Zur Gewährleistung der Netzstabilität und der Versorgungssicherheit werden im Rahmen der Energiewende zusätzliche Erzeugungsanlagen („besondere netztechnische Betriebsmittel nach §11 Abs. 3 EnWG“) benötigt. Die EnBW hat an ihrem Kraftwerksstandort Marbach am Necker eine solche Netzstabilitätsanlage errichtet. Seit Ende September 2024 ist die Anlage in Betrieb.
Netzstabilitätsanlage
Projektvorstellung
Ein wichtiger Meilenstein für die Sicherung der Stromversorgung in Deutschland ist erreicht: Am 30. September 2024 hat die EnBW die neue Netzstabilitätsanlage am Kraftwerksstandort Marbach an ihren Auftraggeber, dem Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW, übergeben. Diese Anlage sorgt dafür, dass das bundesweite Stromnetz stabil bleibt, sollte es zu Ausfällen an Betriebsmitteln kommen. Ihr Einsatz ist gesetzlich geregelt und sie darf nur auf Anforderung von TransnetBW in Betrieb genommen werden.
Durch den Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie und den verstärkten Einsatz von erneuerbaren Energien ist es erforderlich, das deutsche Stromnetz auszubauen. Denn die zum großen Teil im Norden produzierten Strommengen aus erneuerbaren Energien müssen auch nach Süddeutschland transportiert werden. Dieser Netzausbau geht nur langsam voran, sodass zur Absicherung der Netzstabilität zusätzliche Reserveleistung nötig wird.
Die Bundesnetzagentur hatte daher beschlossen, ergänzend zum bisherigen Kraftwerksbestand neue Erzeugungsanlagen in Süddeutschland errichten zu lassen. Diese Netzstabilitätsanlagen werden nur dann eingesetzt, wenn bereits eine oder mehrere Anlagen im Stromnetz ausgefallen sind und die Netzstabilität konkret gefährdet ist. In diesem Fall dienen die Netzstabilitätsanlagen der kurzfristigen Entlastung der Stromnetze.
Die Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW, Amprion und Tennet legten den jeweiligen Kapazitätsbedarf fest und schrieben für dessen Deckung den Bau von geeigneten Kraftwerken innerhalb der von ihnen verantworteten Regelzonen aus. Die von der TransnetBW GmbH für Baden-Württemberg ausgeschriebene Leistung beträgt 300 Megawatt (MW).
An dieser Ausschreibung hatte sich die EnBW Energie Baden-Württemberg AG mit ihrem Kraftwerksstandort Marbach am Neckar beteiligt. Nach Erhalt des Zuschlags im August 2019 wurde dort dann eine so genannte offene Gasturbine aufgebaut. Deren Vorteil ist es, innerhalb relativ kurzer Zeit eine hohe elektrische Leistung zur Verfügung stellen zu können. Nach Abschluss der Bauphase befindet sich die Anlage nun seit Ende September 2024 in Betrieb.
Technik
Die Netzstabilitätsanlage besteht im Wesentlichen aus einer Gasturbine mit Filterhaus zur Luftansaugung, einem Diffusor zur Ableitung der heißen Abgase aus der Turbine in den separaten Schornstein, einem Generator und den zugehörigen Neben- und Hilfsanlagen. Die Anlage hat eine Gesamtfläche von ca. 14.000 Quadratmetern und steht auf dem bestehenden Betriebsgelände am Thomas-Alva-Edison-Ring.
- Der Verdichter saugt Luft an und verdichtet sie.
- Das Brennstoff Öl-Wasser-Gemisch wird in Brennkammer eingespritzt und entzündet.
- Die Verbrennungsabgase treiben die Turbine an.
- Die Turbine treibt den Generator an, ein Teil der Energie wird zum Verdichten der angesaugten Luft genutzt.
Die Gasturbine wird mit leichtem Heizöl befeuert. Damit ist man weitestgehend unabhängig von möglichen Lieferschwierigkeiten des Brennstoffs. Denn aufgrund des großen Öllagers auf dem Kraftwerksgelände (Gesamtkapazität rd. 70.000 m³) steht der Brennstoff das ganze Jahr über zur Verfügung. Insbesondere im Winter ist dies ein wichtiger Aspekt, denn gerade in den Kälteperioden könnte die Netzstabilität am ehesten gefährdet sein.
