Ausgabe - VGB PowerTech Journal 5/2015

Lösungen für die höheren Flexibilitätsanforderungen in der Stromerzeugung zur Erzielung wesentlicher Einsparungen – Flexibilität: Der vergessene Aspekt in der Versorgungssicherheit im Strommarkt?

Markus von Zmuda

Die natürlichen Schwankungen bei der Strom­erzeugung von erneuerbaren Energien stellen eine große Herausforderung dar. Thermische Kraftwerke benötigen daher mehr Flexibilität zum Ausgleich. In Debatten wird behandelt, welche Technologien wirklich flexibel sind. Aus Sicht von Wärtsilä wird erläutert, welcher Wert Flexibilität in Energiesystemen zuzuordnen ist und welche Marktmechanismen zur Unterstützung der Einführung von Smart Power Generation (SPG) erforderlich sind, um den optimalen Weg zur Integration von erneuerbaren Energien und demzufolge der Versorgungssicherheit einzuschlagen.

Optionen für eine flexible Residuallasterzeugung – Kann „Power to Gas“ eine Lösung sein?

Klaus Görner

Mit der „Energiewende“ in Deutschland ist ein substantieller Wandel des Energiebereitstellungs-Portfolios in Deutschland verbunden. Schon heute sind durch den gewünschten steigenden Anteil der Erneuerbaren erhebliche Auswirkungen auf einen sicheren Netzbetrieb zu verzeichnen. Zu manchen Zeiten wird mehr Strom aus Erneuerbaren erzeugt als im Netz verbraucht wird. Dieser Überschussstrom kann z.B. exportiert werden. Er kann auch dazu verwendet werden über Elektrolyse Wasserstoff und/oder über einen weiteren Verfahrensschritt Methan zu erzeugen, das ins Erdgasnetz eingespeist, über das Gasnetz transportiert und zur „richtigen“ Zeit am „richtigen“ Ort rückverstromt wird.

Human Performance Tools in Kernkraftwerken – Einführung, Umsetzung und Erfahrungen

Kai Dexheimer und Gerd Bassing

Eine Grundlage für den sicheren Betrieb von Kernkraftwerken und einer starken Sicherheitskultur ist der sorgfältige Einsatz der Werkzeuge des Professionellen Handelns (PH). Die Schulungen zum PH sind seit mehreren Jahren bei deutschen und in jüngster Zeit auch bei Schweizer Kernkraftwerken in der Umsetzung. Vorgestellt werden die Entstehung, die Grundlagen, die Erfahrungen und damit die Besonderheit des Schulungsprogramms zum Professionellen Handeln der deutschen Kernkraftwerksbetreiber. Ein Ausblick auf die zukünftigen Entwicklungen wird gegeben – insbesondere unter Einbeziehung der Anforderungen des laufenden Ausstieges aus der Kernenergie.

Chemische Dekontamination im Siedewasserreaktor KKP 1

Micael Jürgensen und Michael Bolz

Nach den Ereignissen in Fukushima wurde der Block 1 des Kernkraftwerks Philippsburg aufgrund politischer Entscheidung zur endgültigen Stilllegung am 17.03.2011 abgefahren. Im Rahmen der Stilllegung ist es erforderlich, alle Komponenten im Kraftwerk zu demontieren. Dazu gehören auch Teile, die während des Betriebes radioaktiv kontaminiert wurden. Um die Dosis des im Rückbau tätigen Personals zu reduzieren, ist es nötig, die betreffenden Oxidschichten zu entfernen. Dazu werden die betroffenen Systeme dekontaminiert. Ziel der chemischen Dekontamination ist es, die Schutzschichten aufzulösen und dabei die eingelagerten Radionuklide zu entfernen. Über die Erfahrungen mit der chemischen Systemdekontamination in KKP 1 wird berichtet.

