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Ausgabe 1|2 – 2022

vgbe energy – auf dem Weg in das Energiesystem der Zukunft

Dr. Georg Stamatelopoulos

Unsere Branche steht vor einer Vielzahl von richtungsweisenden Herausforderungen, die unter dem Begriff „Energiewende“ zusammengefasst werden. Ziel ist ein nachhaltiges Energiesystem mit einer Net-Zero-Bilanz bei klimarelevanten Emissionen. Der Weg dahin ist schon heute gekennzeichnet durch einen massiven Ausbau der erneuerbaren Energien – insbesondere in den Bereichen Solar, Wind, Biomasse und Wasser –, was essentiell für das Erreichen der Ziele ist. Eine weitere nicht minder wichtige Herausforderung betrifft die Versorgungssicherheit und die Systemstabilität. Dazu bedarf es disponibler Erzeugung, also Leistung im System, die uns jederzeit zur Verfügung steht. Für diese Erzeugung wird es aus heutiger Sicht vor allem erforderlich sein, notwendige Kapazitäten auf Basis von Gas zu installieren; in der Endstufe durch Einsatz von grünen Gasen, vor allem Wasserstoff, ein weiteres aktuelles Handlungsfeld.

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Unser gemeinsames Bestreben, die Qualität und die Sicherheit bei Arbeiten, an denen Auftragnehmer beteiligt sind, zu verbessern

Marc Massaar Van Schaik, Till Böhmer und Hilde Geudens

ENGIE THERMAL Europe betreut einen europaweiten Kraftwerkspark von ca. 19,8 GW mit Gas- und leistungsstarken Kraftwerken inkl. Kraft-Wärme-Kopplung sowie einigen Pumpspeicherkraftwerken. Aufgrund der zunehmenden Zahl von sicherheitsrelevanten Ereignissen bei Auftragnehmern wurde ein Optimierungsprogramm aufgelegt, das sich auf die Qualität und Sicherheit bei Arbeiten mit Auftragnehmern konzentriert. Eine multidisziplinäre Arbeitsgruppe, bestehend aus Experten aus den Bereichen Instandhaltung, Beschaffung sowie Sicherheit und Gesundheitsschutz, überprüfte auf ganzheitliche Weise den gesamten Lebenszyklus von der Qualifikation und Auswahl während der Ausschreibungsphase bis zum Abschluss der Arbeiten. Eines der wichtigsten Ergebnisse dieses Projekts ist die etablierte enge Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Abteilungen – Beschaffung, HSE und Unternehmen – dank des gemeinsamen Ziels, die Qualität und das Niveau von Sicherheit zu verbessern.

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Effizientere Energieversorgung durch die Errichtung eines Zwei-Zonen-Speichers für die Stadtwerke Duisburg

Markus Eferdinger

Das Speichern von größeren Strom- und Wärmemengen stellt die Energiebranche noch immer vor große Herausforderungen. Damit sahen sich auch die Stadtwerke Duisburg konfrontiert. Um diese zu bewältigen, wurde der Industriedienstleister Bilfinger Industrial Services beauftragt. Ein Fernwärmespeicher mit Zwei-Zonen-Technologie, samt dazugehörigem Pumpenhaus, sollte Abhilfe schaffen. Dabei setzten die Stadtwerke auf die innovative Technologie des Zwei-Zonen Speichers. Die Zwei-Zonen-Technik ist eine Erfindung des schwedischen Ingenieurs Dr. Anders Hedbäck. Mit dieser Technik können drucklose Wärmespeicher realisiert werden, in denen Wasser in flüssiger Phase mit über 100 °C gespeichert werden kann. Bilfinger hat die Patente übernommen.

Empirische Kennzahl für Störungen und Nichtverfügbarkeit von elektrischen Komponenten in Heizkraftwerken

Romāns Oļekšijs und Bogdan Olekshii

In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur Abschätzung der Störungsrate und der Nichtverfügbarkeitszeit der elektrischen Haupteinrichtungen eines Heizkraftwerks auf der Grundlage statistischer Daten vorgestellt. Es werden empirische Gleichungen für die Ermittlung der Störungsrate und der Nichtverfügbarkeitszeit von Generatoren auf der Grundlage von Betriebsstunden und der Anzahl von Anlagenstarts pro Jahr aufgestellt. Die so gewonnenen Gleichungen ermöglichen eine Prognose der Störfallrate und der dadurch verursachten Ausfallzeit auf der Grundlage der erwarteten KWK-Betriebszeit und der Anzahl der Anlagenstarts pro Jahr. Diese Informationen sind hilfreich für die Risikobewertung und die Planung von Kraftwerksbetriebsregimen. Die bereitgestellten Gleichungen können für jede beliebige KWK-Anlage verwendet werden.

