Kurzfassungen - VGB PowerTech Journal 8/2011

Einfluss intermittierender Erzeugung auf die Netzstabilität

Joachim Lehner und Dominik Schlipf

Um das ehrgeizige Ziel der Europäischen Union (EU) beim Anteil erneuerbarer Energien (EE) am Primärenergieverbrauch zu erreichen, muss der EE-Anteil an der Stromerzeugung gegenüber heute deutlich erhöht werden. Die Einbindung des steigenden Anteils intermittierender Erzeugung aus z.B. Sonne und Wind stellt das bestehende Energieversorgungssystem vor eine große Herausforderung. Grenzen sollen in einem vom VGB initiierten Forschungsprojekt aufgezeigt werden. Unter anderem soll beantwortet werden, inwiefern Grenzen durch verschiedene Maßnahmen wie die Flexibilisierung der konventionellen Erzeugung, die Integration von Energiespeichern, durch Netzausbau, oder durch gezieltes Lastmanagement verschoben werden können.

Frequenzfilterung bei der Primärregelung - Vor- und Nachteile für den Kraftwerks- und Netzbetrieb

Tobias Weißbach und Ernst Welfonder

Das ständige regellose Zu- und Abschalten von Verbrauchern führt zum sogenannten Verbraucherleistungsrauschen, das sich infolge der resultierenden Verzögerung bzw. Beschleunigung der Schwungmassen im Verbundnetz in einem kontinuierlichen Rauschen der Netzfrequenz äußert. Dieses Netzfrequenzrauschen führt über die proportional wirkenden Primärregler zu ständigen Stelleingriffen bei den primärgeregelten Kraftwerksblöcken. Unter Beachtung der europäischen Netzcode-Vorgaben werden die Vor- und Nachteile der Frequenzfilterung aus Kraftwerks- und Netzsicht aufgezeigt. Für den meist eingesetzten Filtertyp werden zudem Regeln für eine geeignete Einstellung der Filterparameter hergeleitet.

Verhältnis zwischen konventioneller und regenerativer Erzeugung mit Fokus auf das Jahr 2020

Christian Ziems, Harald Weber, Sebastian Meinke. Egon Hassel und Jürgen Nocke

Der zunehmende Einfluss von regenerativ eingespeister elektrischer Energie in das Energieversorgungssystem führt zunehmend zu einer Verdrängung von konventioneller Kraftwerksleistung aus dem Netz. Die verbundene Reduzierung der rotierenden Massen beeinträchtigt auch die Systemstabilität. Untersuchungen zur maximal möglichen Integration regenerativer Erzeuger in das elektrische Energieversorgungssystem sind ebenso notwendig wie angepasste Fahrweisen konventioneller Kraftwerke und deren Auswirkungen auf Lebensdauer und Effizienz.

Monitoring & Diagnostik Tools in Kraftwerken - Vorbeugen ist besser als reparieren

Ulrich Immler und Dylan Zhao

Kraftwerksbetreiber sind bemüht, das Ausfallen der Hauptkraftwerkskomponenten zu vermeiden. Monitoring & Diagnostic Systeme ermöglichen das rechtzeitige Erkennen potenzieller Probleme an kritischen Kraftwerkskomponenten, wie beispielsweise Turbinen, Generatoren und Kesseln. Daraus abgeleitete präventive Maßnahmen tragen zur Vermeidung unerwarteter Ausfälle bei. Dabei ist in älteren Kraftwerken, in denen noch keine modernen M&D Systeme eingebaut sind, der Bedarf besonders hoch, da die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass die alternden Komponenten ausfallen.

