STROM UND FERNWÄRME AUS KIEL

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1 STROM UND FERNWÄRME AUS KIEL

2 Das Gemeinschaftskraftwerk Kiel Das Gemeinschaftskraftwerk Kiel GmbH, kurz GKK, ist der größte und wichtigste Energieerzeuger der Landeshauptstadt Kiel. Gemeinsame Betreiber des GKK sind E.ON Kraftwerke und die Stadtwerke Kiel. Das GKK hat in seiner bisherigen Laufzeit eine sehr gute Verfügbarkeit erreicht. Das spricht für das ausgereifte Konzept dieser Anlage, aber auch für die Menschen, die hier rund um die Uhr dafür sorgen, dass auf Knopfdruck die Energie fließt, die wir täglich brauchen. Seit der Inbetriebnahme 1970 wurde der Wirkungsgrad der Anlage laufend verbessert und ständig dem neusten Stand der Technik angepasst. Das Resultat: Höhere Brennstoffnutzung und geringere Umweltbelastung. Erfahrung und Wissen werden kontinuierlich auch an die junge Generation weitergegeben. Jahr für Jahr stellt das GKK Ausbildungsplätze in technischen und kaufmännischen Berufen bereit. Das Gemeinschaftskraftwerk ist ein bedeutender Arbeitgeber in der Region. Zusätzlich werden durch Instandhaltungsmaßnahmen und regelmäßige Revisionen in Millionenhöhe viele Arbeitsplätze in zahlreichen regionalen Dienstleistungsbetrieben gesichert. Turbinenschaufeln 2

3 SAUBERE LEISTUNG AN DER KIELER FÖRDE Strom Das GKK wird mit Steinkohle gefeuert und erzeugt eine elektrische Leistung von 354 Megawatt. Damit gewährleistet das Kraftwerk die Versorgung von ca Menschen und eine Vielzahl von Betrieben in Industrie und Handwerk. Elektrische Energie kann nicht gespeichert werden. Der Strom muss im selben Augenblick erzeugt werden, in dem er verbraucht wird. Über das Netz wird der Strom dann unmittelbar an die Verbraucher geleitet. Ein wichtiger Stabilitätsfaktor des Netzes ist seine Größe. Das GKK ist deshalb in das Europäische Verbundnetz eingebunden, das vom Nordkap bis nach Sizilien reicht. Fernwärme Die Energie des Dampfes nutzt das GKK in doppelter Weise: Nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird bei der Stromerzeugung gleichzeitig Fernwärme erzeugt. Fernwärme aus dem GKK heizt Wohn- und Verwaltungsgebäude sowie öffentliche Gebäude und Industriebetriebe. Damit können mehr als Einzelfeuerstellen durch emissionsfreie Heizung ersetzt werden. Weitere Informationen finden Sie auf den Seiten 8 und 9. Die Kraft-Wärme-Kopplung schlägt deshalb nicht nur bei der Primärenergienutzung, sondern auch in der Umweltbilanz messbar zu Buche, weil der Brennstoff durch KWK besser ausgenutzt wird. Das ist Umweltschutz durch intelligent genutzte Kraftwerkstechnik. Turbine (Maschinenhaus) 3

4 Stromerzeugung im GKK Als Steinkohlekraftwerk gehört das GKK zur Gruppe der konventionellen Kraftwerke, zu denen auch Gaskraftwerke zählen. Aus dem Primärenergieträger Kohle wird über die Zwischenstufe Wärmeenergie elektrische Energie erzeugt. Die Steinkohle kommt auf dem Seewege und teilweise per Bahn aus der ganzen Welt. Aus physikalischer Sicht handelt es sich dabei nicht um wirkliche Erzeugung von Strom, sondern nur um die Umwandlung verschiedener Energieformen. Dampf Wärme Kessel Turbine Generator elektrische Energie Wasser Energieumwandlung in 3 Stufen Stufe: Wärmeenergie 2. Stufe: Bewegungsenergie 3. Stufe: Elektrische Energie Kohle verbrennt im Kessel. Die freiwerdende Energie wird genutzt, um Wasser zu verdampfen. Aus chemischer Energie entsteht Wärmeenergie. 4 Der Dampf strömt durch die Turbine und bringt den Turbinenläufer zum Rotieren. Aus Wärmeenergie entsteht Bewegungsenergie. Über die Turbinenwelle wird die Bewegungsenergie auf den Gene rator übertragen. Aus Bewegungsenergie wird elektrische Energie. Es fließt elektrischer Strom.

