Block Fortuna Technischer Projektstand April 2014.

Transkript

1 Block Fortuna Technischer Projektstand April Mitten im Leben.

2 Projekt: Block Fortuna Weltrekord in Effizienz. Um auch zukünftig die Stadt Düsseldorf ökologisch nachhaltig und wirtschaftlich mit eigenerzeugtem Strom versorgen zu können, wurde die Errichtung eines neuen hocheffizienten Kraftwerkblocks beschlossen. Energieflussdiagramm der Einwellenanlage im geplanten GuD-Kraftwerk Kamin Abhitzekessel Frischluftansaugung Gasturbine Verdichter Transformator Dampfturbine Transformator Heizung Welle Erdgas Generator Rhein Hafenbecken 1 Kondensatpumpe Kondensator Fernwärmetauscher Hausübergabestation Warmwasserbereitstellung Block Fortuna: Eine hocheffiziente Gasund Dampfturbinenanlage Die prinzipielle Funktionsweise ist bei jeder Gas- und Dampfturbinenanlage gleich. Bei der Gasturbine wird dem Verdichter gefilterte Verbrennungsluft zugeführt, welche anschließend durch den Verdichtungsvorgang erhitzt und in der Brennkammer, zusammen mit dem gelieferten Erdgas, verbrannt wird. Bei diesem Prozess entstehen ca C heiße, äußerst energiereiche Verbrennungsgase. Diese treiben die Turbinenschaufeln an und versetzen den Läufer in eine Drehbewegung. Diese Drehbewegung wird an einen Generator übertragen, was bei einer GuD-Anlage für den Großteil (rund zwei Drittel) der Stromerzeugung sorgt. Mit dem auf ca. 630 C abgekühlten Abgas der Gasturbine wird in einem nachgeschalteten Abhitzekessel Wasserdampf in drei Druckstufen (Hoch-, Mittelund Niederdruck) erzeugt. Dieser Dampf wird genutzt, um eine Dampfturbine anzutreiben und somit zusätzlichen Strom zu erzeugen. Da der Dampf auch nach diesem Prozess noch immer ein nutzbares Temperaturniveau besitzt, wird ein Teil ausgekoppelt und in bis zu drei Heizkondensatoren geleitet, um Warmwasser für die Fernwärme zu erzeugen. Das bei der Abkühlung des Dampfes entstehende Kondensat wird wieder zurück in den Abhitzekessel gepumpt, womit der Systemkreislauf geschlossen und erneut durchlaufen wird.

3 Die Gasturbine SGT5-8000H der Firma SIEMENS Technische Daten Bei der GuD-Anlage für den Block Fortuna (Block F) handelt es sich um die Anlage SCC5-8000H-1S von Siemens. Sie besteht aus einer Gasturbine SGT5-8000H, einer Dampfturbine SST und dem Generator SGen5-3000W. Die Gas- und die Dampfturbine treiben denselben Generator an. Dies wird als Einwellenanordnung bezeichnet. Durch dieses Prinzip werden die Generatorverluste minimiert, der elektrische Wirkungsgrad erhöht und die Kosten gesenkt. Die elektrische Nettoleistung der Anlage beträgt 595 Megawatt (MW) bei einer Außenlufttemperatur von 12 C und einer Kühlwassertemperatur von 14 C. Im Winter können bis zu 300 MW Fernwärmeleistung aus der Anlage ausgekoppelt werden. Dabei reduziert sich die elektrische Nettoleistung auf ca. 550 MW. Nie zuvor konnten solche Werte aus einer einzigen GuD- Anlage erreicht werden. Ein weiterer Weltrekord ist der Wirkungsgrad im Kondensationsbetrieb von mehr als 61 Prozent. Zusammen mit der zusätzlichen Nutzung für das Fernwärmenetz der Stadt Düsseldorf steigt der Gesamtnutzungsgrad auf ca. 85 Prozent an. Die Auskopplung der Fernwärme ist ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerks, da somit die zur Amortisierung benötigte jährliche Betriebslaufzeit erreicht wird. Zudem wird bei der Energieerzeugung durch Block F eine CO 2 -Menge von weniger als 330 Gramm pro Kilowattstunde produziert. Zum Vergleich: Beim deutschen Kraftwerksmix wird von circa 780 g /kwh ausgegangen (Schätzung des Bundesumweltamtes für 2011).

