Ausgabe - VGB PowerTech Journal 12/2017

VGB Technische Dienste: Ein erfolgreicher Service für die Strom- und Wärmeerzeugung

Christian Ullrich

Die Technischen Dienste des VGB PowerTech sind ein wichtiger Bestandteil der Arbeit unseres Fachverbandes. Sie erweitern die Leis-tungen des VGB für seine Mitglieder und decken dabei weite Bereiche der Technik sowie des Betriebs ab. [weiter...]

Transformation in der europäischen Versorgungslandschaft

Christophe Brognaux, Jens Burchardt, Jérôme Hervé, Frank Klose, Jan Limet, Tobias Pfingsten, Dominik Thiel und Ferdinand Varga

Jahrzehntelang sah die Erfolgsstory in der europäischen Versorgungsindustrie immer gleich aus: Große, vertikal integrierte Energieversorgungsunternehmen investierten in Nichtfinanzanlagen und verwalteten diese, wie zum Beispiel Kraftwerke und Elektrizitätsnetze, und sie erwirtschafteten damit gleichbleibende Renditen. Investoren, die nach Vorhersehbarkeit suchten, wählten Versorgungsunternehmen als Schlüsselkomponente ihrer Portfolios. Heute wird nahezu jeder Aspekt dieser Story umgeschrieben. Zu den stärksten Kräften, die derzeit die Branche in Europa und anderswo verändern, zählen die stagnierende Nachfrage, der Wechsel von konventioneller zu erneuerbarer Energie und die zunehmende Popularität dezentraler Energie, die es Verbrauchern ermöglicht, Energie auf dem eigenen Grundstück zu erzeugen. Infolgedessen werden sich die Profit-Pools für Energieversorgungsunternehmen dramatisch verschieben. Ebenso werden sich die Möglichkeiten, Wettbewerbsvorteile zu erzielen, verändern – und für den Erfolg werden neue Fähigkeiten nötig sein. Dies gilt für sich bietende Chancen, wie dezentrale Lösungen, aber auch die traditionellen Segmente werden neue Ansätze erfordern.

Um erfolgreich zu sein, müssen sich Versorgungsunternehmen entscheiden, auf welche Segmente sie setzen wollen, während sie diejenigen abstoßen, die keine großen Ergebnisbeiträge mehr versprechen, und eine Investitionsstrategie auf der Grundlage einer klaren Vision entwickeln. Darüber hinaus müssen sie die Effizienz ihres Kerngeschäfts verbessern. Während viele Energieversorgungsunternehmen bereits Kosten sparen, müssen sie noch viel drastischere Veränderungen vornehmen. Und – was vielleicht am entscheidendsten ist – sie müssen agiler werden. Diejenigen, die es versäumen, diesen Schalter umzulegen, werden geradezu den Aufstand der Shareholder herausfordern – und dann werden ihnen die nötigen Veränderungen aufgezwungen werden.

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Einzelnachweisverfahren für Stromerzeugungsanlagen mit direkt netzgekoppelten Synchrongeneratoren in Deutschland

Philipp Reindl und Julian Langstädtler

Der Konformitätsnachweis hinsichtlich deutscher Netzanschlussregeln stellt Hersteller und Betreiber leistungsstarker Kraftwerke mit direkt netzgekoppelten Synchrongeneratoren vor ein großes Problem: Die erforderliche Vermessung des Verhaltens bei Spannungseinbrüchen (Fault Ride-Through – FRT) ist mangels geeignetem Prüfequipment oder aus netzbetrieblicher Sicht häufig nicht möglich. Die Alternative dazu bietet das neue Einzelnachweisverfahren, welches einen Konformitätsnachweis in Form eines mehrstufigen Prozesses vorsieht. Es wird zunächst auf rein simulativer Basis im Rahmen der vorläufigen Konformitätsstudie die Grundlage für ein vorläufiges Anlagenzertifikat und damit auch für eine vorübergehende Betriebserlaubnis zur Durchführung von Feldtests geschaffen. Die Feldtests substituieren eine FRT-Vermessung durch einige Alternativtests und ermöglichen neben einer Dokumentation der Netzregelfähigkeit und Netzrückwirkungen der Erzeugungsanlage auch eine Modellvalidierung. Letztere ermöglicht die Anfertigung einer endgültigen Konformitätsstudie und damit eines endgültigen Anlagenzertifikats mit nunmehr validen Vorhersagen des Verhaltens der Erzeugungsanlage in betrachtungsrelevanten Betriebsfällen. Das vergleichsweise junge Verfahren ist in der Fachwelt des konventionellen Kraftwerksbaus noch relativ unbekannt; da allerdings deren Expertise für die erfolgreiche Durchführung entscheidend ist, soll folgender Artikel zu einer weiteren Verbreitung der komplexen Thematik beitragen.

