Chinas Energiewende basiert nicht allein darauf, Kohle durch Wind- und Solarenergie zu ersetzen. Das Land führt zudem eines der weltweit größten Programme zur technischen Neugestaltung der Kohleverstromung durch. Dabei werden ultraeffiziente Kessel, fortschrittliche Verbrennungssysteme, digitale Steuerungen, die Integration erneuerbarer Energien und Technologien zur Kohlenstoffreduzierung kombiniert.
Eines der deutlichsten Beispiele war im August 2025 zu sehen, als China eine Anlage in Betrieb nahm, die von den staatlichen Behörden als weltweit erste ultra-superkritische 660-MW-Kohleerzeugungseinheit mit Doppelbogen-Feuerung bezeichnet wurde. Das Projekt stellt einen wichtigen technischen Durchbruch dar, da es zwei Technologien kombiniert, die in diesem Maßstab bisher große technische Schwierigkeiten bereiteten: ultra-superkritische Dampfzustände und eine Doppelbogen-Feuerung, die speziell für die effiziente Verbrennung von Anthrazit und anderen kohlenstoffreichen, aber flüchtigen Stoffen armen Kohlesorten konzipiert ist.
Warum die Doppelbogen-Feuerung wichtig ist
Anthrazit hat einen hohen Kohlenstoffgehalt, aber relativ wenige flüchtige Verbindungen. Daher ist es schwierig, die Zündung einzuleiten und eine stabile Verbrennung in einem herkömmlichen Kohlenstaubkessel aufrechtzuerhalten. Eine unvollständige Verbrennung verschwendet Brennstoff, senkt den Wirkungsgrad und kann die Bildung von Schadstoffen erhöhen.
Die Doppelbogen-Feuerung verändert die Geometrie der Verbrennung. Brenner und Luftströme sind so angeordnet, dass die Kohlenstaubpartikel länger in einer sehr heißen Verbrennungszone verbleiben. Der Ofen erzeugt eine kontrolliertere Rezirkulation von heißen Gasen und Kohlepartikeln, was die Zündung, die Flammenstabilität und den Kohlenstoffausbrand verbessert.
In Kombination mit ultra-superkritischer Dampftechnologie gewinnt das System wesentlich mehr nutzbare Energie aus der Kohle. Ultra-superkritische Anlagen betreiben Wasser und Dampf oberhalb des kritischen Drucks, bei dem die herkömmliche Unterscheidung zwischen flüssigem Wasser und Dampf verschwindet. Höhere Dampftemperaturen und -drücke ermöglichen es dem Turbinenkreislauf, einen größeren Prozentsatz der thermischen Energie der Kohle in Elektrizität umzuwandeln.
Chinas 660-MW-Doppelbogen-Projekt wurde speziell für schwer brennbaren Anthrazit entwickelt. Berichten der China Media Group zufolge ermöglicht das verbesserte Verbrennungssystem eine gleichmäßigere und vollständigere Verbrennung bei gleichzeitiger Senkung des Brennstoffverbrauchs und der Emissionen. Sobald das Gesamtprojekt voll in Betrieb ist, soll es jährlich rund 6 Milliarden kWh erzeugen und die CO₂-Emissionen im Vergleich zu herkömmlicher Technologie um mehr als 300.000 Tonnen pro Jahr senken.
Wichtig ist, dass es nicht als isoliertes Kohlekraftwerk konzipiert ist. Es ist Teil eines integrierten „Wind + Solar + Kohle + Speicher“-Energiesystems, in dem die Kohleerzeugung steuerbaren Strom liefert, während die variable Produktion aus erneuerbaren Quellen einen zunehmenden Anteil an der Gesamtenergie beisteuert.
Von 300-MW-Anlagen zu ultra-superkritischen 660-MW-Einheiten
Chinas Kohleflotte hat sich technologisch dramatisch verändert. Das Informationsbüro des Staatsrates hat festgestellt, dass früher konventionelle thermische 300-MW-Einheiten dominierten, während moderne ultra-superkritische 660-MW-Einheiten zunehmend zur führenden Konfiguration geworden sind.
