Ausgabe - VGB PowerTech Journal 8/2018

Herzlich willkommen zum VGB-Kongress und IERE Workshop Erzeugung im Wandel 2018

Dr. Hans Bünting und Dr. Oliver Then

„Der wöchentlich wechselnde Speise­plan in der Kantine ist doch der größte Wandel, mit dem wir konfrontiert sind.“ So oder so ähnlich war die öffentliche Wahrnehmung der Herausforderungen eines Energieversorgers in den 1990ern. Was uns damals doch ein wenig verstimmt hat, lässt uns aus heutiger Sicht schmunzeln und zumindest ein Fünkchen Wahrheit zugestehen. [weiter...]

HL-Klasse Gasturbinen – das nächste Level in puncto Effizienz und Flexibilität

Kolja Schwarz

Der Anteil der erneuerbaren Energien an der weltweiten Stromerzeugung hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Auch in diesem veränderten Marktumfeld werden weiterhin große Gasturbinen benötigt um die Netze zu stabilisieren und die Abschaltung von Kohlekraftwerken abzufedern. Siemens hat vor dem Hintergrund dieses dramatischen Wandels der Energiemärkte die nächste Generation großer Gasturbinen auf den Markt gebracht. Die neue Siemens HL-Klasse wurde in einem evolutionären Entwicklungsschritt konzipiert, abgeleitet aus der bewährten Siemens H-Klasse Technologie. Das Ergebnis ist ein zukunftssicherer Technologieträger in puncto Effizienz, Leistung und Flexibilität. Die Turbinen werden schon heute mit einem Wirkungsgrade von über 63 % im kombinierten Gas- und Dampfbetrieb angeboten und bereiten den Weg zu noch höheren Effizienzwerten. Für das HL-Klasse Portfolio wurden drei Maschinen entwickelt: Die SGT-9000HL-Serie für den 50 Hz- bzw. 60 Hz-Markt, die etwa 25 % größer ist als die aktuelle SGT-8000H-Baureihe, sowie die SGT5-8000HL für den 50 Hz-Markt.

Neue Dampfturbinen-Technologie eröffnet Kraftwerksbetreibern in KWK neue Effizienzpotenziale

Daniel Mühlenfeld

Die Energieversorgung Oberhausen AG (evo) setzt erfolgreich eine neu entwickelte Mikro-Dampfturbine der Turbonik GmbH ein, mit der jetzt in hocheffizienter Kraft-Wärme-Kopplung auch in kleinem Maßstab wirtschaftlich umsetzbar ist, was bislang nur bei großen Dampfmengen und Drücken möglich war: Die Stromerzeugung aus Dampf.

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Schulung und mehr am Reaktor-Glasmodell des Simulatorzentrums

Frieder Hecker

Das Simulatorzentrum der KSG|GfS betreibt ein weltweit einzigartiges Reaktor-Glasmodell, an dem komplexe thermohydraulische Phänomene auf sehr anschauliche Art und Weise geschult werden können. Das Reaktor-Glasmodell ist die Nachbildung eines Zwei-Loop-Druckwasserreaktors (KWU-Design) im Maßstab 1:10. Hier können Übungen aus dem Bereich der betrieblichen Fahrweisen, Störungen und Störfälle sowie thermohydraulische Effekte in einem Kernkraftwerk mit Leichtwasserreaktor gezeigt werden. Die dort beobachtbaren Phänomene sind nachweislich in Kernkraftwerken aufgetreten. Das Reaktor-Glasmodell schließt die Lücke zwischen Theorie und Praxis mit „Verstehen durch Sehen“. Vorgänge innerhalb der Rohrleitungen und Behälter werden beobachtbar und bilden einen unvergänglichen Erfahrungsschatz. Schulungen am Glasmodell werden für ein breitgefächertes internationales Publikum bereit gehalten.

Druckaufgeladene Dampfwirbelschicht-Trocknung von Braunkohle – Eine kleine Reise durch die Geschichte der Trocknung speziell die der Braunkohlen

Matthias Merzsch

Zunächst stellte sich die Frage wie ein Artikel über die Druckaufgeladene Dampfwirbelschicht-Trocknung (DDWT) gestrickt werden könnte. Dieser sollte aus zwei Teilen bestehen. Um den Erfindergeist und das Ringen zur Effizienzsteigerung der Trockenapparate damaliger Ingenieure aufzuzeigen, soll ein historischer Abriss zur Trocknung im Allgemeinen und zur Dampfwirbelschichttrocknung im Besonderen den ersten Teil bilden. Im zweiten Teil werden die Fortschritte, die durch das Wirken von Prof. Krautz und seinen Mitarbeitern gemacht worden, anhand von Entwicklungsetappen und Untersuchungsergebnissen dargelegt. Mit dieser Zweiteilung wird eine Art Übersichtsartikel zur Trocknung der Braunkohle mit Fokussierung der Arbeiten zur Druckaufgeladenen Dampfwirbelschicht-Trocknung im Lausitzer Kohlerevier gegeben.

Bedarf an Verbrennungsforschung für Braunkohlekraftwerke – Am Beispiel des Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU Cottbus- Senftenberg

Christian Katzer

Die Verbrennungsforschung am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU Cottbus – Senftenberg hat sich von der Gründung an mit den aktuellen Fragestellungen der konventionellen Kraftwerkstechnik beschäftigt. Dabei wurden Forschungsschwerpunkte zur Technologieentwicklung zur Maximierung des Wirkungsgrades, über die Oxyfuel-Technologien hin zu aktuellen Fragen zu Flexibilisierungsmaßnahmen bearbeitet, womit auf den Veränderungen des Energiesektors reagiert wurde. Mit dem aktuellen Forschungsprojekt zu Flexibilisierungsmaßnahmen an Bestandsanlagen von kohlebefeuerten Kraft-werksanlagen wird der Bedarf an Analyse- und Optimierungsforschung umgesetzt.