Spezifikationen
Die Anlage wurde als offene Gasturbine errichtet, die mit extraleichtem Heizöl (HEL) betrieben wird. Sie verfügt über eine Feuerungswärmeleistung von 940 MW und eine elektrische Leistung von 300 MW.
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Betriebsart
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Volllast
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Max. Feuerungswärmeleistung
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940 MW
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Elektrischer Wirkungsgrad
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>33 %
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Elektrische Leistung
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300 MW
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Max. Volllastbetriebsstunden
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500 h/a
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Zeit bis Volllast
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30 min
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Brennstoff
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Heizöl EL (Standard)
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Heizwert
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42,6 MJ/kg
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Brennstoffmenge
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79.449 kg/h
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"Was ist eine Netzstabilitätsanlage?" einfach erklärt.
Umsetzung
Projektphasen
Hier informieren wir Sie über wichtige Ereignisse und Meilensteine zu Planung und Bau der Netzstabilitätsanlage am Kraftwerksstandort Marbach. Sie finden an dieser Stelle aktuelle Informationen zum Zeitplan des Planungs- und Genehmigungsprozesses sowie zu den Baufortschritten.
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Ende September 2024
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Kommerzieller Betrieb Netzstabilitätsanlage
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Q4 2023
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Start Inbetriebsetzung Netzstabilitätsanlage
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Juli 2022
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Inbetriebsnahme Vollentsalzungsanlage
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April 2022
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Fertigstellung Netzanschluss
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Dezember 2021
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Genehmigungsänderung
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Juli 2020
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Genehmigungserhalt und Baubeginn
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3. Quartal 2019
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Beginn Arbeiten an bestehender 110kV-Anlage am Standort
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3. Quartal 2019
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Einreichen Antrag auf immissionsschutzrechtliche Genehmigung
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August 2019
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Zuschlagserteilung an EnBW nach Abschluss des Ausschreibungsverfahrens
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Dezember 2018
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Scoping-Termin* des Regierungspräsidiums Stuttgart
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29. November 2018
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Bürgerinformation
Energie- und Technologiepark am Kraftwerk Marbach Reinhold-Würth-Straße 4/Am alten Kraftwerk, Erdgeschoss |
* Bei komplexen Planungsprozessen wird von der verfahrensführenden Behörde (hier das Regierungspräsidium Stuttgart) ein Scoping-Termin durchgeführt. Dabei werden – unter Beteiligung der Träger öffentlicher Belange und Fachbehörden – Gegenstand, Umfang und Methodik der Raumverträglichkeits- und Umweltverträglichkeitsuntersuchung sowie der Inhalt der zu erstellenden Antragsunterlagen formal festgelegt.
Bautagebuch
September 2024
Die Anlage erreicht die gewünschten 300 MW bei 3000 U/min. Nach Abschluss aller Tests und Zertifizierungsfahrten wurde die Anlage an den Betrieb übergeben.
Juli 2024
Die Turbine wurde beim „First Fire“ zum ersten Mal gezündet. Durch die Hitze verdampft die Feuchtigkeit in den Schalldämpfern und es entsteht eine Dampfwolke.
Mai 2024
Das Löschsystem am Transformator wurde mit einem Sprühkäfigtest getestet.
April 2024
Erstes Drehen der Gasturbine (Blick auf die Welle zwischen Generator (rechts) und Gasturbine (links)).
März 2024
Blick in das Maschinenhaus; vorne die roten Hochdruckpumpen, hinten die eingehauste Gasturbine.
Februar 2024
Zuschaltung der Schaltschränke und schrittweise Inbetriebnahme der Einzelsysteme.
Januar 2024
Positionierung des instandgesetzten Transformators auf das Fundament.
Dezember 2023
Montage der Generatorableitung (Verbindung zwischen Transformator und Generator).
November 2023
Schalleinhausung der Brennstoffpumpen im Maschinenhaus.
Oktober 2023
Übersicht über die Baustelle.
September 2023
Isolation der Gasturbine.
August 2023
Asphaltierung der Kraftwerksstraßen.
Juli 2023
Installation der Lüftungsanlagen.
