ANFORDERUNGEN AN DEN BETRIEB VON PUMPSPEICHERWERKEN
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- Reinhardt Frank Voss
- vor 8 Jahren
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1 ANFORDERUNGEN AN DEN BETRIEB VON PUMPSPEICHERWERKEN Pumpspeicherwerke in NRW. Perspektiven für die Region? 28. Januar 2014, Essen Kathrin Schmelter RWE Power Aktiengesellschaft Sparte Wasserkraftwerke Maschinen- & Elektrotechnik RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 1
2 Pumpspeicherkraftwerke im Portfolio der RWE Power MW* hochflexible Leistung für die Energiewende Pumpspeicherkraftwerk Herdecke, RWE Power AG 153 MW Pumpspeicherkraftwerk erste Inbetriebnahme: 1930 Neubau Maschine 5 : Leistung erhöht und umfangreich fit gemacht für die Zukunft Vianden Herdecke Pumpspeicherkraftwerke Schluchseewerk AG 1) MW Pumpspeicherkraftwerke (50% Turbinenleistung für RWE verfügbar) 5 Kraftwerke, 20 Maschinensätze Anlagenerweiterungen in Prüfung 1) 50,0% RWE Beteiligung Pumpspeicherkraftwerk Vianden, SEO S.A. (Luxemburg) 2) Schluchseewerk MW Pumpspeicherkraftwerk (100% Turbinenleistung für RWE verfügbar) 200 MW Zubau (M11) kurz vor IBN Speicherinhalt auf 5,0 GWh erweitert 2) 40,3% RWE Beteiligung * gerundet, einschließlich vertraglich gesicherter Leistung aus Beteiligungen RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 2
3 Übersicht Aufgaben eines PSW Anforderungsprofil eines PSW Betrieb eines PSW Fazit & Ausblick RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 3
4 Wer stellt Anforderungen an den Betrieb eines Pumpspeicherkraftwerks? Anforderung: Eigenschaft / Fähigkeit, die zur Bewältigung bestimmter Aufgaben vorhanden sein muss Wozu dreht die Maschine überhaupt? Aufgaben eines Pumpspeicherkraftwerks Energiewirtschaft Technik Erforderliche Fähigkeiten und Eigenschaften Was ist notwendig, damit die Maschine drehen kann? Rechtliche Anforderungen Anforderungen an den Betrieb RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 4
5 Wozu braucht man ein PSW? Sichtweise eines Speicherbetreibers Markt Anforderungen Marktentwicklung Whole-Sale-Markt Hoher Wirkungsgrad Ausreichende Speicherkapazität Gutes Teillastverhalten Mehrere Pumpzyklen pro Tag Kurze Revisionszeiten Lange Instandhaltungszyklen Whole-Sale-Markt Regelenergiemarkt (Sekundärregelleistung) Präqualifikation zur SRL-Erbringung Hohe Laständerungsgeschwindigkeiten Viele Betriebswechsel in kurzem Zeitraum Schnelles Umschalten von Erzeugung zu Verbrauch, kurze Startzeiten Hohe Anlagenverfügbarkeit Reservemarkt, Flexibilitätsmarkt u.a. abhängig vom Kraftwerkspark: Bedarf an Ausfallreserve und Flexibilität 100% 50% 0% Einspeisung? Soll Flexibilitätsprodukt Windeinspeisung Ist Neue PSW scheinen im aktuellen und mittelfristig prognostizierbaren Marktumfeld nicht wirtschaftlich zu sein. Langfristige Entwicklung? RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 5
6 Übersicht Aufgaben eines PSW Anforderungsprofil eines PSW Betrieb eines PSW Fazit & Ausblick RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 6
7 Anforderungen an das Anlagendesign Anforderungsprofil PSW: max. Wirkungsgrad + min. Startzeiten + max. Laständerungsgeschwindigkeit + max. Flexibilität + max. Lastwechsel + max. Verfügbarkeit + + min. Kosten (Investition + Betrieb) RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 7
8 Anforderungen an das Anlagendesign Anforderungsprofil PSW: max. Wirkungsgrad + min. Startzeiten + max. Laständerungsgeschwindigkeit + max. Flexibilität + max. Lastwechsel + max. Verfügbarkeit + + min. Kosten (Investition + Betrieb) Reversible Pumpturbine Motor-Generator Speicherbecken, Wasserwege Verschluss- und Regelorgane Transformator PSW RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 8
9 Anforderungen an das Anlagendesign Anforderungsprofil PSW: max. Wirkungsgrad + min. Startzeiten + max. Laständerungsgeschwindigkeit + max. Flexibilität + max. Lastwechsel + max. Verfügbarkeit + + min. Kosten (Investition + Betrieb) Zylinderschütz Antrieb, Steuerung Hochstromschienensystem Einlaufrechen Rechenreinigungsmaschine Blasluftkompressoren CO 2 -Löschanlage Turbinenregler Leistungsschalter Netzanschluss Generatorbremse Eigenbedarfsversorgung Filteranlagen Anfahrumrichter AUR-Trafo statische Erregung Erregertransformatoren Lenzsystem Messeinrichtungen Kühlwassersysteme Kugelschieberantrieb, -steuerung Leittechnik Schaltanlagen Lagerölkühlung Synchronisierung Lagerölversorgung Öldunstabsaugung Rollschütze Antrieb, Steuerung RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 9
