Ausgabe - VGB PowerTech Journal 4/2020

Instandhaltung in Zeiten der Corona-Krise

Uwe Grobermann

Ja, es sind schon wirklich außergewöhnliche Zeiten, die dieser Virus mit sich bringt! Nicht nur, dass wir auf Abstand zu unseren besten Freunden gehen müssen und die Kinder mit Oma und Opa nur noch per Medien kommunizieren können, nein, auch vor der Branche der Energieversorger macht die Krankheit Covid-19 keinen Halt![weiter...]

80 % Nutzungsgrad von Erneuerbaren Energien durch innovative Systemkopplung und Rückverstromung von grünem Wasserstoff

Thomas Neuenhahn, Thomas Thiemann, Alexander Tremel und Uwe Neiß

Im Rahmen einer durch das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes NRW (MWIDE) geförderten Machbarkeitsstudie wurden mögliche Systemlösungen zur CO2-freien Strom- und Wärmeversorgung mit Sektorenkopplung entwickelt und bewertet. Ausgangspunkt der Untersuchungen sind konkrete Windkraft- und Photovoltaikerzeugungsprofile sowie elektrische und thermische Lastprofile im Netz bzw. beim Endverbraucher. Basierend auf diesen Randbedingungen wurden wirtschaftlich optimierte Systemlösungen zur CO2-freien Energieversorgung in jeder Stunde des Jahres erarbeitet. Hierbei wurden verschiedene Speichertechnologien (Wasserstofferzeugung, -speicherung und Rückverstromung, Batterien, Warmwasserspeicherung) unter gesamtwirtschaftlichen Gesichtspunkten miteinander kombiniert und optimiert. Zusätzlich wurde die Sektorenkopplung zur Wärmeversorgung und in der Mobilität untersucht. Mit den vorgestellten Systemlösungen wurde ein holistischer Ansatz gewählt, der sowohl die Strom- als auch Wärmeversorgung adressiert. In Kombination mit einer optimierten Betriebsweise der Systemkomponenten konnte so der Power-to-X-to-Power Wirkungsgrad von üblicherweise 30 % bis 40 % für die Speicherung und Rückverstromung auf einen Nutzungsgrad der erneuerbaren Energien für Strom und Wärme auf insgesamt etwa 80 % gesteigert werden. Diese Untersuchung ist auch ein Beitrag, um die Ausarbeitung zukünftiger Konzepte zu unterstützen − insbesondere mit Blick auf die Energiewende in Deutschland.

Unfallfrei durch den Alltag mit einer Dampfturbine, regelmäßig geprüft, sicher im Betrieb!

Christian Scharfetter, Kristin Abel-Günther, Mario Schenzer und Wulf von Karstedt

Die Umsetzung der Überwachungs- und Schutzeinrichtungen für Dampfturbinenanlagen erfordern ein Konzept, das es ermöglicht, regelmäßige Prüfungen ohne unnötige Überlastungen und Beanspruchungen der Maschinenkomponenten auszuführen. Schutzeinrichtungen müssen im Grenzbereich getestet werden. Dies bedeutet aber ein potenzielles Risiko für Mensch und Maschine, welches weitestgehend zu vermeiden ist. Ziel ist, die notwendigen Prüfungen so schonend und effektiv wie möglich zu gestalten und dabei ein maximales Maß an Funktionssicherheit zu erreichen.

Reinigung hart verschmutzter Rohrbündelwärmeübertrager – ein Erfahrungsbericht

Hans-Jürgen Kastner

Da bei den Betreibern von Rohrbündelwärmeübertragern, in denen harte Krusten und solche Verschlüsse vorliegen, in der Regel keine Kenntnis der Vor- und Nachteile einzelner Reinigungsverfahren vorliegen, werden in diesem Beitrag alternative Möglichkeiten der Beseitigung solcher Verschmutzungen vorgestellt. Der Beitrag soll den Betreibern von RBWÜ die Entscheidung ermöglichen sich für alternativen Reinigungsverfahren zu entscheiden, wenn durch die gängigen Reinigungsverfahren der erforderliche projektierungsnahe Wärmeübergang zur Aufrechterhaltung eines Prozess nicht mehr gewährleistet ist. Der Einsatz dieser Reinigungsverfahren kann erhebliche wirtschaftliche und andere Vorteile ergeben und die Verschrottung von RBWÜ überflüssig machen.

Vorteile von Big Data und Machine Learning für den Lebenszyklus von Windenergieanlagen

Christian Pagel

Die technische Verfügbarkeit von Windenergieanlagen (WEA) ist bei geringen Kosten zur Optimierung ihrer Wirtschaftlichkeit auf einem möglichst hohen Niveau zu halten. Systeme zur Online-Überwachung wichtiger WEA-Betriebsgrößen nutzen konsequent die Fortschritte der Digitalisierung und damit die Stärken von KI-Methoden, u.a. auf Basis von Big Data und Machine Learning. Solche Systeme ermöglichen durch eine intelligente Analyse von Daten zur Betriebsführung und Zustandsüberwachung nicht nur die Realisierung kosteneffizienterer Instandhaltungsstrategien im laufenden Windparkbetrieb, sondern bieten bereits während der Projektierung sowie im Zuge der Installation und Inbetriebnahme von Windparks vielfältige Vorteile. So liefert die Einbeziehung von Erfahrungen, die durch das Monitoring von installierten Anlagen aus anderen Windparks zur Verfügung stehen, bei der Auswahl eines optimalen Anlagentyps eine wertvolle Entscheidungshilfe und kann darüber hinaus einen nicht unerheblichen Beitrag zu Senkung der Stromgestehungskosten leisten. Mit dem Online-Monitoring von Windparks entsteht überdies für jede WEA eine wertvolle Anlagenhistorie in Form einer digitalen Lebenslaufakte, die mit Blick auf den Weiterbetrieb eine zuverlässige Unterstützung zur Beurteilung der Restlebensdauer ermöglicht. Die Potenziale der in diesem Beitrag beschriebenen Lösungen erstrecken sich somit über den gesamten Lebenszyklus von WEA, von der Windpark-Projektierung bis zum Weiterbetrieb der Anlagen nach dem 20. Betriebsjahr.