4 Fortuna für Düsseldorf Technik und Optik der neuen Generation.

5 In seinem Erscheinungsbild soll die Bedeutung des Blocks Fortuna als zentraler Energieknotenpunkt Düsseldorfs auch nach außen sichtbar werden. Für die Gestaltung der Fassade des neuen Blocks F schrieben die Stadtwerke Düsseldorf in Abstimmung mit der Stadt Düsseldorf einen Wettbewerb aus. Das Aachener Architekturbüro kadawittfeldarchitektur setzte sich gegen die Konkurrenz durch und wird somit die Gebäudehülle des Weltmeisterkraftwerks gestalten. Das eindrucksvollste und optisch zugleich auch höchste Rahmenelement bildet das sogenannte Stadtfenster als Verbindung zur Stadt Düsseldorf, welches sich im Nordosten der Anlage befindet und den Kraftwerks- Schornstein einhüllt. Die Vorder- und Rückwand ist komplett verglast. Besucher können mit einem Aufzug auf eine in 45 Metern Höhe befindliche Plattform gelangen, um einen Ausblick nach Süden über die Anlage und nördlich in Richtung Stadtzentrum zu erhalten. Das Kraftwerk wird von vielen Orten in der Stadt als Gebäude sichtbar sein, deswegen wurde auch dem Beleuchtungskonzept großes Gewicht beigemessen. Während tagsüber die grau verkleideten Rahmen der Fassade in den Vordergrund treten und ein zusammenhängendes und dennoch rhythmisches Erscheinungsbild erzeugen, treten nachts die grauen Rahmen in den Hintergrund. Nun leuchten die mit Streckmetall verkleideten Fugen durch seitlich eingebaute LED homogen grünlich. Gleichzeitig erstrahlt das Stadtfenster mit seinem Schornstein in leuchtendem Grün und gewährt Einblicke in das Kraftwerk.

6 Es geht voran Der Bau folgt einem strammen Zeitplan. Ein Großprojekt hat viele Meilensteine. Jeder einzelne ist entscheidend. Nachdem der Bau des neuen Blocks beschlossen wurde, musste die Baufläche auf dem Gelände des Kraftwerks hergerichtet werden. Aus diesem Grund wurde am die Sprengung von vier ausgedienten Filtertürmen für Staub und Schwefel durchgeführt. Diese sogenannten Koksfilter stammten aus der Zeit der Steinkohleblöcke und waren bis zum Jahr 2003 zur Einhaltung verschärfter Emissionsgrenzwerte notwendig. Die Sprengung der Koksfilter Nach mehreren Vertragsverhandlungen hat die Siemens AG den Zuschlag für die Errichtung der Anlage erhalten. Die Vertragsunterschrift fand am statt. Der Auftragswert für die Errichtung der Anlage und eines langjährigen Wartungsvertrages für die gelieferten Komponenten hat ein Volumen von annähernd einer halben Milliarde Euro. Nach dem Rückbau der Altanlagen, mussten bauvorbereitende Maßnahmen durchgeführt werden.

7 Links: Das Stahlgerippe für das Fundament wartet auf den Beton. Rechts: Der Treppenturm wächst in die Höhe. Die Baustelle ist termingerecht am an den Generalunternehmer Siemens AG übergeben worden, was einer der wichtigsten Meilensteine im Laufe des Projektes war. Nach dem Erhalt notwendiger Genehmigungen ist dann, wie vorgesehen, im Dezember 2013 die erste Kesselstütze montiert worden. In den Monaten April und Mai 2014 werden die Maschinentransformatoren, die Gasturbine und der Generator angeliefert. Im Sommer 2014 findet der Transport der Dampfturbine statt. Für Frühjahr 2015 sind das erste Zünden der Gasturbine und die Synchronisation des Generators angesetzt. Die Inbetriebnahme der gesamten Anlage soll durch die Stadtwerke Düsseldorf im Anfang 2016 erfolgen. Die separat beauftragten Anbindungen an den Bestand sollen bereits im Herbst 2014 fertiggestellt werden. Vorplanung Projektstart Präqualifikation bis Vergabe Genehmigung Planung Rückbau und vorbereitende Baumaßnahme Baufeldübergabe Los 1 Bau, Montage Los 1 und 2 Inbetriebsetzung 2 Probebetrieb Kommerzieller Betrieb Meilensteinplan Projekt GuD F Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q Vorbescheid und 1. TG 3. TG 4. TG LOS 1 LOS 2 Wasserrecht und 5. TG Anfang 2016

