Ausgabe - VGB PowerTech Journal 9/2015

Gesicherte Leistung der Wasserkraft in Deutschland und Österreich

Markus Pfleger, Hans-Peter Ernst, Klaus Engels und Rudolf Metzka

Beim derzeitigen Umbau des Energieversorgungssystems spielt der Ausgleich von Fluktuationen eine wesentliche Rolle. Wasserkraft stellt als erneuerbare Energiequelle gesicherte Leistung bereit. In Deutschland und Österreich gibt es bewährte Definitionen, den Beitrag von Wasserkraftwerken zur gesicherten Leistung zu quantifizieren. Diese Definitionen sollen auf konkrete Beispiele angewandt und das Ergebnis mit den tatsächlichen Möglichkeiten der Kraftwerke bzw. von Kraftwerksgruppen abgeglichen werden. Als Ergebnis ergibt sich eine Bandbreite gesicherter Leistung als Prozentsatz der installierten Leistung.

Regelleistung und Kurzzeitspeicherung bei Laufwasserkraftwerken

Christian Seidel

Heute werden Niederdruckanlagen aufgrund der über das Jahr anfallenden großen Zuflussmengen i.A. als reine Laufwasserkraftwerke ausgeführt. Die Durchflussmenge wird hierbei gleichmäßig ohne Zwischenspeicherung verarbeitet. Eine Speicherung der ankommenden Wassermenge über einen größeren Zeitraum, wie bei den Speicherwasserkraftwerken, ist infolge der wesentlich größeren Zuflussmengen nicht möglich, da hierfür große Stauräume geschaffen werden müssen. Für die Kurzzeitspeicherung sind dahingegen die Stauräume von Laufwasserkraftwerken im Rahmen bestimmter Grenzen sehr gut geeignet. Das Kurzzeitspeicherpotenzial von 430 großen Wasserkraftanlagen in Deutschland wurde untersucht und im Hinblick technischer Aspekte bewertet.

Planung und Bau des Fischpasses Straßburg

Anne Didiot

Die Stromerzeugung spielt sich in einem Umfeld ab, das sehr stark von der Umsetzung der europäischen Gesetzgebung und von den Anliegen des Umweltschutzes geprägt ist. Am Rhein, einem internatio­nalen Gewässer, das also exemplarisch ist, was Abstimmungen auf vielfältiger Ebene anbelangt, wird dieser Aspekt von EDF im Rahmen eines Gesamtprogramms gefördert, das die Rückkehr des Lachses bis Basel sicherstellen soll. Der Fischpass Straßburg ist eine Wanderhilfe für Fische, die bemerkenswert ist, sowohl was die Dimensionierung angeht als auch, was ihren innovativen Charakter aufgrund der Anlage eines naturähnlichen Baches betrifft.

Unterstützung der Netzstabilität durch Windenergieanlagen mit Hilfe von virtuellen Synchrongeneratoren

Klaus Bollmann, Johannes Adler, Bernd Orlik und Holger Raffel

Die in Europa durch Windenergie gewon­nene Energie soll gemäß Plänen der EU von 200 Mrd. kWh im Jahr 2012 auf rund 495 Mrd. kWh im Jahr 2020 erhöht werden. Heutzutage sind es die großen, die stabilisierende Funktion für die Stromnetzregelung übernehmen. Wenn in Zukunft die Großkraftwerke durch dezentral aufgestellte erneuerbare Erzeuger ersetzt werden sollen, müssen im Umkehrschluss die Eigenschaften und Funktionen der bisher für die Netzstabilität verantwortlichen Dampfkraftwerke auf die Windenergieanlagen übertragen werden. Das vorgeschlagene Konzept zeigt auf, wie ein Strukturwandel in der Regelung von Windenergieanlagen durchzuführen, damit wir auch in Zukunft verlässlichen Strom beziehen können.

Der Arbeitsschutz und die Betriebssicherheit von Serviceliften in Windenergieanlagen

Stephan Reis

Servicelifte bringen in vielen Windenergieanlagen Personal und Material vom Turmfundament ins Maschinenhaus. Die Aufzüge müssen regelmäßig gewartet und von einer zugelassenen Überwachungsstelle geprüft werden. Mit der novellierten Betriebssicherheitsverordnung haben sich zum 1. Juni 2015 die Fristen dafür geändert bzw. vereinheitlicht. Die Prüfungen sichern auch die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen. Servicelifte sind entscheidend bei der Wartung und Instandhaltung der Anlagen. Neben Lastenwinden und Bordkranen sind es vor allem Servicelifte, die die Fachkräfte und ihr Werkzeug sowie Ersatzteile und Komponenten befördern.

