Mehr Dampf im Wettbewerb

KRAFTWERKE In Osteuropa ist das Repowering eine attraktive Lösung auf dem Weg zu liberalisierten Märkten.

31. Januar 2007

Osteuropa verfügt über eine große Flotte von gasbefeuerten Dampf kraftwerken, die vor mehr als 20 Jahren kommerziell in Betrieb genommen wurden. Größere Komponenten in diesen Anlagen haben ihre Lebensdauer überschritten oder ihr Ende steht bevor. Daher ist hier das Repowering äußerst attraktiv. Schließlich wird sich der steigende Strombedarf in allen west- und osteuropäischen Ländern und die Unterzeichnung des Kyoto-Abkommens durch Russland auch auf die Kraftwerkswirtschaft auswirken. Um hier zu einer gewissen standardisierten Herangehensweise zu kommen, hat der Kraftwerksbauer Siemens Power Generation 'Standardisierte Repowering Solutions' (SRS) entwickelt. Für die Kombination und Integration einer Gasturbine (GT) in ein bestehendes Dampfkraftwerk gibt es mehrere Alternativen (siehe Kasten).

Eine detaillierte Bewertung der bestehenden Anlageneinrichtungen sowie technischer und wirtschaftlicher Parameter eines speziellen Projekts ist maßgebend für die optimale Vorgehensweise und erleichtert die Auswahl des besten Repoweringkonzepts.

Aus wirtschaftlichen Gründen wird empfohlen, die ursprüngliche Leistung der Dampfturbine und der zugehörigen BOP-Systeme (Transformator oder Kühlsysteme) so weit wie möglich zu nutzen. Bei einem Full Repowering legt der verfügbare Abhitzedampferzeuger (AHDE)- Dampf die erreichbare DT-Leistung innerhalb enger Grenzen fest. Als Faustregel gilt, dass das Ziel des Wärmekreislaufs der ertüchtigten Anlagen rund 70 bis 80 % der DT-Nennleistung ist, um einen entsprechenden Dampfstrom durch den HD-Teil der DT zu gewährleisten.

In GuD-Systemen und bei Full Repowering-Konzepten erhöht sich der Dampfstrom durch die DT aufgrund des zusätzlichen Dampfs der MD und/oder ND-AHDE sowie der Tatsache, dass die Dampfentnahmen für die Kondensat- und Speisewasservorwärmung nicht mehr erforderlich sind. Repowering erfordert daher eine gründliche Bewertung der ND-Turbine sowie der Fähigkeit des Kondensators, den erhöhten Durchfluss zu bewältigen.

Für das Parallel Repowering wird die DT-Leistung willkürlich ausgewählt. Die Dampfstromkennwerte ermöglichen die vollständige Verwendung der DT- und der BOP-Systeme. Der GuD-Betrieb entspricht dem Full Repowering. In dieser Hybridversion liefert der bestehende Kessel zusätzlichen Dampf bis zur Leistungsgrenze der DT.

Diese Mittellastreserve ist viel größer als diejenige, die durch eine dem AHDE vorgeschaltete Zusatzfeuerung erzielt werden kann. Die Attraktivität des Parallel Repowering liegt in der immensen Lastreserve bei dieser Betriebsart mit einem Wirkungsgrad, der viel größer ist als bei einfachen Gasturbinenanlagen oder Dampf kraftwerken.

Spezielle Instrumente für die Bewertung

Repowering- und Modernisierungsprojekte führen zu wirtschaftlichen Vorteilen, wobei jedes Projekt seinen eigenen spezifischen Aspekt aufweist. Investitionsentscheidungen müssen auf der Basis einer Schätzung oder des Nachweises einer angemessenen Rentabilität der Investition sowie des Amortisierungszeitraums getroffen werden. Die beste Lösung kann nur durch die Bewertung der technischen Machbarkeit in Verbindung mit den wirtschaftlichen Auswirkungen gefunden werden.

Siemens PG hat spezielle Instrumente für die Bewertung des Anlagenzustands und der Vorteile verschiedener technischer und finanzieller Konzepte entwickelt. Schlüsselparameter für Investitionen wie Stromerzeugungskosten, interne Rentabilität oder Amortisierungszeit spiegeln die projektspezifischen Prioritäten wider. Eine detaillierte Risikoanalyse berücksichtigt die Unsicherheit und Wechselwirkung von Eingangsparametern wie Brennstoffpreis, Volllaststunden oder Zinssätze.

Bei den gasbefeuerten Dampfkraftwerksanlagen in Russland wurden beispielsweise verschiedene Alternativen für ein Full Repowering untersucht und bewertet. Eine detaillierte wirtschaftliche Analyse der Lebensdauerkosten auf Basis der Schlüsselparameter für Investitionen diente als Hilfe für den Entscheidungsfindungsprozess.

Im 300-MW-Bereich hat sich etwa ein Full Repowering mit Gasturbinen vom Typ SCC5- 4000F in einer 2 x 1-Anordnung mit einem Dreidruckprozess mit Zwischenüberhitzung als die wirtschaftlichste Lösung herausgestellt.

In Wien werden derzeit die Blöcke 1/2 des Kraftwerks Simmering erweitert, um die Anlage zu einer umweltfreundlichen GuD-Anlage umzurüsten. Dieses wird zu einer Erhöhung der elektrischen Leistung der Anlage von 378 auf 820 MW führen. Gleichzeitig erhöht sich die Fernwärmeleistung von 280 auf 450 MW.

Siemens liefert zwei Gasturbinen vom Typ SGT5-4000F inklusive zwei AHDE ohne Zusatzfeuerung, die mit Abgaskatalysatoren ausgestattet sind. Der Ertüchtigungsumfang beinhaltet auch die Aufrüstung der bestehenden DT. Der Leistungsbetrieb der neuen Anlage ist für Anfang 2009 nach einer Umrüstzeit von nur 27 Monaten geplant. Durch den Einsatz der Kraft- Wärme-Kopplung wird der Brennstoffausnutzungsfaktor der ertüchtigten Blöcke mehr als 80 % betragen.

Repowering-Varianten

• Full Repowering: kompletter Ersatz des Kessels durch mehrere Gasturbinen (GT) und AHDE.

• Parallel Repowering: Erhalt der Kessel für Spitzen- und Mittellast. Der Kesseldampf wird bei mehreren Druckstufen zum Dampf des Abhitzekessels hinzugefügt.

• Topping: Dampfkreislauf wird in einen Kombikreislauf mit Zusatzfeuerung umgewandelt. Die GT übernimmt die Aufgabe des Druckgebläses einer konvent. Anlage.

• Boosting: begrenzte Form des Parallel Repowering. Der AHDE wird nur für die Kondensat- und/oder Speisewasservorwärmung für den zugehörigen Kessel ausgelegt.

Erschienen in Ausgabe: 01/2007