Kraftwerk Gersteinwerk

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1 RWE Power Kraftwerk Gersteinwerk Energie für alle Lastbereiche RWE Power AG Essen Köln I

2 2 Kraftwerk Gersteinwerk Kraftwerk Gersteinwerk 3 RWE Power die ganze Kraft Ein Standort mit Tradition RWE Power ist der größte Stromerzeuger in Deutschland und ein führendes Unternehmen in der Energierohstoffgewinnung. Unser Kerngeschäft umfasst die Produktion von Strom und Wärme kostengünstig, umweltschonend und sicher sowie die Förderung fossiler Brennstoffe. Im Kraftwerk Gersteinwerk in Werne bei Hamm werden Kohle und Erdgas zur Stromerzeugung eingesetzt. Gas wird in den drei Blöcken F, G und I verfeuert, Steinkohle im Block K. Damit leistet der Standort in allen Lastbereichen einen wichtigen Beitrag zur Stromversorgung. Dabei setzen wir auf einen breiten Primärenergiemix Unser unternehmerisches Handeln ist dabei einge- Stromerzeugung hat in Werne Tradition. Bereits Mit der Inbetriebnahme der vier Erdgasblöcke war aus Braun- und Steinkohle, Kernkraft, Gas und Wasser- bettet in eine Unternehmenskultur, die von Team wurde im Stadtteil Stockum mit dem Bau eines der Ausbau des Standorts noch nicht abgeschlossen. kraft, mit dem wir Strom im Grundlast-, Mittellast- und geist und interner wie externer Offenheit gekenn- steinkohlengefeuerten Kraftwerks begonnen. Die Mitte 1984 wurde nach fünfjähriger Bauzeit der Kohle- Spitzenlastbereich produzieren. zeichnet ist. Blöcke dieser Anlage sind heute nicht mehr in Kombiblock mit einer Leistung von 770 MW ans Netz Betrieb. Die letzten Blöcke wurden 1992 abgerissen. geschaltet. Er zählt auch heute noch zu den RWE Power agiert in einem Markt, der durch einen Mit einem etwa dreißigprozentigen Anteil an der modernsten Anlagen der Welt. Sein Einsatzbereich intensiven Wettbewerb geprägt ist. Unser Ziel lautet, Stromerzeugung sind wir die Nummer eins in Deutsch- Zwischen 1972 und 1973 begannen die Baumaß- ist die Grund- und Mittellast. an der Spitze der führenden nationalen Stromerzeuger land und mit neun Prozent die Nummer drei in Europa. nahmen für das Kraftwerk Gersteinwerk mit vier zu bleiben und unsere internationale Position auszu- Das wollen wir auch zukünftig bleiben. Und dafür 427-MW-Erdgas-Blöcken. Ein Block ist heute still- bauen. So wollen wir die Zukunft der Energieversor- arbeiten wir mit ganzer Kraft. gelegt. Erdgaskraftwerke können schnell angefahren gung maßgeblich mitgestalten. und so in Spitzenlastzeiten oder bei Kraftwerksausfällen kurzfristig zugeschaltet werden. Mit dieser Eine auf dieses Ziel fokussierte Strategie, unterstützt Flexibilität tragen sie in hohem Maß zur Versor- durch ein effizientes Kostenmanagement, ist die Basis gungssicherheit bei. für unseren Erfolg. Dabei verlieren wir einen wichtigen Aspekt unserer Unternehmensphilosophie nie aus den Augen: den Umweltschutz. Der schonungsvolle Umgang mit der Natur und ihren Ressourcen ist bei RWE Power mehr als nur ein Lippenbekenntnis. Unsere gesunde wirtschaftliche Basis sowie die kompetente und engagierte Arbeit der rund Beschäftigten unter dem Dach von RWE Power ermöglichen es uns, die Chancen im liberalisierten Energiemarkt konsequent zu nutzen. Bremen Dortmund Essen Aachen Köln Steinkohle Braunkohle mit angeschlossenem Tagebau Erdgas Kernkraftwerke Sonstige konventionelle Kraftwerke Wasserkraftwerke** * im Rückbau ** RWE Power, inklusive Beteiligungen sowie Anlagen, die im Auftrag der RWE Innogy betrieben werden Mainz Frankfurt Saarbrücken Stuttgart München