Juni 2023
Isolationsarbeiten der fertiggestellten Rohrleitungen im Außenbereich.
Mai 2023
Ziehen der Kabel und Anschluss an die Schaltanlagen.
April 2023
Bau der Kabeltrassen im Schaltanlagengebäude.
März 2023
Montage der Verrohrung und Pumpenskids – hier die Heizölpumpen im Pumpenhaus.
Februar 2023
Für die Luftansaugung wurden alle Filter- und Schalldämpferbänke installiert.
Januar 2023
Einbringen und Installation der Schaltanlagen in das Schaltanlagengebäude.
Dezember 2022
Bau der Rohrbrücke für die Öl und Kühlwasserleitungen.
November 2022
Innenausbau des Schaltanlagenraums abgeschlossen.
Oktober 2022
Vorbereitung der Luftfilterbänke für die Luftansaugung.
September 2022
Verrohrung im Pumpenhaus schreitet voran.
August 2022
Anfang August wurden die letzten der 8 Segmente auf den insgesamt 80m hohen Schornstein gehoben.
Juli 2022
Installation der Ventilatoren am Rückkühler.
Juni 2022
Einheben der Schornsteinsegmente 3, 4 und 5. Die Fertigstellung aller 8 Segmente soll im August erfolgen.
Mai 2022
Am Herzstück des Kraftwerks, der 300MW-Gasturbine, werden die Anbauteile montiert.
April 2022
Der Schornstein besteht aus acht Segmenten. In drei Segmenten werden diese Schalldämpferkassetten eingebaut, um die niedrigen Schall-Immissionswerte einzuhalten.
März 2022
Durch die Betonage nimmt das Schaltanlagengebäude Form an. Im Vordergrund der 220kV Transformator, der weitestgehend montiert ist.
Februar 2022
Einheben des zweiten von acht Schornsteinsegmenten.
Januar 2022
Fertigstellung der Grundwasserpumpenstuben
Dezember 2021
Verkleidung der Fassade des Maschinenhauses.
November 2021
Bau der Anlagentechnik in der Wasseraufbereitungsanlage geht planmäßig voran. Zu sehen sind die verschiedenen Filterstraßen in der Anlage, um das Deionat herzustellen.
Oktober 2021
Montage des Diffusors, der sich zwischen der Gasturbine und dem Schornstein befindet.
September 2021
Arbeiten am Portal für die 220kV Anbindung.
August 2021
Die Konstruktion des Maschinenhauses läuft mit darin platzierter Gasturbine.
Juli 2021
Ende Juli kamen die 3 Großkomponenten: Gasturbine, Generator und Trafo per Binnenschiff an. Die Reise begann bereits Mitte Juni in Genua per Containerschiff. Über Antwerpen ging die Fahrt der drei Großbauteile mit einem Binnenschiff schließlich weiter den Rhein und Neckar hinauf bis nach Marbach. Parallel wurde seit Mitte Juli im Technologiepark Marbach, der Parkplatz zum temporären Hafen umgebaut, um ein Aufstellen der zwei Großkräne zu ermöglichen. Dort am Kai luden diese die schweren Anlagenteile ab: der Generator wiegt 378 Tonnen, die Turbine 317 Tonnen und der Maschinentransformator 270 Tonnen. Auf dem Kraftwerksbaufeld wurden sie mittels einer speziellen Hebe- und Verfahrvorrichtung auf die jeweiligen Fundamente gesetzt und eingebaut.
Juni 2021
Die Gasturbine wurde auf das Schiff in Genua geladen. Ihre Ankunft in Marbach ist für Juli geplant.
Mai 2021
Das Gasturbinenfundament wird betoniert.
April 2021
Der 10 Meter lange Rotor der 300 MW Gasturbine mit einem Gewicht von 85 Tonnen wurde einem sogenannten „Wuchtlauf“ und der „Überdrehzahlprüfung“ unterzogen und bestand alle Prüfungen. Die ersten Schaufelreihen der Turbine müssen im Betrieb einer Temperatur von über 1000 °C standhalten bei 3000 Umdrehungen pro Minute.
März 2021
Aus der Vogelperspektive lässt sich links unten im Bild schon das Gebäude der Wasseraufbereitungsanlage erkennen. In der Bildmitte sind die Bewehrungen und Fundamente der verschiedenen Gebäude des Kraftwerks zu sehen und zentral das große Gasturbinenfundament.
