Ausgabe - VGB PowerTech Journal 3/2020

Wir bei VGB und PTS bleiben weiterhin ein verlässlicher Partner!

Dr. Oliver Then

In Folge der Corona-Pandemie wurde in den vergangenen Wochen in Deutschland und nahezu allen Teilen Europas und der Welt das private und öffentliche Leben weitgehend lahmgelegt. Auch die Wirtschaft wird zunehmend in Mitleidenschaft gezogen. Bei einigen Unternehmen der Automobilindustrie wurde die Produktion temporär eingestellt. Weitere Industriebetriebe auch in anderen Branchen folgten. [weiter...]

Wasserstoff als Energieträger der Zukunft?

Gerald Kinger

Bei der „power-to-gas“ Technologie wird Strom in chemischen Energieträgern gespeichert; der erste Schritt dieser Technologie ist normalerweise die Elektrolyse von Wasser zur Erzeugung von grünem Wasserstoff. Dieser kann in verschiedenen Sektoren eingesetzt werden, z.B. für grüne Mobilität, als Energiespeicher oder direkt in industriellen Anwendungen. In der österreichischen Energie- und Klimastrategie nimmt Wasserstoff eine wichtige Rolle ein. Im Rahmen des Forschungsprojekts „wind-to-hydrogen“ wurden in einer 100 kW Pilotanlage am österreichischen Standort Auersthal die Anwendungsbereiche Mobilität und Zumischung des Wasserstoffs zu Erdgas praktisch erprobt. Der für die Elektrolyse benötigte Strom wurde aus Windkraftanlagen bereitgestellt. Die Ergebnisse wurden einer technischen, ökologischen und ökonomischen Bewertung unterzogen. Es zeigte sich, dass die Wasserstoffgestehungskosten stark von den Einsatzstunden und rechtlichen Rahmenbedingungen abhängen. Die „power-to-gas“ Technologie ist keine billige Option, um CO2-Emissionen zu vermeiden, bietet aber auch einzigartige Lösungsansätze, insbesondere bei der saisonalen Energiespeicherung mit der vorhandenen Erdgasspeicherinfrastruktur.

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Wie können verbrennungsbedingte Proble­me die Wasser-/Dampfqualität beeinträchtigen?

Monika Nielsen und Folmer Fogh

Zur Optimierung der Fernwärmeproduktion hat Ørsted drei Kraftwerke mit Rauchgaskondensation ausgestattet, darunter die beiden neuen Biomassekessel (Blöcke 401 und 402) im Kraftwerk Skærbæk. In der Rauchgaskondensation wird der Wasserdampf durch Abkühlung unter den Taupunkt im Rauchgas kondensiert. Die Kondensationswärme wird freigesetzt und gelangt in das Fernwärmesystem, wo das Kondensat im Waschkondensator gesammelt wird. Bei der erstmaligen Wiederverwendung des Rauchgaskondensats traten im Wasserdampfkreislauf Probleme auf, bedingt durch hohe TOC-Werte. Um mehr über den TOC im Rauchgaskondensat zu erfahren, wurde ein Online-TOC-Analysator installiert. Ein Zusammenhang zwischen der Verbrennung im Kessel und den TOC-Werten im Rauchgaskondensat wurde schnell erkannt. Eine Lösung für die Vermeidung hoher TOC-Werte bestand darin, die Verbrennungsprobleme im Ofen bei niedriger und vorübergehender Belastung zu lösen. Während der Revision im Sommer 2019 wurde die Anlage optimiert und die TOC-Werte sind jetzt bei stationärem und instationärem Betrieb sehr niedrig.

