Ausgabe - VGB PowerTech Journal 12/2016

Editorial: Die Zukunft der E-Wirtschaft – ein Blick auf den Globus

DI Peter Stettner

Die E-Wirtschaft in Europa hat sich in den letzten Jahren dramatisch verändert. Liberalisierung, Unbundling, Binnenmarkt, Atomausstieg, wachsende Erneuerbare, Dekarbonisierung. Das sind nur einige der Schlagworte eines herausfordernden Geschäftsumfeldes. Hierbei stellt sich die Frage, ob dies ausschließlich ein Spezifikum in Europa ist, oder ob diese Erscheinungen auch in anderen Weltregionen zutreffen oder eine Art Vorschau auf künftige Veränderungen jenseits Europas darstellen. Ist Europa anders?[weiter...]

Die Rolle der Energieversorgung bei Industrie 4.0

Jörg Rothermel

Für die Chemie ist auch aufgrund des höchsten anteiligen industriellen Eigenbedarfs die Energieversorgung ein wichtiger Wettbewerbsparameter. Die sichere Energieversorgung in Deutschland bietet einen Wettbewerbsvorteil, steigende Energiepreise erschweren aber die Produktionssituation. In den vergangenen Jahrzehnten wurden enorme Anstrengungen zur Effizienzsteigerung unternommen. Typisch für die Chemie ist die weitgehende Eigenversorgung bei Wärme, zum großen Teil aus KWK-Anlagen, mit gleichzeitiger Versorgung mit Elektrizität. Größere Potenziale beim Beitrag der Chemie zur Flexibilität werden in Zukunft in der chemischen Speicherung von Energie und neuen Prozessen gesehen.

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Anforderungen an moderne Kohlekraftwerke

Marc D. Jedamzik

Der umweltgerechte und wirtschaftliche Betrieb eines kohlegefeuerten thermischen Kraftwerks bedingt einen höchst energieeffizienten Umgang mit dem eingesetzten Brennstoff und zugleich das Einhalten der gesetzlich geforderten Emissionswerte bei möglichst niedrigen Betriebskosten. Mit Einführung der neuen europäischen Grenzwerte ab 2017 wird die technische Hürde für alle Kraftwerke in Europa noch einmal deutlich angehoben. Anhand der unterschiedlichen Anforderungen an das Design eines hoch modernen neuen Steinkohleblocks in Kozienice (Polen) im Vergleich zum Design von hoch modernen neuen Braunkohleblöcken in Turow (Polen) und in Ptolemais (Griechenland) wird der technische Hintergrund dargestellt.

Untersuchung verschiedener Einflüsse erneuerbarer Energien auf das deutsche Stromversorgungssystem

Florian Gutekunst, Simon Remppis, Michael van der Straeten, Michael Salzinger und Hendrik Lens

Durch den politisch geförderten Zubau von Stromerzeugern auf Basis erneuerbarer Energien verändert sich die Erzeugungsstruktur in Deutschland sowie in Europa. Verschiedene Auswirkungen des Zubaus erneuerbarer Energien auf den Netz- und Kraftwerksbetrieb sowie auf den Strommarkt werden analysiert. Dazu werden zunächst die verwendeten Simulationsmodelle und Methoden vorgestellt und für die Untersuchungen getroffene Annahmen und Randbedingungen beschrieben. Anschließend werden verschiedene Untersuchungsergebnisse für das heutige Stromversorgungssystem sowie für Zukunftsszenarien dargestellt.

Von der Schule der Kraftwerke zum internationalen Trainingszentrum für Energietechnik – die Geschichte der großen und kleinen Innovationen

Heinrich Nacke und Hans-Werner Otte

Fast 60 Jahre ist das Unternehmen KRAFTWERKSSCHULE E.V. (KWS) alt, und genau so lange ist das Unternehmen in Essen im Herzen des Ruhrgebiets angesiedelt – ein Weiterbildungsinstitut, das heute ca. 210 Mitglieder aus der Energiebranche zählt und weltweit agiert. Aus- und Weiterbildung zu organisieren und umzusetzen für alle Sparten der Kraftwerkstechnik war erster Auftrag der KWS. Aufgezeigt wird, wie aus einem reinen Ausbildungsbetrieb ein Dienstleister wurde, der die Veränderung der Branche aufnahm und heute für Veränderungen in der Aus- und Weiterbildung steht, sich gleichzeitig aber zu einem Dienstleister rund um die Kraftwerkstechnik entwickelte.

