Ausgabe - VGB PowerTech Journal 9/2017

Herzlich willkommen zum „VGB-Kongress 2017“ Erzeugung im Wettbewerb

Dr. Hans Bünting und Erland Christensen

„Erzeugung im Wettbewerb“, dies ist das Motto unseres diesjährigen Kongresses, zu dem wir Sie am 13. und 14. September 2017 in die Messe Essen einladen. Nationale und internationale Entwicklungen bei der Stromerzeugung kennzeichnen eindrucksvoll den technisch-wirtschaftlich und politisch getriebenen Umbruch in der Energiewirtschaft: So ist im europäischen Strommarkt das EBIT der konventionellen Stromerzeugung von 2008 bis 2015 um 70 % gesunken, das EBIT der gesamten Erzeugung um 28 %. [weiter...]

Status und Zukunft der alpinen Wasserkraft

Nicolaus Römer, Herfried Harreiter, Gundula Konrad und Orkan Akpinar

Der Weg geht zu einem auf erneuerbaren Energien basierenden System, das zunehmend durch Dezentralität und Volatilität geprägt ist stellt die Akteure vor große Herausforderungen. Die Wasserkraft kann gerade in diesem „neuen“ Umfeld aufgrund ihrer hohen Verfügbarkeit, ihrer Speicherfähigkeit und ihrer Verlässlichkeit eine Schlüsselrolle spielen. Vor allem im Alpenraum spielt die Wasserkrafterzeugung längst eine maßgebliche Rolle. So ist in den acht Alpenländern ein beachtlicher Teil der gesamteuropäischen Wasserkraftleistung installiert. Deren Bedeutung geht jedoch noch weit über ihren Beitrag zur emissionsneutralen Stromerzeugung hinaus: Wasserkraftnutzung steht auch für regionale Wertschöpfung, verlässliche Arbeitsplätze, Investitionen und Innovationen sowie für unverzichtbaren Zusatznutzen, wie beispielsweise Hochwasserschutz, Tourismus, Schifffahrt und viele mehr.

Direkte Vermarktung der Windkraft­erzeugung im Burgenland mit Unterstützung durch Batteriespeichersysteme

Thomas Nacht, Martina Weissenbacher und Johannes Paeck

Die Förderung von erneuerbaren Energieträgern führte zu einem starken Ausbau der Windkraft in Österreich. Da aktuell die ersten Windkraftanlagen keine Förderung mehr erhalten, ist es notwendig neue Geschäftsmodelle für diese Anlagen zu finden. Die Entwicklung und Validierung eben dieser Geschäftsmodelle ist das Ziel des Projektes Windvermarktung. Die große Herausforderung bei der Vermarktung von Windenergie ergibt sich aus dem volatilen Charakter der Windkrafterzeugung, mit dem ein Prognosebedarf einhergeht, der Unsicherheiten unterliegt. Eine Untersuchung unterschiedlicher Direktvermarktungsstrategien soll aufzeigen, ob diese wirtschaftlich sind (Netzparität) und darlegen, inwieweit sich die Wirtschaftlichkeit durch den Einsatz von Li-Ionen Batteriespeichern aufwerten lässt.

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Steigende Anforderungen an elektrische Pitchsysteme von Onshore- und Offshore-­Windenergieanlagen - Leistungsstärkere Windenergieanlagen mit neuen Systemdesigns

Helmut Reinke

Die Leistung von Windenergieanlagen (WEA) steigt weiterhin kontinuierlich und zwar sowohl im Onshore- als auch im Offshore-Bereich. Gleichzeitig steht der weitere Ausbau der Windenergiekapazitäten unter einem generellen Kostendruck, der noch zusätzlich durch das Ausschreibungsmodell für neue Projekte erhöht wird. Damit wachsen auch die Anforderungen an modernste Pitchsysteme für Onshore- und Offshore-WEA. Dies betrifft sowohl technische Aspekte und Auslegung als auch der Beitrag für eine nachhaltige Kostenoptimierung bei Entwicklung und Umsetzung. Ein Überblick zu den wichtigsten Varianten von Pitchsystemen wird gegeben und es wird diskutiert, wie elektrische Pitchsysteme den komplexen aktuellen und künftigen Anforderungen der Windenergie bei gleichzeitiger Bewältigung der Herausforderungen des anhaltenden Kostendrucks gerecht werden können.

Absenkung des Teillastlimits an einer Frame 9E mit Precursor für Verbrennungsschwingungen

Driek Rouwenhorst, Julius Becker, Jürgen Gerhard, Jakob Hermann, Julian Niedermeier und Robert Widhopf-Fenk

Die tatsächliche Teillastgrenze einer Gasturbine ändert sich je nach Maschinenzustand und atmosphärischen Bedingungen. Um zwei Frame-9E-Gasturbinen möglichst nah an der Teillastgrenze betreiben zu können, benötigt man im Vergleich zu einem für alle Betriebsfälle festgesetztem Limit eine Strategie mit der die einschränkenden Phänomene in Echtzeit überwacht werden. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Überwachung der Verbrennungsschwingungen dar. Akustische Amplituden treten oft ohne Vorwarnung auf, beeinflussen den Verbrennungsprozess und führen letztlich zu mechanischen Schäden. Ein in Echtzeit berechneter Precursor für die Verbrennungsschwingungen sendet die Stabilitätsmarge an die Gasturbinensteuerung und ermöglicht so eine automatische Stabilisierung beim Erreichen der Teillastgrenze. Neben dem Precursor werden auch andere Werte wie z.B. die CO-Emissionen überwacht.

