Ausgabe - VGB PowerTech Journal 8/2014

Versorgungssicherheit und Systemstabilitätbeim Übergang zur regenerativen elektrischen Energieversorgung

Harald Weber

Der Übergang zur regenerativen Energieversorgung wird mit Außerbetriebnahmen von Kraftwerken einhergehen, was einige Fragen bezüglich der zukünftigen Stabilität des Energieversorgungssystems zu folgenden Schwerpunkten aufwirft: Balancierungsstabilität, Spannungsstabilität, Primärreglerstabilität und Pendelstabilität. Zudem werden in den Kraftwerken installierte Pendeldämpfungsgeräte wegfallen. Da die Leistungsflüsse über die Leitungen unverändert bleiben, wird sich die Pendelstabilität verringern. Deshalb müssen Stabilisierungsregelpfade in die Regelung der erneuerbaren Anlagen installiert werden.

Marktumfeld der Energiewende

Fabian Grote, Christian Kraemer und Albert Moser

Im zukünftigen Kraftwerkspark, in dem ein Großteil der Energie durch Erzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien (EE) bereitgestellt wird, ergibt sich gegenüber heute eine Reihe von technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen für thermische Kraftwerke. Die geringere Residuallast durch die grenzkostenfreie Einspeisung von EE-Anlagen geht einher mit fallenden Großhandelsstrompreisen. Exemplarische Untersuchungen für das Jahr 2023 zeigen die Deckungsbeiträge und Wirtschaftlichkeit des deutschen Kraftwerksparks in verschiedenen Strommarktdesigns mit einer großen Bandbreite.

Zukünftige Entwicklungen im Rahmen der Energiewende

Harald Thorwarth

Zentraler Aspekt und damit wesentliches Ziel der Energiewende ist der Umbau des deutschen Energiesystems hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung. Die Energiewende ist nicht auf die Stromproduktion begrenzt. In diesem Prozess steht Deutschland noch relativ am Anfang. Unter den erneuerbaren Energieträgern kommt den biogenen Energieträgern bei der Betrachtung des Primärenergieverbrauchs die höchste Bedeutung zu. Durch den geplanten Ausbau der Solar- und Windkraftanlagen kann der Bedarf der Strom- und Wärmeproduktion aus mit fossilen und biogenen Brennstoffen befeuerten Anlagen mittelfristig nicht reduziert werden. Eine Chance liegt in der Produktion von Wasserstoff oder Methan für den überschüssigen Strom aus Erneuerbaren.

Auswirkungen erhöhter intermittierender Erzeugung auf den stationären und dynamischen Netzbetrieb

Florian Gutekunst und Simon Remppis

Um den Anteil erneuerbarer Energien (EE) am Primärenergieverbrauch innerhalb der EU auf 20 % im Jahr 2020 zu erhöhen, muss der EE-Anteil an der Stromerzeugung deutlich erhöht werden. Der zunehmende Anteil an intermittierender Erzeugung sowie dessen Einbindung in das Netz stellen das Energieversorgungssystem dabei vor große Herausforderungen. Folgen eines hohen Anteils intermittierender Erzeugung werden anhand eines Schwachlastfalls aufgezeigt und sowohl Auswirkungen auf das stationäre als auch auf das dynamische Frequenz- und Spannungsverhalten analysiert.

Folgen einer vermehrter Belastung durch Frequenzänderungen auf den konventionellen Kraftwerkspark in Irland

Marios Zarifakis und William T. Coffey

In einem sich verändernden Strommarkt mit einer Erhöhung der Erzeugung aus regenerativen Quellen stellen Windkraft- und Photovoltaikanlagen einen wichtigen Anteil am Energieerzeugungsportfolio dar. Dies hat eine direkteAuswirkung auf die Frequenzstabilität des Übertragungs- und Verteilungsnetzes. Die untersuchten Auswirkungen einer Erhöhung der Rate of Change of Frequency (ROCOF) von derzeit 0,5 auf 1 Hz/s auf die konventionelle, fossil befeuerte sowie Wasserkraftwerksflotte des Electricity Supply Board (ESB) in Irland werden vorgestellt.

Leistungsindikatoren für Windenergieanlagen – Das KISSY-System des VGB PowerTech

Jörn Rassow

Die VGB-Projektgruppe „KISSY/Wind Energy“ hat als Ziel Schwachstellen von Windkraftanlagen aufzuzeigen, um deren Betrieb zu verbessern. Eine Systematik zur Erfassung von Verfügbarkeiten und Nichtverfügbarkeiten wird aufgebaut, mit der statistische Auswertungen und technisch-wissenschaftliche Analysen möglich sind. Die Daten werden im existierenden Kraftwerksinformationssystem KISSY erfasst, um unternehmensübergreifende Analysen zu ermöglichen. KISSY wird derzeit für Windkraftanlagen erweitert. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Quantifizierung des Betriebs möglich ist.

Instandhaltung und Lebensdauerprognose von baulichen Einrichtungen in Kraftwerken

Olaf Day und Martin Demmer

Für bestehende Bauwerke besteht hinsichtlich Inspektion und Instandhaltung häufig noch die implizite Forderung, dass diese ohne derartige systematische Maßnahmen auskommen. Anhand eines praktischen Beispiels wird für eine dem Lebensdauermanagement im Kraftwerks-bau bzw. zugehöriger Infrastruktur zugrunde liegende Untersuchungsmethodik aufgezeigt. Mithilfe des dargestellten Vorgehens lassen sich erste gute Erkenntnisse über den Erhaltungszustand einer Baustruktur erfassen. Mit einer Fortführung, entweder zyklisch oder im Zuge eines Monitorings, lassen sich weitergehende Prognosen zur Lebensdauer bzw. zu erforderlichen Erhaltungsmaßnahmen treffen.

