Flexibilität im Energiesystem
Optionen so effizient wie möglich einsetzen
Flexibilität im Energiesystem
Energiespeicher & Sektorkopplung
Flexibilität im Energiesystem
Stromnetze - Netzausbau
Flexibilität im Energiesystem
Flexibilität im Energiesystem
Flexibilität im Energiesystem
Volatile Stromerzeugung aus Wind und Sonne wächst weltweit. Um diese Energien optimal zu integrieren, ist Systemflexibilität gefragt. Flexibilität im Energiesystem wird durch vier Optionen gewährleistet:
Regelbare Erzeugung
Speicher- und Sektorkopplung
Stromnetze
Demand-side Integration
Regelbare Erzeugung als elementarer Bestandteil
Als Erzeugungsanlagen werden im flexiblen Betrieb regelbare thermische Kraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke eingesetzt. Ihre Flexibilität bezieht sich auf die Geschwindigkeit und das Ausmaß, mit denen sie ihre Last an die Differenz zwischen aktuellem Bedarf und volatiler Einspeisung anpassen können. Aus technischer Sicht umfasst die Flexibilität von Erzeugungsanlagen drei verschiedene Dimensionen:
- niedrige Mindestlast:
Die Mindestlast stellt das niedrigste Lastniveau dar, bei dem das Kraftwerk stabil und ohne Stützbrennstoffe, wie z.B. Öl, betrieben werden kann. - kurze Startzeiten:
Die Startzeit ist die Zeitspanne vom Start des Kraftwerksbetriebs bis zum Erreichen einer stabilen Mindestlast. - hohe Lastrampen:
Die Rampenrate gibt an, wie schnell ein Kraftwerk seine Leistung in einer bestimmten Zeit verändern kann.
Flexibilitätsparameter regelbarer Erzeugungsanlagen
Flexibilitätsparameter regelbarer Erzeugungsanlagen sind :
- der Lastgradient im angegebenen Lastbereich,
- die Minimallast und
- die Ramp-up-Zeiten für den Heiß- und den Kaltstart.
Die Werte der Flexibilitätsparameter geben den Durchschnitt existierender Anlagentypen, den heutigen Stand der Technik und das zukünftige Entwicklungspotential an.
Beispiel: der durchschnittliche Lastgradient von Steinkohleanlagen beträgt 2 %/min, der Stand der Technik 4 %/min und das zukünftige Potential liegt bei 6 %/min.
Thermische Kraftwerke
Publikationen
Flexibility Toolbox
Die Flexibility Toolbox unterstützt Betreiber von Kohlekraftwerken bei der Umstellung der Fahrweise vom Grundlast- auf den flexiblen Betrieb. Sie enthält Hinweise zu Technologien, Weiterbildungsangeboten und Managementthemen. Die Toolbox bietet 40 verschiedene Maßnahmen zur Erhöhung der Flexibilität durch Nachrüstung der Anlage oder technische Eingriffe. Die Maßnahmen konzentrieren sich auf Verbrennung, Wasser-Dampf-Kreislauf, Turbine, Leittechnik und Hilfssysteme.
The recipe book for the flexibilization of coal fired power plants
Das Buch enthält eine Zusammenschau von Best Practices und Abläufen für den flexiblen Betrieb von Kohlekraftwerken in Indien. Es basiert auf der Analyse internationaler Studien und Veröffentlichungen, Erkenntnissen aus Pilotstudien in indischen Kraftwerken (einschließlich der Testlaufprojekte unter dem Dach des Indisch-Deutschen Energieforums mit VGB-Beteiligung) sowie auf Experteninterviews. Es wurde von Herrn Anjan Sinha zusammengestellt, einem hoch anerkannten indischen Experten zu diesem Thema, der viele Jahre für NTPC gearbeitet hat. Das Buch wurde im Oktober 2020 veröffentlicht.
Partnerdampfkraftwerk
Im Forschungsvorhaben “Partner-Dampfkraftwerk für die regenerative Stromerzeugung” wurde untersucht, wie Bestandskraftwerke die volatile Erzeugung aus Wind und Sonne besser ausregeln können; um die bedarfsgerechte Integration erneuerbarer Energien zu erleichtern.
