Ausgabe - VGB PowerTech Journal 4/2015

Neue Wasserkraft – Möglichkeiten in Europa und weltweit

Herfried Harreiter und Herwig Rabitsch

Wasserkraftwerke leisten bei der Energieerzeugung einen wichtigen Beitrag und liefern in unterschiedlichster Form einen vielfältigen Zusatznutzen. Während in Europa trotz vorhandenem Potenzial aufgrund der bekannt schwierigen Marktbedingungen nur wenig zusätzliche Kapazitäten errichtet werden, befinden sich vor allem in Asien, Afrika und Südamerika viele Projekte in Bau oder Planung. Es sind vor allem diese Projekte, die gemäß IEA bis zum Jahr 2050 zur Verdopplung der bestehenden weltweiten Kapazität führen werden. Zusätzliche Möglichkeiten bieten Effizienzsteigerungen bestehender Anlagen sowie innovative Konzepte.

Baltic 2 Offshore Windpark: Herausforderungen und Lösungen während der Design- und Errichtungsphase eines 288-MW-Offshore-Windkraftwerks

Georg-Nikolaus Stamatelopoulos, Stefan Kansy, John Michael Hannibal und Björn Frettlöhr

Offshore-Wind bietet ein großes Potential für eine sichere Stromversorgung – zu künftig deutlich geringeren Kosten. Mit der Offshore-Technologie werden immer die speziellen Transportanforderungen auf See und die Installation vor Ort in Verbindung gebracht. Auch wenn diese Anforderungen sehr hoch sind, sind diese nicht die einzigen. Die Herausforderungen bedürfen einer Projektorganisation, die vergleichbar mit der anderer Großprojekte ist.

Kostenoptimaler Kraftwerksbetrieb mittels Wasserkraft-spezifischem Benchmarking

Klaus Engels, Christoph Müser, Bernhard Möstl und Clemens Griebel

Europäische Wasserkraftbetreiber stehen im aktuellen Marktumfeld vor großen Herausforderungen. Zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit ist daher ein umfassendes Verständnis der absoluten und relativen Kostenposition ihrer Anlagen unerlässlich. Pöyry Management Consulting hat gemeinsam mit E.ON und anderen Teilnehmern einen maßgeschneiderten Ansatz entwickelt, der Wasserkraft-spezifische Kostentreiber neutralisiert, indem strukturelle und technische Unterschiede der Anlagen gezielt berücksichtigt werden.

Absenkung der Generatormindestlast von Steinkohlekraftwerken durch regelungstechnische und verfahrenstechnische Maßnahmen

Hendrik Lens und Michael Nolte

Die veränderten Bedingungen auf dem Strommarkt verlangen von den Betreibern konventioneller Kraftwerke eine flexiblere Betriebsweise. Dazu gehört auch, dass die Kraftwerke einen größeren Lastbereich als bisher abdecken können müssen. Eine Absenkung der Leistung von Steinkohlekraftwerken unter ihre bisherige Mindestlast ist möglich, allerdings sind die vielfältigen Auswirkungen auf den Kraftwerksprozess zu beachten. Für eine erfolgreiche Umsetzung ergibt sich sowohl aus verfahrenstechnischer wie aus regelungstechnischer Sicht Handlungsbedarf.

Flexibilitätssteigerung von Braunkohlekraftwerken

Günter Heimann

Aufgrund der Wende im deutschen Energiesystem ist es notwendig, die Flexibilität bestehender Braunkohlekraftwerke zu erhöhen, um die bestmögliche Systemintegration fluktuierender Energieeinspeisung zu sichern und die Anforderungen, die durch den Übertragungsnetzbetreiber gesetzt werden, zu erfüllen. Die aktuellen Herausforderungen des Energieerzeugungsmarktes in Deutschland und die bestehenden Flexibilisierungsmöglichkeiten der Braunkohlekraftwerke werden aufgezeigt. Braunkohlekraftwerke leisten bereits heute einen systemrelevanten Beitrag als Partner der erneuerbaren Energien.

Ergebnisse von Schwachlastuntersuchungen an den 920-MW-Braunkohle-Dampferzeugern des Kraftwerks Lippendorf

Steffen Lysk, Stephanie Tappe und Peter Lange

Durch die Energiewende stehen Grundlastkraftwerke und damit auch die mit Braunkohle gefeuerten Anlagen von Vattenfall Europe Generation vor neuen Herausforderungen. Eine Möglichkeit stellt die Absenkung der technischen Mindestlast der Braunkohleblöcke dar, um den Last- und Regel­bereich zu vergrößern. Dies führt zu einer Verringerung von Ab- sowie Anfahrvorgängen und begünstigt dadurch einen flexiblen, anlagenschonenden Betrieb. Am Beispiel des Kraftwerks Lippendorf wird die Vorgehensweise erläutert, um dieses Ziel zu erreichen.

