Thermische Kraftwerke

Neue Strategien in Wendezeiten

Um unter den Bedingungen der Energiewende marktfähig zu bleiben, müssen herkömmliche thermische Kraftwerke flexibler betrieben werden. Was ist dabei für die Instandhalter bei der Flexibilisierung älterer Bestandsanlagen zu beachten?

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Thermische Kraftwerke sind dann besonders wirtschaftlich, wenn sie kontinuierlich unter Volllast betrieben werden. Ihre bauartbedingt langen Anfahrts- und Mindeststillstandzeiten stehen hoher Elastizität und Dynamik entgegen. Doch genau diese Anforderungen werden heute an sie gestellt: geringe Mindest- und kurzfristig abrufbare Maximallasten, hohe Startzahlen und Laständerungsgeschwindigkeiten bei kurzen Anfahrts- und Mindeststillstandzeiten. Es gilt somit, Grund- und Mittellastkraftwerke in flexiblere Erzeugungseinheiten zu transformieren.

Eine Gesamtanalyse des technischen Zustands bringt Klarheit über vorhandene Flexibilitätsreserven und die erforderlichen Maßnahmen. Wesentliche Punkte dabei sind die Einflussgrößen auf Schadensmechanismen und Ausfälle sowie der Fehlerstatus und dessen Folgen für Betriebseigenschaften. Weitere Möglichkeiten bietet der Einsatz von Detailberechnungen mit finiten Elementen, bruchmechanische Bewertungen aber auch probabilistische Modellanalysen.

Grundlage dafür ist die fundierte Betrachtung und Bewertung des Ist-Zustands der Anlage, etwa auf Grundlage zerstörungsfreier Prüfungen. Dabei sind Prüfergebnisse und Prüfmethoden kritisch zu hinterfragen, speziell bezüglich der

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Folgen der demografischen Entwicklung: Verlust von Know-how. Dieses Defizit muss durch neue Lösungen kompensiert werden.

Zulässigkeitsgrenzen und Auffindwahrscheinlichkeit von Fehlern. Grundsätzlich können Anlagen mit Fehlern leben, wenn über deren Status und Kritikalität hinreichende Erkenntnisse vorliegen und zuverlässige Überwachungsmöglichkeiten bestehen.

 

Wie wird die Instandhaltung ausgerichtet?

Unter dem Einfluss von Kostendruck wurden viele Strategien zur Instandhaltung allein auf die Lebenszykluskosten als zentrales Entscheidungskriterium für Investitionen ausgerichtet. Dabei gerieten systemische Anforderungen bisweilen aus dem Blickfeld – darunter auch der Anlagenbetrieb. Instandhaltung erfordert jedoch immer auch Investitionen und fundierte Anlagenkenntnis, wobei die spezifischen Anforderungen einem ständigen Wandel unterliegen. Nicht zuletzt sollten daher personelle Aspekte hierbei mit berücksichtigt werden.

Statement des FDBR e.V.

Kein Geld für die Instandhaltung

Sigmar Gabriel, Bundesminister für Wirtschaft und Energie, hat der Vorhaltung von Kapazitätsmärkten zur Stützung nicht mehr lukrativer Kraftwerke eine klare Absage erteilt. Das bedeutet für die Energiebranche ein gewaltiges wirtschaftliches Risiko, das existenzgefährdend ist und die Wettbewerbsfähigkeit der Vorreiternation Deutschland in puncto Energiewende verhindert.
Darüber hinaus können die Anlagenbetreiber die notwendigen Investitionen in die technische Umrüstung von thermischen Kraftwerken nicht weiter ohne Unterstützung stemmen. Schon heute ist der Betrieb von konventionellen Gas- und Kohlekraftwerken kaum noch rentabel – selbst die geregelte Instandhaltung wird immer mehr zurückgefahren.
„Wer die Energiewende will, muss auch für ihre Absicherung sorgen“, erklärt FDBR-Geschäftsführer Reinhard Maaß dazu. „Wer sein Ass im Ärmel leichtfertig ins Spiel wirft, verliert am Ende vielleicht alles und sitzt im Dunkeln.“
www.fdbr.de

Gerade bei älteren Anlagen entscheidet praktisches Wissen und die genaue Kenntnis der Anlagenzustände über den erfolgreichen Weiterbetrieb unter veränderten Rahmenbedingungen. Ein Personalabbau bedeutet jedoch vielfach einen erheblichen Wissensverlust. Kraftwerksbetreiber sind in diesen Fällen immer wieder mit möglichen Fehlern und unerwarteten Ereignissen konfrontiert, denen am wirkungsvollsten auf Basis jahrelanger Erfahrung zu begegnen ist.