Heiße Funktionstests – Passivierung des Primärkreislaufs im Kernkraftwerk Mochovce Block 3

Pavel Kůs, Martin Kronďák, Martin Skala, Alena Kobzová, Petr Brabec, Patricie Halodová, Janka Mihóková, Štefan Tkáč und Anna Černá

Vorgestellt wird eine Methode zur Bildung und Qualitätssicherung einer schützenden Passivierungsschicht auf den Innenflächen des Primärkreislaufs in einem Kernkraftwerk. Dazu werden eine Theorie und ein Verfahren zur Bildung einer schützenden oxidischen Korrosionsschicht bei den heißen Funktionstests der Anlage beschrieben und am Beispiel der heißen Funktionstests am Block 3 des Kernkraftwerks Mochovce erläutert. Folgend wird die erfolgreiche Passivierung durch die nachgewiesene Analyse der gebildeten Schicht behandelt. Die Bewertung der Passivierung auf Grundlage der Charakterisierung der Passivierungsschicht wird aufgezeigt. Auf der Grundlage des vorgeschlagenen chemischen Programms wurde die Passivierung in Block 3 des Kernkraftwerks Mochovce durchgeführt. Die resultierende Passivierungsschicht wurde mithilfe ausgewählter analytischer Methoden charakterisiert. Die verwendeten analytischen Techniken wurden so gewählt, dass sie sich gegenseitig ergänzen. Das Fazit der Auswertung war, dass bei den heißen Funktionstests eine hochwertige, der industriellen Praxis entsprechende Schutzpassivierungsschicht ausgebildet wurde.

Einfluss von Feuchtigkeit auf die Fließfähigkeit von Brennstoffen

Patrycja Slotte, Paweł Leśniewski, Kari Peltola, Marcin Klajny und Vesna Barišić

Die Fließfähigkeit ist ein Schlüsselparameter, der sich auf die Handhabung und Transportfähigkeit eines Brennstoffs auswirkt und daher die Konstruktion von Brennstofflager- und -zuführungssystemen beeinflusst. Folglich hat die ordnungsgemäße Funktion von Brennstoffhandhabungssystemen einen großen Einfluss auf die Verfügbarkeit und den zuverlässigen Betrieb eines Kraftwerks. Jeder Brennstofftyp hat seine einzigartigen Eigenschaften, unter denen die Feuchtigkeit, insbesondere die Oberflächenfeuchtigkeit, als ein Hauptparameter erkannt wird, der die Fließfähigkeit und Vermischung in Silos und Brennstoffförderern behindert. Um Parameter für geeignete Randbedingungen festzulegen wurden verschiedene Definitionen von Feuchtigkeit und Feuchtigkeitsbestimmungsmethoden diskutiert. Es wurden vorläufige experimentelle Ergebnisse zum Einfluss der Feuchtigkeit auf die Fließfähigkeit des Brennstoffs gezeigt. Die experimentellen Tests wurden für unterschiedliche Kohlen unterschiedlicher Herkunft durchgeführt.

Verbrennung von festen zurückgewonnenen Brennstoffen in einer halb-industriellen zirkulierenden Wirbelschicht-Pilotanlage – Auswirkungen von Bettmaterial und Verbrennungsatmosphäre auf gasförmige Emissionen

Martin Haaf, Andreas Müller, Antonio Unger, Jochen Ströhle und Bernd Epple

Der Einsatz von wirbelschichtbasierten Feuerungssystemen zur thermischen Nutzung von Ersatzbrennstoffen (EBS) ist ein etabliertes Verfahren. Durch moderate Verbrennungstemperaturen wird die NOx-Entstehung gemindert, und durch die Zugabe von Additiven können die Emissionen von Schwefel- und Chlorspezies bereits effektiv im Brennraum begrenzt werden. Im Gegensatz zu konventionellen festen Brennstoffen weißen EBS einen erhöhten Gehalt an kritischen Bestandteilen auf. Darüber hinaus ist die Zusammensetzung und Qualität des Brennstoffs sehr heterogen. Es ist daher schwierig, das Verbrennungsverhalten und die Bildung gasförmiger Emissionen ausschließlich basierend auf der elementaren Brennstoffzusammensetzung vorherzusagen. Aus diesem Grund sind experimentelle Untersuchungen unumgänglich, um das Verbrennungsverhalten von EBS in neuartigen Anwendungen beurteilen zu können. Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über experimentelle Untersuchungen zur Verbrennung von EBS in einer semi-industriellen Wirbelschicht-Pilotanlage im Maßstab von 1 MWth. Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der Anwendung von EBS im Rahmen von CO2-Abscheideverfahren.

