Kurzfassungen - VGB PowerTech Journal 7/2008

Zukünftige Entwicklungen für CO2-freie Kraftwerkstechnologien mit integrierten Gasturbinen

Dieter Bohn

Die Reduktion der CO2-Emissionen ist wichtiges Ziel heutiger Entwicklungen in der Kraftwerkstechnik für fossilbefeuerte Anlagen. Die verfügbaren Technologien haben den Nachteil einer Reduzierung des Wirkungsgrads des Kraftwerksprozesses. Zum Entgegenwirken muss die Effizienz der zugrundeliegenden Kraftwerksprozesse erheblich gesteigert und bestehende Technologien müssen optimiert werden. Mittelfristig werden neue Entwicklungen, vor allem auf dem Gebiet der Werkstoffe und der Kühltechnologie, zum Tragen kommen.

Entwicklung eines schadstoffarmen Hybridbrenners für Brennkammern von Gasturbinen

Stanislav Vesely, Jevgenij Vinogradov und Jurij Zacharov

Die Aufgabenstellung bei der Nachrüstung bestehender Gasturbinen zur Verminderung von Schadstoffemissionen hängt unter anderem ab von der Entwicklung neuer Brennkammern. Die nach 2015 zu erwartenden Emissionsgrenzen können beim Einsatz der Diffusionsverbrennung eher nicht erreicht werden. Es können Verbrennungstechnologien der Vormischverbrennung verwendet werden. Dazu wurde ein Hybridbrenner entwickelt und an einem Spezialprüfstand bei atmosphärischen Bedingungen und bei erhöhtem Druck geprüft sowie folgend in eine Gasturbine eingebaut.

Thermodynamisch basierte Grenzwertfestlegung für Stickoxidemissionen von Gasturbinenanlagen

Manfred Freimark, Uwe Gampe und Mario Raddatz

Das Eckpunktepapier der Bundesregierung für ein integriertes Energie- und Klimaprogramm bildet die Grundlage für die Verordnung zur Absicherung von Luftqualitätsanforderungen (37. BImSchV) mit Neufestlegung der Emissionsgrenzwerte. Auf der Grundlage einer thermodynamischen Betrachtung wird gezeigt, dass es zur Vermeidung eines Zielkonfliktes zwischen Klimaschutz und Luftreinhaltung und einer Benachteiligung hocheffizienter Gasturbinenanlagen erforderlich ist, die Grenzwerte für Stickoxidemissionen an den Wirkungsgrad zu koppeln. Der „Eta-Algorithmus“ ist ein geeigneter Ansatz dazu.

Keramische Plattenwärmeübertrager für die Anwendung in Hochtemperaturprozessen

Jan Schulte-Fischedick und Stefan Zunft

Hochtemperatur-Wärmeübertrager auf der Basis keramischer Werkstoffe können jenseits der Einsatzgrenzen metallischer Hochtemperatur-Legierungen betrieben werden und sind eine Komponente zur Effizienzverbesserung von Kraftwerks- und Industrieprozessen. Der Entwurf und die Realisierung sind allerdings mit zahlreichen Schwierigkeiten behaftet. Die Herstellung von Prototypen zeigt die fertigungstechnische Machbarkeit des Konzeptes auf.

Neue Möglichkeiten zum Einsatz von keramischen Wärmeübertragern bei Prozessen mit hohen Temperaturen und schwierigen Atmosphären

Andreas Hiller, Jan Löser, Christoph Schmid und Gotthard Nauditt

Keramik bietet sich auch als Werkstoff in der Energietechnik z. B. in Wärmeübertragern an. Es bestehen allerdings noch zu lösende Entwicklungsaufgaben, die systematisch bearbeitet und gelöst werden. Gute Ansätze und Lösungen zeigen die Entwicklungen von modular aufgebauten Wärmeübertragern auf Basis von Siliciumcarbid zur Auskopplung von Hochtemperaturwärmen aus aggressiven Atmosphären bei verschiedenen Anwendungen.

CO2-Abscheidungstechnologien für den europäischen Markt

Daniel Hofmann, Tobias Jockenhövel und Georg Rosenbauer

Pre Combustion und Post Combustion sind wichtige Technologien zur Kohlendioxidabscheidung bei Verbrennungsprozessen. Beide werden vorgestellt sowie die Grundlagen und Maßnahmen aus technischer Sicht, um fossilbefeuerte Kraftwerke gemäß den Vorgaben der EU „Capture ready“ vorzubereiten. Derzeit liegt der Schwerpunkt der technologischen Entwicklung auf der Abtrennung von CO2 aus den Kohlekraftwerken. Aber auch die Abscheidung von CO2 aus Gaskraftwerken liegt in Reichweite.

Der lange Weg aufs Meer – Offshore-Windkraftwerke, Status quo und Perspektiven

Martin Skiba

Das Potential der Stromerzeugung auf See durch Offshore-Windkraftwerke ist hoch. Die Anlagentechnologie steht bereit. Wesentliche Hemmnisse zur Offshore-Windenergienutzung in Deutschland konnten mittlerweile beseitigt werden. In diesem Jahr soll der Offshore-Testwindpark „Alpha Ventus“ in der Nordsee in Betrieb genommen werden. Der Ausbau der Offshore-Windenergie wird davon abhängen, ob es gelingt, zu wirtschaftlichen Bedingungen den großen Unterschieden zwischen der Onshore- und Offshore-Nutzung der Windenergie gerecht zu werden.

