Effizientere Kraftwerksstandorte durch gesteigerte Anlagenwirkungsgrade

TÜV SÜD hat das Grosskraftwerk Mannheim bei einem Innovationsprojekt für gesteigerte Anlagenwirkungsgrade unterstützt

Dezember 2011

Europas Steinkohlekraftwerke erreichen derzeit Wirkungsgrade zwischen 35 und 40 Prozent. Im Grosskraftwerk Mannheim (GKM) wird nun daran gearbeitet, mit gesteigerten Betriebstemperaturen den Anlagenwirkungsgrad vor Ort weiter zu erhöhen. Als beratende Partner begleiten die Experten von TÜV SÜD das Projekt. „Wir schätzen den innovativen Ansatz von TÜV SÜD und die Bereitschaft, neue Wege zu ermöglichen“, sagt Dr. Karl-Heinz Czychon, technischer Vorstand der Grosskraftwerk Mannheim AG.

In einem Kohlekraftwerk erfolgt die Stromerzeugung über eine Turbine, die durch etwa 530°C heißen Dampf angetrieben wird. Um einen höheren Wirkungsgrad bei einem solchen Kraftwerk zu erreichen, sollen für künftige Kraftwerke die Betriebstemperatur und der Druck gesteigert werden. „Gesteigerte Wirkungsgrade können mit vertretbaren Investitionen gelingen. Und sie sind ein wichtiger Schritt hin zu einer klimaschonenderen Energieerzeugung“, sagt Hans Christian Schröder, Leiter Kraftwerks- und Anlagenservice bei TÜV SÜD Industrie Service.

Der Anlagenwirkungsgrad wird in zwei Schritten erhöht:

• Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades von bisher rund 40 auf rund 50 Prozent durch die Erhöhung der Betriebstemperatur auf über 700°C.
  Dies gelingt nur mit neuen Materialien, da die Materialbelastungen enorm hoch ist: Rohre glühen kirschrot, der Druck in ihrem Inneren liegt bei mehr als 200 bar und damit hundertmal höher als im Heizungskessel eines Wohngebäudes.

• Optimierte Regelstrategie, um die Einspeiseenergie (Strom und Fernwärme) vermehrt bedarfsgerecht bereitzustellen.
  Hierzu wird die Regelungsstruktur aller Energieerzeugungsanlagen, die im Netzverbund stehen mit den Anforderungen eines modernen Netzbetriebs abgeglichen.

Neue Werkstoff- und Regelkonzepte erforderlich

Um diesen besonderen Anforderungen zu begegnen, sind neue Werkstoffkonzepte und andere Regelungsstrukturen notwendig, die den Gesamtkontext adressieren. Bei der Fertigung der neuen Komponenten betrifft das bspw. die begleitende Qualitätssicherung und die Prüfkonzepte. Alles muss exakt auf die späteren betrieblichen Anforderungen abgestimmt sein. Für eine verlässliche Datenbasis haben das GKM und TÜV SÜD zusammen mit weiteren Partnern das Innovationsprojekt »725°C Hochtemperatur-Werkstoff-Teststrecke« ins Leben gerufen. Bei dem seit 2008 laufenden Materialtest werden bis 2015 die Nutzungsanforderungen in wenigen Jahren simuliert, die sonst im Lauf von 40 Jahren auftreten. Schon die ersten Ergebnisse waren wichtige Bausteine für die Planung und spätere praktische Umsetzung der Steigerung des Anlagenwirkunsgrads.

Dr. Karl-Heinz Czychon: „Mit TÜV SÜD haben wir einen Partner, der breites Know-how in den verschiedensten Bereichen der Verfahrens- und Kraftwerkstechnik mitbringt. Die umfassende Begleitung war mitentscheidend für den bisherigen Erfolg unseres Innovationsprojekts zu neuen Werkstoffen.“