VGB PowerTech Journal 10/2015

Integration von erneuerbaren und konventionellen Energien – Wie sind zukünftige Energiesysteme zu gestalten?

Rolf Hellinger

Angesichts des weltweit zunehmenden Energiebedarfs und des Klimawandels steht die Energieversorgung vor großen Herausforderungen. Eine der größten Herausforderungen ist die Reduktion der CO2-Emissionen, was auch in den geplanten Investitionen für Energiesysteme zum Ausdruck kommt. Gleichzeitig befinden sich die Energiesysteme weltweit im Umbruch, getrieben von Markt- und Technologietrends. Als Konsequenz dieser Trends nimmt die Komplexität der Energiesysteme der Zukunft extrem zu. Auf Basis der verfügbaren und der in Entwicklung befindlichen Technologien wird ein möglicher, energieträgerübergreifender Lösungsansatz für nachhaltige, zuverlässige und bezahlbare Energiesysteme der Zukunft skizziert.

Herausforderungen für einen europäischen Energieversorger unter Berücksichtigung der Einhaltung der EU Industrie-Emissionsrichtlinien bis Ende 2015

Quinto Di Ferdinando, Hans Ulrich Thierbach, Emil Shopov und Ralf Kriegeskotte

Das braunkohlgefeuerte Kraftwerk Maritsa East 3 in Bulgarien umfasst 4 Blöcke aus dem Inbetriebnahmejahr 1978 mit einer Leistung von jeweils 227 MW. Steinmüller Engineering wurde vom heutigen Eigentümer ContourGlobal mit der Modernisierung des Feuerungssystems hin zu einer Low-NOx-Feuerung beauftragt. Mit dieser jüngsten Modernisierungsmaßnahme ist Maritsa East 3 die erste braunkohlegefeuerte Anlage auf dem Balkan, die in voller Übereinstimmung mit den Europäischen Umweltschutzstandards betrieben wird.

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Auswirkungen des flexiblen Einsatzes von Kohlekraftwerken auf das Störgeschehen

Thomas Brunne und Frank Nowak

Der Einsatz der braunkohlegefeuerten Kraftwerksanlagen der Vattenfall Generation AG hat sich in den letzten Jahren geändert. Die Blöcke werden aufgrund markt- und netzbedingter Rahmenbedingungen in der Leistungsfahrweise und durch An- und Abfahrvorgänge deutlich mehr beansprucht. Dieser Prozess wird skizziert. An- und Abfahrprozesse belasten die Anlagen deutlich stärker als ein Dauerbetrieb. Es treten damit verbundene Störungen und Schäden auf. In Zukunft wird sich die Einsatzweise der Braunkohleanlagen weiter den Marktbedingungen anpassen. Zur Folgenvermeidung wurde bei Vattenfall Generation das Flexibilisierungsprogramm aufgelegt.

Zuverlässigkeits-Prognosen von Kraftwerkskomponenten mithilfe der VGB-Datenbank KISSY

Henk C. Wels

Zuverlässigkeitsdaten für Kraftwerke von hoher Qualität werden in allen Lebensphasen benötigt und sind daher gesucht. Während entsprechende Zuverlässigkeits-Handbücher oft Daten für Kernkraftwerke enthalten, sind solche mit Daten für konventionelle Kraftwerke rar. Im VGB-Forschungsprojekt „Reliability Indicators with KISSY“ wird eine Methode zur Berechnung von Zuverlässigkeitskennzahlen auf der Basis des VGB-Kraftwerksinformationssystems KISSY entwickelt. Im Abschlussbericht werden die Ergebnisse sowie deren Verwendung ausführlich beschrieben.

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Risiko- und Versicherungsmanagement für die thermische Abfallverwertung

Michael Härig

Unternehmen der Ver- und Entsorgungswirtschaft stehen vor vielen speziellen Risiken, die mit klassischen Versicherungslösungen nur unzureichend abzudecken sind. Gezieltes und integriertes Risikomanagement ist jedoch wichtig, um Investoren, Kreditgeber, Anlagenbauer, Lieferanten und Kunden zu überzeugen. Das Risiko- und Versicherungsmanagement speziell für Müllverbrennungsanlagen wird beschrieben und es werden Konzepte aufgezeigt, wie Risiken in den Versicherungsmarkt transferiert werden können. Die wichtigsten Eigenschaften von Versicherungen speziell für diese Anlagen werden aufgezeigt sowie die Punkte, die Betreiber hinsichtlich des Versicherungsschutzes besonders zu beachten haben.