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Erste Betriebserfahrungen mit der BigBattery Lausitz

Gunnar Löhning, Florian Wenzel, Andreas Kleitz, Oliver Stenzel und Thomas Hörtinger

Die Lausitz Energie Kraftwerke AG (LEAG) erschließt neue Geschäftsfelder und errichtete am Standort Schwarze Pumpe einen Batteriespeicher mit einer Speicherkapazität von ca. 54 Megawattstunden. Das Projekt „BigBattery Lausitz“ kombiniert moderne Kraftwerksinfrastrukturen mit Speichertechnologie in neuer Größenordnung und ist in dieser Konstellation bislang einzigartig in Europa. Der auf der Lithium-Ionen-Technologie basierende Speicher ermöglicht eine weitere Flexibilisierung der Stromerzeugung am Standort Schwarze Pumpe. Durch die Bereitstellung von Regelleistung trägt er dazu bei, die Robustheit des Übertragungsnetzes gegen Frequenzschwankungen zu erhöhen und unterstützt so die Systemintegration der erneuerbaren Energien. Im Beitrag wird die technische Konzeption des Batteriespeichers erläutert. Erste Betriebserfahrungen mit der BigBattery Lausitz und Ansätze zur weiteren Optimierung werden vorgestellt.

Schwarzstart – Unterstützung für ein Bestands-GuD-Kraftwerk

Thomas Lehmann

Bei einem Netzzusammenbruch in der Regelzone der 50Hertz transmission GmbH (50Hertz) ist das Land Berlin ebenfalls betroffen. Während des Netzwiederaufbaus koordiniert 50Hertz alle durchzuführenden Maßnahmen. Als Verteilungsnetzbetreiber Berlins möchte die Stromnetz Berlin GmbH jedoch unabhängiger und schneller auf einen Netzzusammenbruch im Sinne einer schnellen Wiederversorgung wichtiger Teile des Stromnetzes in Berlin reagieren können.

Mobile Instandhaltung vor dem Hintergrund der Sektorenkopplung

Florian Schumann und Helmut Guggenbichler

Sowohl bei im Betrieb befindlichen Anlagen der Energiewirtschaft als auch auf dem Weg zur Etablierung von dezentralen Strukturen in der Energieversorgung tritt derzeit in der Betriebsphase häufig noch das Problem auf, dass es eine Diskrepanz zwischen dem Bedarf und der Versorgung mit Informationen gibt. Dies bedeutet oftmals, dass den Servicemitarbeitern vor Ort nicht die benötigte Dokumentation zur Bearbeitung ihrer Aufgabenstellungen vorliegt oder diese nicht mehr dem aktuellen Stand entspricht. Zur Behebung dieser Probleme konnten bereits in mehreren Unternehmen, u.a. Kraftwerken, Systeme zur mobilen Instandhaltung implementiert werden. Mit dieser Software-Oberfläche können die Mitarbeiter vor Ort mit Hilfe von mobilen Endgeräten, wie Smartphones, Tablets oder auch AR-Brillen, sowohl online als auch offline direkt auf die aktuellen Datenstände zugreifen und mit den bestehenden Systemen interagieren. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der bestehenden Diskrepanz zwischen dem Bedarf und der Versorgung an Informationen zur Störungsaufnahme und Störungsbehebung im industriellen Bereich. Im Rahmen des Beitrages, wird ein Bezug zu den aktuellen technologischen Standards der relevanten Soft- und Hardware hergestellt und anhand von industriellen Anwendungsfällen vorgestellt. Im Zuge dessen werden die zu Beginn angesprochene Problematiken abermals aufgegriffen und die erarbeiteten Lösungsansätze erneut dargestellt.

Optimale PID-Reglerstrukturen für die praktische Anwendung

Simon Fleischer und Kai Michels

Oftmals besteht bei Systemen mit mehreren Ein- und Ausgangsgrößen das Problem, dass die Regler für die einzelnen Systemgrößen in bestimmten Betriebssituationen gegeneinander arbeiten. Abhilfe würde hier eine Mehrgrößen-Zustandsregelung schaffen, die aber so komplex ist, dass sie im laufenden Betrieb an Veränderungen in der Strecke nicht mehr angepasst werden kann. Am IAT der Uni Bremen wird daher ein Algorithmus entwickelt, der für ein dynamisches System mit mehreren Ein- und Ausgangsgrößen eine optimale Struktur aus PI(D)-Reglern mitsamt Parametrierung liefert. Die Optimierung zielt auf eine Maximierung der Regelgüte bezüglich der H_∞-Norm ab. Der Algorithmus stellt damit einen Brückenschlag zwischen moderner Regelungstheorie und praktischer Anwendung dar.