Der Unterschied ist signifikant. Jeder gewonnene Prozentpunkt an thermischem Wirkungsgrad bedeutet, dass weniger Kohle verbrannt werden muss, um die gleiche Menge an Elektrizität zu erzeugen. Auf Hunderte von Gigawatt Erzeugungskapazität angewendet, summieren sich scheinbar bescheidene Effizienzverbesserungen auf Millionen von Tonnen Kohle und CO₂, die jährlich eingespart werden.
China hat zudem fortschrittliche ultra-superkritische Systeme mit noch höheren Temperaturen entwickelt, einschließlich Forschung zu Dampfzuständen von 630 °C, 700 °C und letztlich noch höheren Werten. Steigende Temperaturen verursachen schwierige materialtechnische Probleme, da Kesselrohre, Turbinenkomponenten und Ventile über Jahrzehnte extremem Druck, Hitze, Korrosion und thermischen Zyklen standhalten müssen.
Die Entwicklung neuer Legierungen auf Nickelbasis, verbesserter Stähle, Turbinenschmiedestücke, Kesselmaterialien und Schweißverfahren ist daher ebenso wichtig wie das Kesseldesign selbst. China hat fortgeschrittene Programme mit Dampftemperatur-Testschleifen von fast 760 °C durchgeführt, was verdeutlicht, wie weit sich die Forschung von der herkömmlichen Kohlekraftwerkstechnologie entfernt hat.
Nachrüstung bestehender Kraftwerke
Das zweite wichtige Element der chinesischen Strategie ist die Modernisierung statt der sofortigen Stilllegung bestehender Anlagen.
Modernisierungen können den Austausch von Turbinenschaufeln und -dichtungen, die Verbesserung von Kessel-Wärmetauscherflächen, die Aufrüstung von Mahlanlagen, die Optimierung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, den Einbau von drehzahlgeregelten Pumpen und Gebläsen, die Senkung des Eigenstromverbrauchs und das Hinzufügen hochentwickelter computergestützter Verbrennungssteuerungen umfassen.
Künstliche Intelligenz und Echtzeit-Sensorsysteme können die Ofentemperatur, die Sauerstoffkonzentration, die Kohlequalität, die Dampfzustände und den Turbinenbetrieb kontinuierlich überwachen. Algorithmen passen den Brennstoff- und Luftstrom an, um die Verbrennung nahe ihrem optimalen Wirkungsgradpunkt zu halten.
China führt zudem umfangreiche Nachrüstungen zur Flexibilisierung durch. Traditionelle Kohlekraftwerke wurden für den Dauerbetrieb bei hoher Last gebaut. Ein zunehmend von Solar- und Windenergie dominiertes System erfordert das Gegenteil: Thermische Kraftwerke müssen in der Lage sein, ihre Leistung schnell zu erhöhen oder zu drosseln.
Modernisierte Kessel erhalten daher Modifikationen an den Brennern, Thermomanagementsysteme und Steuerungs-Upgrades, die es ihnen ermöglichen, sicher bei viel niedrigeren Mindestlasten zu arbeiten. Kohlekraftwerke können die Produktion drosseln, wenn Solarstrom das Netz flutet, und die Leistung nach Sonnenuntergang oder in Zeiten mit schwachem Wind erhöhen.
Die künftige Funktion der Kohlekraft wandelt sich folglich von der permanenten Grundlaststromerzeugung hin zur Netzstabilisierung und Sicherheitskapazität.
Nahezu null konventionelle Luftschadstoffe
„Saubere Kohle“ bedeutet nicht, dass Kohle emissionsfrei wird. Dennoch hat China erhebliche Fortschritte bei der Entfernung konventioneller Schadstoffe aus den Abgasen gemacht.
Moderne chinesische Anlagen kombinieren Low-NOx-Brenner und selektive katalytische Reduktion für Stickoxide, Elektrofilter oder Schlauchfilter für Feinstaub und Rauchgasentschwefelung für Schwefeldioxid.