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Umrüstung des Kraftwerks Lynemouth auf Biomassefeuerung

Graham Welford und Alan Millar

Die Umstellung von Kohle auf den erneuerbaren Brennstoff Biomasse ist eine kostengünstige Lösung für mit Kohle gefeuerte Kraftwerke, um neue, strengere Emissionsrichtlinien – auch im Hinblick auf eine neutrale CO2-Bilanz – umzusetzen und gleichzeitig die Lebensdauer dieser Assets um zehn oder mehr Jahre zu verlängern. Vorgestellt wird die Umrüstung des Kraftwerks Lynemouth (Northumberland, Großbritannien), eine 3 x 150 MWe Anlage, mit Fokus auf die Auslegung des Kessels sowie der erforderlichen Auslegungsarbeiten. Dazu wurde ein Modell der Anlage erstellt, mit dem Ziel,den Umbau sowohl hinsichtlich eines effizienten Einsatzes von Biomasse als auch der Einhaltung aller Emissionsgrenzen optimal zu gestalten.

Feuerungsmodernisierung von Braunkohle-Bestandsanlagen

Stefan Hamel, Paolo Schmidt-Holzhausen und Hans Thierbach

Feuerungsoptimierungs-Maßnahmen in Bestandsanlagen sind eine komplexe Herausforderung. Zwischen den Anforderungen an den zukünftigen Betrieb und den vorgegebenen, verfahrenstechnischen und geometrischen Randbedingungen gilt es eine für den Kunden und den Lieferanten optimale Lösung zu entwickeln. Wesentliche zu berücksichtigende Aspekte bei der Feuerungsmodernisierung von Braunkohleanlage werden erläutert. Ausgehend von der Beschreibung der grundsätzlichen technischen Vorgehensweise, werden konkrete und in verschiedenen Projekten durchgeführte Maßnahmen zur Optimierung bestehender Feuerungssysteme dargestellt.

NOx-arme Braunkohleverbrennung

Paul Alps, Felix Hellwig, Horst Müller und Reinhard Leithner

Unterschiedliche Primärmaßnahmen zur Verminderung von Stickoxidemissionen von Braunkohlefeuerungen wurden mit dem 3D-CFD-Simulationsprogramm FLOREAN berechnet. Dieses am Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik entwickelte wird seit Jahrzehnten für Simulationen benutzt. Der Referenzfall wurde mit Betriebsdaten einer 1.900 MW (thermisch) Braunkohlenstaubfeuerung validiert. Untersucht wurde der Einfluss der Luft- und Staubverteilung, eine vereinfachte, verbesserte und effizientere Rauchgasrezirkulation, symmetrische und unsymmetrische Mühlenkombinationen sowie eine Ent- und Vergasung von Trockenbraunkohle. Mit den Ergebnissen sind sowohl Emissionsminderungen als auch ein optimierter Betrieb mit Minderung des Korrosionsrisikos erzielbar.

Feuerungs- und Flammenbewertungen mit neuen Messtechniken

Steffen Griebe, Hemut Bischoff, Thomas Brunne, Gerd Stecklina und Frank Pache

Aufgrund der gestiegenen Anforderungen an den Dampferzeugerbetrieb mit häufigen Lastwechseln und dem Einsatz unterschiedlicher Brennstoffe bis hin zu Ersatzbrennstoffen besteht die Anforderung, den Feuerungsgrundzustand über die gesamte Reisezeit der Anlage im Rahmen der Auslegung einzuhalten. Im Rahmen von Untersuchungen an mehreren Dampferzeugern wurde die Eignung von zwei Messtechniken – Flammenwächter und NIR-Thermografie – zu Messungen zur Bestimmung des Feuerungsgrundzustands überprüft. Beide Verfahren sind grundsätzlich geeignet, den tatsächlichen Ist-Zustand der Dampferzeugerfeuerung zu ermitteln. Weitere Untersuchungen folgen.