Wirbelschichttechnologie als Treiber für die kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme

Jaroslaw Mlonka und Grzegorz Szastok

Die Dekarbonisierung des polnischen Energie- und Wärmeerzeugungsnetzes steht im Mittelpunkt der energiepolitischen Programme des Landes, wie es in der Publikation „Die Energiepolitik Polens bis 2030“ umrissen wird. Die niedergelegten Ziele erfordern eine stärkere Diversifizierung bei der Energieversorgung des Landes und vor allem auch den Einsatz klimaneutraler Primärenergieträger. Neue Richtlinien der EU stellen zudem die zukünftige Errichtung von mit Kohle betriebenen Anlagen in Frage, die heute zu 83?% die Stromerzeugung decken und mit 87?% den Wärmemarkt beherrschen. Eine attraktive Option ist der Ersatz alter, bestehender kohlebefeuerter Fernwärmeanlagen durch Anlagen mit zirkulierender Wirbelschicht (CFB) als KWK-Anlage, die Kohle, Abfälle und Biomassen als Brennstoff nutzen kann. Dieser Ansatz erhöht die Gesamteffizienz des Versorgungssystems Strom-Fernwärme und trägt dazu bei, die EU-Ziele bei der Dekarbonisierung zu erreichen.

Anwendung von Risiko basierenden Inspektionsmethoden für konventionelle Kraftwerke

Joachim Rajek, Christian Hörist, Martin Schwarz und Gerald Lackner

Mit der stetigen Weiterentwicklung der Technik in der Prozessindustrie kam es immer wieder zu folgenschweren Unfällen welche in den Medien wie auch der Öffentlichkeit auf breites Interesse stießen. Schon in frühen Jahren entwickelte sich aber auch parallel dazu in der Industrie das Bemühen den Entwurf wie auch den Betrieb von technischen Geräten so sicher wie möglich zu halten. Dies gilt speziell für Einrichtungen wie Druckgeräte und Dampfkessel welchen im Betrieb inhärent ein hohes Gefahrenpotential innewohnt. In diesem Zusammenhang kann die erst kürzlich in Österreich vorgenommene Zulassung von „Überwachung gemäß risikoorientierter Inspektion, ROI“ im 2015 erlassenen Druckgerätegesetz (BGBl. I Nr. 161/2015) als bemerkenswert bezeichnet werden. Es wird damit erstmals die Möglichkeit eingeräumt an Hand einer Risikoabstimmung die Planung und Durchführung von Inspektionen durchzuführen. Dieser Artikel setzt sich mit den Möglichkeiten für Betreiber von Kraftwerken auseinander Inspektion auf Basis von RBI Methoden planen zu können.

VGB-Datenbank unterstützt die Performanceanalyse

Jürgen Aydt, Jean-François Lehougre, Ralf Uttich und Stefan Prost

In der Stromerzeugung gilt ein neues Paradigma: Flexibilität und Anpassungsfähigkeit werden zu Hauptanforderungen, die traditionelle Indikatoren wie Betriebssicherheit, Effizienz und Technologieexzellenz ersetzen. Dies kann die Versorgungssicherheit beeinträchtigen und die Ertragsbilanz – negativ – beeinflussen. Vor diesem Hintergrund wurde dieser Beitrag von der VGB Technical Group Performance Indicators (TG PI) erstellt, um Nutzung und Nutzen von VGB-Statistiken in diesem Umfeld darzustellen. Obwohl die konventionelle Stromproduktion an Bedeutung und Akzeptanz in der öffentlichen Wahrnehmung verliert, zeigt eine aktuelle Studie von VGB zudem die Bedeutung der Verfügbarkeit von konventioneller Erzeugung als unabdingbares Backup von immer mehr erneuerbarer Leistung.

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Langzeitiges Oxidationsverhalten von martensitischen und austenitischen Stählen und von Ni-Basis Legierungen bei 630 bis 725 °C in einem Kraftwerksblock des GKM Mannheim

Reinhard Knödler und Stefan Straub

Das Oxidationsverhalten von martensitischen und austenitischen Stählen sowie von Nickel-Basis Legierungen wurde untersucht, indem Proben dieser Materialien im Dampfkreislauf eines Kessels im Großkraftwerk Mannheim (GKM) ausgelagert wurden. Im Gegensatz zu konventionellen Labortests mit einer konstanten Temperatur und mit niedrigem Dampfdruck herrschen im Kessel wechselnde Temperaturverhältnisse bei hohem Druck. Deshalb können mit der beschriebenen Anordnung sehr verlässliche Daten generiert werden bezüglich des Verhaltens von Stählen und Legierungen unter realen Betriebsbedingungen. Dies eröffnet die Möglichkeit zur Auswahl von geeigneten Stählen und zur Optimierung von konventionellen Stählen. Diese Untersuchungen werden es ermöglichen, Kraftwerke zu bauen, die bei höheren Temperaturen und daher bei höherer Effizienz und niedrigeren Emissionen über längere Zeiten arbeiten können als bisherige Kraftwerke.