Windräder und Kohlekraftwerke vor einem Tagebau in der Lausitz

Kohlekraftwerke vor neuen Herausforderungen

Neues Forschungsvorhaben untersucht die Auswirkungen der Flexibilisierung

Die heutigen Braun- und Steinkohlekraftwerke sind vor der Energiewende zur Sicherung der Grundlast konzipiert und eingesetzt worden. Sie spielen mit einem Anteil von 24,5 Prozent am primären Energieverbrauch im Jahr 2015 eine wesentliche Rolle im deutschen Energiemix. Im Rahmen der Energiewende wird Strom zunehmend aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt. Die schwankende Einspeisung von Wind- und Sonnenenergie müssen die Kraftwerke ausgleichen, indem sie, statt wie bisher die Grundlast zu sichern, auch Mittel- und Spitzenlasten erzeugen. Wie sich die dadurch erforderlichen Flexibilisierungsmaßnahmen auf den Anlagenbetrieb auswirken, untersuchen seit dem 1. September 2016 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Lehrstuhls Kraftwerkstechnik in Zusammenarbeit mit Kraftwerksbetreibern, Anlagenbauern und Industriepartnern sowie Forschungseinrichtungen im Verbundforschungsprojekt "Konzepte und Betriebsstrategien für lastflexible Feuerungs- und Dampfsysteme", kurz KONRAD. 

Die zunehmende Flexibilisierung ist verbunden mit einer sinkenden Anzahl an Betriebsstunden, steigendem Verschleiß, erhöhter Werkstoffbeanspruchung, zunehmenden Instandhaltungskosten und einer abnehmenden Wirtschaftlichkeit. Den Auswirkungen dieser Faktoren gehen die Forscherinnen und Forscher um Prof. Dr.-Ing. Hans Joachim Krautz auf den Grund. "Mit dem Wissen aus dem Projekt können wir den Betrieb von Großkraftwerken, die Anwendung von Reinigungsmethoden und die Instandhaltungsstrategien zielgerichtet beeinflussen und steuern. Darüber hinaus wollen wir wesentliche Fortschritte in der Bewertung der Bauteillebensdauer von Komponenten des Wasser-Dampf-Kreislaufes erreichen", erläutert der Wissenschaftler.

Grundlegende Fragen und Anforderungen, die durch die Erhöhung der Anlagenflexibilität kohlegefeuerter Bestandskraftwerksblöcke auftreten, sollen in diesem Projekt untersucht werden. Aussagen zur Überwachung und Bewertung des Blockbetriebs und dessen Optimierung werden erarbeitet. Dynamische Modelle, die basierend auf Messungen, Simulationen und Versuchsfahrten an einem 400 Kilowatt-thermisch-Verbrennungsversuchsstand an der BTU erstellt werden, sollen Eingang in einen Regeloptimierer finden, der das Feuerungssystem den neuen Anforderungen anpasst.