Ausgabe - VGB PowerTech Journal 1-2/2019

Die europäische Stromerzeugung kann 2045 CO2-neutral sein

Kristian Ruby

Bis Mitte dieses Jahrhunderts kann Europa dank klimaneutral erzeugter Elektrizität ein Kontinent ohne Netto-Klimagasemssionen werden. Dies ist die Kernbotschaft der Studie „Decarbonisation Pathways“, die Eurelectric mit Unterstützung des Beratungsunternehmens McKinsey durchgeführt hat. Die Studie zeigt, wie die Stromversorgung deutlich vor Mitte dieses Jahrhunderts klimaneutral werden kann, während gleichzeitig der Strombedarf in anderen Sektoren noch deutlich steigen wird, um in diesen den CO2-Fußabdruck mit einem Mehr an Strom zu verringern. [weiter...]

Die Forschungsprojekte zu CCU und Sektorkopplung im Innovationzentrum Kohle der RWE Power

Peter Moser, Sandra Schmidt, Knut Stahl und Georg Wiechers

Selbst ein kompletter, sich über alle Sektoren und Anwendungen erstreckender Verzicht auf die Nutzung von Braun-, Steinkohle und Erdgas in Deutschland innerhalb der nächsten 32 Jahre würde nicht ausreichen, die CO2-Einsparungsziele entsprechend dem Pariser Klimaschutzabkommen (COP21) und damit dem deutschen Klimaschutzplan 2050 zu erreichen. Zusätzlich müsste auch ein Großteil der aus der Nutzung von Erdöl stammenden CO2-Emissionen vermieden werden. Ohne einen starken Beitrag aller Wirtschaftssektoren ist dies unmöglich. Da für die Absicherung der Energiewende noch für Jahrzehnte fossil-gefeuerte konventionelle Kraftwerke benötigt werden und die Zement- und Stahlproduktion sowie die Petrochemie auch unabhängig vom Stromsektor weiterhin CO2 emittieren werden, eröffnen sich Chancen für die Abtrennung von CO2 aus Rauchgasen und seine Nutzung als Rohstoff für die Produktion von Basischemikalien und Treibstoffen mit sektorenübergreifender Nutzung. RWE Power hat in seinem Innovationszentrum Kohle in Niederaußem zusammen mit Partnern die vier CCU-Pilotprojekte (CCU: Carbon Capture and Usage, Kohlendioxid-Abtrennung und Nutzung) MefCO2, ALIGN-CCUS, OCEAN und Loter.CO2M gestartet, in denen die technische Machbarkeit von innovativen CO2-Nutzungsprozessen demonstriert wird.

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Strom-zu-Strom-Speichersysteme an Kraftwerksstandorten

Richard Lindenau und Christoph Guder

Durch die Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung steigt der Bedarf an Ausgleichsenergie. Für deren Bereitstellung sind Stromspeichersysteme eine interessante Option. Kraftwerksstandorte bieten sich aufgrund ihrer guten Infrastruktur zur kosteneffektiven Aufstellung von Strom-zu-Stromspeichersystemen an. Dies können sowohl Batteriespeichersysteme als auch thermische Speichersysteme sein. STEAG Energy Services (SES) hat im Rahmen eines 240-MWh-Stundenstromspeicherprojekts am Standort Duisburg-WaIsum einen Vergleich von Batteriespeichersystemen (Li-Ionen, Redox-Flow, Blei-Säure und Natrium-Schwefel) und thermischen Speichersystemen (Salzspeicher und Schüttgutspeicher) durchgeführt. Stromspeicher können bei geeigneten regulatorischen Rahmenbedingungen zum Gelingen der Energiewende beitragen.

Sektorenkopplung: Optionen und Chancen für den Energiesektor am Beispiel einer Power-to-Methanol-Anlage

K. Görner, F. Möllenbruck, M. Dierks, E. Demirkol, M. Richter und G. Oeljeklaus

Der steigende Anteil fluktuierender Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung resultiert in einer volatileren Residuallast mit immer häufigerem Vorliegen von „Überschussstrom“ und damit einhergehenden geringen oder gar negativen Börsenstrompreisen. Im Zusammenhang dieser Transformation des Energiesystems stellt die Sektorenkopplung einen vielversprechenden Ansatz zur weiteren Integration von Windenergie- und Photovoltaikanlagen bei gleichzeitiger Sicherstellung der Versorgungssicherheit dar. Sogenannte „Power-to-X“-Konzepte beinhalten dabei Technologien, die elektrische Energie in z.B. synthetische Kraftstoffe und energieintensive chemische Produkte umwandeln. In diesem Beitrag wird die Kopplung der Sektoren Strom und Industrie/Mobilität anhand der exemplarischen Integration einer Methanolsynthese in ein Gas- und Dampfturbinenkraftwerk vorgestellt. Dafür werden stationäre Simulationsmodelle in EBSILON®Professional und Aspen Plus® aufgebaut und angewendet. Die Integration einer Methanolsynthese führt dabei zu einer Flexibilisierung des betrachteten Kraftwerksprozesses hinsichtlich einer Mindestlastabsenkung von ursprünglich 57 % bis auf 0 % der Nettoleistung. Zusätzlich wird auf Basis eines Strompreisverlaufes und des dazugehörigen Einsatzprofils des Kraftwerks „Lausward F“ aus dem Jahr 2017 gezeigt, dass die Integration einer Methanolsynthese bereits heute zusätzliche Erlösmöglichkeiten in Perioden mit geringen Börsenstrompreisen bietet.

