Ausgabe - VGB PowerTech Journal 8/2020

VGB – Energy is us!

Dr. Oliver Then

Energy is us – unter diesem Motto geht der VGB PowerTech den Weg in das Energiesystem der Zukunft. In diesem Jahr feiert unser Verband sein hundertjähriges Gründungsjubiläum. Unsere mehr als 430 VGB-Mitglieder aus 33 Ländern eint die Erkenntnis, dass aus der gemeinsamen Verbandsarbeit wertvolle Impulse für die Entwicklung des eigenen Unternehmens entstehen. Diese Mehrwerte ergeben sich durch Erfahrungsaustausch, Wissenstransfer, Standardisierung und Innovationen, die erst durch eine gemeinschaftliche Plattform wie den VGB PowerTech möglich werden.[weiter...]

Können E-Kraftstoffe die Erzeugungslücke bei den erneuerbaren Energien schließen? Ein Rückblick.

Thorsten Krol und Christian Lenz

Eine große Herausforderung bei den Dekarbonisierungsbemühungen der Regierungen weltweit besteht darin, die hohe Verfügbarkeit von elektrischer Energie in Zeiten der Nichtverfügbarkeit erneuerbarer Energien aufrechtzuerhalten. Eine Option, die derzeit diskutiert wird, ist die Nutzung von überschüssiger Energie aus erneuerbaren Energien zur Erzeugung und Speicherung von E-Kraftstoffen. In diesem Beitrag wird die Verfügbarkeit von überschüssiger erneuerbarer Energie am Beispiel Deutschlands unter Berücksichtigung Redispatch und Spitzenkappung diskutiert. Der Strombedarf zur Herstellung der E-Kraftstoffe, die Produktionsprozesse von E-Wasserstoff, E-Methan, E-Methanol oder E-Ammoniak sowie eine Kostenschätzung einschließlich einer Hochrechnung der Kosten bis 2030 werden als Ergebnis mehrerer Studien detailliert dargestellt. Die physikalischen Eigenschaften der Kraftstoffe werden aufgelistet, die sich aus verschiedenen Quellen ergeben. Schließlich wird auf der Grundlage der Gesamtkosten der Prozesse und ihrer Effizienz die mögliche zukünftige Speicherung und Nutzung von überschüssiger erneuerbarer Energie als Brennstoff zur Sicherung der Stromversorgung bei Dunkelflaute diskutiert. Darüber hinaus werden ihr Potenzial bei der Sektorkopplung zur Dekarbonisierung des Industrie- und Transportsektors sowie die Auswirkungen auf den Betrieb von modernen Erzeugungstechnologien wie Gasturbinen und Verbrennungsmotoren skizziert.

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Know-how und Kapazitätssicherung für die Instandhaltung von konventionellen Kraftwerken

Thomas Porsche, Gerald Weiß und Nadine Müller

Das Instandhaltungsmanagement der Lausitz Energie Kraftwerke AG (LEAG) plant und realisiert alle erforderlichen technischen Serviceleistungen für den sicheren und wirtschaftlichen Betrieb der Kraftwerksanlagen. Dabei wird der größte Anteil der gewerblichen Instandhaltungsleistungen durch externe, kompetente Servicepartner realisiert. Durch den wirtschaftlichen Druck, die steigenden Anforderungen an Flexibilität und den spürbaren Rückgang an Fachkräften gewinnt die Sicherung von Know-how und quantitativen sowie qualitativen Kapazitäten dabei immer stärker an Bedeutung. Dies gilt sowohl für das LEAG: eigene Personal, als auch für das Personal der Servicepartner. Der Beitrag beschreibt die aktuelle Situation im Unternehmen und der Region und deren Auswirkungen auf die Instandhaltung der Kraftwerksanlagen. An Hand von ersten Ideen und Beispielen werden Handlungsmöglichkeiten zur Reaktion auf die veränderten Rahmenbedingungen aufgezeigt.

Netzseitige Anregung von Torsionsschwingungen durch die Einspeisung von subsynchronen Strömen

Matthias Humer

Im folgenden Beitrag werden Ergebnisse der Untersuchung über die Auswirkung der Einspeisung von subsynchronen Strömen aus dem elektrischen Netz in den Generator vorgestellt. Hierdurch werden letztendlich Torsionsschwingungen des Wellenstrangs angeregt, welche im Resonanzfall sehr hohe Amplituden erreichen können. Im Takt der Torsionsschwingungen oszilliert die in der Statorwicklung induzierte Polradspannung, was zur Einspeisung subsynchroner Ströme aus dem Generator in das elektrische Netz führt. Der Fokus wird auf die Auswirkung dieser Ströme im System „Generator-Netz“ gerichtet. Deshalb werden unterschiedliche analytische Ansätze hinsichtlich der subsynchronen Leistungsanregung vorgestellt und bewertet. Insbesondere werden die analytischen Gleichungen der Generatorleistung abgeleitet, die durch subsynchrone elektrische Ströme erzeugt werden.