Im Vorhaben „FLEXI-TES: Kraftwerksflexibilisierung durch Thermische Energiespeicher“ wird im Anschluss daran untersucht, wie die Flexibilität von Steinkohleanlagen durch die Integration thermischer Speicher in das Kraftwerk noch weiter verbessert werden kann.
vgbe-Standards
Einige vgbe-Standards enthalten insbesondere für den flexiblen Kraftwerksbetrieb wichtige Informationen und Handlungsempfehlungen:
- Speisewasser-, Kesselwasser- und Dampfqualität für Kraftwerke
VGB-S-010-T-00;2011-12.DE - Zustandsüberwachung und Prüfung der Komponenten von Dampfkesselanlagen, Druckbehälteranlagen und Wasser oder Dampf führenden Hochdruckleitungen
VGB-S-506-R-00;2012-03.DE - Konservierung von Kraftwerksanlagen
VGB-S-116-00-2016-04-DE - Konservierung von Dampf- und Gasturbosätzen
VGB-S-036-00-2017-04-DE
Artikel aus dem vgbe energy journal (vormals: VGB PowerTech Journal)
- Ke, Z., Lin, L., Schröder, H.-C. und Guoqing, F.
Plasma ignition system for oil free power plant Zetes in Turkey and its advantages fort the changed circumstance of energy market
VGB PowerTech Journal, 7/2017 - Bentsch, G.
Flexibilisierung durch individuelle Kesseloptimierung
VGB PowerTech Journal, 9/2016 - Heimann, G.
Erfolgreiche Installation und Inbetriebnahme einer Zünd- und Stützfeuerung mittels Trockenbraunkohlebrenner mit Plasmazündung
VGB PowerTech Journal, 7/2016 - Michels, B. and Kotzan, H.
Retrofit of an ECO bypass to reduce minimum load of a 750 MW hard coal-fired power plant
VGB PowerTech Journal, 4/2015 - Heinzel, T.; Meiser, A.; Stamatelopoulos, G.-N. and Buck, P.
Implementation of Single Coal Mill Operation in the Power Plant Bexbach and Heilbronn Unit 7
VGB PowerTech Journal 11/2012
- Garmatter, H., Marks, E., Kostenko, Y., Veltmann, D. and Scharf, R.
Simulation of hot standby mode for flexible steam turbine operation in combined cycle power plants
VGB PowerTech Journal, 10/2019 - Abel Günther, K. und Scharfetter, C.
Die Industriedampfturbine als Stellglied im Energienetz der Zukunft
VGB PowerTech Journal, 12/2018 - Günther, K. A. und Scharfetter, C.
Die Industriedampfturbine als Stellglied im Energienetz der Zukunft
VGB PowerTech Journal, 12/2018 - Schwarz, K.
HL-Klasse Gasturbinen – das nächste Level in puncto Effizienz und Flexibilität
VGB PowerTech Journal, 8/2018 - Heddoun, H.and Richard, J.-M.
Last stage blade trailing edge erosion feedback in EDF LP turbines with flexible operation
VGB PowerTech Journal, 3/2017 - Rediess, M. et.al
Maßnahmen zur Sicherstellung des flexiblen Einsatzes von Dampfturbosätzen und Erfahrungen
VGB PowerTech Journal, 3/2017 - Biesinger, F. et.al
Steam turbines subject to flexible operation
VGB PowerTech Journal, 11/2016
- Weidner, J. R.
Verbesserte Betriebsüberwachung und Diagnose für Turbogeneratoren in flexiblen Netzen mit hohem Anteil an erneuerbaren Energie
VGB PowerTech Journal, 12/2016 - Baca, M., Joswig, A.
Extended requirements on turbo-generators due to changed operational regimes
VGB PowerTech Journal, 6/2016 - Wittner, S. et al.
