Ausgabe - VGB PowerTech Journal 4/2019

Innovation in Power Generation – VGB Kongress 2019

Christopher Weßelmann

Innovationen sind seit jeher in der Stromerzeugung ein wichtiger Treiber für den Wandel. Höhere Effizienz, optimierter Schutz der Umwelt und verbesserte Wirtschaftlichkeit sind dabei einige bekannte flankierende Fundamente.[weiter...]

Vorausschauende Instandhaltung erfordert Versagensmodelle

Sabine Stock, Frank Klose, Daniel Schlecht und Thomas Frost

Die Unternehmen der Energieerzeugungsbranche profitieren allmählich von technologischen Innovationen, die allgemein mit „Industrie 4.0“ bezeichnet werden. Dies liegt zum Teil daran, dass die Prozesse, von denen die Energieversorger abhängen, bereits hoch automatisiert und umfassend überwacht sind und dass ihre Lieferkette einfach ist, insbesondere im Vergleich zur verarbeitenden Industrie. Die Anlageninstandhaltung ist ein Bereich, in dem neue große Daten- und Analysetechnologien Vorteile bei der Vorhersage von Anlagenausfällen und der Verlängerung von Wartungszyklen bieten. Technologien wie Big Data und Analytics können dabei wertvolle Werkzeuge sein, um Energieversorgungsunternehmen bei der Verbesserung der betrieblichen Effizienz zu unterstützen.

Optimierung des Anlagenbetriebs – auf neuen, digitalen Wegen an die relevanten Daten kommen, die wirklich Mehrwert schaffen

Ute Messmer

Der Umgang mit großen Datenmengen ist in der Energieerzeugung nichts Neues. Nun geht es darum, „Big Data“ aus digitalen Systemen wie der Leittechnik nutzbar zu machen – und zwar nicht nur als zusätzliche Informationsquelle, sondern zur Optimierung von Anlagenbetrieb und Anlagenwartung. Mit cloud-basierten Analysemethoden und intelligenten, digital vernetzten Systemen stellt die Digitalisierung die Mittel hierfür bereit. Nur durch die Verknüpfung von Daten, physikalischen Komponenten und Geschäftsrelevanz kommt der Wert der Digitalisierung zum Tragen.

Neuartige Systemdienstleistung: Verlängerte Inselbetriebsfähigkeit unter Einsatz thermischer Kraftwerke

Gunnar Löhning, Florian Wenzel, Dietmar Haake und Frank Mehlow

Der kontinuierliche Zubau von Windkraft- und Photovoltaikanlagen, steigende Leistungsflüsse durch den europäischen Stromhandel und die Stilllegung regelfähiger thermischer Kraftwerke führen zunehmend zu kritischen Situationen in den Übertragungsnetzen und erhöhen die Wahrscheinlichkeit für Großstörungen. Bei einem Zusammenbruch der Stromversorgung im Übertragungsnetz (Blackout) findet der Versorgungswiederaufbau in der betroffenen Regelzone unter Leitung des verantwortlichen Übertragungsnetzbetreibers statt. Ein längerfristiger und flexiblerer Inselbetrieb kann durch das Abfangen thermischer Kraftwerke in definierten größeren Inselnetzen erreicht werden. In einer erweiterten Netzinsel können aber auch kritische Infrastrukturen oder Ballungsgebiete versorgt werden, was einem totalen Blackout vorbeugt und den Netzbetreiber beim Versorgungswiederaufbau unterstützt.

Der Rotationsspeicher – Ein kinetischer Massenspeicher für die Netzregelung in der neuen Energiewelt

José Gomes

Die neue Energiewelt, die nicht nur durch die Sektorenkopplung auf eine „All electric“-Welt hinausläuft, sondern auch auf eine Grundversorgung dieser Welt mit ca. 80% an Strom aus Wind- und Solarenergieanlagen, benötigt schnelle und netzgekoppelte Regelspeicher, um die Trägheit des Stromnetzes und damit den Widerstand gegen unerwünschte Frequenzänderungen deutlich zu erhöhen, wie sie durch Leistungsungleichgewichte aus Stromerzeugung und der anliegenden Last entstehen. Um der Netzfrequenz wieder eine hohe Trägheit gegenüber Frequenzänderungen aufgrund von Leistungsungleichgewichten zu verschaffen, sollten die wegfallenden rotierenden Massen durch andere Energiespeicher ersetzt werden. Das können entweder Batterien und/oder Rotations-, bzw. Schwungmassenspeicher oder eine Kombination aus beidem sein, je nach Anforderungen des Netzes.

Potenziale der Integration thermischer Energiespeicher in Dampfkraftwerke

Thomas Loeper, Michael Krüger, Marcel Richter, Freerk Klasing, Philipp Knödler und Christian Mielke

Für konventionelle Kraftwerke eröffnet die Integration thermischer Energiespeicher eine vielversprechende Option, um die zukünftigen Flexibilitätsanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Im Verbundvorhaben FLEXI-TES wird die Flexibilisierung kohlegefeuerter Dampfkraftwerke durch die Integration thermischer Energiespeicher in den Kraftwerksprozess untersucht. Während der Konzeptphase wurden zu Beginn des Projektes unterschiedliche Speicherintegrationskonzepte entwickelt und bewertet. Schließlich wurden drei Leitkonzepte mit unterschiedlichen Speichertechnologien und Integrationspunkten im Kraftwerk identifiziert.

