Ausgabe - VGB PowerTech Journal 8/2019

Herzlich willkommen zum VGB-Kongress 2019

Innovation wird oft mit Ideen und Erfindungen gleichgesetzt. Wörtlich bedeutet Innovation jedoch „Neuerung“ oder „Erneue-rung“. Und genau darum geht es auch beim zukünftigen Energiesystem. Die meisten Technologien müssen nicht erst neu erfun-den werden, sie existieren bereits. Innovativ müssen jedoch Einsatz und Kombination technischer Lösungen sein, um auch zu-künftig eine sichere, kostengünstige und umweltverträgliche Energieversorgung zu gewährleisten. Digitalisierung, Dezentrali-sierung, Demokratisierung und Dekarbonisierung sind die großen Trends der nächsten Jahre. Die Integration der Erneuerbaren, Flexibilität in der Erzeugung, Demand-Side-Management, Speichertechnologien, Power-to-X, Sektorenkopplung und E-Mobilität werden die technische Grundlage bilden. Der innovative Einsatz dieser Lösungsoptionen ist die eigentliche Herausforderung der Energiewende.[weiter...]

Perspektivische Entwicklung der Stromerzeugung Europas

Stefan Ulreich und Hans-Wilhelm Schiffer

Der europäische Kraftwerkspark wird – bedingt durch die technische Lebensdauer der konventionellen Anlagen – in den Jahren 2025 bis 2030 einen Paradigmenwechsel erleben. Der absehbare Wandel wird durch die in den letzten Jahren zunehmenden Bestrebungen, Kern- und Kohlekraftwerke vor dem Ende ihrer technischen und ökonomischen Lebensdauer stillzulegen, verstärkt. Die wegbrechende Erzeugungsmenge aus konventionellen Kraftwerken kann durch den Zubau an erneuerbaren Energien kompensiert werden. Allerdings muss zur Aufrechterhaltung der Stabilität im Netz erreicht werden, dass zu jeder Zeit die notwendige gesicherte Leistung verfügbar ist. Konventionelle Kraftwerke, die bisher den größten Teil der gesicherten Leistung bereitstellen, stehen künftig nur noch in deutlich vermindertem Umfang zur Verfügung. Deshalb müssen ab dem genannten Zeitraum erneuerbare Energien und Flexibilitätsoptionen, wie Speicher und Demand Response, stark wachsende Beiträge zur gesicherten Leistung übernehmen, um das gewohnte Maß an Versorgungssicherheit zu erreichen. Zur Veranschaulichung der anstehenden Herausforderungen wird in dem vorliegenden Artikel die Sterbelinie des konventionellen Kraftwerksparks der EU-28 betrachtet.

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Transformation des deutschen Energiesystems – Technology Readiness Levels 2018

Christoph Pieper und Michael Beckmann

Der Artikel fasst die Ergebnisse der wissenschaftlichen Studie „Transformation des deutschen Energiesystems – Auf dem Weg zur Photovoltaik und Windkraft – Technology Readiness Levels 2018“ zusammen. Im Mittelpunkt der Studie steht der Entwicklungsstand relevanter Technologien auf Basis von Technology Readiness Levels. Weiterhin werden Entwicklungspotenziale und -grenzen sowie die notwendigen Leistungskapazitäten für ein bestimmtes Energiesystem, das hauptsächlich auf Strom basiert, hervorgehoben. So werden erneuerbare Energiequellen, die für die Stromversorgung in Deutschland geeignet sind, Technologien zur Umwandlung von Primärstrom für andere Energiebereiche (Heizung und Mobilität) und Speichertechnologien in den Anwendungsbereich einbezogen. Darüber hinaus werden nicht-konventionelle Technologien für die Stromversorgung und Netztechnologien untersucht. Das zugrunde liegende Technology Readiness Assessment ist eine Methode zur Bestimmung der Reife dieser Systeme oder ihrer wesentlichen Komponenten. Die Hauptkriterien für die Bewertung sind Umfang, Systemtreue und Umgebung. Um die relevanten Größen für bestimmte Energietechnologien hinsichtlich Leistungs- und Speicherkapazitäten abzuschätzen, wird ein nachvollziehbares Simulationsmodell erstellt und implementiert. Es ermöglicht die Berechnung einer erneuerbaren, volatilen Stromversorgung auf der Grundlage historischer Daten und die Anzeige von Last- und Speichereigenschaften. Infolgedessen variiert der Technology Readiness Level der verschiedenen untersuchten Systeme stark.

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Wasserkraftanlagen – Ausschreibung und Auftragsvergabe

VGB PowerTech

Bei jedem Projekt mit externer Beteiligung stellt sich die Frage nach dem am besten geeigneten Lieferanten. Der zur Klärung der Frage zur Verfügung stehende Zeitraum von der Ausschreibung bis zur Vergabe ist im Vergleich zur Projektdauer meistens sehr kurz. Da die Auswahl aber eine bedeutende Auswirkung auf den Ablauf des Projekts, die erreichbare Qualität und die Kosten hat, handelt es sich um eine äußerst wichtige Phase. Sowohl in der Wahl des Ausschreibungstyps als auch bei den Vergabeverhandlungen bestehen Gestaltungs- und Lenkungsmöglichkeiten, wobei mit zunehmender Einflussnahme natürlich auch der Planungs- und Überwachungsaufwand steigt.