Weiterentwicklung von Messsystemen zur Online-Messung rauchgasseitiger Korrosion an Verdampferwänden

Josef Langen, Andreas Müller, Jochen Ströhle und Bernd Epple

Am Institut für Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt werden Korrosionsmesssysteme für den Einsatz im Verdampferbereich von braun- und steinkohlegefeuerten Kraftwerksanlagen entwickelt. Mittels elektrochemischer Messverfahren wird die rauchgasseitige Hochtemperaturkorrosion ermittelt, wodurch der Korrosionsangriff zeitaufgelöst dargestellt wird. Eine wesentliche Weiterentwicklung ist der Einsatz von Membranwandsensoren. Zur Qualifizierung der Messtechnik für den Kraftwerkseinsatz wurden verschiedene Tests in Laboreinrichtungen durchgeführt sowie in zwei Kraftwerksanlagen, wobei sich eine Anlage mit hoher Korrosionsbelastung und die andere Anlage mit geringer Korrosionsbelastung auszeichnen.

Aktuelle Maßnahmen zur Erhöhung der Effizienz von Turbo-Generatoren

Jens Möbius und Julien Tromenschlager

Der Energieerzeugungsmarkt ist mit beispiellosen Herausforderungen konfrontiert, die den wirtschaftlichen Betrieb bestehender Kraftwerke stark beeinflussen. Turbo-Generatoren tragen direkt zum wirtschaftlichen Betrieb von Kraftwerken bei und müssen demzufolge so gut als möglich optimiert werden, wobei technische Parameter, Verfügbarkeit, Wartungsfreundlichkeit und Zuverlässigkeit, Grid-code-Konformität sowie Investitionskosten wesentlich sind. Aktuelle Maßnahmen, die zur Erhöhung der Effizienz von Turbo-Generatoren ergriffen wurden, werden anhand konkreter Beispiele beschrieben und vorgestellt.

Verbesserte Betriebsüberwachung und Diagnose für Turbogeneratoren in flexiblen Netzen mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien

Jürgen R. Weidner

Die schnelle Zunahme der Erzeugung aus erneuerbaren Energien erfordert zur Erhaltung von Netzstabilität und Versorgungssicherheit einen hochflexiblen Generatorbetrieb. Die Spitzenlastfahrweise mit häufigen Start/Stopps und steilen Lastrampen beansprucht die Generatorkomponenten dadurch viel stärker als der bisherige Grundlastbetrieb. Eine verbesserte Betriebsüberwachung mit speziellen Online-Monitoring-Systemen ermöglicht auch bei volatilem Spitzenlastbetrieb eine zuverlässige Diagnostik. Die analytisch-diagnostische Vorgehensweise wird an zwei Beispielen gezeigt, die Generatoren im Spitzenlastregime betreffen.

Optimierte Emissionsminderung durch Multi-Schadstoff-Katalysatoren in Gaskraftwerken der USA

Christopher Bertole und Scot Pritchard

Gasturbinen bieten mit Flexibilität, verbesserter betrieblicher Effizienz und geringerem Wartungsaufwand ein wichtiges Potenzial im sich verändernden Strommarkt, speziell dem der USA. Dabei ist eine gesicherte Einhaltung von Umweltvorschriften erforderlich. Der Multi-Schadstoff-Katalysator Meteor™ bietet mit diesen Forderungen wichtige Vorteile. Der Katalysator ist für eine gleichzeitige Reduzierung der NOx-, CO-, VOC- und Ammoniak-Emissionen geeignet. Ein geringer Druckverlust des Katalysatorpakets, eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Fouling sowie niedrige Wartungskosten versprechen erhöhte Wirtschaftlichkeit. Funktion des Katalysators, Daten von Tests sowie Fallstudien werden vorgestellt.

Boxberg III: Über 30 Jahre erfolgreiche Erfahrungen mit metallischen Wäschern für die Rauchgasentschwefelung

Volker Wahl, Rolf Streib und Volker Schollbach

Die Blöcke N und P des Kraftwerks Boxberg wurden 1996 modernisiert und mit neuer Technik zur Emissionsminderung ausgerüstet. Für die Rauchgasentschwefelung wurde ein Nasswäscher installiert. Erstmals wurde für den Korrosionsschutz eine Plattierung aus Alloy 59 eingesetzt. Die Legierungselemente Nickel, Chrom und Molybdän versprechen einen idealen Schutz gegenüber Schwefelsäure und Chloride. Durch die Verwendung warmgewalzter Platten konnte die Dicke der Plattierung auf 2 mm reduziert werden. Das Konzept hat sich mit einem mehr als 20-jährigen Betrieb voll bestätigt.

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