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Der finale Countdown des IT-Sicherheitskataloges nach § 11 Absatz 1b EnWG

Stefan Loubichi

Mit dem im Dezember 2018 veröffentlichten IT Sicherheitskatalog hat das letzte Kapitel in Sachen Implementierung und Zertifizierung für Unternehmen der Energiewirtschaft begonnen. Die Betreiber der Energieanlagen müssen bis zum 31. März 2021 eine erfolgreiche Zertifizierung nachweisen. In diesem Aufsatz wird aufgezeigt, wer wirklich betroffen ist. Schließlich gab es hier im Vergleich zum Entwurf einige bedeutsame Änderungen. Des Weiteren wird Projektplan vorgestellt, mit dem der IT-Sicherheitskatalog nach § 11 Abs. 1b EnWG („Energiewirtschaftsgesetz“; Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung) in einem Zeitraum von 12 bis 18 Monaten implementiert werden kann.

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Batteriegestützte Biomasse- und Müllheizkraftwerke – Ein neuer Ansatz

Konstantin Dinkler and Jürgen Peterseim

Entsprechend dem Pariser Klimaschutzabkommen ist die Begrenzung des Klimawandels anerkannt, mit unterschiedlichen Ansätzen in der Umsetzung. Erneuerbare Energien wie Photovoltaik (PV), Wind, Bio- und Geothermie werden ein wesentlicher Bestandteil des zukünftigen Energiesystems sein. Während Bioenergie, Wasserkraft und Geothermie grundlastfähig sind, sind die überwiegend neu hinzugekommenen Kapazitäten Wind und PV intermittierend. Ohne Energiespeicherung erfordern hohe Wind- und PV-Durchdringungsraten sehr flexible Energiesysteme, um Ausfälle oder Übererzeugungen auszugleichen 1. Derzeit wird die flexible Kapazität durch Pumpspeicherwasserkraftwerke, Gasmotoren-/Turbinenanlagen und einige Batterieanlagen bereitgestellt. Vor allem bei großen Batteriesystemen wird die Technologie ihren Wachstumspfad aufgrund von produktionsbedingten Skaleneffekten, Verbesserungen der Lernkurve und weiterer Forschung und Entwicklung fortsetzen. Während die beiden augenfälligen ersten Optionen Batterien mit Wind und PV kombinieren, sind auch Biomasse- und Müllverbrennungsanlagen von Interesse. Solche Anlagen können jederzeit Batterien für die Erbringung von Netzdienstleistungen auf- und entladen und so ihre wirtschaftliche Attraktivität über die festen Grundlastpreise hinaus erweitern.

Die Rolle der Kernenergie in der Welt

Ludger Mohrbach

Heute werden Kernkraftwerke in 31 Ländern betrieben; seit den Fukushima-Ereignissen 2011 haben fünf neue Länder zusätzlich mit dem Bau von Kernkraftwerken begonnen, die Vereinigten Arabischen Emirate, Weißrussland, Bangladesch, die Türkei und Ägypten. Gleichzeitig hat nur Deutschland den Ausstieg aus der Kernenergie (bis 2022) bei etwa der Hälfte der technischen Lebensdauer von 60 Jahren der Anlagen beschlossen, während ursprünglich vergleichbare Entscheidungen in Belgien, Spanien, der Schweiz, Taiwan, Südkorea und Schweden revidiert bzw. Genehmigungen für Laufzeiten sogar verlängert wurden. Die mit der Ausstiegsentscheidung verbundenen Kosten für Deutschland können mit 200 Mrd. Euro abgeschätzt werden. Darüber hinaus verfolgen mehrere andere Länder eine langfristige Politik zur Umsetzung von Nuklearprogrammen, während mindestens 17 der 31 „nuklearen“ Länder erklärt haben, ihren nuklearen Anteil zu erhöhen, vor allem aus Klimaschutzgründen, aber auch aus Gründen der Energieversorgungsunabhängigkeit, der Versorgungssicherheit oder des Wertes inländischer Investitionen für die Gesellschaft. Der Neubau hat sich von Amerika und Europa nach Russland und Ostasien verlagert, wobei etwa alle sechs bis acht Wochen weltweit ein neuer Block fertig gestellt wird.

Prozesssicherheit durch Mietenergieanlagen für Dampf und Heißwasser

Reiner Weiß

Mietenergieanlagen für Dampf und Heißwasser bieten Prozesssicherheit und schnelle Hilfe. Je nach Bedarf können komplett ausgestattet Containeranlagen innerhalb weniger Tage vor Ort gebracht und in Betrieb genommen werden; die größten mobilen Kessel liefern bis zu 30 MW und bedürfen aufwendiger Spezialtransporte. Nichtsdestotrotz rechtfertigen Kesselhavarien, geplante Stillstände und Revisionen sowie Um- und Neubauten ihren Einsatz: Produktionsausfälle und der Verzicht Kunden zu bedienen sind in der Regel um einiges teurer und eine Gefahr für Betreiber von Kesselanlagen.

Tagungsbericht: 50. Kraftwerkstechnisches Kolloquium

Juliane Jentschke, Michael Beckmann und Antonio Hurtado

Das Kraftwerkstechnische Kolloquium – eine wissenschaftliche Kongressveranstaltung zu Fragen der Energiebereitstellung, Transport, Speicherung und Anwendung – dokumentiert seit nunmehr 50 Jahren die Entwicklung der Energietechnik. Reflektiert man die Schwerpunkte der vergangenen 50 Kongresse, so sind daraus nicht nur Meilensteine der technischen Entwicklung, sondern auch die begleitenden gesellschaftspolitischen Randbedingungen zu erkennen.