Ausgabe - VGB PowerTech Journal 6/2019

Themen die bewegen

Christopher Weßelmann

Die weltweite Energielandschaft ändert sich massiv und stellt alle Akteure vor neue Herausforderungen. Besonders erkennbar ist der Wandel auf dem Sektor der Stromversorgung und hinsichtlich unserer zukünftigen Mobilität. Während für die Mobilität geeignete Technologien heute gesucht werden, ist der Wandel in der Stromversorgung offensichtlich. Dieser Wandel ist verbunden mit strategischen, organisatorischen und technischen Herausforderungen sowie einer Dynamik, die die bisherige, quasi berechenbare bzw. absehbare Entwicklung der elektrischen und thermischen Energieversorgung abgelöst hat.[weiter...]

Simulation des Verhaltens realer Erzeugungsanlagen in Bezug auf schnelle Frequenzänderungen (RoCoF) nach Anforderungen der aktuellen VDE-AR-N 4120:2018

Melanie Herzig, Bernd-Christian Pago, Christoph Neumann und Jens Paetzold

Die VDE-Anwendungsregel VDE-AR-N 4120 (TAR Hochspannung) setzt neue Anforderungen des Verbands europäischer Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E) auf nationaler Ebene für Hochspannung um. Gemäß den neuen Anforderungen müssen Erzeugungsanlagen schnellen Frequenzänderungsgeschwindigkeiten (Rate of Change of Frequency, RoCoF) ohne Trennung vom Netz standhalten. In dieser Studie werden typische, reale Erzeugungsanlagen aus dem industriellen Umfeld auf ihre Fähigkeit untersucht, diese neuen RoCoF-Anforderungen zu erfüllen, um so deren Umsetzbarkeit zu ermitteln. Weitere Untersuchungen zeigen, ob die transiente Stabilität des Systems dabei weiterhin gewährleistet ist.

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Verfügbarkeitsoptimierung durch intelligente Zustandsanalyse

Thomas Borgmann, Kristin Abel-Günther und Christian Scharfetter

Wind- und Solarstrom sind abhängig von der Jahreszeit und vom Wetter und bieten somit keine ausreichende Versorgungssicherheit und führen zu Erzeugungsschwankungen im Stromnetz. Biomassekraftwerke und konventionelle Kraftwerke stehen damit heute vor der neuen Aufgabenstellung schnell Reservestrom zur Verfügung zu stellen und leisten einen unverzichtbaren Beitrag zur Stabilität der Energienetze der Zukunft. Die veränderte Fahrweise der konventionellen Kraftwerke stellen eine hohe Beanspruchung für die Kraftwerke und insbesondere für die Dampfturbinen dar. MAN-ES hat auf diese neuen Anforderungen mit seiner neuen Diagnostik-Plattform PrimeServ Assist für eine verbesserte Nutzung des erfolgreichen irds® Systems zur Unterstützung einer zustandsorientierten Wartung reagiert. Es ergibt sich ein life cylce Management das markt- und kundengerecht gestaltet ist.

Gasmotorenöle – Einflussfaktoren auf das Alterungsverhalten und die Ölstandzeit in typischen BHKW-Anwendungen

Hendrik Karl und Kathrin Kolba

Getrieben von politischen und ökonomischen Rahmenbedingungen ist aktuell der zunehmende Einsatz von Gasmotoren als Ersatz für Turbinentechnologie in Industrie- und Heizkraftwerken zu beobachten. Der Betrieb in stationären Gasmotoren stellt besondere Anforderungen an das Motorenöl. Hohe Verbrennungstemperaturen, variierende Gasqualitäten sowie der angestrebte Dauerbetrieb erfordern eine darauf abgestimmte Additivierung und thermisch hoch belastbare Grundöle. Dabei stehen Forderungen nach ausreichender Sauberkeit im Motor, minimalem Verschleiß und langen Ölwechselintervallen im Gegensatz zu der nach möglichst niedrigen Aschegehalten (Low SAPS).

CFD Analyse und Optimierung bei einem Multi-Fuel-Brenner für Hüttengase

Roland Eisl und Hannes Lippert

In einem integrierten Hüttenwerk fallen im Stahlerzeugungsprozess Prozessgase an, die üblicherweise in einem Dampfkessel verfeuert werden. Die sogenannten Hüttengase haben einen deutlich niedrigeren Heizwert als beispielsweise Erdgas, was ein sehr spezielles Brennerdesign notwendig macht. Im konkreten Anwendungsbeispiel werden sogenannte Multi-Fuel-Brenner eingesetzt. Brenner dieser Bauart, machen es möglich, dass unterschiedliche Brennstoffmischungen aus Gicht- und Kokereigas sowie Erdgas und Heizöl in einem Brenner verfeuert werden können. Gemeinsam mit der Firma enrag GmbH wurde eine CFD Studie ausgearbeitet um die tatsächlichen Ursachen für aufgetretene Probleme identifizieren zu können. Die CFD Studie konnte zur Lösung dieser beitragen.

