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ThyssenKrupp techforum 1/2011 (PDF, 13,8 MB)

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36 / Modulares Retrofitting-Konzept – Effizienzsteigerung und Ressourcenschonung in der Energieerzeugung<br />

These 4: Energiespeicherung – das Schlüsselthema der<br />

zukünftigen wirtschaftlichen Energienutzung<br />

Ein allgegenwärtiges Thema, das sowohl regenerative<br />

Energiegewinnungen als auch Gas- und Dampfkraftwerke<br />

(GuD) mit Kraft-Wärmekopplung betrifft, ist die Frage nach<br />

geeigneten Energiespeichern, in denen sich Strom und/<br />

oder Wärme aus Überschusszeiten zwischenspeichern<br />

lassen. Während im ersten Fall die unterschiedlichen<br />

Erzeugungszeiten bedient werden müssen, sind es im<br />

zweiten Fall die unterschiedlichen Nachfragezeiten, die es<br />

abzupuffern gilt.<br />

Unter der Leitung von RWE Power, die den Startschuss<br />

zur Entwicklung eines Hochtemperaturspeichers für GuD-<br />

Anlagen gaben, hat <strong>ThyssenKrupp</strong> Xervon Energy sich<br />

diesem Thema mit starken Kooperationspartnern, wie<br />

der Paul-Wurth-Gruppe und dem Institut für Technische<br />

Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft und<br />

Raumfahrt (DLR), angenommen. Das Aufheizen (Laden)<br />

des Hochtemperaturwärmespeichers erfolgt durch die heißen<br />

Gasturbinenabgase, die ihre Wärmeenergie an die<br />

im Speicher befindlichen Speichermaterialien (Feststoffe)<br />

abgeben. Beim Entladen (Nachtmodus) strömt kalte Luft<br />

durch den aufgeheizten Speicher, erwärmt sich dadurch<br />

und steht als Wärmeträger für die Dampf-/Stromerzeugung<br />

zur Verfügung. Durch die Integration eines solchen<br />

Speichers können die Erzeugung und die Bereitstellung von<br />

Wärme und Strom in den Kraftwerken zeitlich entkoppelt<br />

werden, wodurch die Effizienz von GuD-Anlagen im Kraft-<br />

Wärme-Kopplungs-Betrieb weiter gesteigert wird. Da diese<br />

Anlagen zunehmend nach Wärme- und nicht mehr nach<br />

Strombedarf betrieben werden, müssen sie zum Zweck der<br />

Wärmebereitstellung derzeit auch nachts – und damit zu<br />

Zeiten geringer Stromanforderungen – in Betrieb sein. Mit<br />

Wärmespeichern ausgestattet kann die während des Tages<br />

über den Verbraucherbedarf hinaus produzierte Wärme<br />

hingegen zwischengespeichert und nachts bei abgeschalteter<br />

Gasturbine als Prozess- oder Fernwärme wieder abgegeben<br />

werden / Bilder 7 und 8 /.<br />

Durch die so erzielten Freiheitsgrade in der Fahrweise<br />

von kraftwärmegekoppelten GuD-Anlagen lassen sich<br />

Brennstoffausnutzungsgrade weiter verbessern sowie CO 2-<br />

Emissionen reduzieren. Dies verdeutlicht den Stellenwert<br />

der Entwicklung derartiger heute noch nicht verfügbarer<br />

Hochtemperaturspeicher für eine zukünftige, nachhaltige<br />

und dem Klimaschutz gerecht werdende Energieversorgung.<br />

These 5: Symbiose aus erneuerbaren Energien mit<br />

konventioneller Technik am Beispiel der Solarthermie<br />

Angeregt durch die Erkenntnis, dass die zuvor erläuterten<br />

Wärmespeicher sowohl im Bereich der konventionellen<br />

KWK-Anlagen als auch im Bereich der regenerativen<br />

Energieerzeugung ihren Einsatz finden, haben Firmen wie<br />

<strong>ThyssenKrupp</strong> Xervon Energy sich mit der Frage auseinandergesetzt,<br />