8 Projektorganisation Alle in die selbe Richtung: die Organisationsstruktur. Ein komplexes Projekt braucht optimale Kommunikation zwischen allen Beteiligten. Damit solch ein komplexes Projekt erfolgreich durchgeführt werden kann, ist eine gute Kommunikation zwischen den verschiedenen Fachbereichen und den beauftragten Firmen zwingend notwendig, da andernfalls ein Terminverzug entstehen oder das Projektbudget überschritten werden kann. 2 Lose und mehrere Gewerke Die gesamte Baustelle ist in 2 Lose und mehrere Gewerke eingeteilt. Eines dieser Gewerke ist das Gewerk D Medienanbindung, welches die Strom- und Gasanbindung beinhaltet. Diese werden von der Tochtergesellschaft der Stadtwerke Düsseldorf, der Netzgesellschaft Düsseldorf mbh realisiert. Die Organisationsstruktur Bauherr Generalplaner KEE Sicherheits- und Gesundheitskoordinator Bilfinger Scheven GmbH Generalunternehmer Los 1 Gas- und Stromanbindung Arbeitsgemeinschaft Los 2

9 Im Laufe des Projektes werden bis zu 650 Personen gleichzeitig auf der Baustelle tätig sein. Das Projekt Block Fortuna : exzellente Teamarbeit überall. Los 1 GuD-Anlage bildet das Hauptlos zwischen dem Generalunternehmer Siemens und dem Bauherr Stadtwerke Düsseldorf. Es beinhaltet die Errichtung der Anlage. Los 2 Kühlwasser ist für die Anbindung der Fernwärme, und des Kühlwasservor- und Rücklaufs verantwortlich. Als Unternehmer agiert hier eine Arbeitsgemeinschaft, welche sich aus den Firmen Wayss und Freytag, Scheven und Fenners zusammensetzt. Um eine zusätzliche Überprüfung der Qualitätsvorgaben und der Termineinhaltung der einzelnen Komponenten zu erzielen, werden seitens der Stadtwerke Düsseldorf zusätzliche Termine bei den Lieferanten wahrgenommen. Im Laufe des Projektes werden bis zu 650 Personen auf der Baustelle tätig sein, was einer präzisen Koordination bedarf. Um das Risiko eines Arbeitsunfalls während der Errichtung der Anlage zu minimieren, wird die Baustelle daher täglich von einem SiGeKo (Sicherheits- und Gesundheitskoordinator) im Auftrag der Stadtwerke inspiziert.

