Ausgabe - VGB PowerTech Journal 3/2015

Zukunftspfad für heutige Technologien: Grenzen und Möglichkeiten

Stefan Nießen

Die meisten Einspeisevergütungen des deutschen Erneuerbare-Energien-Gesetzes entwickeln sich wie erwartet: Sie sinken mit steigender Effizienz der Technologien. Aber es gibt Ausnahmen: Die Tarife für Offshore-Wind und Geothermie steigen, Speichertechnologie ist gänzlich ausgeklammert, obwohl unverzichtbar für die Nutzung wetterabhängiger Energieträger, und die Kernenergie unterliegt mit der Brennelementsteuer einer negativen Einspeisevergütung. Offenbar sind diese Technologien mit Grenzen konfrontiert, die Entwicklungen in größerem Ausmaß bisher verhindern. Diese Grenzen gilt es individuell zu analysieren.

Das CCS-Pilotprojekt Le Havre – ein wichtiger Beitrag der EDF-Gruppe zum Klimaschutz

Francois Giger, Fabrice Chopin und Jean-François Lehougre

Die EDF-Gruppe ist an drei von der ADEME (French Environment and Energy Management Agency) geförderten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zum Klimaschutz beteiligt. Die Projekte „France Nord“ CO2 Geological Storage, PILANSU und C2A2 umfassen die Abscheidung und Speicherung von CO2. Während das Projekt „France Nord“ CO2 die Erwartungen zur geologischen Onshore CO2-Speicherung nicht erfüllen konnte, sind bei den beiden anderen Projekten Erfolge zu verzeichnen. Diese Projekte umfassen eine Testanlage am Kraftwerk Le Havre. Die physikalischen und chemischen Verfahren zur CO2-Abscheidung konnten erfolgreich implementiert und optimiert werden.

Neues Prüfschema als Entscheidungshilfe für den Umgang mit wirtschaftlich kritischen Kraftwerksblöcken

Martin Junker, Andreas Willing und Hans-Josef Sandkaul

Die Veränderungen im Bereich der Energiewirtschaft haben die Randbedingungen für thermische Kraftwerke zum Teil so stark verändert, dass der wirtschaftliche Weiterbetrieb etlicher Kraftwerksblöcke in Europa immer schwieriger wird. Insbesondere bei den Kohle- und Gaskraftwerken müssen sich die Betreiber immer häufiger zwischen den Optionen Weiterbetrieb, Stilllegung oder wirtschaftliche Vermarktung entscheiden. Zur Unterstützung dieser Entscheidungsprozesse hat die RAG Mining Solutions in Zusammenarbeit mit der MH Power Systems Europe Service ein Prüfschema ent­wickelt, mit dem das Potenzial einer weitestgehenden Weitervermarktung bzw. zumindest eines Verkaufs wesentlicher noch funk­tionierender technischer Komponenten auf dem internationalen Markt aufgezeigt werden kann.

Enhanced Platform – Die nächste Generation von hochflexiblen und effizienten Siemens Industriedampfturbinen

Lutz Völker

In den letzten 25 Jahren hat sich der Einsatzbereich von Industriedampfturbinen verändert. Heute kommen Industriedampfturbinen vermehrt für dezentrale Energieerzeugung und zur Prozessdampfkonditionierung zum Einsatz. Siemens stärkt seine Marktposition durch die Erweiterung des Produktportfolios. Das Enhanced Platform Konzept bildet den Abschluss der Integrationsphase durch die Kombination aller erfolgreich am Markt etablierten Technologien sowie des entsprechenden Produktli­nien-Know-hows in eine gemeinsame Technologieplattform zur Realisierung kundenspezifischer Dampfturbinenlösungen.

Erste Untersuchungen zur Niedriglastfahrweise einer Dampfturbine großer Leistung

Norbert Latk, Michael Syrbe und Uwe Gampe

Die Anforderungen an die Flexibilität von konventionellen Kraftwerken sind in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Regelfähigkeit thermischer Kraftwerksblöcke zu steigern, wobei die Absenkung der technischen Mindestlast als wesentlicher Schwerpunkt angesehen wird. An einem 500-MW-Kraftwerksblock wurden Möglichkeiten untersucht, die Mindestlast auf unter 20 % der Nennlast zu verringern. Als vorteilhaft erweist sich dabei die Ausführung der Anlage als Duoblock. Ziel ist die Erstellung und Umsetzung eines Konzeptes zur Schwachlastfahrweise für den betrachteten Kraftwerksblock.

Brennstoffzellen-Kraftwerke für dezentrale KWK-Anwendungen

Martin Ohmer und Katja Mattner

Brennstoffzellen-Kraftwerke erzeugen sehr effizient Strom und Wärme. Brennstoffzellen erreichen in Kraft-Wärme-Kopplungsanwendungen (KWK) einen Wirkungsgrad von bis zu 90 %, wenn die erzeugte Wärme voll genutzt wird. Die im Prozess entstehende Hochtemperaturwärme von ca. 400 °C lässt sich zur Industriedampferzeugung, für Adsorptionskälteanwendungen oder Niedertemperaturnetze auskoppeln. Brennstoffzellen-Kraftwerke sind bereits weltweit im Einsatz und sowohl technisch als auch wirtschaftlich eine interessante Alternative zu konventionellen BHKWs.