Innovative Kesselkonstruktionen zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Minimierung
von Verschmutzungen in Abfallverbrennungsanlagen

Jürgen Peterseim und Udo Hellwig

Die Erhöhung der Kraftwerksleistung, ihrer Verfügbarkeit und die Senkung der Betriebskosten sind wesentliche Faktoren für das Bestehen im Wett­bewerb auf dem Energiemarkt. Der Kessel ist die Hauptkomponente zur Erreichung dieser Ziele, besonders bei der Nutzung heterogener Brennstoffe wie Hausmüll. Ein innovatives Kesseldesign wird vorgestellt, das erstmals im Müllheizkraftwerk Bamberg zum Einsatz kam. Dieses Design weicht von der traditionellen Anordnung der Heizflächen ab und richtet die Rohrbündel im Parallelstrom zu den Rauchgasen aus. Optionen zur Reduzierung der Heizflächenverschmutzung durch die Anwendung von strukturierten Rohren, speziell der ip tube-Technologie werden beschrieben.

Effizienzsteigerung – Anwendung der Temperature-Range-Probe zur Optimierung der Werkstoffwahl in MVA

Marie Kaiser, Dominik Schneider, Joos Brell, Dominik Molitor und Tobias Kuttner

Aufgrund der komplexen stofflichen Eigenschaften von Abfällen sind die Ziele eines hohen Wirkungsgrades bei der Verstromung und einer hohen Verfügbarkeit mit besonderen Herausforderungen verbunden. Die Eigenschaften des Brennstoffs und die Eigenschaften der Feuerung machen jedes abfallgefeuerte Kraftwerk zu einem individuellen und inhomogenen thermochemischen Prozess. Die Auswahl des besten (Schutz)Werkstoffs ist für jedes Kraftwerk gesondert durchzuführen. Vorgestellt wird das Temperature-Range-Probe Verfahren. Für Optimierungsmaßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz ist die Temperature-Range-Probe ein wertvolles Hilfsmittel.

Löschanlagen für die Abfallbranche – Überblick und Versicherungsakzeptanz

Elke Hager

Zahlreiche Brandereignisse in der Abfallbranche hatten zur Folge, dass sowohl Anlagenbetreiber als auch Versicherungen zur Reduktion ihres Risikos und Beibehaltung des Versicherungsschutzes auf alternative und effektivere Methoden zur Brandfrüherkennung und -löschung umsteigen. Brand­früherkennung mittels Infrarotsystemen und vollautomatisierte, gezielte Abkühl- und Löschvorgänge über Werferlöschanlagen können schon in einem frühen Risikostadium eine Brandgefahr bannen. Diese Systeme basieren nicht auf der Detektion von Flammen oder Rauch, sondern auf Analysen von Temperaturverläufen und bei kritischen Veränderungen Alarm. Das Brandrisiko wird gesenkt und mögliche Schäden durch Löschwasser werden minimiert.

Eisbildung an Windenergieanlagen – Untersuchung des Einflusses der Windbedingungen bei Eisbildung auf die Risikobeurteilung

Felix Storck und Frederik Lautenschlager

Mit zunehmendem Ausbau der Windenergie in Deutschland werden Standorte in der Nähe zu bebauten Flächen und bestehenden Infrastruktur­einrichtungen interessanter. Neue Windenergieanlagen werden häufiger in Bereichen gebaut, in denen es zu Gefährdungen kommen kann. Im Winter können sich zusätzliche Gefährdungen durch herabfallende Eisstücke ergeben. Für die standortbezogene Beurteilung der Gefährdung durch herabfallende Eisobjekte wurde der Zusammenhang zwischen den Windbedingungen bei Eisansatz und den Ganzjahreswinddaten untersucht und die Grundlagen der Eisbildung an Windenergieanlagen dargestellt.