Forschungs- und Entwicklungsstand beim Entwurf solarer Aufwindkraftwerke

Theodor W. von Backström, Reinhard Harte, Rüdiger Höffer, Wilfried B. Krätzig, Detlev G. Kröger, Hans-Jürgen Niemann und Gideon P.A.G. van Zijl

In solaren Aufwindkraftwerken erwärmt die Sonneneinstrahlung in Kollektoren die darin befindliche Luft, die über zentrale Abluftkamine in große Höhen abströmt und so druckgestufte Turbinen mit Generatoren am Kaminfuß antreibt. Die seit den 1980er-Jahren erzielten Fortschritte in Forschung und Entwicklung dieser für den Einsatz in ariden Gebieten vielversprechenden Stromerzeugungstechnologie werden vorgestellt.

Marktengpässe bei der Beschaffung von Instandhaltungsleistungen – Eine ausweglose Situation? –

Frank Benzel und Herbert Hopstein

Der Markt für Neubauanlagen ist derzeit gekennzeichnet durch dramatische Preisanstiege sowie mehrjährig ausgebuchte Kapazitäten bei den Anbietern. Diese Situation führt auch zu schwerwiegenden Beschaffungsengpässen im Bereich der Kraftwerksinstandhaltung, weil die teilweise identischen Anbieter im Neubau- und Servicegeschäft auf dieselben Ressourcen im Material-, Zuliefer- und Fachpersonalmarkt zugreifen. Die bei RWE Power praktizierte Vorgehensweise zur gesicherten Beschaffung von Serviceleistungen wird umrissen.

Deformation der Feuerraumdecke von Durchlaufkesseln

Behzad Boroumandi

Aufgrund ihrer Flexibilität sind Deformationen von Kesselwänden tolerierbar. Einflussgrößen sind z. B. Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Dampferzeugerheizrohren und konstruktive Einschränkungen bezüglich der Wärmeausdehnung. Anhand eines in Betrieb befindlichen Kessels werden Ursachen aufgrund nicht vorhersehbarer Temperaturdifferenzen zwischen Dampferzeugerheizrohren und mögliche Folgen aufgezeigt und diskutiert.

Statische Verstärkung von 40 Jahre alten Rohkohlebunkern mit Kohlefasermatten

Alfons Frey, Jürgen Krams und Andreas Kleist

Im Rahmen von Revisionsarbeiten in einem Heizkraftblock des Grosskraftwerks Mannheim wurden an 40 Jahre alten Rohkohlebunkern massive chlor-idinduzierte Korrosionsschäden an der Tragbewehrung festgestellt. Als Sanierungsmaßnahme sind eine Reprofilierung der Innenseite der Bunker mit einem kunststoffvergüteten Zementmörtel (PCC) zur Aufnahme hochabriebfester Fliesen zum mechanischen Schutz der Bunkerwände und eine statische Verstärkung mit Kohlefasersheets auf der Außenseite der Bunker zur Wiederherstellung der Standsicherheit durchgeführt worden.

Neue Qualitätskriterien für Gas-in-Öl-Analysen

Eckhard Bräsel und Ute Sasum

Ein innovativer Weg zur Lösung der Probleme mit der Genauigkeit von Gas-in-Öl-Analysen ist die Definition eines natürlichen inneren Standards (NIS) für die Luftsättigung an frei atmenden Transformatoren. Das bedeutet eine Weiterentwicklung des externen Luft-in-Öl-Standards nach DIN EN 60567. Die technische Realisierung des Online-Gleichgewichtsgases gewährleistet, dass auch alle anderen Transformatorgase im Gleichgewichtszustand vorliegen.

Verbesserung der Gas-in-Öl-Analytik von Transformatoren durch Automatisation

Herbert Prenzel, Elke Grzenia, Ivanka Atanasova-Höhlein und Ralf-Ulrich Seifer

Die Umsetzung der Automatisation der Entgasung von Isolierölproben basiert auf der Erkenntnis, dass das aus einem Transformator gezogene Probenmaterial einem quasistationären Zustand entspricht. Mit der Entwicklung einer automatisierten Probenaufbereitung ist es gelungen, ein Gesamtpaket Entgasung/Analytik zu entwickeln, nach dem die Zustandsbewertung von Transformatoren erfolgen und Instandhaltungsstrategien für einen Traformatorenpark entwickelt werden können.

Entwicklung von aminhaltigen Waschlösungen zur Abtrennung von CO2 aus Rauchgasen

Kevin Brechtel, Harald Thorwarth, Sven Unterberger und Günther Scheffknecht

Das zur Abtrennung von CO2 aus Rauchgasen bekannte Verfahren der Aminwäsche ist aufgrund des hohen Energiebedarfs zur Regeneration der Waschlösung mit einem Wirkungsgradverlust von bis zu 14 %-Punkten verbunden. Um diesen Energiebedarf zu senken, werden neue Amine untersucht bzw. entwickelt. Die Molekülstruktur der Amine hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf die Abtrennung von CO2 aus dem Rauchgas. Durch das Verständnis des Einflusses der Molekülstruktur wird die gezielte Entwicklung neuer Waschlösungen ermöglicht.