Erfahrungen mit dem Einsatz des Stahls T24 im GKM, Block 9 nach 5-jähriger Betriebszeit

Klaus Metzger und Karl Maile

Der Stahl T24 (1.7378, 7CrMoVTiB10-10) wird seit 1998 in verschiedenen Neubauten von Kraftwerken der Bundesrepublik Deutschland im Kesselbereich eingesetzt. Bei der Inbetriebnahme dieser Neubauten traten zahlreiche Leckagen durch Anrisse in den Schweißverbindungen der Kesselrohre auf. Als Folge wurden intensive Forschungsarbeiten von wissenschaftlichen Instituten und von der Hersteller-, Lieferanten und Betreiberseite durchgeführt. Aufgrund des zögerlichen Fortschritts bei der Analyse der Schadensursachen stellten sich teilweise erhebliche Verzögerungen bei der Fertigstellung und Inbetriebnahme der geplanten Kraftwerksblöcke ein. In den technischen Diskussionen wurden die Verarbeitungsfähigkeit und die praktische Einsetzbarkeit des Stahls T24 in Frage gestellt. Im Grosskraftwerk Mannheim (GKM), Block 9 befindet sich dieser Stahl seit rd. 30.000 Stunden, bei ca. 160 Starts im Betrieb. Die Ursachen der vereinzelt bis jetzt aufgetretenen Schäden im GKM werden nachfolgend diskutiert.

Download [2,3 MB]

Dynamische Simulation von Flexibilitätsmaßnahmen für Kohlekraftwerke

Marcel Richter, Gerd Oeljeklaus und Klaus Görner

Die Flexibilisierung konventioneller Kraftwerke ist eine der zentralen Herausforderungen bei der Transformation des Energiesystems in Richtung eines möglichst hohen Anteils Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung. In diesem Zusammenhang bietet die dynamische Kraftwerkssimulation ein effizientes Werkzeug, um verschiedene Flexibilisierungsmaßnahmen zu analysieren. In diesem Artikel werden ausgewählte Flexibilisierungsmaßnahmen für kohlegefeuerte Dampfkraftwerke hinsichtlich ihres Flexibilisierungspotenzials und der thermodynamischen Auswirkungen auf den Kraftwerksprozess bewertet. Zu diesem Zweck wurde unter Nutzung der Modelica-Bibliothek ClaRa ein detailliertes dynamisches Kraftwerksmodell aufgebaut. Die erste betrachtete Flexibilitätsmaßnahme ist der Ein-Mühlenbetrieb, in dem die Mindestlast bis auf 10 % reduziert werden kann. Anschließend wird die mögliche Lastflexibilisierung durch die Nachrüstung eines indirekten Feuerungssystems bewertet. Hierbei zeigt sich eine Verdoppelung der erreichbaren Laständerungsgeschwindigkeiten. Eine weitere innovative Maßnahme ist die Integration eines thermischen Energiespeichers in den Kraftwerksprozess. In diesem Zusammenhang wird das Integrationskonzept eines Dampfspeichers vorgestellt. Die Ergebnisse der dynamischen Simulationen zeigen eine Flexibilisierung hinsichtlich einer zeitweisen Reduzierung der (Mindest-) Last durch Beladen des Ruths-Speichers und die Möglichkeit, sehr schnell eine zusätzliche Leistung von 4,3 % zu aktivieren (z. B. zur Teilnahme am viertelstündlichen Intraday-Markt).

Download [2,5 MB]

Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen legt Bericht zum Energieverbrauch 2019 vor

Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen

Der Energieverbrauch in Deutschland ging 2019 auf 12.832 Petajoule (PJ) oder 437,8 Millionen Tonnen Steinkohleneinheiten (Mio. t SKE) zurück und lag damit um 2,1 Prozent unter dem Niveau des Vorjahres. Für den Verbrauchsrückgang sorgten, wie die AG Energiebilanzen in ihrem jetzt veröffentlichten Jahresbericht 2019 ausführt, weitere Verbesserungen bei der Energieeffizienz, Verschiebungen im Energiemix sowie ein konjunkturell bedingter Rückgang des Energieverbrauchs in der Industrie. Verbrauchssteigernd wirkten die etwas kühlere Witterung sowie die Zunahme der Bevölkerung. Die verbrauchssenkenden Faktoren wirkten sich jedoch deutlich stärker aus als die verbrauchssteigernden. Bereinigt um den Einfluss der Witterung sowie Lagerbestandsveränderungen wäre der Energieverbrauch nach Berechnungen der AG Energiebilanzen sogar um 2,4 Prozent gesunken.

100 Jahre VGB: Eine Zeitreise | Die 1960er-Jahre

  • Forschung und Technik als Grundlage des Lebens
    Walther Gerlach
  • Technik und Gesellschaft im Jahr 2000
    Karl W. Steinbuch
  • Stand der Kraftwerkstechnik in der UdSSR
    M.A. Styrikowitsch