Einsatz von Umkehrosmose in Kernkraftwerken – Ersatz von Verdampfern

Pavel Kus, Sarka Bartova, Katerina Kunesova, Vladena Smejdova und Katerina Vonkova

In Kernkraftwerken werden Verdampfer zur Aufbereitung des Hauptkühlmittels verwendet. Es enthält Borsäure sowie andere Komponenten zur Einstellung der Wasserchemie. Ziel der Kühlmittelbehandlung ist es, eine konzentrierte Lösung von Borsäure zu erhalten, die dann weiter durch Ionentauscher gereinigt werden kann, um sie dem Primärkreislauf wieder zuzuführen. Da der Betrieb von Verdampfern teuer ist, wird die Umkehrosmose als vielversprechende Alternative vorgeschlagen. An einer Pilotanlage wurden dazu Experimente durchgeführt. Die erfolgreich demonstrierte Technologie wird jetzt im Kernkraftwerk Temelín implementiert.

CASTOR® und CONSTOR®: Ein bewährtes System für die trockene Zwischenlagerung bestrahlter Brennelemente und hochradioaktiver Abfälle

Hannes Wimmer, Jürgen Skrzyppek und Michael Köbl

Die GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH blickt auf mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Herstellung und der Verwendung von Groß­behältern für den Transport und die Zwischenlagerung bestrahlter Brennelemente aus dem Betrieb von Kernkraftwerken und hochradioaktiver Abfälle (HAW) aus der Wiederaufarbeitung zurück. Dem Bedarf ihrer Kunden entsprechend entwickelte GNS zwei unterschiedliche Behältertypen. Bis heute sind bereits an die 1.300 GNS-Großbehälter im Einsatz. Ein Überblick zu Projekten wird gegeben und die Bandbreite der kundenspezifischen Entsorgungslösungen der GNS wird aufgezeigt.

Durchführung der Rückbau 2014, Rückbau-Fachtagung und -Ausstellung im Schulungskernkraftwerk Zwentendorf/Österreich

Herbert Maaßen

Die KRAFTWERKSSCHULE E. V. (KWS) führte am 24. und 25. September 2014 die „Rückbau 2014“ durch, die erste Rückbautagung mit Ausstellung im anlagentechnisch voll ausgestatteten Kernkraftwerk Zwentendorf. Die Aussteller konnten hier ihre Produkte in realer Kernkraftwerksumgebung an Originalkomponenten platzieren, vorführen und testen und die Besucher erhielten einen Gesamteindruck der Vor-Ort-Bedingungen. In den Vorträgen wurde der Rückbauverlauf einer aktuellen Rückbauanlage geschildert, praxisnah Problemstellungen im Rückbaugeschäft behandelt und Lösungsmöglichkeiten empfohlen.

Neues Konzept für die Abwärmenutzung: Siemens realisiert die flexible mehrstufige Dampfturbine SST-111

Thomas Müller, Matthias Schleer und Udo Attermeyer

Die neu entwickelte Dampfturbine SST-111 von Siemens eignet sich insbesondere zur dezentralen Stromerzeugung in kleineren Biomasse- oder Abfallverwertungsanlagen. Mit der SST-111 gelang es, bei vergleichsweise geringen Investitionskosten die Flexibilität und die Regelfähigkeit einer einfachen einstufigen Getriebedampfturbine mit dem Wirkungsgrad einer mehrstufigen Turbine zu verbinden. Die Turbine SST-111 ist eine robuste und anpassungsfähige Industrieturbine, bei der mehrere Dampfturbinenteile an einem integrierten Getriebe angebracht sind.

Praxiserfahrungen bei der Optimierung von Abfall-, Ersatzbrennstoff- und Biomasseverbrennungsanlagen – einfache Umsetzung – große Wirkung

Sascha Krüger und Jörg Krüger

Für den Betreiber einfach umzusetzende Optimierungsmaßnahmen für Abfall-, EBS- und Biomasseverbrennungsanlagen können Einspareffekte und betriebliche Vorteile erzielen. Die vorgestellten Optimierungsmaßnahmen betreffen Bereiche von der Brennstoffaufgabe (atmosphärische Wasserkühlung an Müllaufgabeschächten) über die Feuerung/Rauchgasreinigung (Direkt-Kalkeindüsung in die Feuerung zur Unterstützung der Rauchgasreinigung bei HCl- und SO2-Spitzen) von energetischen Einspareffekten (Speisewassertemperaturabsenkung, Kesselvorwärmung mit MD-Dampf) bis hin zu der Entsorgung von Reststoffen aus der nassen Offline-Kesselreinigung.