Bestimmung der Wirksamkeit von Kühlwasserbehandlungsprogrammen

Frank de Vos und Lars Venhuis

Die Wasserbehandlung bei offenen zirkulierenden Kühlwassersystemen, wie Kühltürmen, ist sehr komplex. Um Bewuchs, Fouling und Korrosion zu vermeiden, sind viele Variablen und Randbedingungen zu berücksichtigen. DNV GL arbeitet an der Entwicklung einer Prüfmethode zur Simulation eines Kühlturms. Die Methode orientiert sich gemäß den ISO-Richtlinien. Nicht nur Bewuchs- und Korrosionswirkung können simuliert werden, sondern auch die Effekte auf die Wärmeübertragung. Testanlage, Methode sowie ISO-Richtlinien werden vorgestellt und diskutiert.

Die noch unbekannten Aufbereitungsverfahren – Entgasung und Restentsalzung von Kesselspeisewasser mit Hilfe von Membranentgasung und Elektrodeionisation

Daniel Reznicek und Jack Kügler

Zur Aufbereitung von Kesselspeisewasser sind die Membranentgasung und die Elektrodeionisation noch weitaus weniger bekannt als klassische Aufbereitungsverfahren. Durch den Einsatz moderner Membranen, innovativer Steuerungstechnologien und die detailgetreue Betrachtung der unterschiedlichen Möglichkeiten zur Aufbereitung von Kesselspeisewasser haben die Membranverfahren mit modularer Bauweise, chemikalienfreiem Betrieb und platzsparender Aufstellung ggf. Vorteile gegenüber konventionellen Aufbereitungsstufen. Bei der Elektrodeionisation wird völlig auf Chemikalien verzichtet. In der Praxis finden diese beiden Verfahren in den unterschiedlichsten Verfahrenskombinationen ihre Anwendung.

Gerät zur elektrischen Deionisation für die kontinuierliche Messung der Kationenleitfähigkeit

Martin Aicher und Heini Maurer

Die elektrische Leitfähigkeitsmessung nach dem Kationentauscher ist anerkannter Messparameter im Wasser/Dampf-Kreislauf von thermischen Kraftwerken. Das einfache Messprinzip bietet eine hohe Empfindlichkeit und gute Zuverlässigkeit. In der Reinstwasseraufbereitung hat sich das Verfahren der Elektrodeionisation (EDI) zunehmend etabliert. Damit ergibt sich die Frage, ob die klassische Kationentauscher-Kolonne vor der Säureleitfähigkeitsmessung durch eine kontinuierlich arbeitende EDI-Vorrichtung ersetzt werden kann. Beschrieben werden technische Aspekte eines solchen Geräts und eine prak­tische Erprobung während mehrerer Wochen im Sekundärkreislauf eines Druckwasserreaktors im Vergleich mit einem konventionellen Instru­ment. Vorteile und Einschränkungen werden anhand von Resultaten aufgezeigt.

Besiedelung von Kühlwassersystemen mit Muscheln

Michael Bolz, Andreas Speck und Micael Jürgensen

Im September 2013 gab es Hinweise auf erhöhtes Muschelwachstum im Bereich der Kühlwassersysteme des Kernkraftwerkes Philippsburg. Bei der gefundenen Muschelart handelt es sich um Dreissena rostriformis bugensis (Quaggamuschel). Der Kenntnisstand zum Ausbreitungsverhalten der Quaggamuschel und zu ihren Besiedelungseigenschaften wird zusammen gefasst. Im Kraftwerk wachsen die Muscheln insbesondere an den Betonstrukturen der Kühlwasserkanäle. Eine Korrelation zwischen der Ablagerung von Flusswassersedimenten und der Bewuchsdichte wird diskutiert. Maßnahmen zur Kontrolle des Muschelwachstums werden abgeleitet. Nach Abwägung verschiedener Möglichkeiten sind mechanische Reinigungsverfahren zu bevorzugen.

Feuerungskonzept im Steinkohlekraftwerk RDK 8 – Konzept und erste Betriebserfahrungen

Hellmuth Brüggemann, Reinhard Gollnick, Michael Kübel und Michael Eckert

Kohlebefeuerte Kraftwerke spielen weiterhin eine bedeutende Rolle in der Versorgung Europas mit Strom. Das neue Kraftwerk RDK 8 in Karlsruhe wird mit Kohle weltweiter Herkunft betrieben und hat eine elektrische Abgabe von 912 MW. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage erreicht über 46 % und mit der zusätzlichen Fernwärmeproduktion (über 200 MWth) steigt der Brennstoffnutzungsgrad auf bis zu 58 %. Die spezifischen CO2-Emissionen unterschreiten den europäischen und den weltweiten Mittelwert bei Weitem. Die Veröffentlichung gibt einen Überblick über das RDK-8-Dampferzeugerkonzept mit dem Schwerpunkt auf dem Feuerungssystem und stellt erste Betriebsergebnisse vor.

BLAVIM: Neuartige Messung von Schwingungen der Laufschaufeln der letzten Niederdruckreihe von Dampfturbosätzen mit betriebsmäßig installierten Wellenschwingungssensoren

Dietmar Bloemers, Clemens Bueren und Andrés Zilly

Mit dem System BLAVIM können Signale der betriebsmäßig installierten Wirbelstrom-Wellenschwingungssensoren kontinuierlich auf sich verändernde Schaufelschwingungsanteile bei Dampfturbosätzen überwacht werden. Diese neue Art der Überwachung stellt eine preiswerte und einfach einzurich­tende Alternative zu anderen Messverfahren dar. Es wird aufgezeigt, mit welchen Systemen Schaufelschwingungen ermittelt werden können. An einem ausgewählten Beispiel werden die Frequenzen der Eigenformen der Schaufeln ermittelt. Nach Erkennung der relevanten Schaufeleigenfrequenzen durch qualifizierte Auswertung von Hoch- und Ausläufen kann ein