Ausgabe - VGB PowerTech Journal 1-2/2014

Versorgungssicherheit: Anforderungen und Lösungsansätze an die Energiewende aus Sicht der energieintensiven Industrie

Günter Hilken und Hans-Jörg Preisigke

Die Gewährleistung der Versorgungssicherheit und die Eindämmung von Kostensteigerungen sind Herausforderungen der Energiewende. Die che­mische Industrie leistet hier wesentliche Beiträge und es bestehen zusätzliche Potenziale. Voraussetzung zur Fortführung dieser Leistungen an deutschen Standorten sind neben einer hohen Versorgungssicherheit u.a. international wettbewerbsfähige Energiepreise für die energieintensive Industrie sowie wirtschaftliche Bedingungen für neue industrielle konventionelle Kraftwerke.

Energielabor Deutschland – was die Energiewende jetzt benötigt

Stephan Reimelt

Aufgrund einer weltweit einmaligen Energiepolitik befindet sich Deutschland momentan in einer global bedeutenden Stellung als größtes „Energie­labor“ unserer Zeit. Durch die Energiewende sieht sich das Land mit komplexen Herausforderungen einerseits und großartigen Chancen andererseits konfrontiert. Es besteht aber auch aufgrund von bestimmten Entwicklungen Handlungsbedarf, um die Energiewende erfolgreich zu gestalten. Die ursprünglichen Ziele Klimaschutz, Versorgungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit müssen wieder in den Fokus gerückt werden.

Wege eines Stromerzeugers im Umgang mit der Energiewende

Ralf Gilgen

Die Energiewende in Deutschland hat durch den massiven Ausbau der erneuerbaren Energien dramatische Auswirkungen auf die konventionellen Kraftwerke. Nicht nur geringere Volllastbetriebsstunden, sondern auch häufige An- und Abfahrten und steile Lastrampen sind neue Anforderungen an alte Kraftwerke. Durch die dauerhaft niedrigen Strompreise sind Optimierungen notwendig. Ob diese Maßnahmen ausreichen werden, die Kraftwerke ohne Kapazitätszahlungen in Betrieb zu halten, um die Versorgungssicherheit in Deutschland weiterhin zu gewährleisten, ist zu klären.

Lösungen aus der Sicht der europäischen Kraftwerkszulieferindustrie

Emmanouil Kakaras, Thorsten Buddenberg und Jill Duggan

Zu den anspruchsvollen EU-Klimazielen gehört unter anderem die verstärkte Integration erneuerbarer Energien in das europäische Energiesystem. Dies stellt ernsthafte Herausforderungen an die Versorgungssicherheit und Netzstabilität einschließlich einer umfassenden Einbindung thermischer Kraftwerke in Form flexibler Reservekapazitäten dar, die deren technische Auslegung betreffen. Infolgedessen können die effizientesten Kraftwerke ihr Potenzial nicht vollständig ausschöpfen. Demgemäß müssen kontinuierlich neue Technologien entwickelt werden, um den zukünftigen Anforderungen an Kraftwerksflexibilität und -teillasteffizienz gerecht zu werden.

Die deutsche Energiewende aus der Sicht der zentraleuropäischen Länder

Kazimierz Szynol

Deutschland ist ein Land von besonderer, wirtschaftlicher Bedeutung Welt. Daher werden Entwicklungen in Deutschland besonders aufmerksam analysiert und bewertet, insbesondere in Mitteleuropa und der EU-11, wo hunderttausende Arbeitsplätze direkt oder indirekt mit der deutschen Wirtschaft verbunden sind. Die installierte Leistung und Stromerzeugung in Deutschland wird mit der EU-11 verglichen und die Unterschiede hinsichtlich der wirtschaft­lichen Entwicklung werden bewertet. Aus Blick der EU-11 werden die Energiewende und deren Ziele verstanden und bewertet. Außerdem werden Probleme und Folgen der Energiewende für die deutsche Wirtschaft und Gesellschaft analysiert.

Kernenergie: Der europäische Blickwinkel

Yves Giraud

Die europäische Kernenergie verspürt derzeit starken Gegenwind: minimales Wachstum beim Stromverbrauch, die Auswirkungen der Katastrophe von Fukushima sowie eine starke Anti-Atomkraft-Lobby. Trotz dieser Herausforderungen sieht EDF eine aussichtsreiche Zukunft für die Kernenergie und steht mit dieser Ansicht nicht alleine. Die Verlängerung der Laufzeiten der bestehenden Anlagen ist in vielerlei Hinsicht eine optimale Lösung. Darüber hinaus müssen neue Kernkraftwerke gebaut werden, um die euro­päische Nuklearindustrie zu stärken und die den Betrieb der bestehenden Anlagen zu unterstützen.

Wettbewerb versus Regulierung – Welches Marktmodell fördert Nachhaltigkeit?