Hochtemperatur-Wärmespeicher in der dezentralen Energiewirtschaft

Andreas Dengel, Markus Seitz, Maike Johnson, Christoph Becker und Maximilian Zimmer

In der dezentralen Energiewirtschaft spielt die gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom eine immer wichtigere Rolle. Basiert die Versorgung auf sogenannten EEG-Anlagen, ergibt sich durch die bei Kraft-Wärme-Kopplung prädestinierte wärmegeführte Fahrweise ein Spannungsfeld zwischen optimaler Vermarktung des Stroms und Bereitstellung der Wärme. Hier setzt das vorgestellte Projekt an, zu untersuchen, ob Wärmespeicher, vor allem Hochtemperaturspeicher zur Einlagerung exergetisch hochwertiger Wärme den Betrieb solcher Energiewandler flexibler machen können.

Hetragon™: Chemisch beständige Wärmeüberträgerelemente für Gas-Gas-Wärmetauscher in FGD und SCR/SNCR Anwendungen

Michael Schlipf und Katja Widmann

Aufgrund von Umweltauflagen sind kohle- und ölbefeuerte Kraftwerke innerhalb des Abgasstroms mit Reinigungsmodulen ausgerüstet, die die Entfernung von Schwefel- und Stickoxiden sicherstellen. Um die Entschwefelung und Entstickung unter optimalen Bedingungen durchführen zu können, werden sowohl in den Rauchgasentschwefelungs(REA)- als auch in den SCR/SNCR-Modulen Gas-Gas-Wärmetauscher eingesetzt. Bei Gas-Gas Wärmetauschern des Ljungström®-Typs kann Korrosion nachhaltig vermieden werden, indem dieser mit voll-korrosionsbeständigen Wärmeüberträgermodulen ausgerüstet wird. Die vorgestellten, innovativen Wärmetauscherelemente aus PTFE könnten sich als die ideale Lösung herausstellen für ein leichteres Abreinigen in der Zukunft.

Sauerstoffmessung mit Lichtgeschwindigkeit

David Gray und Kirk Buecher

In Kraftwerken ist gelöster Sauerstoff ein kritischer Parameter in der Wasseraufbereitung, im Wasserkreislauf sowie im Statorkühlsystem. Neue optische Messtechniken für gelösten Sauerstoff nutzen die Detektion von Fluoreszenzlicht und dessen Löschung bei Vorhandensein von Sauerstoff. Diese mittlerweile etablierte Technik kann in Kraftwerken zur Bestimmung des gelösten Sauerstoffs auch im unteren ppb-Bereich eingesetzt werden. Der aktuelle Stand optischer Sauerstoffsensoren, deren Anwendung in Kraftwerken und ein Vergleich mit ihren elektrochemischen Pendants werden diskutiert.

Betriebserfahrungen mit Kernkraftwerken 2014

Innerhalb des VGB-Fachausschusses „Kernkraftwerksbetrieb“ wird seit mehr als 30 Jahren ein intensiver Austausch von Betriebserfahrungen mit Kernkraftwerken gepflegt. An diesem Erfahrungsaustausch sind Kernkraftwerksbetreiber aus mehreren europäischen Ländern beteiligt. Über im Jahr 2014 erzielte Betriebsergebnisse sowie sicherheitsrelevante Ereignisse, wichtige Reparaturmaßnahmen und besondere Umrüstmaßnahmen wird aus Belgien, Deutschland, Finnland, den Niederlanden, der Schweiz und Spanien berichtet.