Die Rolle emissionsarmer Kohletechnologien in einer Netto-Null-Zukunft in Asien

Greg Kelsall und Paul Baruya

Es besteht die weit verbreitete Annahme, dass die Nutzung von Kohle beendet werden muss, um Netto-Null-Emissionen (NZE) zu erreichen. In weiten Teilen Asiens ist ein Ausstieg aus der Kohle in den kommenden Jahrzehnten nicht machbar, da sie aufgrund ihrer geringen Kosten und leichten Verfügbarkeit die dominierende Energiequelle bleiben wird. Die Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS) ist daher ein notwendiger Bestandteil des Übergangs Asiens zu NZE. Asien, und insbesondere China, sollten sich daher zu einem Schwerpunkt für die Einführung kommerzieller CCUS entwickeln. Die Emissionen von Kohlekraftwerken lassen sich durch die Mitverbrennung von Biomasse mit Kohle und die Steigerung des Wirkungsgrads der Anlagen verringern. Für die Dekarbonisierung der Industrie und des Chemiesektors ist ein Portfolio-Ansatz erforderlich, der die Umstellung auf emissionsarme Brennstoffe wie Wasserstoff und Ammoniak, Biomasse als kohlenstoffneutraler Brennstoff, verbesserte Energieeffizienz und den Einsatz der derzeit besten verfügbaren und künftigen innovativen Technologien einschließlich CCUS umfasst.

Tagungsbericht: 53. Kraftwerkstechnisches Kolloquium

Michael Beckmann und Juliane Jentschke

Im zweiten Jahr in Folge fand das Kraftwerkstechnische Kolloquium (KWTK) als hybride Konferenz statt. Dank eines Hygiene- und Veranstaltungskonzeptes konnten 600 Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Tagung in Präsenz im Dresdner Congress Center besuchen. Etwa 50 Personen verfolgten das KWTK online. Neben der Plenarveranstaltung und Podiumsdiskussion wurden erstmalig auch alle Fach-Vorträge der einzelnen Sessions live übertragen. Zusätzlich hatten die 70 Aussteller in Dresden die Möglichkeit, ihr Unternehmen online zu präsentieren. Somit konnte das Organisations-Team des KWTK auch unter den gegebenen Rahmenbedingungen wieder eine Kommunikations- und Diskussionsplattform durchführen, die lebhafte Resonanz fand.

Editorial

STAMATELOPOULOS640-960

Dr. Georg Stamatelopoulos

Vorsitzender des Vorstands
des VGB PowerTech e.V.
Mitglied des Vorstands/
Chief Operating Officer Generation der
EnBW Energie Baden-Württemberg AG

vgbe energy – auf dem Weg in das Energiesystem der Zukunft

Liebe Leserinnen und Leser,

unsere Branche steht vor einer Vielzahl von richtungsweisenden Herausforderungen, die unter dem Begriff „Energiewende“ zusammengefasst werden. Ziel ist ein nachhaltiges Energiesystem mit einer Net-Zero-Bilanz bei klimarelevanten Emissionen. Der Weg dahin ist schon heute gekennzeichnet durch einen massiven Ausbau der erneuerbaren Energien – insbesondere in den Bereichen Solar, Wind, Biomasse und Wasser –, was essentiell für das Erreichen der Ziele ist. Eine weitere nicht minder wichtige Herausforderung betrifft die Versorgungssicherheit und die Systemstabilität. Dazu bedarf es disponibler Erzeugung, also Leistung im System, die uns jederzeit zur Verfügung steht. Für diese Erzeugung wird es aus heutiger Sicht vor allem erforderlich sein, notwendige Kapazitäten auf Basis von Gas zu installieren; in der Endstufe durch Einsatz von grünen Gasen, vor allem Wasserstoff, ein weiteres aktuelles Handlungsfeld.

Diese Herausforderungen, für die tatsächliche Lösungen umgesetzt werden müssen, spiegeln sich alle im Thema Technik. Denn es gilt neue Technologien zu entwickeln bzw. etablierte weiter zu entwickeln, diese bis zur technischen Umsetzung zu begleiten und letztendlich die notwendigen Anlagen für die Energieversorgung zu errichten und zu betreiben. Die Energiebranche ist dazu bereit und aktiv in einer Vielzahl von zukunftsweisenden Projekten eingebunden.