Auswirkungen der neuen flexibleren Netzanforderungen auf die zukünftige Betriebsbeanspruchung der Turbogeneratoren
VGB PowerTech Journal, 8/2015
- Komogowski, L., Faust, E., Beer, S., Hummel, D., Behrens, D., Riedl, K., Wolf, G. und Deepak Prabhu, S.
Metallische Latentwärmespeicher zur Flexibilisierung industrieller Heizkraftwerke
VGB PowerTech Journal, 11/2019 - Kahlert, S., Spliethoff, H., Behnke, C., Heß, R., Hönings, N. und Busch, C.
Flexibilitätspotential von industriellen KWK-Kraftwerken – Analyse zukünftiger Betriebsweisen
VGB PowerTech Journal, 10/2019 - Hoppe, T., Braune, J. and Nielsen, L.
Dynamic System Simulation for New Energy Markets – Optimization of a Coal Fired Power Plant Start-up Procedure
VGB PowerTech Journal, 9/2019 - Herzig, M., Pago, B.-C., Neumann, C. und Paetzold, J.
Simulation des Verhaltens realer Erzeugungsanlagen in Bezug auf schnelle Frequenzänderungen (RoCoF) nach Anforderungen der aktuellen VDE-AR-N 4120:2018
VGB PowerTech Journal, 6/2019 - Loeper, T., Krüger, M., Richter, M., Klasing, F., Knödler, P. und Mielke, C.
Potenziale der Integration thermische Energiespeicher in Dampfkraftwerke
VGB PowerTech Journal, 4/2019 - Löhning, G., Wenzel, F., Haake, D. und Mehlow, F.
Neuartige Systemdienstleistung: Verlängerte Inselbetriebsfähigkeit unter Einsatz thermischer Kraftwerke
VGB PowerTech Journal, 4/2019 - Dinkel, K. and Peterseim, J.
Battery augmented biomass and waste power plants – A new approach to provide grid services
VGB PowerTech Journal, 1-2/2019 - Katzer, C.
Bedarf an Verbrennungsforschung für Braunkohlekraftwerke – Am Beispiel des LS Kraftwerkstechnik der BTU Cottbus – Senftenberg
VGB PowerTech Journal, 8/2018 - Moxham, B.
Converting coal to biomass: Making the energy transition feasible
VGB PowerTech Journal, 6/2018 - Lehmkuhl, C. und Klag, O.
Flexibler Kraftwerksbetrieb erfordert neue Werkstoffe und Prüfverfahren
VGB PowerTech Journal, 6/2018 - Bolhar-Nordenkampf, M., Kokko, A. und Kinni, J.
Multifuel CFB solutions – Producing power in a flexible environment
VGB PowerTech Journal, 4/2018 - Alwers, A. und Fuchs, U.
Augenblickliche Leistungssteigerung aus Knopfdruck: Möglichkeiten des Kraftwerks vergrößern mit Hybridanlagen
VGB PowerTech Journal, 12/2017 - Leithner, R. und Brinkmeier, N. O.
Flexible Kraftwerke – wirtschaftlicher Niedriglast- und Leerlaufbetrieb mit Kohle
VGB PowerTech Journal, 12/2017 - Picard, S. und Aschoff, T.
512 MW in 10 minutes – New York City peaking plant solution applicable for Europe
VGB PowerTech Journal, 7/2017 - Loschen, R.
Mit Flexibilität zu mehr Klimaschutz – Energiemanagement im Chemiepark Marl
VGB PowerTech Journal, 1-2/2017 - Brüggemann, H., Kluger, F. und Schmidt, G.
Innovative Konzepte zur Flexibilisierung des Kraftwerkseinsatzes
VGB PowerTech Journal, 4/2017 - Hönings, N.
Neues, hochflexibles Kraftwerk im Chemiepark Marl
VGB PowerTech Journal, 10/2016 - Kahlert, S., Spliethoff, H., Behnke, C., Heß, R., Hönings, N. und Busch, C.
Flexibilitätspotential von industriellen KWK-Kraftwerken – Analyse zukünftiger Betriebsweisen
VGB PowerTech Journal, 8/2016 - Lens, H. und M. Nolte, M.