10 Anlagendesign betrifft auch viele weitere Aspekte > Brandschutz- und Rettungskonzepte inkl. separater Rettungswege > Absperrorgane redundant ausgeführt > Sichere und effiziente Instandhaltung gewährleistet > Anlagen auch im Krisen- / Schadensfall in sicherem Betriebszustand > > Klimatisierung ohne erhöhten Eigenbedarf möglich > Zugangsmöglichkeit und Logistikkonzept für Betrieb und Instandhaltung > Schwere und große Bauteile müssen an den benötigten Einsatzort gelangen, z.b. Transformator, Kugelschieber, Generator > Kurze Reaktionszeiten für Demontage- und Montagearbeiten > Hydraulische Anlageneigenschaften ermöglichen einen marktkonformen, flexiblen Betrieb > RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 10
11 Bau eines Pumpspeicherkraftwerks Vianden M11 (I) 2011 Bau der Kaverne RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 11
12 Bau eines Pumpspeicherkraftwerks Vianden M11 (II) 2012 Transport der Spirale 2012 Einbau der Spirale 2013 Einbau des Generators RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 12
13 Übersicht Aufgaben eines PSW Anforderungsprofil eines PSW Betrieb eines PSW Fazit & Ausblick RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 13
14 Zukunftsfähiges Anlagendesign nur durch regelmäßige Anpassungen erreichbar Beispiel: Markt fordert höhere Flexibilität Neue Randbedingungen führen zu verändertem Einsatzverhalten Häufige kurze, aufeinanderfolgende Pumpzyklen: thermische Belastung der Anfahrumrichter-Technik Häufiges Anfahren im Pumpbetrieb: stärkerer Verschleiß des Laufrades Vermehrte An- und Abfahrvorgänge: erhöhte Lagerbelastung und verringern die Lebensdauer der Hauptkomponenten Generatorrotor: Rissbildung im Bereich der Pol-Anbindung möglich Absperrorgane: erhöhter Verschleiß der Dichtungen RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 14
15 Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken Anfahrumrichter > Viele kurze Pumpzyklen belasten Anfahrumrichter-Technik Leistungsstärkerer AUR-Transformator ermöglicht häufige Starts im Pumpbetrieb AUR-Trafo - alt AUR-Trafo - neu RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 15
16 Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken Pumpturbine > Kavitation am Laufschaufelansatz während des Anfahrens im Pumpbetrieb > Korrosionsschäden am Übergang von der Spirale zu den Leitschaufeln Verstärkter Instandhaltungsaufwand durch vermehrte Betriebsartenwechsel Korrosionsschutz Leitapparat Laufrad RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 16
17 Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken Generator > Hohe Beanspruchung des Generatorrotors: Lebensdauer rotierender Bauteile abhängig von Lastwechseln (Start/Stopp-Zyklen) Regelmäßige Inspektionen der Pol-Anbindung evtl. Nacharbeit des Rotorkörpers und der Pole erforderlich Generator Rissprüfung RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 17
18 Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken Kugelschieber > Eintrag abrasiver Stoffe aus Trieb- und Steuerwasser > Hohe Zahl an Öffnungs- und Schließvorgängen Hoher Instandhaltungsaufwand durch Verschleiß der Dicht- und Gleitflächen Haltering Dichtring RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 18
19 Übersicht Aufgaben eines PSW Anforderungsprofil eines PSW Betrieb eines PSW Fazit & Ausblick RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 19
20 Fazit & Ausblick > Pumpspeicherkraftwerke sind Partner der erneuerbaren Energien Derzeit einzige großtechnisch verfügbare, marktfähige Speichertechnologie Stellen aus dem Stillstand die Flexibilität bereit, die zum Ausgleich von Prognoseabweichungen und Lastgradienten erforderlich ist > Perspektiven für Pumpspeicherkraftwerke Verschiedene Untersuchungen weisen ein Potential für weitere PSW-Standorte aus Bestandsanlagen stehen derzeit wirtschaftlich stark unter Druck, Neubauvorhaben sind mehrheitlich ausgesetzt oder aufgegeben Vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Speicher: Kommerzialisierung ist derzeit schwierig und hängt von zukünftigen Marktmechanismen ab Bei Veränderungen der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen ist eine Neubewertung möglicher PSW-Standorte sinnvoll RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 20
21 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT. RWE Power Kathrin Schmelter SEITE 21
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