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Druckluftenergiespeicher – Neue Anlagen­konzepte und Speicheranwendungen

Marcus Budt und Markus Hadam

Traditionell handelt es sich bei Druckluftenergiespeichern um gasbefeuerte Anlagen im Kraftwerksmaßstab, wie bspw. in Huntorf seit Jahrzehnten kommerziell im Einsatz. Neben Prozessverbesserungen an diesen Großanlagen wird bereits seit etlichen Jahren an der Entwicklung adiabater Druckluftenergiespeicher gearbeitet. Dieser Anlagentypus verzichtet auf zusätzliche Brennstoffe und speichert die bei der Kompression der Luft anfallende thermische Energie, um diese bei der Speicherentladung zur notwendigen Vorwärmung der Druckluft einzusetzen. Neben der Anwendung zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie lassen sich speziell ausgelegte Druckluftenergiespeicher zusätzlich zur Kopplung von Strom- und Wärmesektor einsetzen.

Additive Fertigung für stationäre Gasturbinen

Sebastian Piegert, Christoph Haberland, Wentao Fu und David Rule

Mit den steigenden Anforderungen bzgl. Gasturbineneffizienz wird die eingeschränkte Konstruktionsfreiheit bedingt durch konventionelle Fertigungsmethoden als Einschränkung gesehen. Additive Fertigungstechnologien, wie das selektive Laserschmelzen (SLM), können hier zur Lösung beitragen. Über die Prozesse mit metallischen Werkstoffen lassen sich dabei Strukturen fertigen, die radikal anders sind, wie Gitterstrukturen und innenliegende gewundene Kanäle. Siemens in der Lage Komponenten für Gasturbinen zu entwickeln, die die Vorzüge der additiven Fertigung entlang des gesamten Produktlebenszyklus nutzen.

Dynamisch visuelle Wiedergabe von Prozessereignissen zur Optimierung der Ereignis- und Betriebsanalyse für Kraftwerke

Uwe Siebert und Olaf Ries

Die ME-Automation Projects GmbH, hat ihr bewährtes Kraftwerk-ProzessleitsystemPMSX®pro um die Möglichkeit erweitert, die Aufzeichnung früherer Prozessereignisse nach Belieben wiederzugeben. Der Vorteil dieser Neuentwicklung in PMSX®pro V3.5 besteht darin, dass aus den Echtzeitdaten konkreter Vorfälle verbesserte Strategien für den Umgang mit ähnlichen Vorkommnissen in der Zukunft abgeleitet werden können. Die Funktion ermöglicht es, ein Prozessbild wie einen Film zu starten, zu stoppen und zurückzuspulen und alle Bedienelemente gleichzeitig zu sehen.

Modernisierung eines stationären Wirbel­schicht­kessels hinsichtlich NOx-Emissionen

Robert Schatzl, Ulrich Hohenwarter, Lorenz und Peter Frömmrich

Durch die stetig sinkenden Emissionsgrenzwerte entsprechend geltender BImSchV einerseits, sowie durch Änderungen verfügbarer Brennstoffe für den Kesselbetrieb andererseits, ist es erforderlich Bestandsfeuerungsanlagen dementsprechend anzupassen. Im Zuge notwendiger Modernisierungsmaßnahmen sind eine Vielzahl an Parametern zu berücksichtigen, wobei Investkosten, Platzangebot und bereits eingesetzte Technologien bzw. Verfahren eine zentrale Rolle spielen. Im Rahmen der Modernisierung eines bestehenden stationären Wirbelschichtkessels zur Reststoffentsorgung wurden das Luft-Rauchgas-System, das Brennstoffsystem und das Prozessleitsystem umfassend überarbeitet. Nach dem Umbau des Kessels liegen die erzielten Tagesmittelwerte der NOx-Emissionen deutlich unter den geforderten Grenzwerten der 17. BImSchV.

Netzanschlussregeln nehmen Kurs auf die EU

Dieter Rosenwirth

Die überarbeiteten und ergänzten Netzanschlussregeln dienen als Basis für einen freien Stromhandel innerhalb der EU und stabile Netze. Mit dem entstandenen europäischen Rechts- und Regulierungsrahmen gehen komplexe Nachweisverfahren einher. Erstmals werden alle Spannungsebenen berücksichtigt. Mit dem Anlagenzertifikat C besteht die Möglichkeit das Nachweisverfahren mit Computersimulationen zu führen.

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Lösungen für Probleme im Kohlebunker – Verstopfungen und Ablagerungen

Zhelin Liu, Yiang Zheng, Feng Zhao, Guoqing Feng und Baozhu Hu

Heute wird in vielen Kraftwerken Kohle mit feuchten Zusatzstoffen vermischt, sodass der gebildete Kohlestaub klein ist mit hohem Feuchtigkeitsgehalt und mit Begleitstoffen beladen. Problematisch wird eine solche Zusammensetzung von Kohle bei hohem Kohlebedarf unter Volllast der Anlage und wenn die Mahlanlagen unter hohem Luftfeuchtigkeitsgehalt betrieben werden. Entscheidend ist es von daher eine Verstopfung von Kohlesilos und -fördereinrichtungen zu vermeiden, um einen reibungslosen Fluss der Kohle zu gewährleisten. Entsprechende Überwachungseinrichtungen können hierbei unterstützten.