5 STROMERZEUGUNG Dampferzeugung im Kessel Das Dynamo-Prinzip In den Kohlemühlen wird die Kohle staubfein gemahlen, bei vollem Einsatz ca t am Tag. Das entspricht rund 50 Kohlewaggons. Kohlenstaub und Luft werden in einem exakt geregelten Gemisch in den Kessel geblasen und verbrennen im Feuerraum des Kessels bei ca C. Der Kessel funktioniert wie ein überdimensionaler Durchlauferhitzer. In einem dichtgepackten Rohrsystem fließt vollentsalztes Wasser, das sog. Speisewasser. Durch das Feuer im Kessel wird das Speisewasser erhitzt und unter hohem Druck verdampft. Aus den Rohren des Kessels strömt der Dampf über Frischdampfleitungen auf die Turbinenschaufeln und verrichtet hier die gewünschte Arbeit: Er dreht den Turbinenläufer und damit den angekuppelten Generator. Der Kraftwerksgenerator gleicht im Prinzip einem Fahrraddynamo: Ein rotierender Elektromagnet, der Rotor, schneidet mit einem Kraftfeld die Wicklungen des Stators und erzeugt Strom. Im GKK mit einer Leistung von 354 Millionen Watt. Speisewasser-Aufbereitung Wasserqualität Bevor das Speisewasser in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingeleitet werden kann, muss es in der Wasseraufbereitungsanlage gereinigt und entsalzt werden. Eine wichtige Vorsorge, denn schließlich kann man den Kessel des Kraftwerks nicht einfach wie einen Küchenboiler ständig entkalken. Zur Kondensation des Dampfes wird kaltes Wasser benötigt. Es wird der Kieler Förde entnommen. Das rückfließende Kühlwasser ist um etwa 8 C erwärmt. Die dadurch verursachte Aufwärmung der Förde ist jedoch kaum messbar. Sie beträgt hundert Meter hinter dem Auslauf weniger als 1 C. Kontinuierliche Analysen im Kraftwerkslabor stellen sicher, dass die im Frischwasser enthaltenen Salze, speziell Karbonathärte, restlos entfernt sind. Das Kraftwerk weist durch ständige Messungen nach, dass die vorgegebenen Temperaturgrenzwerte auch bei hohen Außentemperaturen eingehalten werden. Meeresbiologische Untersuchungen bestätigen, dass die Wasserqualität der Förde durch das Kraftwerk nicht beeinträchtigt wird. Ganz im Gegenteil, die Wasserqualität ist in unmittelbarer Nachbarschaft des Kraftwerks so gut, dass ein Lachsforellenzucht- Unternehmen im Kühlwasserauslauf seine Fischzucht betreibt. Kohleentladung Kühlwasserauslauf 5

6 A Maschinenhaus D Rauchgasentstaubung 1 Turbine und Generator 12 Elektrofilter (Entstaubung) 2 Kondensator 13 Rauchgasgebläse 3 Hauptkühlwasserleitung 4 Hochdruckvorwärmer E Rauchgasentschwefelungs- Anlage (REA) B Kesselhaus 14 Gasvorwärmer 5 Feuerraum 6 Brenner 15 Waschturm 16 Sprühdüsen B 7 Kesselberohrung 8 Kohlemühlen 17 Schornstein C 9 Frischluftgebläse F Gipssilo 10 Luftvorwärmer 11 C Rauchgasentstickung 7 11 Entstickung (Denox) A Rauchgas Stoffumsätze im GKK elektrische Leistung (Brutto) bis zu 354 MW elektrische Leistung (Netto) bis zu 323 MW Eigenbedarf bis zu 31 MW thermische Leistung bis zu 295 MW (Fernwärme) Kohle Ammoniak Kreide und Stadtwasser DENOX Turbine/ Generator Kessel REA Kondensator Asche Gips 6 Kühlwasser Luft

