Ölkraftwerke

Öl war einmal ein ganz normaler Kraftwerksbrennstoff. 1973 lieferte es rund ein Viertel des weltweiten Stroms (IEA). Bis 2025 war sein Anteil auf etwa 2,6 % gefallen, rund 840 TWh (Ember/OWID). Überlebt hat es in Nischen, in denen seine alten Vorteile noch zählen: hohe Energiedichte, einfache Lagerung und einfacher Transport und Motoren, die sich fast überall aufstellen lassen. Gemeint sind Inselnetze, abgelegene Bergwerke und Dörfer, Notstrom, Spitzenlast in Notlagen und eine Handvoll ölreicher Länder, die im Sommer Rohöl und Heizöl verbrennen. Fast überall sonst ist Öl die teuerste Art, Strom in großem Maßstab zu erzeugen.

So funktioniert es

Öl gelangt auf drei Hauptwegen ins Netz.

Hubkolbenmotoren (Dieselaggregate). Ein Selbstzündermotor treibt einen Generator an. Die Größen reichen von tragbaren 5-kW-Geräten bis zu Kraftwerken aus mittelschnelllaufenden Motoren mit 10–20 MW, die Diesel (Gasöl), Schweröl oder zunehmend Dual-Fuel-Mischungen mit Erdgas verbrennen. Große Motoren erreichen 42–48 % elektrischen Wirkungsgrad. Kleine Aggregate kommen bei Volllast auf 30–40 %, in Teillast auf deutlich weniger.

Öl-Dampfkraftwerke. Ein Kessel verbrennt Schweröl oder Rohöl und erzeugt Dampf für einen Clausius-Rankine-Prozess, ganz ähnlich wie ein Kohlekraftwerk. Viele davon entstanden in den 1960er- und frühen 1970er-Jahren, als Heizöl billig war. Sie arbeiten meist mit 33–38 % Wirkungsgrad. Große Flotten laufen noch in Saudi-Arabien, Kuwait, dem Irak, dem Iran und Japan; manche, etwa in Japan, dienen vor allem als Reserve.

Gasturbinen mit Flüssigbrennstoff. Gasturbinen können Diesel oder leichtes Rohöl verbrennen, entweder als Hauptbrennstoff, wo es kein Gas gibt, oder als Reservebrennstoff, wenn die Gasversorgung ausfällt. Im offenen Betrieb liegt der Wirkungsgrad bei rund 30–40 %, GuD-Anlagen mit Öl kommen an 50 % heran.

Kosten und Emissionen ergeben sich aus dem spezifischen Brennstoffverbrauch (SFC):

Diesel hat einen Heizwert von etwa 43 MJ/kg, also rund 36 MJ pro Liter. Schweröl liegt bei etwa 40 MJ/kg, Rohöl bei rund 42 MJ/kg. Der Rechner für den Energiegehalt von Brennstoffen rechnet zwischen Litern, Barrel, Tonnen und kWh von Mineralölprodukten um und vergleicht sie mit Gas und Kohle.

Die wichtigsten Bauarten

Die Emissionsfaktoren hinter diesen Zahlen sind IPCC-Standardwerte von 2006: rund 74,1 kg CO₂/GJ für Gasöl/Diesel, 77,4 für Rückstandsöl und 73,3 für Rohöl. Damit liegt Öl zwischen Erdgas (rund 56) und Kohle (95–101).

Schweröl

Schweröl ist das, was ganz unten in der Raffinerie übrig bleibt. Es ist zähflüssig, muss zum Pumpen und Zerstäuben auf etwa 100–150 °C erhitzt werden und ist pro GJ billiger als Destillate. Meist enthält es 1–3,5 % Schwefel sowie Vanadium, Nickel und Asche. Ohne Rauchgasentschwefelung und Staubfilter gehören Schwerölkraftwerke pro kWh zu den schmutzigsten Erzeugern. Die Schwefelobergrenze der IMO für Schiffskraftstoff von 2020 (0,5 %) senkte die Nachfrage nach schwefelreichem Heizöl in der Schifffahrt und lenkte einen Teil davon in Kraftwerke im Nahen Osten und in Südasien.