Februar 2021
Auf die fertiggestellte Bodenplatte der Wasseraufbereitungsanlage werden nun die Schalungen für die Wände betoniert. Das Ganze unter gelb eingefärbtem Saharastaub-Himmel.
Januar 2021
Die Bodenplatten für die Wasseraufbereitungsanlage werden fertiggestellt.
Dezember 2020
Nach der Bodenverbesserung auf dem Baufeld wird nun die sogenannte Sauberkeitsschicht hergestellt. Danach folgt der Bau des Fundaments.
November 2020
Die Fundamente für die Wasseraufbereitungsanlage werden hergestellt.
Oktober 2020
Mit dem symbolischen ersten Spatenstich durch Leiter der Erzeugung/Portfolioentwicklung der EnBW Dirk Güsewell, Bürgermeister der Stadt Marbach Jan Trost, EnBW-Technikvorstand Hans-Josef Zimmer, Umweltminister Franz Untersteller und TransnetBW-Geschäftsführer Werner Götz (v.l.) begannen am 12. Oktober 2020 offiziell die Bauarbeiten.
September 2020
Zur Bodenverbesserung werden nun insgesamt ca. 1.800 Schotter- und Betonsäulen in den Untergrund eingebracht, um die Tragfähigkeit im Bereich der Gasturbinenanlage und im Bereich der Vollentsalzungsanlage zu erhöhen.
August 2020
Der Oberboden wird im Bereich des Baufelds abgetragen und die Montage- und Lagerfläche wird eingeschottert.
Juli 2020
16. Juli 2020: Das Regierungspräsidium erteilt die Genehmigung nach Bundes-Immissionsschutzgesetz für die Netzstabilitätsanlage Marbach 4. Damit ist ein sehr wichtiger Meilenstein erreicht, und das sogar einen Monat früher als geplant. Das Genehmigungsverfahren hat seit der ersten Antragseinreichung elf Monate gedauert, über den Antrag wurde ab Vollständigkeit des Antrags in ca. fünf Monaten entschieden, einen Monat schneller als die gesetzlich vorgeschriebene Frist von sechs Monaten. Parallel dazu ist das EnBW Containerdorf beim Baufeld installiert worden – der Bau kann beginnen.
Juni 2020
Über einen Großpumpversuch werden Menge und Qualität des Brunnenwassers für die Wasserreinigungsanlage geprüft. Im Absetzbecken werden dabei Verunreinigungen bzw. Schmutzpartikel gefiltert.
Mai 2020
Die Arbeiten zur Baustromversorgung werden im Mai abgeschlossen. Auch die 10 kV-Leitung zur Stromversorgung der späteren Wasseraufbereitungsanlage ist verlegt.
April 2020
Die Offenlage und anschließende einmonatige Einwendungsfrist endet am 20. April ohne Einwendungen.
März 2020
Noch bis zum 20.03.2020 liegt der Genehmigungsantrag zum Projekt sowohl im Regierungspräsidium Stuttgart als auch im Stadtbauamt der Stadt Marbach am Neckar öffentlich aus. Jeder, der ein berechtigtes Interesse hat, darf sich offiziell beteiligen und Anregungen, Bedenken etc. äußern. Außerdem möchten wir Sie gerne einladen, in direkten Kontakt mit dem Projektteam zu treten, dies können Sie per E-Mail an netzstabilitaetsanlage@enbw.com tun.
Februar 2020
Im Baufeld der neu zu errichtenden Netzstabilitätsanlage werden erste Maßnahmen durchgeführt. So erfolgt die Untersuchung des Baugrunds um die Gründung des Kraftwerks im Untergrund endgültig festlegen zu können. Darüber hinaus muss der Standort auf mögliche Kampfmittel untersucht werden, da dieser im 2. Weltkrieg mit Granaten beschossen wurde (im Bild: Aufgraben eines Kampfmittelverdachtsfall ohne Befund).