Implementierung solarthermischer Kraftwerke durch optimierte Integrationsansätze mit fossilen Energieträgern

Jürgen H. Peterseim und Udo Hellwig

Solarthermische Kraftwerke mit Salzschmelzenspeichern besitzen eine technologisch ausgereifte Speichertechnik. Aufgrund der bislang geringeren installierten Leistung sind die Fertigungs- und Installationserfahrungen weniger ausgeprägt und die spezifischen Anlagenkosten höher als bei der Photovoltaik. Solarthermische Systeme lassen sich relativ einfach in fossil gefeuerte Kraftwerke integrieren und dies ermöglicht deutliche Kosten­reduzierungen, da bereits vorhandene Infrastruktur mitgenutzt werden kann. Der Beitrag beschreibt den aktuellen Stand von solarthermischen Hybridkraftwerken und zeigt das Potential zur Wirkungsgradverbesserung an einem 200 MW Fallbeispiel in Australien.

Energetische Nutzung von Mischgrün in Biogasanlagen

Saskia Oldenburg, Naiana Suter, Benjamin Jaiser und Kerstin Kuchta

Ziel des vorgestellten Vorhabens ist die Ermittlung der Schwankungsbreite der Zusammensetzung von Mischgrün über ein Jahr im Hinblick auf die energetische Verwertung in Biogasanlagen. Hierbei werden die Schwerpunkte auf die Grünabfälle aus privaten Haushalten und von öffentlichen Grünflächen gelegt. Über eine theoretische Unterteilung des Substratstroms in verschiedenen Fraktionen und eine Recherche über die prozentuale Aufteilung dieser Fraktionen über ein Jahr wird ein theoretischer Jahresverlauf erstellt, welcher im Anschluss durch drei Versuchsreihen praktisch verifiziert wird.

Dezentrale Energiekonversion, Speicherung und deren Entwicklungsperspektiven

Robert Daschner, Andreas Apfelbacher und Andreas Hornung

Die Energiewende hat Auswirkungen auf die Energieerzeugungsstruktur in Deutschland. Zukünftig werden sich diese Tendenzen verstärken und zunehmend Energie mit dezentralen Anlagen, beispielsweise aus Wind, Sonne aber auch Biomasse und Abfall, erzeugt. Wie eigene Modellrechnungen zeigen, ist absehbar, dass der Energieausgleichsbedarf infolge der hohen installierten Leistung vor allem bei Windkraft- und PV-Anlagen in Kombination mit der fluktuierenden Erzeugung stark zunimmt. Aufgrund der zunehmenden Überdeckung des Strombedarfs ist Energie in Form von Strom, Wärme, aber auch chemisch zu speichern, da somit Langzeitspeicherung und der Systemübergang von Strom auf weitere Nutzungsformen wie Grundstoffe für die chemische Industrie und Kraftstoffe für Mobilität erreicht werden können.

Li-Ionen-Energiespeicher stellen ihre Fähigkeiten in realen Stromversorgungsprojekten unter Beweis

Susan Palenta

Energiespeichersysteme spielen mittlerweile in Stromversorgungsnetzen weltweit eine wesentliche Rolle. Sie unterstützen den Ausgleich von Angebot und Nachfrage, wodurch ein flexibleres Netzmanagement ermöglicht und eine optimierte Energieeffizienz gewährleistet wird. Im vorliegenden Beitrag wird erläutert, dass die Li-Ionen-Batterietechnologie die ideale Kombination von Leistung, Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer bietet, welche die Grundlage für die Konstruktion von Energiespeicher-Komplettsystemen vom Kilowattstunden- bis zum Megawattstunden-Bereich bildet. Darüber hinaus werden in dem vorliegenden Beitrag mehrere bereits realisierte Projekte vorgestellt, die eine Übersicht der verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von Li-Ionen-Energiespeichern in jedem Abschnitt der Energieversorgungskette bieten.

Erfahrungen mit dem Neubauprojekt Kraftwerk Moorburg

Udo Gade

Das Projekt Moorburg unterscheidet sich mit einer außerordentlich langen Projektlaufzeit von mehr als 10 Jahren zu ähnlichen Projekten der 1990er-Jahre mit Projektlaufzeiten von 6 bis 7 Jahren. Einflüsse wie Veränderungen im Energiemarkt, strukturelle Anpassungsprozesse bei einer Vielzahl von Herstellern, Personalreduzierungen und Umstrukturierungen im eigenen Unternehmen werden diskutiert. Es wird versucht, auf die Frage, wie man zukünftig eine bessere Projektabwicklung im Hinblick auf Budget-, Qualitäts- und Termin­sicherheiten erreichen kann, einige Antworten zu formulieren.

