Ausgabe - VGB PowerTech Journal 7/2019

VGB100

Dr. Oliver Then

Der tiefgreifende Wandel in der Strom- und Wärmeerzeugung hin zu einem Energiesystem der Zukunft, welches den Ansprüchen an Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit im Sinne von Klimaneutralität und Ressourcenschonung genügen muss, hat selbstverständlich auch Auswirkungen auf den VGB PowerTech als technischem Verband der Kraftwerks- und Speicherbetreiber. Die Antworten des Verbandes auf die aktuellen und zukünftigen Herausforderungen sollen im Strategieprojekt „VGB100“ gefunden und in Lösungen umgewandelt werden, das im vergangenen Herbst aufgesetzt wurde. Ziel ist es, mit diesem Projekt nicht nur die ersten 100 Jahre des VGB im September 2020 erfolgreich abzuschließen, sondern darüber hinaus eine tragfähige und nachhaltige Perspektive für die zweiten 100 Jahre des Verbandes zu entwickeln.[weiter...]

Hinweise zu Errichtung und Betrieb von Wasserkraftanlagenkomponenten – Einleitung

VGB TC Hydro und TG Components of Hydro Power Plants

Wasserkraftanlagen zeichnen sich durch ihren Prototypcharakter sowie ihre hohe Lebensdauer aus. Die Anforderungen an die langfristige Betriebssicherheit sind sehr hoch, woraus sich ein dementsprechender Qualitätsanspruch bei Bau und Betrieb der Anlagen ergibt. Dies gilt in besonderer Ausprägung für leistungsstarke Pumpspeicher- und Speicherkraftwerke sowie große Laufkraftwerke. Dennoch ist in den letzten Jahren ein markanter Anstieg von Mängeln und Schäden vor allem an neuen Maschinen festzustellen. Die Analyse der Ursachen dafür ist notwendig, um diesem Trend mit geeigneten Maßnahmen wirksam entgegenzuwirken. Die großtechnische Nutzung der Wasserkraft zur Energieerzeugung und -speicherung kann auf eine mehr als hundertjährige Geschichte verweisen. Die besonderen Vorteile bestehen in der unerschöpflichen Verfügbarkeit der Ressource, der hohen Flexibilität der Stromerzeugung insbesondere in Speicher- und Pumpspeicherkraftwerken bei gleichzeitig großem Leistungsspektrum und dem außerordentlich hohen Umwandlungswirkungsgrad. Wasserkraftwerke sind allerdings sehr kapitalintensiv und erreichen ihre Wirtschaftlichkeit durch eine solide, betriebssichere Auslegung und den im Vergleich zu anderen Energieerzeugungsformen deutlich längere Betriebsdauer. Damit zeichnen sich Wasserkraftwerke durch einen überaus hohen Erntefaktor bzw. einer hervorragenden Gesamtenergiebilanz aus.

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Wasserkraftanlagen – Erfahrung und technische Kompetenz

VGB TC Hydro und TG Components of Hydro Power Plants

Der Wert von Erfahrung wird in unterschiedlichen Industriezweigen mit unterschiedlichem Ergebnis diskutiert. Aufgrund der Besonderheiten des Wasserkraftgeschäftes dauert der Erfahrungsgewinn vergleichsweise lange. Für die Betreiberseite wird in Abhängigkeit von Größe und Komplexität des Kraftwerksparks bzw. der einzelnen Anlagen die Vorhaltung einer Mindestkompetenz empfohlen. Verstärkt wird die Bedeutung des Themas „Erfahrungs- und Kompetenzerhalt“ auch deshalb, weil in den letzten Jahren ein deutlicher Trend zum Personalabbau bei allen Beteiligten (Hersteller, Betreiber, etc…) und eine zunehmende Tendenz zu Subvergaben sowie Auslagerung von Leistungen festzustellen ist.

Abschied von der Kohle – Enteignung oder Gemeinwohl?

