese land- und forstwirtschaftlichen Abfälle mit bisher geringem Wert haben in Wärmekraftwerken nun eine neue Verwendung gefunden. Wie verwandelt die Mitverbrennung mit hohem Biomasseanteil Abfallstoffe in saubere Energie und eröffnet einen neuen Weg für die grüne Modernisierung traditioneller Wärmekraftwerke?
Guangdong ist eine bedeutende Provinz für die Möbelproduktion und erzeugt jedes Jahr große Mengen an Möbelrestholz sowie land- und forstwirtschaftliche Abfälle wie Stroh, Baumrinde und Äste. Früher wurden diese meist einfach als Brennholz verbrannt und erzeugten kaum wirtschaftlichen Wert. Heute verarbeiten die Stromerzeugungsunternehmen diese Biomasse durch Verfahren wie Zerkleinerung und Trocknung – von der früher einfachen landwirtschaftlichen Behandlung hin zu industriellem Brennstoffpulver im Millimeterbereich – und verbrennen sie zusammen mit Kohlepulver gründlich im Kessel. Dadurch wird weniger Kohle verbraucht, und auch die Kohlenstoffemissionen sinken erheblich.
Der Wärmekraftwerksblock, der erstmals eine hohe Biomasse-Mitverbrennungsrate realisiert hat, unterscheidet sich äußerlich nicht wesentlich von anderen Wärmekraftwerksblöcken, verfügt jedoch im Kesselinneren über acht zusätzliche spezielle Biomasse-Brenner. Die Biomasse-Mitverbrennung ist jedoch nicht einfach das gemeinsame Verbrennen zweier Brennstoffe. Pflanzliche Biomasse wie Stroh und Holz hat einen niedrigen Zündpunkt und verbrennt schnell.
Kohlepulver als fossiler Brennstoff hat dagegen einen höheren Zündpunkt und ist langlebiger. Der Unterschied in der vollständigen Verbrennungstemperatur beträgt etwa 200 Grad Celsius. Ist der Biomasseanteil bei der Mitverbrennung zu hoch, kann es leicht zu Verschlackung und Ascheablagerungen im Kessel kommen, was den sicheren und stabilen Betrieb des Stromerzeugungsblocks beeinträchtigt – dies ist auch der entscheidende technische Knackpunkt. Nach Hunderten von Versuchen gelang es dem Forschungsteam schließlich, eine hohe Biomasse-Mitverbrennungsrate von über 10 % zu erreichen. Im Vergleich zu reinen Biomassekesseln kann damit die doppelte Strommenge erzeugt werden.
Im „Gehirn" des Kraftwerks – der zentralen Leitwarte – zeigt der Überwachungsbildschirm auf der Großleinwand lodernd brennenden Biomasse-Brennstoff, während auf der anderen Seite der traditionelle fossile Brennstoff – Kohlepulver – zu sehen ist. Beide werden nach strengen Mischungsverhältnissen und präziser Partikelgröße im selben Brennraum gemischt verbrannt. Von jeweils 10 erzeugten Kilowattstunden Strom stammt 1 Kilowattstunde aus Biomasse wie Stroh, Baumrinde und Möbelabfällen. Bereits ein einziger Block kann jährlich über 360.000 Tonnen land- und forstwirtschaftliche Abfälle verwerten.
Zhang Yong, Projektleiter für Biomasse-Mitverbrennung bei Longyuan Technology der Kehuan Group: Durch die Umrüstung auf Biomasse-Mitverbrennung hat sich die Lastanpassungsgeschwindigkeit traditioneller Wärmekraftwerksblöcke um 30 % erhöht. Das bedeutet, dass der Block bei hohen Strompreisen schnell hochgefahren werden kann, um mehr Strom zu erzeugen, und bei niedrigen Strompreisen flexibel die Last reduziert und stabil weiterläuft, wodurch der Nutzen maximiert wird.
Chinas Wärmekraft setzt den Wandel hin zu sauberer und kohlenstoffarmer Energie kontinuierlich fort
Im Rahmen der „Doppelkohlenstoff"-Ziele vertieft die chinesische Wärmekraftindustrie ihre Transformation und Modernisierung kontinuierlich und erzielt systemische Durchbrüche in Bereichen wie saubere und kohlenstoffarme Stromerzeugung sowie effiziente Regelung. Die unterstützende und regelnde Rolle der Wärmekraft im neuen Stromsystem wird weiter gestärkt und bietet eine solide Grundlage für die grüne und kohlenstoffarme Energiewende.
Derzeit umfassen die drei zentralen kohlenstoffarmen Umrüstungsrouten der chinesischen Wärmekraft die Biomasse-Mitverbrennung, die Mitverbrennung von grünem Ammoniak und CCUS (Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung). Davon ist die Biomasse-Mitverbrennung relativ am ausgereiftesten und stellt die am weitesten verbreitete und anteilsmäßig größte technische Route bei der kohlenstoffarmen Umrüstung von Wärmekraftwerksblöcken dar. Bis heute gibt es über 100 in Betrieb befindliche sowie geplante oder im Bau befindliche Projekte zur Biomasse-Mitverbrennung, die verschiedene Ansätze wie direkte Biomasse-Mitverbrennung und Vergasungskopplung umfassen.
Nach den neuesten Daten des chinesischen Elektrizitätsverbandes (CEC) erreichte die installierte Leistung der Biomasse-Stromerzeugung in China bis Ende 2025 47,43 Millionen Kilowatt, was einem Anteil von 1,2 % an der gesamten installierten Leistung entspricht; die Stromerzeugung aus Biomasse belief sich auf etwa 225 Milliarden Kilowattstunden, was einem Anteil von 2,1 % an der gesamten Stromerzeugung entspricht.
China hat inzwischen das weltweit größte saubere Kohlekraftsystem aufgebaut, wobei die Ultra-Niedrigemissionsstandards der Kohlekraft und die Betriebseffizienz der Anlagen kontinuierlich optimiert werden. Gemäß den Plänen soll die Technologieroute für kohlenstoffarme Stromerzeugung aus Kohle bis 2027 weiter ausgereift und erweitert werden, wobei die Kohlenstoffemissionen pro Kilowattstunde der umgerüsteten Projekte im Vergleich zu vergleichbaren Anlagen im Jahr 2023 um etwa 50 % gesenkt werden sollen – nahezu auf dem Niveau der Kohlenstoffemissionen von Gas- und Dampfturbinenkraftwerken.