Die Wasserkraft bei ČEZ – Historie, Gegenwart und Zukunft

Petr Maralík, Roman Mašika und Václav Lagner

ČEZ ist ein erfahrenes Energieunternehmen mit einer langen Tradition, die bis ins das Jahr 1878 zurück reicht. Die heutige ČEZ hat ihren Ursprung im Jahr 1946 mit der Integration mehrerer kleiner Unternehmen der Erzeugung, Übertragung und Verteilung von Strom. Im Jahr 1992 erhielt die ČEZ ihren neuen Namen mit neuer Struktur. Der heutige Stromerzeugungsmix des Unternehmens umfasst Kohle, Wasserkraft, Kernenergie sowie weitere Anlagen der erneuerbaren Erzeugung, die in den vergangenen Jahren neu hinzu gekommen sind. Die gesamte Erzeugungsleistung beträgt 21.856 MW

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Augenblickliche Leistungssteigerung auf Knopfdruck – Vergrößern Sie die Möglichkeiten Ihres Kraftwerks mit Hybridanlagen

Stefan Alwers und Uwe Fuchs

Konventionelle Kraftwerke bleiben trotz des gesellschaftlich gewollten Ausbaus der erneuerbaren Energien unverzichtbar, um Netzstabilität und Versorgungssicherheit auf dem bisherigen Qualitätsniveau aufrecht zu erhalten. Grundsätzlich werden konventionelle Kraftwerke benötigt, weil sie durch die rotierende Masse ihrer Synchrongeneratoren für die Frequenzhaltung sorgen. Durch den Vorrang der erneuerbaren Energien steht aber immer weniger rotierende Masse zur Verfügung, zudem benötigen konventionelle Kraftwerke eine gewisse Zeitspanne von mindestens 5 bis 10 Minuten zum Anfahren – das ist oft zu lange, um rasch auf Laständerungen zu reagieren. Eine mögliche Lösung für dieses Problem sind große stationäre Batteriespeichersysteme (BESS), die eine Ansprechzeit von unter einer Sekunde realisieren können. Ihre Leistung ist also sofort, „auf Knopfdruck“, verfügbar. Bei entsprechender Auslegung können BESS sowohl Energie ins Stromversorgungsnetz ein- und ausspeisen als auch das Anfahren von Gasturbinen unterstützen. In Kombination mit einem Speicher werden Gasturbinenkraftwerke schwarzstartfähig und können so das Netz bei gravierenden Störungen wieder herstellen. Vor diesem Hintergrund hat Siemens unter der Bezeichnung SIESTART Hybridlösungen aus Gasturbinen- bzw. GuD-Kraftwerken und Batteriespeichern entwickelt, die auf vorhandene, validierte Elemente des Portfolios zurückgreifen, und deren Anwen-dungsfälle teilweise schon in mehreren europäischen Ländern realisiert wurden.