Udo Niehage

Die Energiewende sieht den Umbau des deutschen Energiesystems in einem bisher beispiellosen Umfang vor. Damit die Energiewende ein Erfolg wird, bedarf es grundlegender Korrekturen am derzeitigen energiewirtschaftlichen System. Der aktuelle regulatorische Rahmen stellt kein Wettbewerbsumfeld dar, auf dem sich unter den wichtigen Aspekten Versorgungssicherheit und Innovationsförderung die kostengünstigste Lösung mit fairer Lastenverteilung etablieren könnte. Eine Neuordnung des deutschen Strommarkts kann jedoch die richtigen Investitionssignale an den Markt und seine Akteure senden. Siemens schlägt dazu ein neues Strommarktdesign aus fünf Kernelementen vor.

Prozessgüte-Überwachungssystem TDY zur zentralen Flottenüberwachung des australischen Energieversorgers Origin

Julia Burucker, Cameron Lee und Stefan Raab

Hohe Brennstoff- und Investitionskosten, Forderungen nach einer flexiblen Anlagenfahrweise, sowie Umweltschutzauflagen zwingen die Kraftwerksbetreiber, ihre Anlagen stets effizient und wirtschaftlich zu nutzen. Dies erfordert hoch entwickelte Werkzeuge zur Überwachung, Diagnose und Optimierung des Kraftwerksprozesses, die den Leistungsumfang der Standardleittechnik übersteigen. Dazu wird der Einsatz von Prozessgüte-Über­wachungssystemen (PGÜ) in der Energieerzeugungssparte des australischen Energieversorgers Origin vorgestellt.

Entwicklungsschritte zu einer neuen 110 MW Gasturbine für Retrofits und dezentrale KWK-Kraftwerke

Jürgen Klebes, Hidetaro Murato und Marinus Joormann

In Japan werden derzeit mehrere GuD-Anlagen durch den Einsatz einer neu entwickelten Gasturbine (GT) ertüchtigt. Dabei werden die bestehenden GT durch die neu entwickelte GT ersetzt. Unter diesen Vorgaben wurde eine neue GT der 100-MW-Klasse als Zweiwellenanlage entwickelt. Durch die Konzeption mit Verdichter-Antriebsturbine und separater Lastturbine ist die GT sowohl für den 60-Hz- als auch für den 50-Hz-Markt ohne Einsatz eines Lastgetriebes nutzbar. Die GT eignet sich auch hervorragend für KWK-Anlagen von ca. 150 MW mit einer GT bis 450 MW Gesamtanlagenleistung mit drei GT.

Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung für die Stromerzeugung im hohen Leistungsbereich

Robert Giglio

Die zirkulierende Wirbelschichtfeuerung (ZWSF) ist dank ihres breiten Spektrums an möglichen Biomassebrennstoffen besonders für die effi­ziente und groß angelegte Stromerzeugung – heute bis zu 300 MWe – geeignet. Vorgestellt wird die Bio-ZWS-Technologie – die hochmoderne und breit angelegte Verbrennung von Biomasse. Der Fokus liegt vor allem auf der Inbetriebnahme und den ersten Betriebserfahrungen mit dem ZWS-Kessel am Standort Polaniec/Polen: Das Unternehmen GDF Suez Energie gab den bislang größten ZWS-Biomassekessel der Welt in Auftrag, in dem
100 % Biomasse wie Holz und Holzabfälle und bis zu 20 % Agrarbiomasse verbrannt werden können.

Simulation für die Verbrennung von Siedlungsabfällen in einer Rostfeuerung auf Grundlage einer neuen Diskreten-Elemente-Methode

Björn Brosch, Viktor Scherer und Siegmar Wirtz

Für die Auslegung und Optimierung von Feuerungssystemen für granulare Brennstoffe stellen numerische Methoden eine sinnvolle Alternative zu experimentellen Untersuchungen dar. Unter den verschiedenen Simulationsmethoden, wie stark vereinfachende Kontinuumsmodelle, hat sich die Diskrete Elemente Methode als allgemeinster, aber auch komplexester und vielseitigster Ansatz herausgestellt. Die Methode wurde um die Wärmeübertragung und die thermochemischen Prozesse für die Einzelpartikel einer Schüttung erweitert, die simultan zur mechanischen Bewegung berechnet werden. Außerdem erfolgt eine Koppelung mit dem über der Schüttung liegenden Feuerraum.

Zuverlässige Datenanbindung an standortfernen Energieerzeugungsanlagen

Uwe Kullmann

Die Erneuerbaren wachsen schnell, das zeigt die Statistik. Ende 2012 gab es allein in Deutschland eine installierte Kapazität von 31.000 MW. Die hohe Anzahl verteilter Anlagen und die Anforderungen aus den geänderten Regulierungsvorschriften stellen die Betriebsführung vor neuen Herausforderungen. Eine funktionierende IT-Infrastruktur ist zur Sicherstellung einer zuverlässigen und sicheren Betriebsführung absolut notwendig. Ein Projekt wurde durch die VGB-Arbeitsgruppe Windenergie initiiert, um eine zuverlässige und sichere Hardware zur Anbindung von Windfarmen zu entwickeln. Die Projektergebnisse, die nicht nur die Anforderungen aus dem Windsektor betreffen, stehen den VGB-Mitgliedern zur Verfügung.