BoAplus Niederaußem: Kühlturm & Verschattung. Themenveranstaltung Niederaußem am 20. April 2012

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1 BoAplus Niederaußem: Kühlturm & Verschattung Themenveranstaltung Niederaußem am 20. April 2012 SEITE 1

2 Agenda 1 Hybridkühlturm 2 Verschattung SEITE 2

3 Wofür brauchen Kraftwerke Kühlsysteme? Hochdruckdampf rund 600 C / 300 bar Rauchgas Dampfturbine Generator G Strom Niederdruckdampf rund 30 C / 0,04 bar Verbrennungsluft Kondensator Braunkohle Dampferzeuger Pumpe Kühlturm Pumpe Wasser Temperatur und Druck von Hochdruckdampf und Niederdruckdampf bestimmen wesentlich den Wirkungsgrad der Stromerzeugung. Der zu Wasser verflüssigte Dampf wird in den Dampferzeuger zurückgeführt. Die an das Kühlsystem bei niedriger Temperatur übertragene Wärme kann nicht mehr für die Stromproduktion genutzt werden. SEITE 3

4 Funktionsweise der heute verwendete Kühlsysteme Durchlaufkühlung mit Flusswasser oder Meerwasser Reine Nasskühlung mittels Wasserverdunstung warmes Kühlwasser Wärmetauscher warmes Kühlwasser Wassertropfen Fluss oder Meer Luft kaltes Kühlwasser kaltes Kühlwasser Reine Trockenkühlung in geschlossenen Wärmetauschern Kombinierte Nass- und Trockenkühlung (Hybrid-Kühlturm) warmes Kühlwasser Wärmetauscher warmes Kühlwasser Wärmetauscher Luft Luft Wassertropfen Luft kaltes Kühlwasser kaltes Kühlwasser Quelle für alle Abbildungen: Wikipedia SEITE 4

5 Bauarten der heute verwendeten Kühlsysteme Durchlaufkühlung mit Flusswasser oder Meerwasser Reine Nasskühlung mittels Wasserverdunstung Nicht verfügbar In Betrieb Reine Trockenkühlung in geschlossenen Wärmetauschern Hoher Flächenbedarf, Wirkungsgradeinbuße und Kosten sehr hoch Kombinierte Nass- und Trockenkühlung (Hybrid-Kühlturm) Schwaden an mehr als 90% der Tagesstunden nicht sichtbar Außenhülle Innere Struktur Quelle für alle Abbildungen: Wikipedia SEITE 5

6 Heute verwendete Bauarten mit Luftkühlung Naturzug Natürlicher Auftrieb der leichteren warmen und feuchten Luft Ventilator-Prinzip Ventilatoren sorgen für Zwangsbelüftung und Auftrieb Zellenkühlturm mit Schwaden sehr hoher Flächenbedarf Quelle: Quelle: Große Bauhöhe bis 200 Meter Hybridkühlturm weitgehend ohne sichtbaren Kühlturmschwaden Quelle: Deutlich reduzierte Bauhöhe SEITE 6

7 Wie entstehen Kühlturmschwaden? Funktionsprinzip der Nasskühlung Kalte Umgebungsluft Schwaden mit kleinen sichtbaren Wassertröpfchen Wärme und Feuchtigkeit Warmes Kühlwasser von der Dampfturbine Tropfenregen Kalte Umgebungsluft Kaltes Kühlwasser zur Dampfturbine SEITE 7

8 Welche Schwaden entstehen? Darstellung der sichtbaren Schwadentypen Sekundärschwaden: in größerer Entfernung oder größerer Höhe bei bestimmten Wetterbedingungen Primärschwaden: unmittelbar sichtbarer Kühlturmschwaden SEITE 8

9 Wie können Schwaden weitgehend vermieden werden? durch Hybridkühlung = Kombinierte Nass- und Trockenkühlung Schwaden überwiegend nicht sichtbar an mehr als 90 % der Tagesstunden Mischung der trockenen und der feuchten Schwaden Trockenkühlung in Wärmetauschern Nasskühlung Tropfenverrieselung Quelle: SEITE 9