Einsatz einer Asynchronmaschine zur Erregung von Turbogeneratoren großer Leistung

Stefan Schmülling und Ana Joswig

Eine Asynchronmaschine zur Erregung von Turbogeneratoren großer Leistung bietet im Vergleich zu herkömmlichen Systemen den Vorteil, dass bereits im Stillstand ein Erregerstrom bürstenlos auf den Wellenstrang übertragen werden kann. Die Energie wird über einen Transformator aus dem Netz bezogen, was einen zusätzlichen Hilfserreger überflüssig macht und einen kürzeren Wellenstrang zur Folge hat. Mit einem solchen Erregersystem können statische Erregereinrichtungen ersetzt und der Generator aus dem Stillstand heraus mit einem Frequenzumrichter angefahren werden.

Einbindung eines ECO-Bypasses zur Reduzierung der Mindestlast in einem 750-MW-Steinkohleblock

Bernhard Michels und Heike Kotzan

Der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung in Deutschland bedarf eines immer größeren Aufwandes für die jederzeit zur Verfügung stehenden Ausgleichsmaßnahmen. Wegen der derzeit hohen Brennstoffkosten für Gas und der Unwägbarkeiten für die Investitionen in moderne GuD-Kraftwerke sind diese Ausgleichsmaßnahmen insbesondere von schon bestehenden Steinkohlekraftwerken zu realisieren. Im Kraftwerk Mehrum, Block 3, wurde durch den Einbau eines ECO-Bypasses mit verhältnismäßig geringen Kosten und zeit­lichem Aufwand die Mindestleistung von 260 auf 120 MW (netto ca. 17,4 %) abgesenkt.

Fortschrittliche und State-of-the-Art-Konservierung von GuD-Kraftwerken

Frank Udo Leidich

Hervorgerufen durch die Deregulierung des Energiemarktes und durch den Anstieg des Gaspreises können Gas-Kombikraftwerke in Europa nicht wirtschaftlich in Grundlast betrieben werden. In Konsequenz befinden sich die Gas-Kombiblöcke sehr häufig im Stillstandsbetrieb von unterschiedlicher und meist nicht vorhersehbarer Zeitdauer. Um sicherzustellen, dass die geplante Lebensdauer des Kraftwerks während der Stillstandsphasen nicht negativ beeinflusst wird, muss ein kraftwerksspezifisches, angepasstes Konservierungskonzept ausgearbeitet werden.

Mehrgrößenregelung für den Trommelfüllstand in GuD-Anlagen

Ahmed Elguindy, Fabian Nickel und Kai Michels

Die Deregulierung des Energiemarktes und die zunehmende Integration erneuerbarer Energieerzeugung ins Netz haben zu neuen, hochdynamischen Anforderungen an die Kraftwerke geführt, die mit klassischen Regelungen vom PID-Typ teilweise nicht mehr zu bewältigen sind. Vorgestellt wird ein moderner, multivariabler Regler zur Regelung des Füllstandes der Niederdrucktrommel im 450 MW GuD-HKW München Süd der Stadtwerke München. Der fertige Regler in der Anlage zeigt ein deutlich verbessertes dynamisches Gesamtverhalten des Systems.

Schwadenfreiheit durch Hybrid-Kühltürme

Hans Ruscheweyh, Reiner Windhövel und Frank Werner

In der öffentlichen Wahrnehmung wird ein Kraftwerk häufig durch den Kühlturmschwaden Naturzugkühltürmen charakterisiert. Niedrige Kühltürme beeinflussen das optische Bild geringer, können aber Nebelbildungen, hohe Luftfeuchtigkeit und im Winter Eisbildung nach sich ziehen. Zur Beseitigung dieser Probleme können Zellenkühltürme zu sogenannten Hybrid-Kühltürmen umgebaut werden. Hybridkühltürme sind also eine Lösung, den sichtbaren Kühlturmschwaden und die daraus resultierenden weiteren Probleme zu vermeiden und damit die Akzeptanz von Kraftwerken zu erhöhen.

Erfolgreicher Ersteinsatz der elektronischen Dokumentation im Kraftwerk Knapsack II

Harald Hümmer, Anke Kunze, Christiane Lammel, Wolfgang Ernst und Peter Kapinus

Jede Übergabe eines Kraftwerks ist mit der Lieferung einer Dokumentation verknüpft, die für die Betriebsführung und Instandhaltung unverzichtbar ist. Für die Weiternutzung im Kraftwerksbetrieb werden heute zunehmend Betriebsführungssysteme eingesetzt, die die Ansprüche an das Produkt „Technische Dokumentation“ verändert haben. Mit der Richtlinie VGB-R 171 hat der VGB PowerTech Inhalte, Struktur und Form der technischen Dokumentation beschrieben und an das veränderte Nutzungsverhalten angepasst. Im Kraftwerk Knapsack II wurden auf Basis dieser Richtlinie erstmals diese Dokumentation vom Kraftwerkshersteller vollständig in elektronischer Form erstellt und die Daten und Dokumente intelligent miteinander verknüpft.