Hans-Peter Schwintowski

Die am 6. Juni 2018 von der Bundesregierung eingesetzte Kommission „Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ hat am 26.01.2019 den Abschlussbericht vorgelegt. Das zukünftige Stilllegungsgesetz für Kohlekraftwerke wirft vielfältige eigentumsrechtliche Fragen auf.

Die Grundsätze nach denen eine Enteignung zu bestimmen ist, ergeben sich aus dem Nassauskiesungsurteil und aus dem Urteil zu Beschleunigung des Atomausstiegs.

Der Enteignungsbegriff in Art. 14 GG ist aus der Sicht von Art. 17 EU-GrCH und Art 1 1.EMRK-ZProt zu bestimmen. Nach beiden europäischen Normen liegt eine Enteignung vor, wenn ein Eigentumsrecht entzogen wird. Eines Beschaffungsvorganges seitens des Staates ist nicht erforderlich.

Hiervon abgesehen muss das Gesetz zur Stilllegung von Kohlekraftwerken den Grundsätzen der Verhältnismäßigkeit, der Gleichheit, der Transparenz und des angemessenen Burden-sharing zwischen den verschiedenen CO2 emittierenden Sektoren entsprechen. Wenn und soweit das nicht gewährleistet ist, müsste das Gesetz für einen angemessenen finanziellen Ausgleich sorgen.

Da der Europäische Vertrag (Art. 194 AEUV) derzeit eine Einhaltung der Klimaschutzziele innerhalb der Gemeinschaft nicht zwingend vorsieht, kann es zu einem gegenseitigen Ausnutzen zwischen Mitgliedstaaten kommen, die ihre Verpflichtungen aus den Klimaschutzvereinbarungen erfüllen und jenen, die es nicht tun. Für diese Fälle ist die Frage zu stellen, ob sich Unternehmen, die in Deutschland stillgelegt werden, auf die fehlende Reziprozität dieser Maßnahmen im europäischen Maßstab berufen können und dürfen. Außerdem kann der Grundsatz der Nicht-Diskriminierung verletzt sein, wenn in Zukunft womöglich Kohlestrom vom europäischen Ausland importiert wird, während gleichzeitig Kohlekraftwerke in Deutschland abgeschaltet werden.

Wärmeübertrager in KWK-Anlagen

Florian Heindel und Michael Kalb

Die Energiewende und die damit verbunden Zunahme fluktuierender Stromerzeugung erfordert häufig effiziente, dezentrale Lösungen zur Stabilisierung des Stromnetzes. Blockheizkraftwerke (BHKW) leisten hier einen Beitrag zum Gelingen der Energiewende. Insbesondere die Flexibilität und sehr schnelle Verfügbarkeit prädestiniert die BHKW-Technologie auf Basis stationärer Motoren bei schwankender Stromeinspeisung durch unter anderen Wind und Photovoltaik als Lösung für die zukünftigen Anforderungen der Energieerzeugung. Ein wichtiger Bestandteil dieser Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK-)Anlagen sind die Abgaswärmeübertrager, womit letztlich ein sehr hoher Gesamtwirkungsgrad von über 90 % mit diesen Anlagen realisiert werden kann.