10 BoAplus Niederaußem: Wesentliche Faktoren, die zur Verschattung durch sichtbare Schwaden führen Beeinflussbar Anlagengröße Wirkungsgrad Kühlsystem Stilllegung von Altanlagen Nicht beeinflussbar Lufttemperatur Luftfeuchtigkeit Windrichtung Sonnenstand Bedeckung des Himmels SEITE 10

11 BoAplus Niederaußem: Auswirkung der Planung auf die Verschattung durch Schwaden Beeinflussbarer Faktor Planungsergebnisse 1 Anlagengröße BoAplus Reduzierung auf rund MW Wirkungsgrad Kühlsystem Stilllegung von Altanlagen Anhebung auf > 45 % Überwiegend mit nicht sichtbarem Schwaden Mehr als kapazitätsgleich Planung führt zur Reduzierung der Verschattung SEITE 11

12 3 BoAplus Niederaußem: Bewertung Hybridkühlung mit Ventilatorbetrieb Vorteile Betrieb mit überwiegend nicht sichtbaren Schwaden an mehr als 90 % der Tagesstunden Nachteile Zusätzlicher Strombedarf für den Ventilatorbetrieb Deutlich geringere Bauhöhe Höhere Kosten für Errichtung, Instandhaltung und Betrieb SEITE 12

13 3 BoAplus Niederaußem: Kühlsystem mit geänderter Kühltechnik Maßnahme Ergebnis Hybridtechnik Ventilatorbetrieb reduziert Bauhöhe auf 100 m Betrieb mit überwiegend nicht sichtbaren Schwaden an mehr als 90% der Tagesstunden Reduzierung der Gebäudeschatten bei niedrigem Sonnenstand SEITE 13

14 Agenda 1 Hybridkühlturm 2 Verschattung SEITE 14

15 Verschattung Untersuchungsumfang Abschätzung der zu erwartenden Auswirkungen und Darstellung der örtlichen Ausprägung nach Inbetriebnahme von BoAplus auf die Sonnenscheindauer in der Umgebung unter Berücksichtigung der vorlaufend und im Zusammenhang mit dem Vorhaben vorgesehen Stilllegungen am Standort Niederaußem. Kraftwerk Neurath Kraftwerk Niederaußem BoA 2&3 Hybridkühlturm + Schornstein BoAplus Es werden zwei Fälle betrachtet: Fall 1 Vor Inbetriebnahme von BoAplus Niederaußem Neurath BoA BoA BoA In beiden Fällen wird ein ganzjähriger, durchgehender Volllastbetrieb angenommen (ohne plan- und außerplanmäßige Stillstände). Fall 2 Nach Inbetriebnahme von BoAplus Niederaußem Neurath BoA BoA BoA1 BoAplus MW BoA Das Kraftwerk Frimmersdorf wird nicht berücksichtigt, da der Beitrag der zwei weiter zu betreibenden 300-MW-Blöcke unerheblich für die Verschattungssituation im Bereich des Kraftwerks Niederaußem ist. In beiden Fällen sind in Frimmersdorf bereits alle 12 x 150 MW- Blöcke endgültig stillgelegt. SEITE 15

16 Verschattung Prämissen und Vorgehen Die meteorologischen Daten wurden einer Datenbank des Deutschen Wetterdienstes entnommen. Die Berechnungen wurden für die Jahre im Zeitraum 2002 bis 2007 vorgenommen, da hierfür zeitlich hochaufgelöste Vertikalprofile von Temperatur und Feuchte verfügbar sind. Das Modellsystem SPLaSh ermittelt die Orte im Umfeld des Standortes, an denen die Sonne infolge der sichtbaren Schwaden nicht direkt zu sehen ist. Bei Durchführung der Berechnungen für ein ganzes Jahr, lassen sich Karten zur Darstellung der Verminderung der Sonnenscheindauer erstellen. * Bezugszeitraum entspricht Tageszeit; über ein Jahr gesehen SEITE 16

17 Verschattung Differenzkarte Differenzendarstellung zeigt den Effekt von BoAplus Prozentuale Minderung der Verschattung Keine Änderung Prozentuale Zunahme der Verschattung Weniger Verschattung für Auenheim und Niederaußem Keine Zunahme in den übrigen Stadtteilen SEITE 17

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