7 ANLAGENQUERSCHNITT 17 E 15 F 16 D B C E A F D 7

8 Der Fernwärmetunnel unter der Förde Fernwärmeauskopplung an der Turbine Damit die Fernwärme vom GKK auch westlich der Förde gut ankommt, wurde ein Tunnel unter der Kieler Förde gegraben Meter lang, bis zu fünf Meter im Durchmesser und an tiefster Stelle 38 Meter unterhalb des Wasserspiegels. Durch den begehbaren Tunnel fließt 130 Grad heißes Fernwärme- Heizwasser durch eine dicke, gut isolierte Röhre in Richtung Westufer. Auf 70 Grad abgekühlt, kommt es durch eine zweite Röhre im Tunnel wieder zurück ins GKK. Dort wird es wieder aufgeheizt und von neuem an die Verbraucher geschickt. Der Fernwärmetunnel unter der Kieler Förde ist der kürzeste Weg vom Ost- zum Westufer. Er sichert den schnellstmöglichen Energietransfer und somit den geringsten Energieverlust. Fernwärmeauskopplung 8

9 FERNWÄRME 1 Heizwerk Nord, 2 Heizkraftwerke Humboldtstraße, 3 Heizwerk West, 4 Müllheizkraftwerk / Heizwerk Süd, 5 Heizwerk GKK und Heizwerk Ost Der Kieler Fernwärmeverbund Bedingungen für den sinnvollen und wirtschaftlichen Einsatz der Wärmeauskopplung ist ein ausreichendes Transportnetz für die Fernwärme. Die technischen Voraussetzungen dafür haben die Stadtwerke Kiel schon früh geschaffen. werken, die mit Gas oder Öl betrieben werden, übernommen, die auch an besonders kalten Tagen zugeschaltet werden können. Und zwar ferngesteuert und (fast) vollautomatisch zentral gesteuert von der Fernwärme-Leitwarte, einer der modernsten in Europa. Bereits 1907 gehörte Kiel zu den ersten strom- und fernwärmeversorgten Städten Europas. An beiden Ufern der Kieler Förde wuchs ein leistungsfähiges Versorgungsnetz, das bis heute ständig erneuert und den veränderten Bedingungen angepasst wird. Das GKK speist die Fernwärme in das rund 350 km lange Leitungsnetz der Stadtwerke ein. Sollte das GKK einmal ausfallen, wird die Wärmeversorgung der Landeshauptstadt von vier Spitzenlast- Darüber hinaus speist auch das Müllheizkraftwerk der Stadt Kiel in das Fernwärmenetz ein. Heute sind etwa Wohnungen auf dem West- und Ostufer sowie zahlreiche öffentliche Gebäude, Büros und Kaufhäuser an das Fernwärmenetz der Stadtwerke Kiel angeschlossen. Aus der früheren Inselversorgung einzelner Stadtteile ist ein Wärmeverbund geworden. 9

