Ausgabe - VGB PowerTech Journal 4/2014

Offshore Windenergie – Status und Perspektiven

Holger Gassner

Offshore Windenergie gehört unter den Erneuerbaren zu den Technologien, deren Ausbau in den letzten Jahren stark zugenommen hat und die gleichzeitig über ein noch größeres Potenzial verfügt. Offshore Windenergie ist insbesondere wegen der hohen Volllaststunden ein wichtiger Baustein im Rahmen der Energiewende und des Ausbaus der erneuerbaren Energien. Durch das noch bestehende Kostensenkungspotenzial wird sich auch die Wirtschaftlichkeit der Anlagen weiter verbessern.

Herausforderungen für Pumpspeicherkraftwerke im europäischen Umfeld

Karl Wimmer, Markus Pfleger, Roman Derungs und Thomas Kunz

Stark zunehmende Erzeugung aus regenerativen Energieformen, der Ausbau der Stromnetze und die notwendige höhere Speicherkapazität – das sind die drei Grundbausteine für das Gelingen der Energiewende. Pumpspeicherkraftwerke, für die derzeit wirtschaftlichste großtechnische Methode der Stromspeicherung mit zudem durchaus in ansehnlichem Maß vorhanden technischem Ausbaupotenzial, sehen sich im europäischen Umfeld allerdings auch zunehmend mit komplexen Herausforderungen konfrontiert. Diese sind sowohl technischer Art als auch vom regulatorischen Umfeld sowie vom Markt bestimmt.

Möglichkeiten einer dualen Energieversorgung nach 2020 auch im Falle von Windstille und minimaler Sonneneinstrahlung

Ernst Welfonder

Anhand über ein Jahr gemessener Stunden-Leistungswerte erfolgt eine realitätsbezogene Hochrechnung bezüglich der zukünftig zu erwartenden f luktuierenden Einspeisungen von Windpark- und PV-Anlagen in Deutschland. Darauf aufbauend wird anhand einer größengeordneten Häufigkeitsverteilung veranschaulicht, inwieweit der – bei geplantem Kraftwerksrückbau – verbleibende Kraftwerkspark zur Lastdeckung beitragen kann. Die zwingend erforderliche duale Energieversorgung erscheint bis Ende der 2020er-Jahre durch den Kraftwerkspark sowie durch Pumpspeicherkraftwerke und Lastmanagementmaßnahmen abdeckbar.

Stand der Technik zur Umwandlung und Speicherung elektrischer Energie

Nina Hack, Simon Unz und Michael Beckmann

Bereits heute kommt es durch den hohen Anteil fluktuierender Energien (FE) in der Bereitstellung elektrischer Energie zu Angebotsüberschüssen und Netzüberlastungen, was beides zur Verwerfung von Wind- und PV-Strom führt. Trotz steigendem Anteil FE bleibt die maximale Residuallast bei Windflauten mit gleichzeitig geringer PV-Stromerzeugung mit beinahe konstanter Leistung bestehen. Deutschland benötigt Speicher im Bereich von Stunden, Tagen und Wochen, damit für die Deckung der Leistungsdefizite nicht alle fossilen Kraftwerke trotz geringer Auslastung in Betrieb gehalten werden müssen und damit die Angebotsüberschüsse zumindest teilweise genutzt werden können.

Nachgeschaltete CO2-Abscheidung in einem großtechnischen, überkritischen kohlebefeuerten Kraftwerk – Integrale Bewertung der Anlagenkonfiguration und Optimierung der Wärmeintegration zur Minimierung des Eigenbedarfs

Guido Magneschi, Cristina Sanchez Sanchez, Ana Matic, Gerard J. Stienstra und Earl L.V. Goetheer

Post-Combustion CO2 Capture (CO2-Abscheidung nach der Verbrennung) ist eine Schlüsseltechnologie zur Reduzierung von CO2 Emissionen von Kraftwerken. Mit einer optimalen Kombination von Lösungsmittelsystem und Capture-Prozesskonfiguration können die Kosten minimiert werden. Der Energieaufwand kann durch die Optimierung der Wärmeintegration zwischen Kraftwerks- und Capture-Anlage reduziert werden. Dazu wird die Energieeffizienz von verschiedenen Fällen bewertet.