Erfahrungen mit der FTR-Technologie zur Optimierung der Reinigungsprozesse im Kessel

Naftaly Menn, Boris Chudnovsky und Alex Ditiatkovsky

Die FTR-Technologie (Fouling Thickness and Reflectivity) wurde im Rahmens eines Pilotprojekts an einem überkritischen 450-MW-Block mit spiralförmigen Kesselwandrohren und Braunkohlenfeuerung untersucht. Diese Technologie wird zudem zur Echtzeitüberwachung der Verschmutzungsdicke und der Reflektionseigenschaften im trommelförmigen Kessel eines von Israel Electric Company betriebenen 550-MW-Kraftwerks mit vertikal ausgerichteten Kesselwandrohren und Steinkohlefeuerung eingesetzt. Ergebnisse des dreimonatigen Dauertests zeigen, dass sowohl die Dicke als auch die Reflektivität der Ablagerungen, die im Betrieb mit Braunkohle entstehen, in verschiedenen Kesselzonen in Echtzeit überwacht werden können. Die Verschmutzungsentwicklung wurde registriert. Daten sowohl am Einlass als auch am Auslass der Kesselrohre wurden erhoben. FTR-Daten, kombiniert mit anderen am Kessel gemessenen Parametern, ermöglichen es, wichtige Informationen über den Verbrennungsprozess im Kessel zu gewinnen.

Flexibilität und erneuerbare Energien in Fernwärmesystemen – steigende Anforderungen durch die Wärmewende

Marc Jüdes und Nico Schmitt

Die Fernwärme nimmt bereits heute einen bedeutenden Stellenwert im Wärmemarkt und in Bezug auf die aktuellen Bestrebungen der Energie- und Klimapolitik ein. Die dafür notwendige Entwicklung bestehender Fernwärmesysteme hin zu nachhaltigen und, im Hinblick auf eine Sektorkopplung, flexiblen Systemen stellt die Fernwärmeversorger allerdings vor große Herausforderungen. Da die Fernwärme im Wärmemarkt im Wettbewerb zu Einzelheizungssystemen steht, sind neben Fragen der technischen Umsetzbarkeit vor allem die finanziellen Herausforderungen derzeit preislich beim Wärmeendkunden nicht darstellbar. Daher findet die Dekarbonisierung der Fernwärmeversorgungssysteme derzeit hauptsächlich durch einen Brennstoffwechsel von Kohle auf Gas statt.

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Modellbasierte Untersuchungen zum Einsatz erneuerbarer Energiesysteme in der Energieversorgung alpiner Ski- und Wandergebiete

Claudia Werner und Ivo Schillig

In diesem Beitrag werden Energieversorgungsvarianten basierend auf erneuerbaren Energiesystemen (Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen) für den speziellen Einsatz in Ski- und Wandergebieten des Schweizer Voralpen-, Alpen- und Südalpenraumes untersucht. Zu diesem Zweck wird ein eigens entwickeltes Modell eingeführt, das die Merk-male jener Ski- und Wandergebiete, die Merkmale ihrer Energieversorgung sowie vorliegende wirtschaftliche und auslegungstechnische Rahmenbedingungen miteinander verknüpft und die Möglichkeit zu Variantenrechnungen eröffnet. Um die gegenwärtige und zukünftige Bedeutung des Einsatzes der ausgewählten erneuerbaren Energiesysteme innerhalb der Energieversorgung der alpinen Ski- und Wandergebiete zu analysieren, werden im Modell neben aktuellen Statistiken, Klimaszenarien/-prognosen der alpinen Regionen hinterlegt.

IEC 62443: IT-Sicherheit für industrielle Automatisierungssysteme – eine Einführung in die Systematik

Stefan Loubichi

Mit der Normenfamilie IEC 62443-x-x haben wir eine sehr mächtige Normenreihe, welche die klassische IT der ISO/IEC 270xx überlasst und SCADA-Systeme / OT in einem neuen umfassenderen Licht betrachtet. Dieser Artikel mag die Grundlagen geschaffen haben, um zu sehen, was uns in Sachen Anforderungen an die IT-Sicherheit in der industriellen Automatisierung zeitnah erwarten wird. Die Umsetzung dieser Normenreihe hat begonnen, wird aber mehrere Jahre benötigen.