10 Saubere Bilanz Eine Luft, die sich gewaschen hat Wenn die gereinigten Rauchgase den Schorn stein passieren, wachen empfindliche Mess sonden darüber, dass keine Schadstoffe un bemerkt in die Atmosphäre gelangen. Die Messwerte stehen dem Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume (LLUR) jederzeit online zur Verfügung. Die weiße Fahne des Schornsteins ist reines Kondenswasser. Umweltschutz hat seinen Preis. Für die Errich tung der Rauchgasreinigungsanlagen wurden im GKK bisher mehr als 80 Millionen Euro in vestiert. Investitionen, die sich gelohnt haben: Die Schadstoffbelastung konnte seit 1989 um mehr als 90 % gesenkt werden. Wo Kohle verbrannt wird, entstehen Stoffe, die zurückgehalten werden müssen, damit sie die Umwelt nicht belasten. Es geht vor allem um Stickoxide, Staub und Schwefeldioxid. Die Grenzwerte, die dafür in deutschen Industrieanlagen gefor dert werden, sind mit die strengsten der Welt. Entsprechend aufwendig sind im Kraftwerk die technischen Anlagen für den Umweltschutz. Im GKK erfolgt die Reinigung des Rauchgases in drei Stufen: Entstickung Entstaubung Entschwefelung REA Entstaubung Rauchgasreinigung in drei Stufen 1. Stufe: Entstickung In der ersten Stufe wird das Rauchgas von Stickoxiden gereinigt. Stickoxide entstehen bei Verbrennungsprozessen mit hohen Tempe raturen und Sauerstoffüberschuss. Die besondere Konstruktion der Brenner vermindert bereits beim Feuerungsprozess das Entstehen von Stickoxiden. Diese Vorkehrungen allein reichen allerdings noch nicht aus, um die gesetzlichen Grenzwerte zu erreichen. Es muss deshalb zusätzlich eine Ent stickungsanlage (Denox) betrieben werden. In dieser Anlage wird dem hei ßen Rauchgas ein Gemisch aus Luft und Ammoniak zugeführt. Im Katalysator gehen die Gase eine chemische Reaktion ein. In einem zweistufigen Prozess reagiert das Gemisch miteinander. Das Ergebnis dieses Prozesses sind Wasser und Stickstoff, also natürliche Bestandteile der Luft. 10

11 UMWELTSCHUTZ DURCH RAUCHGASREINIGUNG 1. Stufe 3. Stufe 2. Stufe Rauchgasreinigung in 3 Stufen 2. Stufe: Entstaubung In der zweiten Stufe werden die Rauchgase entstaubt. Die dazu verwendeten Elektrofilter bestehen aus einem System von Stahlplatten und Drahtgittern, an denen das Rauchgas vorbeiströmt. Zwischen Platte und Gitter liegt eine Gleichspannung von Volt. Die Gitter senden Elektronen aus, die die vorbeiziehenden Staubpartikel elektrisch aufladen (A Bild Entstaubung). Der Staub lagert sich darauf dann an Platten ab (B Bild Entstaubung), wird in bestimmten Intervallen abgerüttelt und wandert ins Aschesilo. Beim Passieren der Elektrofilter werden nahezu 100 % der Flugasche zurückgehalten. Das Rauchgas ist jetzt zu 99,99 % von festen Bestandteilen gereinigt. 3. Stufe: Entschwefelung In der dritten Stufe wird das Rauchgas von gasförmigem Schwefeldioxid gereinigt. Das Rauchgas zieht durch den Waschturm und wird aus vielen Düsen mit einer kreidehaltigen Suspension besprüht. Die Kreide reagiert dabei mit Schwefeldioxid zu einer Calciumsulfit- Lösung, die sich im unteren Teil des Waschturms sammelt. Durch Einblasen von Luft wird die Flüs sigkeit mit Sauerstoff angereichert. Da bei entsteht Calciumsulfat-Dihydrat, also Gips. Der zurückbleibende Gipsschlamm wird soweit getrocknet, dass erdfeuch ter Gips mit einer Restfeuchte von 10 % zurückbleibt. Er wandert über Förder anlagen in das Gipssilo. Der Gips hat eine hohe Qualität und wird z. B. in der Baustoffindus trie zur Herstellung von Gipskartonplatten verwendet. 11

12 Gemeinschaftskraftwerk Kiel GmbH Hasselfelde 40, Kiel Anfahrt zum GKK Telefon: (0431) Telefax: (0431) sekretariat@gkk-kiel.de P GKK