Abwärme als Strom: Weltweit erstes kommerzielles CO₂-Kraftwerk in Vollbetrieb

Im chinesischen Stahlwerk Shougang Shuicheng in der Provinz Guizhou ist Anfang Juni das weltweit erste kommerzielle Kraftwerk in Betrieb gegangen, das überkritisches Kohlendioxid als Arbeitsmedium nutzt. Mit der Zuschaltung der zweiten Generatoreinheit am 30. Mai 2026 erreicht die Anlage namens Carbon One eine Gesamtleistung von 30 Megawatt. Hinter dem Projekt stehen die China National Nuclear Corporation (CNNC), ihr Nuclear Power Institute sowie die Industriepartner Jigang International und Shougang Shuicheng Steel. Für die betreibenden Unternehmen markiert der Moment den Abschluss einer mehrjährigen Entwicklungsarbeit, die in der chinesischen Nuklearforschung wurzelt.

Kohlendioxid im Grenzbereich

Das Besondere an der Technologie liegt im Arbeitsmittel selbst. Kohlendioxid verhält sich unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen überkritisch: Es nimmt dabei gleichzeitig Eigenschaften von Flüssigkeit und Gas an. In diesem Zustand lässt es sich wesentlich effizienter für die Energieübertragung nutzen als herkömmlicher Wasserdampf. Kraftwerkskreisläufe auf dieser Basis erzielen einen höheren thermischen Wirkungsgrad und kommen mit kompakteren Anlagen aus, weil überkritisches CO₂ eine deutlich höhere Energiedichte als Dampf aufweist. Das vereinfacht den Anlagenaufbau und senkt den Materialeinsatz für gleiche Leistungsklassen.

Konkret bedeutet das für Carbon One: Die Anlage greift die Abwärme ab, die bei der Stahlproduktion unvermeidlich entsteht, und wandelt sie in Netzstrom um. Energie, die sonst ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben würde, treibt stattdessen Turbinen an. Das Kraftwerk erzeugt keinen eigenen Brennstoff und verbrennt nichts. Es erntet Verlustenergie, die im laufenden Produktionsprozess ohnehin anfällt, ohne dass sich an der Stahlproduktion selbst etwas ändert.

Fünf Monate Dauerbetrieb ohne Probleme

Die erste Einheit ging am 20. Dezember 2025 ans Netz. Seither läuft sie seit mehr als fünf Monaten stabil, und die CNNC gibt an, alle Betriebskennwerte hätten die Auslegungsziele erreicht oder übertroffen. Der Langzeitbetrieb belege zudem, dass die Kerntechnik der Anlage und das Gesamtsystem auch unter wechselnden Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren. Für eine neue Technologieklasse ist dieser Nachweis entscheidend: Pilotanlagen im Labor schneiden oft anders ab als im rauen Dauerbetrieb einer Stahlfabrik.

Die zweite Einheit durchlief vor der Zuschaltung ein aufwendiges Inbetriebnahmeprogramm mit umfangreichen Tests. Beide Einheiten leisten je 15 Megawatt, zusammen versorgen sie das Netz mit 30 Megawatt installierter Kapazität. Laut CNNC ist Carbon One damit derzeit das größte, technisch ausgereifteste und am weitesten entwickelte Kraftwerk seiner Art weltweit. Die erfolgreiche Inbetriebnahme der zweiten Einheit bestätige die technische Machbarkeit, die betriebliche Flexibilität und die kommerzielle Tragfähigkeit der Technologie, teilte das Unternehmen mit.

Technologie aus der Kernenergieforschung

Das Nuclear Power Institute entwickelte die überkritische CO₂-Technologie ursprünglich im Rahmen der Forschung zu fortgeschrittenen Kernreaktoren. Dort gelten solche Kreisläufe als vielversprechend, weil sie höhere Betriebstemperaturen erlauben als klassische Dampfturbinen und dabei kompakter bauen. Die Ingenieur:innen übertrugen dieses Wissen auf die industrielle Abwärmenutzung und schufen damit eine Brücke zwischen Nukleartechnik und klassischer Schwerindustrie. Der Transfer zeigt, dass Technologien, die für extreme Anforderungen der Kerntechnik entwickelt wurden, auch in der konventionellen Industrie wirtschaftlich funktionieren können.

Die CNNC sieht weiteres Potenzial in anderen Bereichen: konzentrierte Solarthermie, Geothermie und generelle Prozesswärmenutzung in energieintensiven Industrien kommen als nächste Anwendungsfelder in Betracht. Das Institut kündigte an, die Technologie weiter zu skalieren und die Kommerzialisierung voranzutreiben. Konkrete Kapazitätsziele oder Zeitpläne nannte die CNNC dabei nicht. Für die Stahlindustrie, die weltweit zu den größten industriellen Energieverbrauchern zählt, könnte das Prinzip der Abwärmenutzung mit überkritischem CO₂ mittelfristig erhebliche Relevanz gewinnen. Carbon One liefert dafür erstmals den industriellen Beweis unter Realbedingungen.

via Interesting Engineering