Management der funktionalen Sicherheit in thermischen Kraftwerken aus leittechnischer Sicht eines Betreibers

Günter Dirding

Aufgrund der Anforderungen aus den harmonisierten europäischen Regelwerken wird der Prozess „Management der funktionalen Sicherheit“ definiert. Hiermit werden die zu erfüllenden Rahmenbedingungen für den gesamten Lebenszyklus von elektrischen, elektronischen und programmierbar elektronischen Systemen als Sicherheitseinrichtungen beschrieben. Dazu wird ein Überblick gegeben, wie die gesamten Anforderungen an die eingesetzten sicherheitstechnischen Systeme, beginnend mit einer Konzeptstudie der Sicherheitsbetrachtungen bis zur Außerbetriebnahme der Sicherheitseinrichtungen ganzheitlich betrachtet werden können.

Reduzierung der Turbosatzbeanspruchungen durch den Einbau des Kraftwerksentkupplungsschutzes

Matthias Humer, Leslaw Golebiowski und Stefan Kulig

Nach einem Fehler im elektrischen Übertragungsnetz können sich Beanspruchungen ergeben, die im Wellenstrang und im Wickelkopf des Generators zum erheblichen Lebensdauerverbrauch und zu ernsten mechanischen Schäden führen können. Es wird daher empfohlen, sowohl die Torsionsschwingungen des Wellenstranges als auch die Wickelkopfschwingungen online zu überwachen. Störfallbedingte Beanspruchungen können durch Einsatz eines Schutzsystems reduziert werden, das einen betroffenen Turbosatz selektiv nach vorgegebener Kurzschlussdauer vom Netz trennen kann.

Überwachung des Wasser-Dampf-Kreislaufs - Ableitung von Maßnahmen aus Messdaten

Frank G. de Vos, Rob Heijboer und Marga van Deelen

Der Wasser-Dampf-Kreislauf wird in der Regel umfassend überwacht, um die erforderliche chemische Fahrweise sicher zu stellen und Anlageschäden zu verhindern. Dabei sind nicht nur Informationen zu Messdaten und -Einrichtungen von Interesse, sondern auch die Zuverlässigkeit der durchgeführten Messungen und die Übertragung der gemessenen Daten in verwertbare Informationen. Dazu werden mehrere Fallstudien präsentiert, um die Bedeutung der Übertragung von Daten in Informationen darzustellen, die folgend in notwendige Maßnahmen umgesetzt werden.

Optimierung der Wirbelschichtfeuerung des HKW Duisburg mittels Simulation der gekoppelten Gas-Partikelströmung

Martin Weng, Michael Nies und Joachim Plackmeyer

Die numerische Strömungssimulation hat sich als etabliertes Analyse- und Optimierungswerkzeug für die Gas- und Kohleverbrennung etabliert. Die Berechnung reagierender Wirbelschichten ist dagegen aufgrund der hohen physikalischen Komplexität dichter Feststoffströmungen nach wie vor eine große Herausforderung für die numerische Simulation. Vorgestellt wird die 3-dimensionale numerische Simulation der gekoppelten Rauchgas-Partikelströmung in der zirkulierenden Wirbelschicht der Stadtwerke Duisburg mit einer Multiphase-Particle-in Cell-Methode vor.

Thermodynamische Untersuchungen in Kraftwerken unter Zuhilfenahme der VDI 2048

Richard Kitzberger und Ralf-Roman Schmidt

Bei der Überprüfung von neu errichteten thermischen Kraftwerken und nach Retrofitmaßnahmen ist es üblich, den Prozess als „Black Box“ zu betrachten. Damit verbunden ist ein Risiko, dass immanente Messunsicherheiten zugunsten von Lieferanten berechnet werden. Bei Abnahmeversuchen nach VDI 2048 werden die wesentlichen Bilanzen über das gesamte Kraftwerk modelliert und durch Messungen an neuralgischen Stellen geschlossen. Messunsicherheiten sind minimiert und somit der am wahrscheinlichsten die Realität widerspiegelnde Zustand bestimmt.