REAplus: Weiterentwicklung der Nass-REA auf Kalksteinbasis

Andreas Gruber-Waltl, Christian Baumann, Michael Kramer, Harald Reissner, Knut Stahl und Christian Weiß

Gründe für eine Prozessentwicklung im Bereich der Rauchgasreinigung beschränken sich mittlerweile nicht nur auf länderspezifische Emissionsgrenzwert-Verschärfungen. Eine Optimierung der Abscheideeffizienz zur Verbesserung der Energie- und Stoffeinsatzbilanz spielt für die Prozessentwicklung im Bereich der Rauchgasreinigung eine entscheidende Rolle. Zudem ist die Minimierung des Wartungsaufwandes über den gesamten Lebenszyklus einer Rauchgasreinigung ein weiterer Faktor. Die Entwicklung einer neuartigen Rauchgasentschwefelungstechnologie auf Basis des bewährten Kalksteinwaschverfahrens trägt diesem Anforderungsprofil Rechnung.

Wasserstoff „Co-firing“ in einer Gasturbine mit sequentiellem Verbrennungssystem zur Unterstützung von regenerativen Energiequellen

Torsten Wind und Allesandro Scapato

Die fortschreitende Installation von erneuerbaren Energiequellen und der damit verbundenen Instabilitäten des Stromnetzes machen die Entwicklung von Energiespeicher und die Installation von flexibler Stromversorgung notwendig, um Angebot und Nachfrage im Strommarkt auszugleichen. Wasserstoff ist ein flexibles und sauberes Energieträgergas für kurz- und langfristige Speicherung. Dazu werden die Vorteile des sequentiellen Verbrennungssystems der ALSTOM GT24/GT26 Gasturbinen bezüglich des Betriebs mit H2-angereichertem Erdgas vorgestellt.

Hoch-Temperatur-SCR für Kohlekraftwerke

Luca Spagnolo und Virgilio Guerreiro

Anwendungen von SCR für die NOx-Emissionskontrolle konzentrieren sich zunehmend auf das SO3-Problem, da SCR-Katalysatoren für die zusätzliche SO2-Konversion zu SO3 im Rauchgas verantwortlich sein können. Alstom Power hat beim Sines Kraftwerk (Portugal) vier 314 MW Kessel mit einer SCR-Anlage nachgerüstet, die die NOx-Emissionen im Rauchgas bis zu einer Temperatur von 425 °C beim MCR kontrolliert. Versuche zur Messung der SO2-Konversion des Katalysators sind sowohl im Labor als auch im Anlagebetrieb durchgeführt worden.

Optimierung des Zyklonabscheiders einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung – Theoretischer Hintergrund und Betriebserfahrungen

Christoph Ipsen, Dirk Roschek und Ulrich Muschelknautz

Die Stadtwerke Flensburg GmbH betreibt drei nahezu baugleiche zirkulierende Wirbelschichtfeuerungen (Kessel 9, 10 und 11). Über die Jahre wurden an den Dampferzeugern zahlreiche Veränderungen vorgenommen. Durch diese waren alle drei Wirbelschichtfeuerungen in ihrer Funktion gestört. Ein Dampferzeuger konnte nicht mehr unter Volllast betrieben werden. Um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, musste der Abscheidegrad des Zyklonabscheiders gesteigert werden. Es wurden ein exzentrisches Tauchrohr mit Leitapparat und eine Schwelle im Einlaufkanal verbaut.

Zugabe von Additiven bei der Biomassemitverbrennung zur Vermeidung von Ablagerungen

Henryk Kubiczek

Die Nutzung von Biomasse als eine erneuerbare Energiequelle ist mit einer Erhöhung von betrieblichen Kosten verbunden. Dies resultiert hauptsächlich aus physiko-chemischen Einflüssen der Biomasse auf die Verbrennung und das Verbrennungssystem. Die Probleme steigen mit dem Massenanteil an Biomasse im Brennstoff-Gesamtstrom und schlechter die Qualität der Biomasse. Eines der Hauptprobleme besteht in der Intensivierung von Erscheinungen der Asche- und Schlackenbildung an der beheizbaren Kesseloberfläche. Ergebnisse von Objekttests in Kraftwerken der EDF Polska in Krakau und Rybnik zu zwei Zusatzstoffen werden vorgestellt, die einer Bildung von Aschesedimenten in Kesseln durch den Biomasseeinsatz entgegenwirken sollen.

Kesselwandmessung im Kraftwerk

Reiner Krogbeumker

Umweltschutz und die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte im Rauchgas sind bei der Kohleverbrennung wesentliche Größen. Die Regulierung des NOx-Ausstoßes geht bedingt durch den Ablauf des Verbrennungsprozesses mit Korrosionsschäden im Kessel einher. Dies mindert die Verfügbarkeit der Anlage. Die Erfassung dieser Abgasparameter trägt dazu bei, wirtschaftliche Schäden durch frühzeitige Gegenmaßnahmen zu reduzieren. Prozesse können optimiert und die Betriebssicherheit des Kraftwerkes erhöht werden. Am Beispiel des Steinkohlekraftwerks von E.ON in Wilhelmshaven wird ein entsprechender Lösungsansatz vorgestellt.