Fragen und Antworten
Nur wenn in jedem Moment die erzeugte Energie der verbrauchten Energie entspricht, kann das Stromnetz stabil betrieben werden. Eine Änderung im Verbrauch muss sofort in der Erzeugung ausgeglichen werden, dafür besitzen Kraftwerke Regelreserven und schnell regelbare Kraftwerke können die Änderung im Verbrauch kurzfristig ausgleichen.
Auch fluktuierende Erzeugung aus erneuerbaren Energiequellen (z.B. Photovoltaik oder Windstrom) muss durch konventionelle Kraftwerke, Kernkraftwerke oder Pumpspeicherkraftwerke ausgeglichen werden.
Auch wenn ein Betriebsmittel (d.h. eine Anlage wie ein Schalter, eine Stromleitung oder ein Transformator) ausfällt, kann das Stromnetz immer noch stabil betrieben wer-den. Dies nennt man (n-1)-Sicherheit. Der Stromtransport wird dann von den verbleibenden Leitungen/Anlagen übernommen. Im Normalfall werden die Stromkreise dadurch nicht überlastet, so dass der Ausfall sicher beherrscht wird – solange in dieser Phase kein weiteres Betriebsmittel ausfällt. Deshalb ist die sogenannte (n-1)-Sicherheit schnellstmöglich wiederherzustellen. Dies gelingt mit einer lokalen Entlastung des Stromnetzes durch schnell aktivierbare Erzeugungsleistung.
In der Vergangenheit wurden die Stromnetze selten an Belastungsgrenzen der (n-1)-Sicherheit betrieben, da die Transportentfernungen durch verbrauchsnahe Erzeugung deutlich kleiner als heute waren. Selbst nach Ausfall eines Betriebsmittels war die (n-1)-Sicherheit oftmals weiterhin noch gewährleistet – dazu trug die damals im Normalfall nicht genutzte Überlastfähigkeit des Netzes bei. Heute werden die Netze zuneh-mend an ihrer technischen Belastungsgrenze betrieben. Dadurch stieg die Anzahl der notwendigen Eingriffe für netzentlastende Maßnahmen in den letzten Jahren deutlich an.
Die Situation auf der Erzeugungsseite ändert sich zukünftig wesentlich durch folgende Faktoren:
- Ausstieg aus der Kernenergie
- zunehmender Ausbau der erneuerbaren Energien führt mehr und mehr zu einem Erzeugungsüberschuss im Norden Deutschlands, der in Richtung Süddeutschland zu transportieren ist
- verzögerter Netzausbau der Höchstspannungsleitungen zwischen Nord- und Süddeutschland
Diese Faktoren wirken sich besonders gravierend in Süddeutschland aus. Deshalb sind hier zusätzliche Erzeugungsanlagen zur Sicherung der Netzstabilität und Versorgungssicherheit notwendig. Diese werden aber nicht dazu verwendet, die fehlende Leistung der Kernkraftwerke auszugleichen, sondern werden nur bei Problemen im Übertragungsnetz, bei einem Ausfall von Betriebsmitteln relativ kurzzeitig zur Stützung der Stromnetze eingesetzt (siehe auch Frage 2).
Die Kapazität der konventionellen Erzeugungsanlagen und Pumpspeicheranlagen wurde bei der Berechnung der notwendigen Leistung für neue Netzstabilitätsanlagen eingerechnet. In einer Analyse kam die Bundesnetzagentur zu dem Ergebnis, dass zusätzliche 1.200 Megawatt (MW) schnell startbare Erzeugungskapazität in Süddeutschland notwendig sind, um auch bei einer Störung im Netz die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
Die aktuell vorhandenen Reservekraftwerke werden zum Ausgleich von fehlender Leistung im Stromnetz sowie vorbeugend auch zur Unterstützung der Netzstabilität eingesetzt, auch wenn noch keine Betriebsmittel im Stromnetz ausgefallen sind und das Netz weiterhin stabil ist.
Die neuen Netzstabilitätsanlagen werden dagegen nur dann eingesetzt, wenn im Übertragungsnetz eine oder mehrere Betriebsmittel (d.h. eine Anlage, wie ein Schalter, eine Stromleitung oder ein Transformator) tatsächlich ausgefallen sind, und es dadurch zu einem kritischen Zustand im Stromnetz gekommen ist. Dann wird mit Hilfe dieser neuen Anlagen die Netzstabilität wiederhergestellt. Die Netzstabilitätsanlagen sind auch deutlich schneller verfügbar als die – meist aus älteren Anlagen gebildete – bereits existierende Netzreserve.
