von Wiebke Malitz , Thomas Röber
Vor wenigen Wochen reiste der Bundeskanzler nach Mülheim an der Ruhr, um sich von der Einsatzbereitschaft einer Gasturbine zu überzeugen.
Bundeskanzler Olaf Scholz vor einer Gasturbine vom Typ Siemens SGT A65. Bild: Bundesregierung | Steffen Kugler
Diese befindet normalerweise in einer Verdichterstation der Erdgaspipeline Nord Stream 1, wenn sie nicht zu Wartungszwecken in der Weltgeschichte herumtransportiert wird.
Eine Gasturbine aus einer Verdichterstation für Erdgas kann man auch in München im Deutschen Museum besuchen. Was Gasturbinen im Erdgasnetz für eine Funktion haben und wo die Gasturbine im Deutschen Museum herkommt, darum geht es hier.
Technisch gesprochen ist eine Gasturbine eine Wärmekraftmaschine, bestehend aus Verdichter, Brennkammer und Turbine. Verständlicher gesagt, wandelt eine Gasturbine Wärme in Bewegung um. Das funktioniert ähnlich wie in einem Verbrennungsmotor: Angesaugte "Frischluft" wird auf hohen Druck verdichtet. In einer Brennkammer wird die Luft durch Verbrennung eines Brennstoffs erwärmt und dehnt sich aus: Der Druck steigt weiter. Anschließend wird das "Heißgas" durch die Turbine "entspannt": Es strömt durch die Turbine und treibt sie dadurch an. Und wozu nutzt man eine Gasturbine? Gasturbinen haben zwei große Vorteile: Zum einen eine große Leistung bei geringer Größe - das macht sie für den Einsatz in der Luftfahrt interessant. Außerdem sind sie beim Brennstoff nicht besonders wählerisch: Sie können sowohl flüssige Brennstoffe wie Kerosin als auch Gase wie Erdgas oder zukünftig zunehmend Wasserstoff-Methan-Mischungen verbrennen. Damit sind sie für den Einsatz in Gaskraftwerken oder im Erdgasnetz wie geschaffen.
Erdgas spielt, wie derzeit viel diskutiert, als Primärenergieträger in Deutschland nach wie vor eine wichtige Rolle. Etwa jeder zweite Haushalt in Deutschland heizt mit Erdgas, Gaskraftwerke produzieren im Bedarfsfall schnell Strom für die Spitzenlast im Stromnetz und auch die Industrie nutzt Erdgas als Rohstoff und als Wärmequelle.
Damit Gas dorthin gelangt, wo es verbraucht wird, benötigt man eine feingliedrige Infrastruktur für die Verteilung: das Gasnetz. Etwa 511 000 km Pipelines und Rohrleitungen bilden das weitverzweigte Gasnetz in Deutschland. Jedes Jahr wird hier unterirdisch pro Jahr etwa doppelt so viel Energie durchs Land transportiert wie durchs Stromnetz. Da das Gas in den Leitungen aufgrund von Reibung Strömungsenergie verliert, muss es etwa alle 150 km in einer Erdgasverdichterstation „angeschoben“, bzw. verdichtet, werden. Die Gasverdichter in diesen Verdichterstationen werden oft von Gasturbinen angetrieben (heutzutage auch gelegentlich von Elektromotoren). Gasturbinen als Antrieb haben den Vorteil, dass sie unabhängig vom Stromnetz mit Erdgas direkt aus dem Gasnetz betrieben werden können. Auch die Gasturbine Sulzer NSR 63, die das Deutsche Museum in der neuen Ausstellung „Energie-Motoren“ zeigt, stammt aus einer solchen Verdichterstation.