Flexible Kraftwerke – wirtschaftlicher Niedriglast- und Leerlaufbetrieb mit Kohle

Reinhard Leithner und Niels Oliver Brinkmeier

In dem Beitrag wird zuerst das Verhalten von Dampferzeugern und Dampfturbinen bei Teillast beschrieben und verschiedene Maßnahmen – rauchgasseitig und wasser-dampfseitig – vorgestellt, die verhindern können, dass die Frischdampf- und Zwischenüberhitzer-Austritt-Temperaturen stark absinken. Ein spezielles Problem stellt dabei der Verdampfer dar, dessen Rohre im Allgemeinen die Brennkammerwände bilden. Auch heute noch werden Regelkonzepte verwendet, die nur ein langsames Durchfahren der Zwangdurchlaufmindestlast erlauben oder sogar ein Anhalten der Laständerung wegen der großen Temperaturänderungen vor allem der Frischdampftemperatur notwendig machen. Zudem liegt die Zwangdurchlaufmindestlast nicht selten aus nicht überprüften Sicherheitsüberlegungen sehr hoch. Diese Problematik und Abhilfemaßnahmen werden ausführlich beschrieben.

Ferner werden Vorschläge für die Verringerung der Mühlen-Kleinstlast, für die Verkürzung der Anfahrzeiten und den Einsatz von Wärmespeichern vorgestellt.

Herstellung endlagerfähiger Gebinde für schwach- und mittelradioaktive Abfälle zur Abgabe an den Bund

Anton Philipp Anthofer, Max Schreier und Johannes Schubert

Für die Abgabe von radioaktiven Abfällen an das Endlager Konrad ist die Erstellung und Freigabe einer Endlagerdokumentation notwendig. Mit dem Entsorgungsübergangsgesetz von Juni 2017 besteht für die Energieversorgungsunternehmen (EVU) die Möglichkeit, ihre Abfallgebinde an den Bund abzutreten. Als Voraussetzung dafür müssen die Abfallgebinde für die Abgabe an das Endlager Konrad freigegeben sein. Es sind entsprechende Nach-weise zum Rohabfall, zu allen Konditionierungsschritten, zur Verpackung, zur Radiologie und zur stofflichen Zusammensetzung erforderlich.

An den Standorten Lingen, Hanau und Karlsruhe sind bereits Gebinde erzeugt worden, die die entsprechende Freigabe erhalten haben oder diese in Kürze erhalten. Bei den genannten Beispielen sind vor Beginn der physischen Maßnahmen alle endlagerrelevanten Aspekte in die Verfahrensqualifikation implementiert worden. Ein solcher ganzheitlicher Ansatz setzt beim Rückbau kerntechnischer Anlagen an und reicht über die Entsorgungs- und Verpackungsplanung bis zu einer abschließenden Endlagerdokumentation. Bereits in der Verfahrensqualifikation werden die Produktkontrollmaßnahmen geplant und implementiert, sodass die Herstellung eines endlagerfähigen Gebindes sichergestellt werden kann. Durch eine optimierte Behälter- und Verpackungsplanung wird Endlagervolumen eingespart. Eine Ablaufplanung spart weiterhin Herstellungsaufwand, Kosten und Expositionszeit für das Personal.

VPC hat diese Erfahrungen ausgewertet und zu einem ganzheitlichen Ansatz weiterentwickelt, bestehend aus Planung, Auswahl der Rückbaumethoden und -verfahren, der Auswahl des Abfallbehälters sowie der Verpackungsplanung und der Endlagerdokumentation.

World Nuclear Performance Report 2017

Jonathan Cobb

Die World Nuclear Association hat ihre World Nuclear Performance Report 2017 veröffentlicht. Der Bericht präsentiert wichtige Kennzahlen zur Kern-energie; sowohl zu derzeit betriebenen Reaktoren als auch zu den in Bau befindlichen. Einige wichtige Ergebnisse des Berichtes werden zusammen gefasst. Das Tempo des Neubaus von Kernkraftwerken muss beschleunigt werden, wenn die Kernenergie einen wachsenden Beitrag zum globalen Stromerzeugungsmix leisten soll, der die Anforderung an viele Projektionen von Zukunftsszenarien erfüllt, um bei weiter wachsendem Strombedarf wesentliche Nachhaltigkeitskriterien zu erfüllen, so die der Klimaschonung.