Die Netzstabilitätsanlage wird nur bei einem Ausfall eines Betriebsmittels im Übertragungsnetz angefahren. Sie werden in den meisten Fällen nachrangig zu allen vorhandenen Kraftwerken eingesetzt. Somit ist unserer Ansicht nach mit einer sehr geringen Betriebsstundenanzahl zu rechnen.
Allerdings hat der Betreiber (im Falle eines Zuschlages beim Ausschreibungsverfahren: die EnBW) keinen Einfluss auf Einsatz und Betriebsdauer der Anlage. Dies liegt in der Verantwortung der Übertragungsnetzbetreiber, die komplett eigenständig über den Einsatz der Netzstabilitätsanlage entscheiden.
Das Bestimmungswort „Gas“ beschreibt das Medium, das die Turbine antreibt. Bei einer Dampfturbine treibt Dampf und bei einer Windturbine Wind die Turbine an. Bei einer Gasturbine treibt dagegen heißes Verbrennungsgas die Turbine an und deshalb hat diese Turbine den Namen „Gasturbine“ – unabhängig davon, mit welchem Brennstoff das heiße Verbrennungsgas erzeugt wird.
Nein, diese Gasturbine ist als neuer Block am Standort Marbach gebaut und ersetzt keine der bestehenden Anlagen.
Die EnBW beantragte im Jahr 2013 die endgültige Stilllegung aller Erzeugungsanlagen in Marbach. Da die Anlagen vom Übertragungsnetzbetreiber seit 2013 (zuletzt 2018) als systemrelevant eingestuft wurden, unterliegen sie seitdem einem Stilllegungsverbot und werden auf Anforderung des Übertragungsnetzbetreibers angefahren.
Für einen Teil der bestehenden Anlagen (Gasturbine MAR II sowie Kessel und Dampfturbine MAR III) endet die Betriebsgenehmigung Ende 2023, daher gehen wir davon aus, dass diese Anlagen Ende 2023 stillzulegen sind.
Die Anlagen werden für einen Zeitraum von zehn Jahren vorgehalten.
Die Emissionen und insbesondere der Einfluss der Gasturbine auf die Umwelt wurde durch ein immissionsschutzrechtliches Genehmigungsverfahren geprüft. Die Genehmigung wird nur erteilt, wenn der Betrieb der Gasturbine keinen wesentlichen Einfluss hat.
Aus unserer Sicht ist in Baden-Württemberg leichtes Heizöl als Brennstoff besser geeignet als Erdgas. Damit ist man unabhängig von kurzfristigen Lieferengpässen, wie sie bspw. bei Erdgas eintreten können. Des Weiteren sollte die Versorgungssicherheit in Süddeutschland nicht von einem einzigen Primärenergieträger wie bspw. Erdgas abhängen. In Verbindung mit dem (bereits vorhandenen) großen Öltanklager in Marbach ist leichtes Heizöl als Brennstoff für den Zweck aus unserer Sicht ideal.
Da ein sehr geringer Einsatz der Netzstabilitätsanlagen erwartet werden kann, hat der Brennstoff keine wesentliche Auswirkung auf die Umwelt. Auch für Gasturbinen, die mit Heizöl betrieben werden, gelten heute deutlich niedrigere Emissionsgrenzwerte als etwa noch vor 20 Jahren.
Dies wird im Genehmigungsverfahren geprüft und bewertet. Aktuell gehen wir von keinem wesentlichen Einfluss auf die Wasserwirtschaft aus.
Die Ölanlieferung erfolgt weiterhin mittels Schiff über den Neckar. Aufgrund der geringen erwarteten Einsatzstunden gehen wir aktuell von keinem wesentlich erhöhten Umschlag aus.
- im Betrieb:
Der Einfluss des Gasturbinenkraftwerks auf umliegende Gebiete wird im Genehmigungsverfahren detailliert geprüft und bewertet. Die emissionsrechtliche Genehmigung wird nur dann erteilt, wenn der Betrieb der Gasturbine innerhalb der zulässigen Grenzwerte möglich ist.