Biozideinsatz im Kraftwerk

Walter Hoffmann und Günter Ritzerfeld

Am 19. August 2017 ist die 42. BImSchV, die Verordnung über „Verdunstungskühlanlagen, Kühltürme und Nassabscheider“ in Kraft getreten. Die Verordnung zielt darauf ab Verunreinigungen durch Mikroorganismen, insbesondere Legionellen, in den Anlagen des Geltungsbereiches zu Vermeiden und somit eine mögliche Gefährdung durch Emission von Legionellenhaltigen Kühlturmschwaden bzw. Abluftschwaden auszuschließen. Die Betreiber der betreffenden Anlagen sind gefordert, sich intensiv mit dem mikrobiologischen Zustand ihrer Anlage auseinander zu setzen und die für den Parameter „Legionellen“ vorgegebene Prüf- und Maßnahmenwerte einzuhalten. Hierzu muss der Betreiber geeignete Maßnahmen treffen. Insbesondere das Überschreiten der Maßnahmenwerte kann im Extremfall zum Abstellen der Anlage führen. Neben einer Vielzahl von passenden Maßnahmen zur Reduzierung der mikrobiologischen Aktivität ist in manchen Fällen der Einsatz von Bioziden nicht zu vermeiden. Der Fachbeitrag gibt einen kurzen Überblick zu den Rahmenbedingungen für den Einsatz von Bioziden in Kühlsystemen und berichtet über Betreibererfahrungen, die beim Einsatz unterschiedlicher Biozide gemacht wurden.

Betrachtung der Mikrobiologie in Rohrleitungssystemen hinsichtlich der Kontamination mit Mikroorganismen und der Verwendung von modifizierten Polymeren

Klaus Hoffmann

Die Überlegungen konzentrieren sich auf die Kontamination von Rohrleitungssystemen durch Mikroorganismen. Die Rohre werden als biologisches System betrachtet. Mit diesem Ansatz ist es möglich, die Faktoren zu beschreiben, die das Wachstum einer Population von Mikroorganismen wie Bakterien beeinflussen. Darüber hinaus erhält der Leser Informationen, um die verschiedenen Einflüsse der Mikroorganismen zu sehen. Unter idealen Bedingungen ist es möglich, dass sich eine Zelle durch Zellteilung alle 20 min verdoppeln kann. Dies führt zu einer Verzehnfachung der Zellenzahl in einer Stunde. Diese Daten zeigen, wie wichtig es ist, die Mechanismen innerhalb der Populationen von Mikroorganismen zu verstehen. Andererseits schreibt die EU-Verordnung einen Grenzwert von 0 Bakterien pro ml für Trinkwasser vor. Von besonderem Interesse ist die Wirtschaftlichkeit, um ein Minimum an Kosten für z.B. Pumpen und ein Maximum an Sauberkeit zu erreichen. Als eine Möglichkeit, die Verschmutzung und damit die Reinigungskosten zu minimieren, bietet sich eine Art von modifiziertem Polymer an, die am Ende beschrieben wird.

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Bewertung von Leckagen in der Leckage-vor-Bruch-Analyse

Klaus Heckmann and Jürgen Sievers

Für die Bewertung von Leckagen in kerntechnischen Anlagen ist eine genaue Kenntnis von struktur- und fluidmechanischen Phänomenen erforderlich. Eine besondere Situation ergibt sich im Rahmen von Leck-vor-Bruch-Nachweisen, bei denen nachzuweisen ist, dass eine lokale, beherrschbare Leckage sicher aufgefunden werden kann und so ein größeres Versagen verhindert wird. Derartige Detektierbarkeitsanalysen erfordern die Berechnung von Ausströmraten durch enge Risse wie auch die Stabilität von rissbehafteten Strukturen. Dazu sind von der GRS die Computerprogramme WinLeck und PROST entwickelt worden. Durch die Einbindung mehrerer Modellansätze in diese Programme ist es möglich, z.B. bei der Nachrechnung von Versuchen den Einfluss von Modelleffekten gegenüber anderen Einflussgrößen separat zu untersuchen. Eine Sensitivitätsstudie zeigt als relevante Einflussgrößen beim Leck-vor-Bruch-Verhalten die Rohrleitungsgröße, den Strömungswiderstand infolge Rauhigkeit der Leckpfadoberflächen, die Streckgrenze des Werkstoffs, die Bruchzähigkeit und den Kennwert des Lecküberwachungssystems auf.

Betriebserfahrungen mit Kernkraftwerken 2018 - Update

VGB PowerTech

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 2018 erzielte Betriebsergebnisse sowie sicherheitsrelevante Ereignisse, wichtige Reparaturmaßnahmen und besondere Umrüstmaßnahmen wird berichtet.

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