10 Der Standort Lausward Energieerzeugung mit Tradition. Um dem wachsenden Energiebedarf in der Wirtschaftswunderzeit gerecht zu werden, bauten die Stadtwerke Düsseldorf ab 1955 ein neues Kraftwerk auf der Lausward. Der traditionsreiche Kraftwerksstandort Lausward befindet sich in direkter Nähe zum Düsseldorfer Medienhafen. Die notwendige Infrastruktur ist durch einen Gleis-, einen Straßenanschluss und den nahegelegenen Hafen gegeben. Die direkte Lage am Rhein bietet den Vorteil der Flusswasserkühlung. Somit werden hier keine Kühltürme benötigt, was neben einer Verbesserung des Wirkungsgrades auch eine schönere Kraftwerkssilhouette ermöglicht. Im Genehmigungsverfahren wurde die ökologische Unbedenklichkeit durch ein Gutachten nachgewiesen. Die stadtnahe Lage begünstigt zudem den Ausbau der umweltfreundlichen Fernwärme. Über einen Düker, der 2012 durch den Rhein gelegt wurde, können jetzt auch die linksrheinschen Stadtgebiete mit Fernwärme versorgt werden. Biografie eines Kraftwerks Das Kraftwerk Lausward wird bereits seit 1957 betrieben und ist aufgrund des steigenden Stromverbrauchs bis 1977 in fünf Stufen (Blöcke Anton, Berta, Cäsar, Dora und Emil) ausgebaut worden. Block A bis D wurden als Kohleblöcke und Block E als erdgas- / heizölbefeuerter Kombiblock ausgeführt. Der Block Emil ist aktuell noch die leistungsstärkste Anlage der Stadtwerke Düsseldorf. Sie erzeugt bis zu 420 MW Strom und 140 MW Fernwärme. Diese Anlage besitzt zwei Gasturbinen, einen Dampfkessel und eine Dampfturbine. Die Funktionsweise ist wie bei einer GuD-Anlage mit Kraftwärmekopplung (KWK). Sollten beide Gasturbinen betrieben werden, kann nur jeweils eine Gasturbine auf den Dampferzeuger wirken (Kombibetrieb). Die zweite Gasturbine kann jedoch weiterhin im Auspuffbetrieb genutzt werden, d.h. die heißen Abgase werden direkt an die Umwelt abgegeben (Solobetrieb). Sie erreicht einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 68 Prozent.

11 Stadtwerke Düsseldorf: Ein Unternehmen mitten im Leben Die Stadtwerke Düsseldorf wurden vor über 145 Jahren gegründet und versorgen in Düsseldorf und der Region mehr als Kundinnen und Kunden mit Strom, Erdgas, Fernwärme und Trinkwasser wurde im Rahmen des Projekts Kraftwerksmodernisierung der älteste Block Anton durch eine moderne Gas- und Dampfturbinenanlage (GuD) mit einer elektrischen Leistung von 103 MW und einer Fernwärmeleistung von 75 MW ersetzt. Diese ist in die bestehenden Gebäude integriert worden. Im Kondensationsbetrieb erreicht die Anlage einen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 54 Prozent und im KWK-Betrieb einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 57 Prozent. Die Blöcke B bis D sind, wie der alte Kohleblock A, ebenfalls anlagentechnisch zurückgebaut worden. Derzeit werden der Block A (die GuD-Anlage wurde im Jahr 2000 in Betrieb genommen) und der Block E betrieben. Neben den Blöcken kann zusätzlich eine thermische Leistung zur Fernwärmeerzeugung von 180 MW aus 3 Reservekesseln bereitgestellt werden. Als Düsseldorfer Unternehmen verfolgen sie gemeinsam mit der Landeshauptstadt Düsseldorf das Ziel einer klimaneutralen Stadt bis zum Jahr Vor diesem Hintergrund entwickelten und setzten die Stadtwerke Konzepte um, die für Düsseldorf und seine besonderen Anforderungen als Wirtschaftsstandort optimal sind. So vollzogen sie bereits in 2012 durch den Ausbau der Fernwärme den Brückenschlag hin auf die linke Rheinseite und arbeiten für Düsseldorfs zukünftige klimafreundliche und nachhaltige Strom- und Wärmeversorgung am Bau eines hocheffizienten Erdgaskraftwerks auf der Lausward, das 2016 ans Netz gehen soll. Darüber hinaus gründeten die Stadtwerke im Jahr 2010 eine Ökostrom- Tochtergesellschaft, die Grünwerke, die sich zu 100 Prozent auf den Ausbau der Erneuerbaren Energien konzentriert. Sie realisierten beispielsweise eine Photovoltaikanlage auf dem Gelände des Düsseldorfer Flughafens mit einer Gesamtfläche von fast Quadratmetern. Mit ihrem Blick für eine nachhaltige Energiezukunft, ihren vielfältigen Erzeugungseinheiten und einem breiten Produktportfolio leisten die Stadtwerke Düsseldorf einen wichtigen Beitrag für die Lebensqualität und wirtschaftliche Entwicklung in und rund um Düsseldorf.

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