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Projektsteckbrief

Das STEAG Toolkit verschiedener Lösungen ermöglicht herausragende Flexibilität bei der Stromerzeugung

Flexibler Betrieb ist ein Muss in sich entwickelnden Energiemärkten mit steigenden Beiträgen aus erneuerbaren Energien (EE).

Gewöhnlich sind vorhandene thermische Anlagen nicht so ausgelegt, dass sie angemessen auf die durch EE bestimmten schwankenden Leistungen reagieren können. Es sind daher Anpassungen nötig, um den Anforderungen des modernen Stromversorgungssystems zu entsprechen. Vor dem Hintergrund des spezifischen Marktumfelds stellt sich diese Herausforderung direkt dem Anlagenbetreiber, einhergehend mit zahlreichen Konsequenzen wie notwendiger technischer Modifikation der Anlage sowie wirtschaftlichen Auswirkungen wie zusätzliche Betriebskosten oder mögliche Vergütungen aus Netzdienstleistungen zur Stützung der Energiesysteme.

Die Herausforderungen:

Um die Wettbewerbsfähigkeit des Kraftwerkes und damit den nachhaltig wirtschaftlichen Betrieb zu erhalten, müssen bei der "Flexibilisierung" folgende Ziele erreicht werden:

  • Reduzierter, aber dennoch stabiler Mindestlastbetrieb für Zeiträume mit hohem EE-Anteil, der in das Netz eingespeist wird
  • Schnellere Anfahrprozesse und verbesserte Rampendynamik
  • Regelfähigkeit: Eröffnung des Potenzials zur Bereitstellung von vergüteten Netzdienstleistungen (z. B. Frequenzkontrolle)

Wichtige Aspekte, die im Zusammenhang mit Flexibilisierung berücksichtigt werden müssen:

  • Erhöhter Verschleiß beeinträchtigt die Verfügbarkeit der Anlagen und die Zuverlässigkeit der Komponenten
  • Sorgfältige Anpassung der Betriebsführungs-Prozeduren und umfassende technische Prozesskenntnisse des Betriebspersonals erforderlich
  • verminderte Rentabilität, die auf Umsatzverluste aufgrund reduzierter Volllastbetriebszeiten und zusätzliche Kosten im Zusammenhang mit flexiblem Betrieb zurückzuführen ist
  • Folglich muss die Effizienz des Kraftwerkes noch weiter gesteigert werden

Auswirkungen und Hebel:

Innerhalb der komplexen Strukturen und Teilsysteme eines thermischen Kraftwerkes können Maßnahmen zur Erhöhung der Flexibilität sich in folgenden Teilsystemen auswirken bzw. in diesen beeinflusst werden:

  • Brennstoffmanagement und -handling: z.B. Risiken der Selbstentzündung im Kohlelager wegen des verringerten Umsatzes
  • Brenner / Kessel:Brenneroptimierung für Flammenstabilität bei verringertem Durchsatz und ausgeglichene Wärmeverteilung bei reduziertem Brenner- und Mühlenbetrieb
  • Wasser / Dampf-Kreislauf: Einhaltung der Massenstromdichte, Risiko von Sattdampf in der Turbine
  • Wiederverwertbare Nebenprodukte: Menge und Qualität von z.B. Asche und Gips
  • Rauchgasweg: Temperaturverlauf und Wirksamkeit von Abgasreinigungssystemen, Risiko von Ablagerungen oder Partikelemissionen

Abhängig von der konkreten Anlage und ihrem spezifischen Betriebs- und Marktumfeld gibt es keine einheitliche Lösung, um die komplexen Herausforderungen zu bewältigen. Basierend auf unserer mehr als 80-jährigen Erfahrung in der thermischen Energieerzeugung, kombiniert mit zahlreichen aktuellen Projekten, in denen Flexibilisierung erfolgreich umgesetzt wurde, erarbeitet STEAG Energy Services den maßgeschneiderten Ansatz, der Elemente aus unmittelbarem Betriebsführungs-Know-how, innovativen Softwarelösungen und speziellen Ingenieurwissen wirtschaftlich verbindet Dienstleistungen, die uns einzigartig machen.

STEAGs spezielles Lösungs-Toolkit:

  • Nachrüstungen in Bezug auf Maschinen- und Verfahrenstechnik
  • Verbesserung der zugrunde liegenden Regelkreise und optimierte Nutzung der internen Speicherreserven der Systeme
  • Anwenden von Advanced Process Control Technologie (APC) und Performanceoptimierung mit Predictive-Analytics-Konzepten, basierend sowohl auf physikalischer Modellierung (z. B. Wasser-Dampf-Kreislauf) oder auch auf neuronalen Netzwerklösungen ("Big Data Analytics", z. B. Abbildung des Verbrennungsprozesses)
  • Implementierung von Lebensdauerüberwachungs- und Zustandsbewertungssystemen, wodurch die Auswirkungen zyklischer Beanspruchung von Komponenten überwacht wird
  • Aktualisierung und Anpassung der betrieblichen Prozesse und Dokumente, wie Prozeduren und Handbücher, für die unmittelbare Anwendung des Betriebsführungsteams.
  • Sensibilisierung und Know-how-Transfer der Betriebsführer für Flexibilisierung und ihre Folgen, z.B. durch Anwendung von Simulatoren oder Training on the Job.

Ausschlaggebend für die Auswahl und den Umfang der Maßnahmen sind die zugehörigen Aufwände und Investitionen sowie ein möglicher wirtschaftlicher Beitrag aus zusätzlichen Wertschöpfungs-Komponenten wie Netzdienstleistungen.

Typischer Angang zur Flexibilisierung:

Abhängig von der spezifischen Anlage und ihrer Einsatzumgebung werden die folgenden wesentlichen Schritte zur Nutzung des integrierten STEAG-Know-hows aus den Bereichen Prozess- und Maschinentechnik, Leittechnik und APC, IT-Optimierungssysteme sowie in Betrieb und Schulung vorgesehen:

  • Identifizierung begrenzender Komponenten in Bezug auf Verbrennungsstabilität, Dampftemperaturen und -massenstrom, Emissionsgrenzwerte, Schutzsysteme und Verriegelungen, ...
  • Entwicklung von Lösungen, die alle Aspekte des STEAG Flexibilisierungs-Toolkits abdecken, gemeinsam mit dem Betriebsteam des Kunden in Vor-Ort-Workshops, einschließlich Testläufen zur Verifizierung der identifizierten Grenzen
  • Priorisierung der identifizierten Maßnahmen in Bezug auf Kosten und Effekt auf die Flexibilisierung
  • Benchmarking des Flexibilisierungsgrades und der Potenziale im Vergleich zu anderen Projekten aus unserer internationalen "Flexibilisierungs" -Datenbank
  • Erstellung von Spezifikationen, Projektmanagement und Umsetzung der identifizierten Maßnahmen im Auftrag des Anlagenbetreibers