Absenkung der Generatormindestlast von Steinkohlekraftwerken durch regelungstechnische und verfahrenstechnische Maßnahmen
VGB PowerTech Journal 4/2015 - Heimann, G.
Flexibilitätssteigerungen von Braunkohlekraftwerken
VGB PowerTech 4/2015
Pumpspeicherkraftwerke
Der Beitrag der Wasserkraft zur Flexibilisierung
des Energiesystems ist zentral
Wasserkraft | Ein wichtiger Bestandteil der erneuerbaren Energieversorgung
Europas Wasserkraftindustrie nimmt eine führende Rolle in der Welt im Bereich der nachhaltigen Entwicklung umweltfreundlicher Stromerzeugungstechnologien ein. Innovationen auf diesem Gebiet sind für den Übergang zu einer CO2-freien Elektrizitätserzeugung mit der Entstehung neuer Industriezweige und veränderter Beschäftigungsverhältnisse verbunden. Dadurch wird der Erhalt guter Lebensbedingungen für zukünftige Generationen gesichert.
Eurelectric-vgbe Hydropower - Faktenblätter
Die ambitionierte europäische Energiewende benötigt erneuerbare Energie, die zuverlässig verfügbar ist – wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, steht die Wasserkraft bereit, um die volatile Einspeisung flexibel auszugleichen.
Artikel aus dem vgbe energy journal (vormals: VGB PowerTech Journal)
- Bauhofer, P. and Zoglauer, M.
Pumped hydro storage as enabler of energy transition
VGB PowerTech Journal, 11/2019 - Wolfgang Stroppa
Um- und Neubauprojekte der Tiroler Wasserkraft AG für die Energiewende
VGB PowerTech Journal, 4/2016 - Peter Matt
Die Kraftwerksanlage Obervermuntwerk II und deren Flexibilität
VGB PowerTech Journal, 3/2016
vgbe auf dem Weg ins Energiesystem der Zukunft
vgbe White Paper Energy System
vgbe stellt in seinem White Paper „Being Part of the Future Energy System“ acht strategische Handlungsfelder vor, mit denen die Umsetzung einer nachhaltigen, umweltfreundlichen, wirtschaftlichen und sicheren Energieversorgung möglich ist. Alle Akteure des Energiesektors – aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft – sind gefragt, ihre Beiträge zur Umsetzung dieser Handlungsfelder zu leisten.
Internationale Aktivitäten
Der vgbe beteiligt sich an der Advanced-Power-System-Flexibility(PSF)-Kampagne, die von der International Energieagentur (IEA) koordiniert wird. Die Kampagne ist die Fortführung der Advanced-Power-Plant-Flexibility-Kampagne, die auf dem neunten Clean Energy Ministerial (CEM9) in Kopenhagen abgeschlossen wurde. CEM ist eine globale Plattform zur Förderung einer nachhaltigen und sauberen Energieversorgung, in der 24 Staaten und die Europäische Union aktiv sind.
Flexible Kohlekraftwerke stellen einen wichtigen Arbeitsschwerpunkt des Deutsch-Indischen Energieforums (DIEF) dar. Das DIEF ist ein Format für den energiepolitischen Austausch zwischen der indischen und deutschen Regierung. Der vgbe arbeitet in der Task Force Flexibility mit. Diese Task Force koordiniert alle Aktivitäten rund um den flexiblen Betrieb thermischer Kraftwerke – mit dem Fokus auf zwei Referenzkraftwerken an den Standorten Dadri und Simhadri. Dabei arbeitet vgbe mit dem indischen Partner Excellence Enhancement Centre (EEC) zusammen.
Im Rahmen des EU Programms Horizon 2020 arbeitet vgbe an der Erstellung einer Research and Innovation Agenda & Technology Roadmap für die Wasserkraft mit. In HYDROPOWER EUROPE spielt das Thema Flexibilisierung eine wichtige Rolle.
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Unser Team
Dr. Claudia Weise
Internationale Projekte
Dr. Mario Bachhiesl
Leiter Erneuerbare Energien und Dezentrale Erzeugung