Im Kontext einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung müssen auch die verkürzten Lebensdauern von Komponenten betrachtet werden, die mit einer flexibilisierten Fahrweise einhergehen können. Dabei sollten der Wirkungsgrad und die Verfügbarkeit nicht mehr die einzigen Leitgrößen sein. Vielmehr sind der tatsächliche Verschleiß und die Risikoorientierung einzube­ziehen und der Nutzungsgrad in den Blick zu nehmen. TÜV SÜD-Experten empfehlen deshalb eine nachträgliche Prüfung bspw. des Designs oder der vorhandenen Messstellen. So können veränderte Alterungsprozesse analysiert und mögliche Schwachstellen qualifiziert bewertet werden.

 

Bestandsanlagen gezielt flexibilisieren

Folgen der Energiewende: Stärkerer Verschleiß von Kraftwerksanlagen. Das erfordert neue Strategien der Instandhaltung.

Folgen der Energiewende: Stärkerer Verschleiß von Kraftwerksanlagen. Das erfordert neue Strategien der Instandhaltung.

Heute zeigt sich: Gerade ältere Kraftwerke, die mit Blick auf den Betrieb Instand gehalten wurden, werden den flexiblen Marktanforderungen gerecht. Hinzu kommt, dass sie abgeschrieben sind und zudem erhebliche Designreserven aufweisen. In den 1990iger Jahren errichtete Feuerungsanlagen bewähren sich so in puncto Regelung und Schutz noch heute. Diese Technologien bleiben einsetzbar, da Regelwerke und Vorschriften grundsätzlich keine altersbedingte Erneuerung der Anlagen verlangen. Hinzu kommt, dass viele ältere Anlagen technisch weniger komplex sind.

Diese Anlagen sind vielfach für kontinuierliche Dauerbeanspruchung, also für wenige Starts und für 8.000 bis 8.500 Volllast-Betriebsstunden ausgelegt. Die vom Hersteller vorgegebenen Transienten und zulässigen Temperaturdifferenzen für dickwandige Bauteile wurden häufig nicht ausgenutzt, da es keine Notwendigkeit gab.

Die reduzierten Betriebszeiten führen nun zu einer geringeren Zunahme der Zeitstandserschöpfung, andere Bauteile werden jedoch bei flexibler Betriebsweise einer höheren Wechselbelastung ausgesetzt. Hier gilt es nun herauszuarbeiten, ob dieses sogenannte Freilastpotenzial, also die bisher nicht genutzte Reserve zu den maximal zulässigen Grenzen der Beanspruchung, etwa für schnellere Anfahrvorgänge genutzt werden kann und welche Konsequenzen dies für die Überwachung und Instandhaltung der betroffenen Bauteile mit sich bringt.

Die Instandhaltung bei flexibilisiertem Kraftwerksbetrieb erfordert fundierte Anlagenkenntnis und Ingenieurdenken, insbesondere in der Verfahrenstechnik und Werkstofftechnik. Deshalb müssen sich Instandhalter und Überwacher immer mehr zu Betriebsanalysten entwickeln und bereichsübergreifend denken. Entscheidend sind nachvollziehbare, transparente Prozesse, die sich nicht an den einzelnen Komponenten, sondern an der Bewertung des funktionalen Zusammenhangs orientieren. Damit dürften wir auch eher für künftige Anforderungen gerüstet sein, die jetzt noch nicht absehbar sind.
Hans Christian Schröder, Achim Foos

Kontakt: TÜV SÜD Industrie Service GmbH Kraftwerks- und Anlagenservice
Tel.: 0621 395287
Email: hanschristian.schroeder@tuev-sued.de
www.tuev-sued.de/is

 
 
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