Wo Ölkraftwerke noch laufen

Insel- und isolierte Netze. Inseln ohne Gaspipeline oder Wasserkraft hängen oft fast vollständig von importiertem Diesel und Heizöl ab. Beispiele sind große Teile der Karibik, pazifische Inselstaaten, die Kanaren und Balearen (teilweise), Zypern sowie abgelegene Gemeinden in der Arktis, in Australien und Alaska. Hawaii erzeugt noch immer den Großteil seines Stroms aus Erdöl (EIA) und hat deshalb die höchsten Strompreise aller US-Bundesstaaten. Die Versorger dort haben allen Grund, auf Solarenergie, Batteriespeicher und Wind zu setzen. Jede kWh Solarstrom ersetzt Brennstoff für 0,20–0,40 $, sodass sich selbst eine bescheidene Solaranlage mit Speicher schnell bezahlt macht. Der Batteriespeicher-Rechner kann solche Hybridsysteme modellieren.

Der Nahe Osten. Saudi-Arabien, der Irak, Kuwait und der Iran verbrennen Rohöl, Heizöl und Diesel zur Stromerzeugung, mit einer ausgeprägten Sommerspitze durch Klimaanlagen. Laut JODI-Daten stieg die direkte Rohölverbrennung in Saudi-Arabien in den meisten der letzten Jahre zwischen Frühjahr und der Spitze im Juli und August um mehrere Hunderttausend Barrel pro Tag. Jedes Barrel, das im Inland verbrannt wird, fehlt im Export zu Weltmarktpreisen, ein teurer Tausch. Saudi-Arabien will bis 2030 je etwa die Hälfte seines Stroms aus Gas und erneuerbaren Energien erzeugen, vor allem um Rohöl für den Export frei zu bekommen.

Spitzenlast und Notreserve. Ölbefeuerte Turbinen und Dampfblöcke im Nordosten der USA, in Japan und Teilen Europas laufen nur bei extremen Kältewellen oder Versorgungskrisen. Bei Winterspitzen in Neuengland kann Öl kurzzeitig einen großen Teil des Stroms liefern, wenn das Pipelinegas in die Heizungen geht. Nach dem Unfall von Fukushima 2011 erhöhte Japan die Ölverstromung stark, um die abgeschalteten Reaktoren zu ersetzen, was die Handelsbilanz schwer belastete. Krankenhäuser, Rechenzentren und Telekommunikationsstandorte halten eine riesige Flotte von Diesel-Notstromaggregaten vor, die selten laufen.

Instabile Netze. In Teilen Nigerias, des Libanon, des Irak, Pakistans und anderswo haben unzuverlässige Netze dazu geführt, dass Haushalte und Betriebe Millionen kleiner Diesel- und Benzingeneratoren aufgestellt haben. In manchen Ländern erreicht ihre Gesamtleistung die des nationalen Netzes, und ihre Abgase verschlechtern die ohnehin schlechte Stadtluft weiter.

Wirkungsgrad und Kapazitätsfaktor

Der Großteil der Ölkraftwerksleistung steht fast nur herum. Ölbefeuerte Dampf- und Gasturbinen in den USA erreichen meist Kapazitätsfaktoren im niedrigen einstelligen Bereich bis etwa 10 % (EIA). Die Betreiber halten sie für die Versorgungssicherheit, nicht wegen der Energie. Ausnahme sind Motorkraftwerke auf Inseln, die rund um die Uhr laufen, oft mit 40–70 % Auslastung. Kleine Aggregate verlieren bei geringer Last viel Wirkungsgrad, eine häufige Situation in Hybridsystemen, in denen Solar den Mittagsbedarf deckt. Bei 25 % Last kann der Verbrauch pro kWh 30–60 % über dem bei Volllast liegen. Der Kapazitätsfaktor-Rechner zeigt, wie wenige Volllaststunden Spitzenlastkraftwerke zusammenbekommen.

Kosten

Gängige Studien zu Stromgestehungskosten (Lazard, IEA/NEA, NREL ATB) modellieren neue Ölkraftwerke meist gar nicht mehr, weil kaum noch jemand welche baut. Die Kosten bestimmt der Brennstoff:

• Bei einem Rohölpreis von 80 $/bbl kostet der Brennstoff selbst rund 13–14 $/GJ. In einem Dampfkraftwerk mit 35 % Wirkungsgrad sind das etwa 135–145 $/MWh allein für den Brennstoff.
• Diesel zu 0,80–1,30 $ pro Liter frei Anlage kostet in einem Aggregat mit 0,27 l/kWh 0,22–0,35 $/kWh an Brennstoff. Auf abgelegenen Inseln und in Bergwerken kommen Transport, Lagerung und Umschlag hinzu.
• Inselstudien von IRENA und Weltbank nennen regelmäßig Erzeugungskosten für Diesel von 0,25–0,50 $/kWh oder mehr, während große Solarparks heute oft unter 0,05 $/kWh liegen.