Diese Systeme können das Profil der sichtbaren und lokalen Luftverschmutzung einer modernen Station radikal von dem älterer Kohlekraftwerke unterscheiden. Die verbleibende große Herausforderung ist das CO₂, das mit herkömmlichen Abgasreinigungssystemen nicht entfernt werden kann.
Kohle kombiniert mit grünem Ammoniak, Biomasse und Kohlenstoffabscheidung
Chinas nächste Phase geht noch wesentlich weiter. Der „Aktionsplan zur kohlenstoffarmen Transformation und zum Bau von Kohlekraftwerken 2024–2027“ identifiziert drei besonders wichtige Wege: die Mitverbrennung von Biomasse, die Mitverbrennung von grünem Ammoniak sowie die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff – CCUS.
Grüner Ammoniak kann mit Wasserstoff hergestellt werden, der aus erneuerbarem Strom gewonnen wird. Ein Teil des Kohleeinsatzes eines Kraftwerks kann dann durch Ammoniak ersetzt werden, wodurch die Menge an fossilem Kohlenstoff, die in den Ofen gelangt, reduziert wird.
Biomasse bietet einen weiteren Weg. Landwirtschaftliche Rückstände und andere geeignete Biomassebrennstoffe können nach entsprechenden Modifikationen an der Brennstoffhandhabung, den Brennern und der Verbrennungssteuerung einen Teil der Kohle ersetzen.
Die ehrgeizigste Option ist CCUS. Dabei wird CO₂ aus dem Abgas des Kraftwerks abgetrennt, komprimiert und für die industrielle Nutzung oder die dauerhafte geologische Speicherung transportiert. Anstatt die gesamte Erzeugungsanlage zu ersetzen, können Anlagen zur Kohlenstoffabscheidung theoretisch an ausgewählten bestehenden Einrichtungen nachgerüstet werden.
Das Pilotprogramm der chinesischen Regierung zielt darauf ab, dass teilnehmende kohlenstoffarme Kohleprojekte eine wesentlich geringere Kohlenstoffintensität als vergleichbare herkömmliche Stationen erreichen und bis 2027 in den angestrebten Demonstrationsprojekten Reduzierungen von rund 50 % erzielen.
Ein neues Konzept des Kohlekraftwerks
Chinas Ansatz verdeutlicht somit, was „grüne Kohlekraft“ technologisch tatsächlich bedeutet. Sie macht Kohle nicht erneuerbar, und ein Kohlekraftwerk ohne Kohlenstoffabscheidung stößt immer noch erhebliche Mengen CO₂ aus.
Was stattdessen entsteht, ist ein neuer Typ von thermischer Infrastruktur:
ultra-superkritischer Dampf, Doppelbogen- und fortschrittliche Verbrennungssysteme, digitale Optimierung, extrem niedrige konventionelle Schadstoffemissionen, flexibler Betrieb, Integration erneuerbarer Energien, Energiespeicherung, alternative Brennstoffe und potenziell Kohlenstoffabscheidung.
Die ultra-superkritische 660-MW-Doppelbogen-Einheit ist besonders bedeutsam, weil sie zeigt, dass China nicht bloß Schadstofffilter an alter Technologie installiert. Es gestaltet die grundlegenden Verbrennungs- und thermodynamischen Prozesse der Kohleerzeugung neu.
China scheint eine pragmatische Transformation zu verfolgen: Wind-, Solar-, Wasser- und Kernkraft sowie Speicher in riesigem Maßstab auszubauen und gleichzeitig seine gewaltige Kohleflotte von ineffizienter Grundlasterzeugung in eine hocheffiziente, zunehmend flexible und stufenweise kohlenstoffärmere Backup-Infrastruktur umzuwandeln.
Für Länder, die Kohle noch über Jahrzehnte nutzen werden, könnten die Auswirkungen erheblich sein. Chinas Erfahrung legt nahe, dass die technologische Wahl nicht mehr nur darin besteht, ein altes Kohlekraftwerk zu behalten oder es zu schließen. Es zeichnet sich eine dritte Möglichkeit ab: die komplette technische Neugestaltung der Art und Weise, wie Kohlestrom erzeugt wird.