Numerische Strömungsuntersuchung (CFD) von ZWSF – Ein wertvolles Werkzeug für zukünftige Kraftwerke mit Festbrennstoff

Frans van Dijen und Adlan Omer

Computational Fluid Dynamics sind für Hersteller und Betreiber zirkulierender Wirbelschichtfeuerungen (ZWSF) ein wichtiges Werkzeug. Der Einsatz von CFD und die kritische Ergebnisanalyse erfordern Wissen und Erfahrung, die im vorliegenden Beitrag exemplarisch am Kraftwerk Polaniec dargestellt werden. In der Untersuchung werden unterschiedliche Brennstoffe, Laststufen und verschiedene Sekundärluftzugabepunkte simuliert. Die Ergebnisse der CFD-Modellierung unterstreichen die Bedeutung der homogenen und symmetrischen Auslegung der ZWSF. Die Brennstoffflexibilität sollte bereits während der Auslegung entsprechend berücksichtigt werden.

Dezentrale Strom- und Wärmeversorgung von Ein- und Zweifamilienhäusern mit Brennstoffzellen-Heizgeräten

Wolfgang Rogatty

Nach umfassenden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurde mit Vitovalor 300-P das erste serienmäßig hergestellte Brennstoffzellen-Heizgerät in den Markt eingeführt. Das Mikro-KWK-System zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme ist mit einer elektrischen Leistung von 750 W und einer thermischen Gesamtleistung von 20 kW für den Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern konzipiert. Mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 37 % und einem Gesamtwirkungsgrad von 90 % ist es hocheffizient. Dezentral betriebene Brennstoffzellen-Heizgeräte können bei Engpässen in der volatilen Stromerzeugung zu virtuellen Kraftwerken zusammengeschlossen werden und so zu Deckung des Strombedarfs beitragen.

On-Line-Monitoring zur Untersuchung von Korrosion in Rauchgasreinigungsanlagen

Melanie Montgomery, Lars Vendelbo  Nielsen und Michael Bergreen Petersen

Amager 1 ist eine 350-MW-Anlage, die in 2009 für die Biomasseverbrennung umgebaut wurde (Stroh und Holzpellets). Steigende Korrosionsprobleme im Rauchgasreinigungssystem wurden im Gas-Gas-Wärmetauscher, dem Gebläse und den Rauchgaskanälen beobachtet. Chlorhaltige Korrosionsprodukte konnten festgestellt werden. Eine Online-Korrosionsmesseinheit wurde zur Ermittlung der Schädigungsmechanismen integriert. Häufige Abschaltungen und Starts der Anlage beeinflussen die Korrosion und verursachen eine niedrigere Standzeit und erhöhte Wartung. Der Austausch des Brennmaterials von Holzspänen und Strohpellets zu reinen Holzspanpellets verringerte die Korrosion signifikant.

Untersuchungen zu einem neuen schwermetall-freien Korrosionsinhibitor mit niedrigem P-Gehalt für Verdunstungskühlkreisläufe auf Basis einer Phosphor-modifizierten organischen Säure (PMOA)

Jürgen Matheis, Anika Stratmann, Wolfgang Hater, Florian Wolf, Rolf Lunkenheimer und Christophe Foret

Übliche Korrosionsinhibitoren für Verdunstungskühlkreisläufe basieren auf Phosphat, Phosphonaten, Zink und Kombinationen davon. Es besteht Bedarf für Korrosionsinhibitoren mit verbessertem Umweltverhalten und/oder verbesserter Wirksamkeit. Ein neu entwickelter Korrosionsinhibitor wird vorgestellt. Die Phosphor-modifizierte organische Säure (PMOA) ist schwermetallfrei und weist ein hervorragendes Umweltprofil auf. Korrosionstests in Abhängigkeit wichtiger Anwendungsparameter wurden durchgeführt. Die Resultate zeigen eine hervorragende Wirksamkeit der neuen Substanz bei gleichzeitigem Einsparpotenzial.