Seit Beginn der kommerziellen Erdölförderung in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts stieß man bei Bohrungen immer wieder zufällig auf Erdgas. Dieser Energieträger fand aber zunächst kaum Verwendung und wurde abgefackelt. Deutschland besitzt außerdem kaum eigene Erdgasvorkommen und vertraute auf Stadt- bzw. Leuchtgas aus Steinkohle. Erst mit dem Beginn der Kohlekrise 1957 und der Entdeckung eines großen Gasfeldes 1959 bei Groningen in den Niederlanden veränderte sich die Marktlage. Die Erdgasreserven bei Groningen überstiegen den Eigenbedarf der Niederlande um ein Vielfaches, sodass das Land bald zum größten Erdgasexporteur auf dem europäischen Festland aufstieg. Erdgas ist im Gegensatz zu zuvor verwendeten Stadtgas ungiftig und besitzt einen höheren Heizwert. Für die Verteilung des „neuen“ Energieträgers griff man auf die bewährte Infrastruktur des Stadtgasnetzes zurück. Nach und nach wurde das Netz in den folgenden Jahrzehnten auf Erdgas umgestellt, angepasst und weiter ausgebaut.
Gasturbine vom Type Sulzer NSR 63 in der Ausstellung Energie – Motoren im Deutschen Museum. Bild: Deutsches Museum
Mit dem Bau einer Pipeline von Elten an der niederländischen Grenze nach Lampertheim in Hessen wurde die Verdichterstation in Porz bei Köln erweitert und 1969 die Erdgasverdichterstation Porz I in Betrieb genommen.
Mit der Inbetriebnahme der Station 1969 gingen zwei baugleiche Gasturbinen vom Typ Sulzer NSR 63 ans Netz. Sie trieben jede mit einer Leistung von 3,5 MW einen Gasverdichter an und verdichteten das ankommende Gas von 50 bar auf 67,5 bar. Die zweiwelligen Maschinen waren gut regelbar und konnten ihre Leistung an den Bedarf im Netz anpassen.
Die Gasturbinen arbeiteten knapp 40 Jahre lang in der wachsenden Verdichterstation Köln-Porz. In den letzten Jahren, bis sie 2015 endgültig stillgelegt wurden, dienten sie als Reserve. Die Sulzer NSR 63 ist ein früher Vertreter einer ortsfesten Industriegasturbine in Schwerbauweise. Eine der beiden Gasturbinen wird heute in der Ausstellung „Energie-Motoren“ gezeigt.
Wenn Sie also wissen wollen, was eine Gasturbine ist und wie sie funktioniert – oder sich fühlen wollen wie der Bundeskanzler – kommen Sie in der Ausstellung vorbei und machen Sie ein Foto!
Gasturbine Sulzer NSR 63, Sulzer-Escher Wyss AG, Schweiz, 1969
Inv.-Nr. 2017-134
Wiebke Malitz ist Physikerin und seit 2018 als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Haus tätig. Als Teil des kuratorischen Teams hat sie die neue Dauerausstellung „Energie-Motoren“ realisiert und arbeitet jetzt an der Neukonzeption der Ausstellung „Energie-Dampf“
Ihr Tipp für einen Besuch im Deutschen Museum: Ein Blick ins aktuelle Tagesprogramm, denn dort werden zahlreiche kostenlose Führungen und andere Events in den verschiedenen Ausstellungen des Hauses angekündigt.
Thomas Röber ist Kurator für Kraftmaschinen und für Agrar- und Lebensmitteltechnik. Nach einem Maschinenbaustudium hat er sich beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln mit Flugzeugtriebwerken befasst. Am Deutschen Museum arbeitet er nach Eröffnung der Ausstellung "Energie - Motoren" derzeit an der Neukonzeption der Ausstellung "Energie - Dampf".
Sein Tipp für einen Besuch im Deutschen Museum kostet keinen Eintritt: Unauffällig im Museumsgarten, in der Nähe der Seenotrettungskreuzer, steht ein Stahlblock, den Krupp im Jahr 1906 für das Deutsche Museum mit seinem legendären Dampfhammer "Fritz" bearbeitet hat. Daneben der Abdruck einer (damals) modernen 5000 t-Schmiedepresse. Ein Stück echte Industriegeschichte, direkt zum Anfassen.