Angewandte Forschung für die Energiewirtschaft

Wolfgang Woyke

Aus dem Auftrag für Forschung und Lehre heraus und mit dem Anspruch auf Praxisbezug bereits im Studium konzentrieren sich Fachhochschulen heute in ihren Forschungsaktivitäten oftmals auf Kooperationsprojekte mit Führung oder im Auftrag von Industriepartnern. Vor dem Hintergrund ihrer wirtschaftswissenschaftlichen Grundausrichtung positioniert sich die Fachhochschule Kufstein Tirol rund um die wirtschaftswissenschaftliche Anwendung technischer und sozialer Managementtrends. In dieser Umgebung drehen sich die Forschungsthemen des Studiengangs Europäische Energiewirtschaft in erster Linie um Themen der dezentralen Erzeugung, Smart Metering und Energieanwendung.

Die (Anlagen-)Verantwortung des Kraftwerksmeisters als Schichtleiter aus organisatorischer und ausbildungstechnischer Sicht

Markus Bieder und Hans-Werner Otte

Dieser Beitrag thematisiert, welche Verpflichtungen sich bei der Übertragung von Unternehmerpflichten auf verantwortliche Personen im Kraftwerksbetrieb im Sinne der Rechtssicherheit ergeben. Es wird aufgezeigt, welche Aufgaben und Pflichten insbesondere Kraftwerksmeister als Führungskräfte und „Verantwortliche Personen“ übertragen bekommen. In der betrieblichen Praxis wird bei näherer Betrachtung schnell der Unterschied zwischen Wunsch und Wirklichkeit deutlich.

Moderne Überhitzerkonzepte für Müllverbrennungsanlagen

Simon Nachreiner, Mirjam Troßmann-Göll und Ralf Dräger

An Müllverbrennungsanlagen werden immer höhere Anforderungen im Hinblick auf die Energieeffizienz gestellt. Die heute üblichen Dampfparameter von 40 bar und 400 °C sind das Resultat einer langjährigen Entwicklung im Hinblick auf Korrosion, vor allem an den Überhitzern. Eine weitere Steigerung der Effizienz lässt sich durch eine Erhöhung der Dampftemperatur erreichen. Es werden speziell für Müllverbrennungsanlagen zwei neue Überhitzerkonzepte vorgestellt, welche eine Anhebung der Heißdampftemperatur auf über 400 °C bei gleichzeitigem effektiven Schutz gegen Korrosion ermöglichen. Beide Überhitzer befinden sich im 1. Zug des Kessels und haben durch umfangreiche Tests ihre Funktionstüchtigkeit bewiesen.

Bestimmung von Staub- und Aerosol-Fraktionsabscheidegraden eines in den REA-Sprühturm integrierten Nasselektrofilters

Martin Mikl, Harald Reissner und Christian Weiß

Um möglichen zukünftigen Anforderungen an Rauchgasreinigungen hinsichtlich Staub- und Aerosolabscheidungen gerecht werden zu können, wurde eine integrierte Kombination, bestehend aus Nasselektrofilter (NEF) und Rauchgasentschwefelungssprühturm (REA) in Form einer Pilotanlage konzipiert. Die durch diese Kombination erzielbaren Staub und Aerosolabscheidegrade liegen erwartungsgemäß viel höher als man diese bei einem reinen REA-Sprühwäscher erreichen könnte. Ein wesentlicher Vorteil dieser Versuchsanlage besteht darin, durch die Rauchgasabnahme vom Standortkraftwerk, sehr realitätsnahe Versuchsbedingungen untersuchen zu können.

Kurzbericht über die Tätigkeit des VGB PowerTech in 2014/2015

VGB PowerTech

VGB PowerTech e.V. ist der europäische technische Fachverband für die Strom- und Wärmeerzeugung. Zusammengefasst werden die wesentlichen Ergebnisse der Arbeit von VGB PowerTech, d.h. im Einzelnen der VGB PowerTech-Geschäftsstelle mit den Competence Centern „Kernkraftwerke“, „Kraftwerkstechnologien“, „Erneuerbare Energien und Dezentrale Erzeugung“, „Umwelttechnik, Chemie, Sicherheit und Gesundheit“ sowie den „Technischen Services“. Bei der Kraftwerksforschung bringt sich VGB über die VGB-Forschungsstiftung ein und fördert wichtige Themen aus Mitteln der unterstützenden Unternehmen. Zusätzlich veranstaltet VGB Seminare, Fachtagungen, Konferenzen und den jährlich stattfindenden Kongress „Kraftwerke“. Diese Tagungen sind eine weitere Plattform des internationalen Erfahrungsaustausches – und nicht zuletzt auch diese Fachzeitschrift.