Die Analytik filmbildender Amine - Methoden, Möglichkeiten, Grenzen und Empfehlungen

Katrin Stiller, Tobias Wittig und Michael Urschey

Behandlungskonzepte des Wasser-Dampf-Kreislaufes auf Basis filmbildender Amine erfahren aufgrund ihrer Vorteile ein wachsendes Interesse. Diese Art der Behandlung erfordert eine zuverlässige und unter Feldbedingungen einfache Analytik des freien Anteils, was aufgrund der intrinsischen physikochemischen Eigenschaften der filmbildenden Amine nicht trivial ist. Es wird ein Marktüberblick über die gängigen Analysenmethoden gegeben. Es werden Empfehlungen zur Probennahme, zur erforderlichen Farbstoffqualität sowie zu Spülprozeduren gegeben.

Eine neue Messmethode zur Untersuchung der Stabilität von Ionenaustauschern

Dieter Mauer

Zur Beurteilung der mechanischen Bruchstabilität von Ionenaustauschern stand bisher nur der Chatillon-Test zur Verfügung. Die durch breite Streuung der Ergebnisse nur begrenzte Aussagekraft dieses Tests wird durch das beschriebene Messverfahren sehr deutlich verbessert. Aus primären Messwerten werden über geeignet Rechenwege weitere Größen ermittelt und schlussendlich ein relativer Bruchkraftwert, der nicht mehr von steuerbaren Eigenschaften wie Kugeldurchmesser oder Vernetzungsgrad abhängt. Einzig die Qualität der Polymerstruktur beeinflusst das Messergebnis.

Safety Integrity Level - Der richtige Weg zur funktionalen Sicherheit?

Hans Christian Schröder, Andre Günther, Karsten Klingler und Thomas Leidel

Kraftwerke sind nur dann sicher, zuverlässig und wirtschaftlich zu betreiben, wenn die zentralen Systeme zur Steuerung von Prozess- und Verfahrensabläufen den Schutzanforderungen entsprechen und integriert umgesetzt werden. Der Aufbau einer sinnvollen Systemarchitektur sollte dabei das Ziel sein. Die sogenannten SIL-Anforderungen (Safety Integrity Level) für sicherheitsrelevante Komponenten in der Praxis sinnvoll umzusetzen, heißt dabei den spezifischen Anlagenbetrieb und damit seinen Kontext zu berücksichtigen. Für den Betreiber ist es u.a. sinnvoll, Inhalt und Berechnungsgrundlagen von SIL-Zertifikaten zu analysieren.

Methoden der Unfallanalyse - Ein Paradigmenwechsel

Katrin Weißenborn

Vergleichend werden unterschiedliche Unfalluntersuchungsmethoden vorgestellt und erörtert. Insbesondere wird die Entwicklung innerhalb der Unfallanalyse von den Unfallursachen bis hin zu den Unfallfolgen beleuchtet. Damit steht die Suche nach Maßnahmen im Vordergrund, die einen Unfall auf Dauer hätten verhindern können. Neben Fragen zu technischen Ursachen wird detailliert organisatorischen Fehlentwicklungen nachgegangen. Die Untersuchungsmethode unterstützt insbesondere eine lernende Unternehmenskultur, die die Gesundheit ihrer Mitarbeiter im Blick hat.

Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz in Biomassekraftwerken

Herbert Lindner

Der Umgang mit Biomasse in Verbrennungsanlagen stellt bestimmte Anforderungen an die Arbeitssicherheit und den Gesundheitsschutz der Beschäftigten. Anhand von Beispielen für Brennstoffe, Betriebschemikalien und Nebenprodukte wird dargestellt, welche Regeln aus Sicht der Rechtsverordnungen zur Betriebssicherheit, den Gefahrstoffen, Explosionsschutz, Biostoffe und Strahlenschutz zu beachten sind. Umgesetzt auf die spezifischen Belange eines Betriebes werden Ergänzungen notwendig sein. Unter Anwendung der Instrumentarien sind diese im Unternehmen umzusetzen.