Wasserkraftanlagen – Erfahrung und technische Kompetenz

VGB PowerTech

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.

KI-Diagnose für Wartungsteams: Entwicklung eines digitalen Zwillings

Inès Allard de Grandmaison, Laurent Muszynski und Aurélien Schwartz

Durch die Kombination eines Digitalen Zwillings und Künstlicher Intelligenz (KI) hat das F&E-Zentrum der EDF eine neue Technologie für die Diagnose in Betrieb und Instandhaltung von Stromerzeugungsanlagen entwickelt. Daraus wurde von den Entwicklern der patentierten Technologie und weiteren Mitarbeitern der EDF-Gruppe das Start-up-Unternehmen unter dem Namen METROSCOPE gegründet. Die Lösung umfasst eine Software, die bereits in mehreren französischen Kernkraftwerken erfolgreich implementiert wurde und derzeit in einer GuD-Anlage sowie im Kühlsystem eines Rechenzentrums eingesetzt wird. Zunächst wird der Aufbau des physikalisch basierten Digitalen Zwillings der Anlagen beschrieben und dessen Kalibrierung auf die Prozessdaten erläutert. Der Digitale Zwilling wird in Kombination mit einem KI-Algorithmus zur Analyse der Prozessdaten verwendet. Das Ergebnis sind Angaben zur analysierten Anlage, die den Gesamtprozess beeinflussenden Parameter und deren Auswirkungen auf die Gesamtleistung der Anlage identifizieren, d.h. vor allem Fehlerquellen. Dies ermöglicht es den Operaeuren, den Gesamtzustand der Anlage und iher Komponenten exakt zu überwachen.

Cybersecurity Act, IT-Sicherheitsgesetz 2.0 und die aktuellen Cybergefahren in der Energiewirtschaft

Stefan Loubichi

Die Energiewirtschaft in Europa ist in den Fokus der Cyber-Kriminellen geraten und die (noch nicht einmal durch Cyber-Kriminalität verursachten) Störfälle im europäischen Netz nehmen zu. Wir benötigen somit unbedingt zeitnah einen Rahmen zum Handeln, zumal Deutschland sowohl in Hinblick auf die Digitalisierung noch in Hinblick auf Cybersecurity auf einem der Spitzenplätze liegt. Die NIS-Direktive, das deutsche IT-Sicherheitsgesetz 1.0 sowie die Kritis-VO haben letztlich bei einigen Kritis-Sektoren versagt, da es oftmals günstiger ist, Strafen zu zahlen denn Sicherheit zu implementieren und zu zertifizieren. Dies ändert sich alles mit dem Cybersecurity Act, der trotz aller Verbesserungspotentiale zusammen mit der Normenfamilie IEC 62443 als Schritt in die richtige Richtung anzusehen ist. Um erfolgreich zu bestehen, muss die Energiewirtschaft jetzt wichtige Schritte umsetzen. Nur so werden wir die Gefahren meistern!

Exzellente Baustoffe aus Asche – neue Anwendungen

Frans van Dijen

Insbesondere Flugaschen aus der Steinkohlefeuerung werden in Baustoffen eingesetzt, z.B. zum partiellen Ersatz von Zement in Beton. (Flug-)Asche aus der Verbrennung von Braunkohle, subbituminöse Kohle, Holz, Baumrinde usw. können auch zur Herstellung von anorganischen Baustoffen mit ausgezeichneter Qualität verwendet werden. Andere anorganische Industrierückstände können auch zur Herstellung von Baustoffen wie Gips und granulierter Hochofenschlacke (GGBFS) eingesetzt werden. Neben den hervorragenden Eigenschaften können vor allem Geopolymere ohne weitere CO2-Emissionen, mit einem sehr geringen spezifischen Energieverbrauch und mit billigen Rohstoffen hergestellt werden. Auf diese Weise kehrt der alte römische und griechische Beton zurück.

Ein pragmatischer Ansatz für den sicheren Umgang mit chemotoxischen Stoffen

Howard Chapman, Marc Thomas und Stephen Lawton

Die chemotoxische Sicherheit in der Nuklearindustrie umfasst ein breites Themenfeld, das in erster Linie die Gefahren für die menschliche Gesundheit durch Stoffe und Verbindungen aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften behandelt. Dazu gehören auch Gefahren, die zu Gesundheitsschäden führen können. Nukleare Standorte mit ihrem Hintergrund zum Umgang mit radioaktiven Stoffen und Risiken haben aufgrund der Notwendigkeit umfangreicher Sicherheitsmaßnahmen mit der Forderung nach hochintegrierten Mess- und Kontrollmaßnahmen umfassende Standards für einen sicheren Umgang mit dem Ziel höchster Sicherheit geschaffen. Grundlegende Vorschriften sowie neuere Entwicklungen für chemotoxische Bewertungen werden vorgestellt, um der Herausforderung für die Erstellung pragmatischer Ansätze für Sicherheit und Gesundheitsschutz zu entsprechen. Von besonderem Interesse sind die Ansätze und vorgestellten Verfahren, da sie sich auf die gesamte Prozessindustrie sowie für die Aus- und Weiterbildung von Personal übertragen lassen.