Das Kapital ist billig, rund 500–1.000 $/kW bei Motorkraftwerken. Für Leistung, die nur wenige Stunden im Jahr läuft, bleiben Ölaggregate deshalb die günstigste Option. Im LCOE-Rechner kannst du eine Anlage mit hohen Brennstoff- und niedrigen Investitionskosten mit Solar oder Wind vergleichen.

Warum der Anteil des Öls eingebrochen ist

Die Ölkrisen von 1973–74 und 1979–80 verzehnfachten den Rohölpreis innerhalb eines Jahrzehnts ungefähr. Die OECD-Regierungen reagierten mit Politik. Die 1974 gegründete IEA drängte auf eine breitere Brennstoffbasis. Der US Powerplant and Industrial Fuel Use Act von 1978 schränkte den Einsatz von Öl und Gas in neuen Kraftwerken ein, und Frankreich, Japan und andere starteten große Kernkraft-Programme. Die Versorger stiegen auf Kohle, Kernkraft und später Erdgas um. Im Verkehr und in der Petrochemie war Öl mehr wert und schwer zu ersetzen, in der Stromerzeugung dagegen nicht; dort verschwand es deshalb zuerst.

Fläche, Wasser und Material

Ölkraftwerke brauchen wenig Platz. Motorkraftwerke benötigen kaum Kühlwasser und arbeiten oft mit Luftkühlern. Dampfkraftwerke haben pro MWh einen ähnlichen Wasserbedarf wie Kohlekraftwerke. Der größere Fußabdruck liegt in der Vorkette, bei Ölförderung, Raffinerie und Tankertransport, und im Risiko von Ölunfällen. Lange Lieferketten zu abgelegenen Standorten kosten Geld und bergen Risiken: Inseln kann der Brennstoff ausgehen, wenn Stürme die Tanker aufhalten.

CO2-Emissionen über den Lebenszyklus

Der IPCC AR5 WGIII Annex III weist Öl nicht als eigene Kategorie aus. Die Literaturauswertung im IPCC SRREN (2011) nennt für Ölkraftwerke Lebenszyklusemissionen von etwa 510–1.170 gCO2e/kWh, Median rund 840. Das liegt nahe an Kohle und deutlich über GuD-Gaskraftwerken (Median rund 490 g). Förderung, Abfackeln und Raffinerie erhöhen die Verbrennungsemissionen um vielleicht 10–25 %, bei schweren oder abgefackelten Rohölen um mehr.

Sicherheit und Gesundheit

Bei der Verbrennung von Öl, vor allem von schwefelreichem Schweröl und Rohöl, entstehen SO₂, Stickoxide, Feinstaub und Schwermetalle. Die Zusammenstellung von Our World in Data, die auf Markandya & Wilkinson (Lancet, 2007) aufbaut, beziffert Öl auf rund 18,4 Todesfälle pro TWh, nur übertroffen von Kohle (24,6) und weit über Gas (2,8) sowie Kernkraft, Wind und Solar (rund 0,03–0,04). Kleine Aggregate ohne Filter in dicht besiedelten Städten setzen die Menschen vor Ort stark Dieselabgasen aus, die die WHO als krebserregend (Gruppe 1) einstuft.

Ausblick

Der Anteil des Öls an der Stromerzeugung dürfte weiter sinken. Inselversorger installieren Solar-Speicher-Hybride, die den Dieselverbrauch um 50–90 % senken. Die Golfstaaten bauen große Gas-, Solar- und Kernkraftkapazitäten auf, etwa das Kraftwerk Barakah in den Emiraten. Länder mit instabilen Netzen erleben einen rasanten Zuwachs bei Dach- und Mini-Grid-Solaranlagen, von Pakistan bis Afrika südlich der Sahara. Am längsten halten wird sich Öl wohl als Notreserve und an den abgelegensten Standorten, wo es mit der Zeit von Folgeprodukten aus grünem Wasserstoff oder erneuerbarem Diesel verdrängt werden könnte. Welche Länder ihren Strom noch aus Öl erzeugen, zeigt die Weltenergiekarte; der Technologievergleich stellt Kosten und Emissionen den Alternativen gegenüber.