Analyse der Fluid-Struktur-Interaktion einer Verbindungsleitung mittels gekoppelter CFD-FEM

Muhammad Abdus Samad, Xiang bin li und Hong lei Ai

Die Vermischung mit Wasser unterschiedlicher Temperatur in der Druckstoßleitung des Druckbehälters kann zu einer thermischen Schichtung führen, dann kann es zu einer erheblichen Verformung der festen Struktur aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung an verschiedenen Teilen der Struktur kommen, was eine Bedrohung für die Sicherheit der Anlage darstellt. Um den Kopplungsmechanismus besser zu verstehen, werden die entsprechenden Eigenschaften in einer Druckstoßleitung mit Hilfe von CFD-Software analysiert. Zuerst wird die Fluidtemperaturverteilung berechnet, dann werden die entsprechenden thermischen und mechanischen Eigenschaften analysiert. Es wird festgestellt, dass eine große stationäre Spannung an den Rändern des Hauptrohrs.

Der Testplan gemäß § 4 II g) EU-VO (2017/2196) und vorgelagerte EU-VO´s aus IT-/Cyber-Security-Sicht für Energieerzeuger

Stefan Loubichi

Verschiedene verbindliche EU-Verordnungen wie (EU) 2017/1485, (EU) 2016/631 und (EU) 2017/2196 zeigen dem Energiemarkt, dass es die Europäische Union mit der konkreten Harmonisierung im Sinne der Sicherheit für den Energiesektor ernst meint. Interessant ist, dass sich die Regelungen sowohl an Netzbetreiber als auch an Energieerzeuger richten. Merkwürdig ist jedoch, dass einige Akteure auf dem Energiemarkt diese Regelungen entweder nicht kennen (wollen) oder sie als unverbindlich einstufen. Zum letztmöglichen Zeitpunkt (19. Dezember 2019) einigten sich die vier Übertragungsnetzbetreiber auf einen Testplan für die Umsetzung der Anforderungen aus der EU-Verordnung (EU) 2017/2196. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Aspekte des Testplans, die für die IT-/OT-Sicherheit relevant sind.

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Die Zukunft der Kernenergie: Die Rolle der Kernenergie in der bevorstehenden globalen Energiewende

Hans-Wilhelm Schiffer

Der Beitrag stellt die wichtigsten Ergebnisse vor, die der Weltenergierat in einer Veröffentlichung mit dem Titel „The Future of Nuclear: Diverse Harmonies in the Energy Transition“ mit Beiträgen der World Nuclear Association und des Paul Scherrer Instituts vorgestellt hat. In diesem Bericht wird die Zukunft der Kernenergie aus Sicht der verschiedenen Szenarien des Weltenergierates – Modern Jazz, Unfinished Symphony und Hard Rock – in drei plausiblen, jeweils alternativen Pfaden beschrieben. Der Bericht erläutert zudem die Auswirkungen des globalen Wandels in der Energieversorgung auf die Rolle der Kernenergie. Die Entwicklung der Kernenergie könnte in den kommenden Jahrzehnten drei verschiedene Wege einschlagen. Im Hauptteil – nach einem kurzen Abschnitt zur derzeitige Rolle der Kernenergie in der globalen Energieversorgung – werden die Merkmale der drei Szenarien einschließlich der Methodik, die ihrer Quantifizierung zugrunde liegt, und die wichtigsten Ergebnisse der identifizierten künftigen Pfade erläutert. Des Weiteren werden die Ergebnisse mit dem International Energy Outlook 2019 der EIA (U.S. Energy Information Administration) und dem World Energy Outlook 2019 der IEA (Internationale Energieagentur, verglichen.

100 Jahre VGB | Die 1970er Jahre

  • Energieversorgung der Welt – Herausforderung und Schicksal
    K. Knizia
  • Selbstverwaltung der Wirtschaft – Möglichkeiten und Grenzen in einer pluralistischen Gesellschaft
    N. Schoch
  • Warum beteiligen sich amerikanische Energieversorgungsunternehmen an der Institution EPRI in Palo Alto, Kalifornien?
    J.E. Watson