Ausgabe - VGB PowerTech Journal 4/2021

2050: Wegweiser in die Zukunft

Christopher Weßelmann

Klimaneutralität, das heißt ein Gleichgewicht zwischen mög­lichen Kohlenstoffemissionen beziehungsweise weiteren klimawirksamen Emissionen und der Bindung solcher ist eines der großen gesellschaftspolitischen Ziele unserer Zeit. [weiter...]

Wasserstoff – Wichtiger Baustein zur Realisierung der Klimaneutralität

Hans-Wilhelm Schiffer und Stefan Ulreich

Wasserstoff wird auf dem angestrebten Weg zur Klimaneutralität eine wachsende Relevanz beigemessen. Zwei Faktoren sind entscheidend: Wasserstoff kann klimaneutral erzeugt werden. Dies ist mit erneuerbaren Energien und Kernenergie, aber auch auf Basis fossiler Energien möglich, soweit das bei Einsatz von Erdgas oder Kohle anfallende CO2 abgeschieden und stofflich genutzt oder im Untergrund sicher gespeichert wird. Wasserstoff kann sowohl energetisch in den Sektoren Transport, Gebäude und Industrie als auch als industrieller Rohstoff verwendet werden. In einer wachsenden Zahl von Staaten sind von den jeweiligen Regierungen Wasserstoff-Strategien aufgestellt worden. Je nach Ressourcen-Verfügbarkeit stehen dabei die mit einem Export von Wasserstoff verbundenen Chancen beziehungsweise die mit dessen Import verfolgten energie- und klimapolitischen Ziele im Vordergrund. Eine Verknüpfung dieser unterschiedlichen Ansätze ermöglicht die Entstehung eines globalen Marktes für dieses Produkt – vergleichbar mit den bestehenden Rohstoffmärkten für Erdöl, Erdgas und Steinkohle. Die dem Wasserstoff eingeräumte Rolle als wichtige Säule der angestrebten Energie-Transformation spiegelt sich auch in den aktuell vorgelegten Projektionen internationaler Institutionen zur Zukunft der globalen Energieversorgung wider. Dies gilt insbesondere für Szenarien, die auf eine Einhaltung ambitionierter Klimaziele ausgerichtet sind.

Download [2,5 MB]

Zustandsbewertung von GFK-Behältern im Müllheizkraftwerk
Belastbare Erkenntnisse durch Sichtprüfung und Werkstoffanalyse

Markus Maiwald

Behälter aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) haben das Ende ihrer rechnerischen Lebensdauer nach 200.000 Betriebsstunden erreicht. Sie müssen deshalb aber nicht zwangsläufig außer Betrieb genommen werden. Der chemisch beständige und robuste Werkstoff kann auch nach Ablauf dieser Zeit durchaus noch in einem einwandfreien Zustand sein. Auch Mängel an der besonders resistenten Chemieschutzschicht (CSS) sind nach erfolgter Reparatur kein Ausschlusskriterium für den weiteren Betrieb. Voraussetzung dafür sind aber wiederkehrende Prüfungen, um eine vorzeitige Außerbetriebnahme und somit die Neuanschaffung eines Behälters mit weitreichenderen Kosten zu vermeiden. Belastbare Erkenntnisse über den Behälterzustand liefern die äußeren und inneren Sichtprüfungen vor Ort, gegebenenfalls ergänzt durch Analysen an Werkstoffproben im Labor. Der Beitrag zeigt dieses Vorgehen am Beispiel der Prüfung von Behältern, Prozessgefäßen und anderen Bauteilen aus GFK in der Rauchgasreinigung eines Müllheizkraftwerks.

Einsatz eines Online-Korrosionsmesssystems für Membranwände im MHKW Berlin-Ruhleben

Andreas Müller, Adrian Marx, Bernd, Falk-Olaf Ewert und Jens Peitan

Müllverbrennungsanlagen sind aufgrund des hohen Chlorgehaltes der Abfälle stark von feuerraumseitiger Hochtemperaturkorrosion betroffen. Da sich an der Kesselwand Ascheablagerungen bilden, die geschmolzene Chloride und Sulfate enthalten, ist es möglich, die auftretenden Korrosionserscheinungen mit elektrochemischen Methoden zu untersuchen. Dies erlaubt eine sofortige Erkennung von korrosionsrelevanten Betriebsänderungen wie Luftverhältnis und Brennstoffwechsel. Dazu wurde am Institut für Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt ein Online-Korrosionssensor entwickelt. Im Rahmen einer Instandhaltungsrevision wurden sechs Korrosionssensoren in der Membranwand des Müllheizkraftwerks Berlin-Ruhleben installiert, wobei jeweils zwei Sensoren in den drei vertikalen Zügen platziert wurden. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede in der Korrosionsbelastung der verschiedenen Züge. Der höchste Korrosionsstrom tritt im 1. Zug auf, wobei kurzfristige Schwankungen der Verdampferwand- und Rauchgastemperatur starke Schwankungen des gemessenen Korrosionsstroms verursachen. Im 2. Zug ist das gemessene Korrosionssignal durch das Wachstum und die Ablösung der Aschebeläge gekennzeichnet. Eine Korrelationsanalyse identifiziert das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärluft als den bedeutendsten betrieblichen Einfluss bezüglich der Korrosion. Höhere Sekundärluft führt zu einer niedrigeren Rauchgastemperatur und geringeren Amplituden der Temperaturschwankungen im 1. Zug, was die Korrosion mindert.