ob Elemente beider Technologiesäulen nicht in<br />

völlig neuen Verschaltungen als so genannte Hybridanlagen<br />

miteinander gekoppelt werden sollten. Nachteile der einen<br />

wie der anderen Technologie – geringe Energiedichten<br />

einerseits und CO 2-Emissionen anderseits – könnten so<br />

ausgeglichen werden.<br />

Die zur Strom- und Dampferzeugung notwendigen<br />

Komponenten, wie beispielsweise Dampferzeuger und<br />

Dampfturbinen, stehen im Wesentlichen bereits aus der<br />

herkömmlichen Kraftwerkstechnologie zur Verfügung. Statt<br />

jedoch wie bisher Verbrennungstechnologien zur Wärme-<br />

gewinnung in konventionellen Kraftwerksprozessen ein-<br />

zusetzen, stellen sich Forschung und Entwicklung der<br />

Herausforderung, gebündelte Sonnenenergie zu verwenden<br />

/ Bilder 9 und 10 /. Denkbar ist auch eine Kombination<br />

von Gasturbinen und Sonnenenergie in Hybridanlagen,<br />

sodass auch Jahreszeiten mit wenig Sonnenstunden oder<br />

aber Schlechtwetterzeiten überbrückt werden können.<br />

Die Forschungen und Entwicklungen von Anlagen zur<br />

Energieerzeugung auf Basis von erneuerbaren Energien, die<br />

an Leistungsdichten heranreichen, die den herkömmlichen<br />

Kraftwerkstechniken eigen sind, sind vielfältig. Die Tatsache,<br />

dass die herkömmlichen Technologien zur Deckung des<br />

wachsenden Strombedarfes auch zukünftig unverzichtbar<br />

sind, lässt <strong>ThyssenKrupp</strong> Xervon Energy als Anlagenbauer<br />

nicht die Augen vor der dringenden Notwendigkeit verschließen,<br />

nach Alternativlösungen zu suchen, diese zu<br />

entwickeln und zu erforschen.<br />

Zusammenfassung und Ausblick<br />

Da es Betreibern von Industrieanlagen heute kaum noch<br />

möglich ist, für die Refinanzierungszeiträume ihrer Anlagen<br />

gültige Annahmen über Brennstoffpreise, zulässige<br />

Emissionen oder die Entsorgungswege von Reststoffen<br />

zu machen, muss langfristiges Denken und Handeln<br />

daher immer öfter durch flexibles Reagieren ersetzt werden.<br />

Ein schwieriges Unterfangen, wenn es sich, wie bei<br />

Energieerzeugungsanlagen, um Großinvestitionen mit zum<br />

Teil mehrjährigen Realisierungszeiträumen handelt. Der<br />

innovative Baukasten von <strong>ThyssenKrupp</strong> Xervon Energy<br />

aus optimierten Komponenten mit nachgewiesener Effizienz<br />

bietet sowohl dem Betreiber als auch dem Anlagenbauer<br />

die Vorteile einer flexiblen Lösungsfindung sowie technischer<br />

und kommerzieller Kalkulierbarkeiten. Allein das<br />

Beispiel des Einsparpotenziales an CO 2-Emissionen von<br />

rund 50 Mio Tonnen pro Jahr, das mit dem modularen<br />

Retrofitting-Konzept an Bestandsanlagen erreicht werden<br />

kann, zeigt den diesbezüglichen Markt in Deutschland heute<br />

und zukünftig auf.<br />

Das in diesem Artikel vorgestellte modulare Retrofitting-<br />

Konzept wurde mit dem <strong>ThyssenKrupp</strong> Sonderinnovationspreis<br />

„Energie und Umwelt“ 2009 ausgezeichnet.<br />

<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>techforum</strong> 1 I <strong>2011</strong>

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