Dementsprechend findet sich hier auch der „VGB PowerTech“ wieder, als technischer Verband der Energieanlagenbetreiber. Der Verband unterstützt in dieser anspruchsvollen Zeit des Wandels seine Mitgliedsunternehmen und die Branche als unabhängige Plattform, Netzwerk und Kompetenzzentrum.

Mit einem neuen Erscheinungsbild möchten wir den Verband auch nach außen für das neue Energiezeitalter präsentieren. Dabei wird Kontinuität, im Sinne von Verlässlichkeit und Kompetenzen, gewahrt und durch einen neuen Zusatz mit Mehrwert versehen. Was bietet sich in der Welt der „Energie“ dabei mehr als eine Ergänzung mit einem „e“ an? Mit einer kleinen Veränderung – die im allgemeinen Sprachgebrauch nicht einmal zum hörbaren Tragen kommt – transportieren wir unser Zuhause, die Energiebranche und die Energie, mit der wir tagtäglich unsere Mitglieder unterstützen und unsere gemeinsamen Ziele verfolgen.

So gehen wir einen entscheidenden Schritt in Richtung einer starken und prägenden Marke: vgbe energy mit den Hauptgedanken „vision – generation – benefit“. Die Bereitschaft des Verbandes zu verändern, zu verbessern, Verbindungen zu schaffen und Verantwortung zu übernehmen drückt sich zudem in unserem Claim „ENERGY IS US“ aus. Energie ist nicht nur Thema, es ist unser innerster Antrieb.

In der neuen Marke vgbe energy – ENERGY IS US! verbirgt sich zudem noch eine weitere Ebene, der wir uns verschreiben. Es ist die Aufforderung: „be“ – sei! Wir, der vgbe energy, sind der aktive Partner, der informiert, inspiriert und verbindet: be energised, be inspired, be connected, be informed – sind unsere Versprechen an unsere Mitglieder für gemeinsame Erfolge.

Die Veränderungen betreffen aber nicht nur das äußere Auftreten des Verbandes vgbe energy. Die einschneidenden Veränderungen der Energiebranche waren Anlass, eine grundlegende strukturelle und operative Neuausrichtung in Angriff zu nehmen und unter dem Titel „VGB2025“ zu entwickeln. Auf Basis der Vorschläge einer breit aufgestellten Arbeitsgruppe aus Vertretern der Mitgliedsunternehmen und der Geschäftsstelle wurde ein zukunftsweisendes, effizientes Konzept für den Verband erarbeitet und von den Mitgliedern genehmigt. Ein nachhaltiges Finanzierungsmodell für den Verband sowie die Erhöhung der Attraktivität für bestehende und potenzielle Mitgliedsunternehmen durch ein transparentes, modulares und flexibles Beteiligungsmodell sind zentrale Komponenten.

Zukünftig gruppieren sich alle Aktivitäten des Verbands zum einen in den zunächst fünf Technischen Kompetenzzentren – Windkraft, Wasserkraft, Kernkraft, Thermische Kraftwerke und das Future Energy System; Energiesystem der Zukunft –, in denen die bekannten Arbeitsgremien und die ihnen zugeordneten Aktivitäten und Dienstleistungen organisiert sind. Die Technischen Kompetenzzentren werden sich auf die wichtigen und für alle Mitgliedsunternehmen relevanten Schwerpunkte aus den Bereichen Anlagen- und Betriebssicherheit, Technischer Erfahrungsaustausch, Expertise für die externe Kommunikation, Erarbeitung von Standards und Organisation und Koordination von Gemeinschaftsforschungsvorhaben konzentrieren.

Zum anderen werden Aktivitäten in den Technischen Programmen organisiert, mit denen übergreifende oder ganz neue Themen abgedeckt bzw. entwickelt werden. Thematisch können übergeordnete und/oder neuartige Themen, Technologien sowie Aktivitäten abgedeckt werden. Die Technischen Programme bieten flexible Durchführungsbedingungen hinsichtlich Beteiligung, Finanzierung und Strukturierung und sind mit einem klaren Fokus auf die zu erreichenden Ziele, die zu erbringenden Leistungen sowie den zeitlichen Rahmen ausgerichtet.

Als integraler Bestandteil des Verbands bietet die Dienstleistungsgesellschaft des vgbe energy mit den Technischen Diensten und Ingenieurservices sowie dem Veranstaltungsservice und Verlag weitere hochqualifizierte Leistungen und weiteres Know-how für die Mitglieder an.

Das ist vgbe energy der Zukunft – unser Portfolio, unser Anspruch und unsere Energie mit einem Konzept für die Zukunft. Wir freuen uns, wenn Sie diesen anspruchsvollen und aufregenden Weg auch in Zukunft weiterhin gemeinsam mit uns gehen.