Bewertung aktueller Cybersecurity Rechts-lagen- und -änderungen für KRITIS-Betreiber der Energieerzeugung

Stefan Loubichi

Die deutsche Energiewirtschaft sieht sich derzeit mit einer Vielzahl von neuen Cybersecurity-Vorschriften konfrontiert. Diese sind zum einen auf europäischer Ebene zu finden. Andererseits sind sie auf nationaler Ebene zu finden. Hinzu kommt, dass einige der Regelungen widersprüchlich sind. Dieser Beitrag gibt zunächst einen Überblick darüber, welche Regelungen in der Cybersicherheit bekannt sein müssen. Der Beitrag beschreibt, welche Anforderungen in den folgenden Regelungen zukünftig zu berücksichtigen sind: NIS-Richtlinie 2.0 (Entwurf), IT-Sicherheitsgesetz 2.0, BSI-Kritis-Verordnung 2.0 (Entwurf), Telekommunikationsgesetz, EU-Richtlinie zur Resilienz kritischer Infrastrukturen (Entwurf).
Die Energiewende hat der Energiewirtschaft in den letzten Jahren sicherlich viel Flexibilität abverlangt und wird dies auch in Zukunft tun. Auch die Digitalisierung (bei der wir in Deutschland kein Vorreiter sind) wird von uns verlangen, die IT/OT-Strukturen kontinuierlich zu verändern. Dieses Papier soll CISOs und CIOs, aber auch den entsprechenden IuK- und IT-Abteilungsleitern helfen, zu erkennen, welche gesetzlichen Anforderungen in Zukunft nachgewiesen werden müssen. An dieser Stelle sei auch erwähnt, dass bei Nichtumsetzung Strafen von bis zu 10 Mio. EUR anfallen können.

Flexibilisierung – Analyse der Auswirkungen durch Auswertung der VGB-Datenbank KISSY

Jürgen Aydt, Mirko Bader, Jörg Bareiß, Ralf Mohrmann, Imo Pfaff, Stefan Prost, Ralf Uttich und Henk-C. Wels

Das Einsatzregime fossiler konventioneller Wärmekraftwerke hat sich durch die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien wie Windkraft und Photovoltaik verändert. Die dadurch ebenfalls erhöhte Stromerzeugungskapazität im Stromnetz führt zu vermehrten Stillstandzeiten und reduzierten Betriebszeiten unter Volllast für die konventionellen Kraftwerke. Dadurch unterliegen diese Kraftwerke einem erhöhten flexiblen Betrieb. Grundsätzlich muss die Frage gestellt werden, ob die veränderte Betriebsweise auch zu einem erhöhten Lebensdauerverbrauch von Komponenten der Anlagen geführt hat. Werkstofftechnisch ist der Zusammenhang zwischen zyklische Belastung wie durch An- und Abfahrten und einem erhöhten Lebensdauerverbrauch für dickwandige Komponenten bekannt. Unklar war, ob neben den aufgezeichneten Lebensdauerverbräuchen an ausgewählten Komponenten weitere unerwartete Schädigungen in den Anlagen aufgetreten sind und in einem eindeutigen Zusammenhang zur veränderten Betriebsweise stehen. Zur Klärung dieser Fragen wurden alle relevanten Komponenten von Kessel, Turbine und Generator berücksichtigt. Zur statistischen Datenanalyse wurde der Datensatz der VGB-KISSY Datenbank genutzt. Die Daten stammen aus 132 Stein- und Braunkohlekraftwerken sowie aus 33 GuD- und Kombikraftwerken von VGB-Mitgliedern über einen Zeitraum von 10 Jahren (2010 bis 2019). Die Daten wurden vor der Analyse anonymisiert und als jährliche Zeitreihe unter Berücksichtigung präziser VGB-Definitionen für geplante und ungeplante Nichtverfügbarkeit ausgewertet.

Download [2,6 MB]

VGB – 100 PLUS

  • Technisches Benchmarking – Ein Werkzeug zur Leistungssteigerung von Kraftwerken
    Jürgen Aydt, Hans-Joachim Meier, Franz Bauer, Stefan Prost und Jean-Francois Lehougre
    Die von VGB definierten Betriebskennwerte und die Datenbank KISSY eignen sich für die Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Kraftwerkes und können vorteilhaft genutzt werden. Die Betriebskennwerte werden aus Kraftwerksbetriebsdaten gebildet, die in die VGB-Datenbank KISSY online eingespeist werden. In anlagenspezifischen, anonymisierten Vergleichsgruppen steht eine Auswertung in jährlichen VGB-Berichten zur Verfügung.
  • Die Integration neuerer Anlagenkonzepte in die VGB-Speisewasserrichtlinie VGB-R-450 L
    H.-G. Seipp and A. Bursik
    Die VGB-Richttinie für Kesselspeisewasser VGB-R 450 L ordnet ihren Geltungsbereich in der Ausgabe aus dem Jahr 1988 prinzipiell Kraftwerksanlagen mit Kondensationsturbinen und fossilbefeuerten Hochdruckdampferzeugern im Grundlastbetrieb zu. In den vergangenen Jahren wurde eine große Zahl von Kraftwerken errichtet, deren Anlagenkonzept und Anforderungsprofit sich deutlich von dem vorgenannten Geltungsbereich unterscheiden. Die Integration dieser Anlagen in eine neue Ausgabe der VGB-Richtlinie wird vorgestellt.
  • Elsam’s Erfahrungen mit dem Ersatzbrennstoff Stroh in mit Kohle und Gas befeuerten Kraftwerken
    C. Ramsgaard-Nielsen
    Im Jahre 1993 hat die dänische Regierung beschlossen den Kohlenverbrauch auf zentralen Kraftwerken zu reduzieren bei der Verwendung von 1,2 Mio. Tonnen Stroh und 0,2 Mio. Tonnen Holz pro Jahr von 2000.