Wasserstoff- und Elektrolyseforschung an der BTU Cottbus-Senftenberg

Daniel Tannert, Christian Ziems, André Voigt, Ulrich Fischer und Hans Joachim Krautz

Die ehrgeizigen Ziele der deutschen Energiewende mit einem Anteil von 80 % erneuerbarer Energien an der gesamten elektrischen Energieerzeugung im Jahre 2050 führten zu einer raschen Entwicklung der Wind- und Photovoltaikenergie. Der zunehmende Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien führt zu einem zunehmenden Missverhältnis zwischen Energieangebot und Energienachfrage. Als Folge davon wird die Notwendigkeit der lang- und kurzfristigen Speicherung von überschüssiger, erneuerbarer elektrischer Energie immer wichtiger. Die enorme Speicherkapazität kann nur durch die chemische Speicherung von Wasserstoff oder nachträglich produziertes, synthetisches Erdgas realisiert werden. In diesem Beitrag werden die Hauptmerkmale verschiedener bewährter und neuartiger Elektrolyseurtechnologien vorgestellt und die technischen Anforderungen und Herausforderungen der Kopplung von Elektrolyseuren mit fluktuierenden, erneuerbaren Energiequellen diskutiert.

Entwicklung und anwendungsbezogene Charakterisierung von effizienten, hochleistungsfähigen 3D-Elektrodenmaterialien für die alkalische Druckelektrolysetechnologie

Christian Ziems, Ulrich Fischer und Hans Joachim Krautz

Das F&E-Verbundvorhaben „AEL3D: Neuartige poröse 3D-Elektrodenmaterialien zur effizienteren alkalischen Wasserelektrolyse“ zielt auf das Konzept ab, die Effizienz und Leistungsdichte der alkalischen Elektrolysetechnologien durch ein gezieltes Gasblasenmanagement mittels hierarchisch dreidimensional strukturierter Elektrodengeometrien zu erhöhen. Speziell soll die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich erhöht werden, indem der störende Einfluss der entstehenden Gase durch die neuartigen porösen 3D-Elektrodenstrukturen reduziert wird.

Systematische Analyse und Aufbereitung von hoch-aufgelösten in-situ Messdaten für die Identifikation von Photovoltaik Modulparametern

Sebastian Mieck und Hans Joachim Krautz

In den letzten zwei Dekaden ist ein rascher Zubau von Photovoltaik(PV)-Kraftwerken verschiedener Leistungsgrößen zu konstatieren. Damit einhergehend wächst das Interesse aus Wissenschaft und Wirtschaft, Stärken und Schwächen der Technologie zu ergründen sowie die Effizienz in Herstellung und Betrieb weiter zu entwickeln. Für Planung und Betrieb von PV-Kraftwerken sind z.B. valide Ertragsprognosen anzustreben, aber auch Rückschlüsse aus dem Monitoring für zukünftige PV-Technologien zu ziehen. Die Analyse, Auswertung und Verarbeitung von meteorologischen und technischen Messdatensätzen spielt dabei eine wesentliche Rolle. Im diesem Artikel werden zeitlich hoch aufgelöste Messdatensätze eines mobilen, autarken Testsystems in einem ersten Schritt analysiert. In einem zweiten Schritt wird eine praktikable Vorgehensweise für die Aufbereitung der Messdaten vorgestellt, um diese für weiterführende Berechnungen, z.B. Identifikation von Photovoltaik Modulparametern für Ertragsberechnungen, verfügbar zu machen. Im Vordergrund stehen insbesondere die Flexibilität, Adaptierbarkeit sowie Codeperformanz der Aufbereitungsprozedur.

Entwicklung von Algorithmen zur Einsatzplanung und Steuerung von Power-to-Heat-Anlagensystemen zur effizienteren Nutzung regenerativer Überschussenergien

Nikolaos Panagrotis Sakkas, Christian Ziems, Joachim Posselt und Hans Joachim Krautz

In einem zukünftigen Energieversorgungssystem mit einem Anteil von 80 % erneuerbarer Energien an der Gesamtenergiebereitstellung, spielen Systemdienstleistungen wie die Bereitstellung von Regelleistung im engen Zusammenspiel mit neuen intelligenten Speicherkonzepten auf allen Versor-gungsebenen eine übergeordnete Rolle. Das Power-to-Heat-Konzept bedeutet die Umwandlung von Strom in Wärme in einem Versorgungssystem, welches Wärme entweder aus Strom oder fossilen Brennstoffträgern erzeugen kann. Ein klassisches Beispiel ist das Fernwärmesystem eines Stadtwerkes. ­Power-to-Heat-Applikationen bieten die Möglichkeit, bei geringen Investitionskosten Strom aus erneuerbaren Energien zu integrieren, bevor dieser abgeregelt werden muss. Die eingesetzten technischen Komponenten sind seit Jahrzehnten erprobt und dementsprechend ausgereift. Weiter bietet Power-to-Heat die Möglichkeit der Realisierung erheblicher volkswirtschaftlicher Einsparungen sowie einer Reduktion beim Ausstoß von klimaschädlichem Kohlenstoffdioxid. Wärmenetze sind besonders geeignet als Speicheroption für erneuerbare Energien. In diesem Zusammenhang werden Algorithmen zur Ausgestaltung eines Einsatzplanungs- und Steuerungstools entwickelt und auf ihre Einsatzfähigkeit hin überprüft.

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