Maximierung der KWK-Netto-Stromerzeugung durch thermohydraulische Optimierung der Fernwärmeparameter

Jörg Sager

Die ins elektrische Netz eingespeiste Netto-Stromerzeugung von KWK-Anlagen mit Gegendruck-Dampfturbinen ergibt sich als Differenz der Brutto-Stromerzeugung der Turbine und dem elektrischen Eigenbedarf, der im Wesentlichen von den Fernwärme-Umwälzpumpen hervorgerufen wird. Die Effizienz der Stromerzeugung wird vom Prozess des Wärmetransports direkt beeinflusst. Ziel des vorgestellten Projektes ist es, den Betreibern von KWK-Anlagen mit Dampfturbinen einen Optimierungsalgorithmus als Werkzeug zur Maximierung der KWK-Netto-Stromerzeugung zur Verfügung zu stellen.

Personalfreie Filterautomaten bei der Entwässerung von Schlämmen aus der Rauchgaswäsche

James Babbé

In Kraftwerken werden bei der Rauchgaswäsche konventionelle Kammerfilterpressen zur Abtrennung der Feststoffe eingesetzt. Diese Aggregate sind sehr zuverlässig. Beim Entleeren der Filterpresse sind Präsenz und Eingriffe erforderlich, was zu erheblichen Kosten führt. Mit den Filterautomaten der AF-Serie wird die grundsätzliche Technologie der Kammerfilterpresse genutzt, wobei die Entleerung vollständig automatisiert ist. Wesentlich sind hierbei die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit im rauen Alltag bei gleichzeitig geringsten Kosten.

Optionen und Nachteile der Minderung von Quecksilberemissionen durch Einsatz von Bromadditiven in Kohlekraftwerken

Henk te Winkel

Quecksilberemissionen sind ein globales Umweltproblem. Der Beitrag Europas einschließlich Russland zu den globalen Quecksilberemissionen beläuft sich auf weniger als 15 %. Der Beitrag der Kohlekraftwerke in der EU-27 wird auf weniger als 2 % geschätzt. Die Zugabe von Bromid zum Brennstoff oder bromierte Aktivkohle zur Rauchgasreinigung gehört zu den neueren Verfahren, um zusätzliches Quecksilber aus den Rauchgasen von Kohlekraftwerken abzuscheiden. Die Ergebnisse einer hier zusammengefassten Studie konzentrieren sich auf mehrere Aspekte der Bromidzugabe zur Reduzierung von Quecksilberemissionen.

Der Einfluss von filmbildenden Aminen auf das Austauschverhalten der Harze von Kondensatreinigungsanlagen

Jo Savelkoul, Frank Oesterholt, Roy van Lier und Wolfgang Hater

Filmbildende Amine als organische Behandlungschemikalien sind eine Alternative zur Behandlung von Wasser/Dampf-Kreisläufen. Es gibt Bedenken, dass filmbildende Amine die Funktion der Ionenaustauscherharze in einer Kondensatreinigungsanlage (KRA) beeinträchtigen könnten. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde die Wechselwirkung zwischen filmbildenden Aminen und Ionenaustauscherharzen untersucht. Ein mehr als sechs Jahre mit filmbildenden Aminen behandelter Kationentauscherharzes zeigte keinen signifikanten Effekt der eingesetzten Amine auf die Kapazität des Harzes.

Praktische Umsetzung Arbeitsschutzgesetz, Betriebssicherheitsverordnung mit Blick auf die Instandhaltung

Gerhard Maxein und Olaf Baumann

Arbeitgeber sind aufgrund der sicherheitsrelevanten Gesetze verpflichtet, für eine geeignete Organisation zu sorgen und die erforderlichen Mittel bereitzustellen, um die Sicherheit und den Gesundheitsschutz der Beschäftigten bei der Arbeit durch Maßnahmen nach dem Stand der Technik zu sichern und zu verbessern. Für Unternehmen, die zudem genehmigungsbedürftige Anlagen betreiben, kommen weitere Organisations- und Nachweispflichten hinzu. Um sicherzustellen, dass die betrieblichen Vorschriften zur Erfüllung dieser Pflichten auch ihrem Zweck genügen, sollten diese regelmäßig geprüft und überwacht werden.

Psychische Belastungen im Kraftwerksbetrieb

Thomas Leuschner

Das Thema der psychischen Belastungen spielt auch in Unternehmen der Energiewirtschaft zunehmend eine Rolle. Um die Leistungsfähigkeit und -bereitschaft der Mitarbeiter zu erhalten oder sogar zu steigern, ist eine Beschäftigung mit diesem Themenkomplex erforderlich. Die Durchführung (und Dokumentation) einer Gefährdungsbeurteilung stellt dazu einen ersten Schritt dar. Einer Analyse der aktuellen Situation schließen sich weitergehende Maßnahmen zur Verbesserung der mentalen Fähigkeiten der Beschäftigten an. Nicht außer acht zu lassen sind zudem die Einflussmöglichkeiten von Führungskräften auf ihre Mitarbeiter sowie die Gegebenheit, dass sie selbst enormen psychischen Belastungen ausgesetzt sind. Es gilt gemeinsam mit allen relevanten betrieblichen Akteuren, Konzepte zu entwickeln, um die Belastungssituation möglichst zu reduzieren. Wesentlich ist, nicht vor der vermeintlich komplexen Herausforderung zurück zu schrecken, sondern anzufangen!