Steigerung der Effizienz und Lebensdauer von Lagern und Getrieben durch innovative Schichtsilikat-basierte Additivierung

Stefan Bill und Petr Chizhik

Für alle gängigen Windenergieanlagen ist eine Lebensdauer von 20 Jahren vorgesehen, wobei natürlich versucht wird, diese nach Möglichkeit um einige Jahre, ggf. bis auf 30 Jahre zu verlängern. Während dieser Nutzungszeit werden sowohl das Getriebe als auch die Lager durch Verschleiß beeinträchtigt, sodass diese Bauteile bei vielen Anlagen (manchmal sogar mehrfach) ausgetauscht werden müssen, was mit sehr hohen Kosten verbunden ist. Die REWITEC Technologie hilft, solche Schäden deutlich zu reduzieren oder sogar zu verhindern, wobei der Einsatz sowohl bei neuen, als auch bei bereits vorgeschädigten Systemen empfohlen ist. Bei der Technologie handelt es sich um ein innovatives Schmierstoffadditiv mit einer schützenden und reparierenden Wirkung, das überwiegend aus Schichtsilikaten in Form von Mikro- und Nanoteilchen besteht. Dabei wird der Schmierstoff von den aktiven Teilchen als Träger benutzt, um die reibenden Metall- Oberflächen zu erreichen und sie durch Adsorption zu bedecken. Die neue, modifizierte Oberfläche wird dadurch aus tribologischer Sicht optimiert und geschützt, sodass Oberflächenrauheit, Reibung, Verschleiß und Temperatur im System reduziert werden. Dies führt zu einer signifikanten Verbesserung der Effizienz und der Lebensdauer.

Erste Erfahrungen mit der Anwendung von Heizflächen-Beschichtungen aus der kohlebasierten Energieerzeugung im MHKW Berlin-Ruhleben und MHKW Iserlohn

Andreas Salamon, Peter Grebe und Falk Olaf Ewert

Die Prozesse der Korrosion und Erosion in Dampfkesselanlagen zur Erzeugung von Heizwärme und elektrischen Energie stellen ein wichtiges Problem dar. Diese Prozesse beeinflussen stark die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Betriebes dieser Anlagen. Um einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb dieser Anlagen, unter Beachtung des Umweltschutzes zu gewährleisten wurde der Schutz vor Korrosion und Erosionsschutz zu einer Notwendigkeit. Es wurden geeignete, bereits bekannte Schutzbeschichtungen getestet und neue entwickelt. Die ersten Erfahrungen haben schnell gezeigt, dass die Investitionskosten für den Korrosion- und Erosionsschutz sich relativ schnell amortisieren. Die Prozesse der Korrosion und Erosion in Waste to Energy (WtE) Anlagen, die sehr inhomogene und stark schadstoffbelastete Brennstoffe verbrennen sind viel stärker im Vergleich zu kohlebasierten Kraftwerken. Aus diesem Grunde kann in der grundsätzlichen Betrachtungsweise nicht davon ausgegangen werden, dass die Schutzbeschichtungen aus kohlebasierter Energieerzeugung auch in den WtE-Anlagen mit entsprechendem Erfolg eingesetzt werden können. In vorliegendem Beitrag werden Schutzbeschichtungen vorgestellt, die in der polnischen kohlebasierten Energieerzeugung bereits etabliert sind. Aufgrund der positiven Erfahrungen wurde versucht, diese Schutzschichten in WtE-Anlagen in Deutschland zu testen. Hier werden die ersten Erfahrungen mit Testapplikationen in Müllheizkraftwerken in Iserlohn und Berlin-Ruhleben vorgestellt.

Das Biofficiency Project | Teil 2:
Eine Vorlage für den Entwurf der nächsten Generation von biomassebefeuerten Heizkraftwerken

Thorben de Riese, Lynn Hansen, Despina Magiri-Skouloudi, Konstantinos Braimakis, Liisa Clemens, Christian Bergins, Sebastian Fendt, Sotirios Karellas und Hartmut Spliethoff

Das von der EU geförderte Projekt Biofficiency entwickelte einen Entwurf für die nächste Generation von biomasse-gefeuerten Kraft-Wärme- Kopplungsanlagen, die mit Brennstoffen niedriger Qualität arbeiten und eine sichere und nahezu kohlenstoffneutrale Stromerzeugung gewährleisten. In dem ersten Teil dieser Publikation (veröffentlich im VGB PowerTech Journal 7 (2020)) wurde eine Zusammenfassung der Versuche zur Bewältigung aschebedingter Probleme in biomassegefeuerten Kesseln gegeben. In diesem zweiten Teil wird zuerst das neue, in dem Biofficiency Projekt entworfene KWK-Konzept vorgestellt. Die hier gezeigte 300 MWth Staubfeuerungsanlage besitzt einen Gesamtwirkungsgrad von 92,9 % und hält gleichzeitig die ambitionierten Emissionsziele der Erneuerbare-Energien-Richtlinie RED II sowie des LCP-BREF ein. Im Anschluss werden die durch das Projekt ermöglichten technologischen Verbesserungen, verringerte operative Risiken sowie die Verringerung der Umweltbelastung bei der Stromgewinnung dargestellt. Zuletzt wird der verbleibende Forschungsbedarf dargestellt.

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VGB auf dem Weg ins Energiesystem der Zukunft

VGB PowerTech

Mit seinem White Paper zeigt der Internationale Verband der Energieanlagenbetreiber auf, welche Handlungsfelder für die Gestaltung des Energiesystems der Zukunft wichtig sind und welchen Beitrag der VGB dazu leistet. [weiter...]

100 Jahre VGB: Eine Zeitreise | Gasturbinen

  • Planungsgrundlagen, technische Ausführung und vorgesehene Betriebsweise der Anlage mit kombiniertem Gas-Dampfprozeß der Neckarwerke AG
    S. Bernhardt
  • Möglichkeiten der Kombi-Kraftwerke mit Hochtemperatur-Gasturbinen
    D.G. Johnson
  • Gasturbinen für die Kraftwerkstechnik
    S. Wittig