3 4 Kraftwerk Gersteinwerk Kraftwerk Gersteinwerk 5 Kombi-Blöcke Bei einem Kombiprozess werden eine Gas- und eine Dampfturbine zur Stromerzeugung genutzt. Ein herkömmliches Wärmekraftwerk erzeugt seinen Strom mit einer einzigen, von Dampf angetriebenen Turbine. Dagegen nutzen die so genannten Kombiblöcke zwei Turbinen zur Stromerzeugung: eine Gasturbine und eine Dampfturbine. Sie arbeiten mit einem insgesamt höheren Wirkungsgrad und mindern im Vergleich zu Einzelanlagen den Schadstoffausstoß. Erster zentraler Baustein eines Kombikraftwerks ist eine Gasturbine: in einer Brennkammer wird verdichtete Luft durch Verbrennen von Erdgas erhitzt. Das Gemisch von Luft und Verbrennungsgasen daher der Begriff Gasturbine dehnt sich aus, strömt in die eigentliche Turbine und treibt die Turbinenschaufeln an, die wie Räder auf der Turbinenwelle sitzen. Ihre Drehbewegung überträgt sich auf einen Generator, der den Strom erzeugt. Der zweite Baustein eines Kombi-Kraftwerks ist die Dampfturbine: Sie wird mit Dampf angetrieben. Dieser Dampf entsteht unter anderem dadurch, dass man mit den noch 500 Grad heißen Abgasen, die noch einen Restsauerstoff von 15 Prozent haben, das Wasser im Dampferzeuger erhitzt. Die Abgase werden also als Wärmeträger im nachgeschalteten Kessel genutzt. Zusätzlich werden im nachgeschalteten Dampferzeuger Erdgas und Steinkohle verbrannt. Somit erreichen Kombi-Anlagen die höchsten Wirkungsgrade aller Wärmekraftwerke was weniger Brennstoffverbrauch und damit weniger Emissionen bedeutet. Brennstoff Gasturbine Generator Heißes Abgas Dampf Kessel Elektrische Energie Dampfturbine Generator Wasser Schematische Darstellung eines kombinierten Gasturbinen-/Dampfturbinen-Kraftwerkes

4 6 Kraftwerk Gersteinwerk Kraftwerk Gersteinwerk 7 Steinkohleneinsatz für die Grund- und MittellaST Für den Betrieb des Kohle-Kombiblocks werden jährlich rund 1,2 Millionen Tonnen Kohle und 30 Millionen Kubikmeter Erdgas für die Vorschaltgasturbine benötigt. Täglich werden fast Tonnen Kohle das sind 55 dann in den Dampferzeuger geblasen und dort bei Dampferzeuger Dampfturbine Generator Kühlturm Kilogramm pro Sekunde verstromt. Mit einem durchschnittlichen Schwefelgehalt von nur 1,3 Prozent etwa Grad verbrannt. Die 485 Grad heißen Abgase der vorgeschalteten Gasturbine enthalten Kohlelager Dampf liegt die in Werne verwendete Steinkohle äußerst günstig. Der Wassergehalt ist mit 10 Prozent relativ hoch und verhindert damit Staubemissionen bei der noch so viel Sauerstoff, dass sie im Dampferzeuger zur Verbrennung der Kohle genutzt werden können. Bei Stillstand der Gasturbine kann Block K wie ein Zwischenüberhitzer 380 KV Lagerung und Förderung. konventioneller Steinkohlenblock betrieben werden. Die Steinkohle kommt aus dem Ruhrgebiet und von Im Dampferzeuger zirkuliert Wasser durch ein 900 Kohlebunker der Saar, aber auch aus Osteuropa und von Übersee, wie etwa aus Australien, Südafrika und Südamerika Kilometer langes Leitungssystem. Das Wasser übernimmt die Wärmeenergie des Feuers und verdampft. 110 KV nach Werne und wird überwiegend über den Wasser- Rund 800 Tonnen Wasser können innerhalb einer weg antransportiert. Von der Entladestation gelangt sie über Transport- Stunde in Heißdampf umgesetzt werden. Der Dampf strömt auf die Turbine und versetzt diese in eine Drehbewegung, indem er ähnlich wie Wind ein Kohlemühle Speisewasser Kondensator bänder zum Kohlenlagerplatz und nach dem Mischen der verschiedenen Kohlensorten in die Kesselbunker. Sämtliche Fördereinrichtungen sind soweit möglich in geschlossenen Bandbrücken ausgeführt, um Umweltbelastungen durch Staub oder Lärm zu verhindern. Die vollautomatische Kohlenförderung hat eine Leistung von Tonnen pro Stunde. Die Kapazität des Doppelkohlenlagers reicht mit Tonnen für rund 20 Windrad die Schaufelräder der Turbinenwelle antreibt. Wärmeenergie wird zu Bewegungsenergie. Wie die Vorschaltgasturbinen sind auch die Dampfturbinen mit einem Generator gekoppelt, in dem die mechanische Energie durch ein stark rotierendes Magnetfeld im Prinzip wie in einem Fahrraddynamo in elektrische Energie überführt wird. Diese wird über Ansaugluft Generator/Gasturbine Abgas/ Verbrennungsluft Asche Kondensatpumpen Verbrennungsluft Hochdruckvorwärmer Speisewasserbehälter Speisewasserpumpen Kühlwasserpumpen Niederdruckvorwärmer Tage im Volllastbetrieb. einen Maschinentransformator hochgespannt, in die nahe gelegene Umspannstation übertragen und in Vor ihrer Verfeuerung im Dampferzeuger wird die das öffentliche Versorgungsnetz von RWE eingespeist. Funktionsschema des Kohle-Kombiblockes Kohle in Kohlemühlen zu Kohlenstaub gemahlen und Das Hochspannen ist notwendig, weil sich Elektrizität mit dem Abgas der Vorschaltgasturbine oder heißer nur in dieser Form über weite Strecken wirtschaftlich Luft getrocknet. Über Brenner wird der Kohlenstaub fortleiten lässt.

5 8 Kraftwerk Gersteinwerk Kraftwerk Gersteinwerk 9 Wasser im Kraftwerksprozess Energetische Nutzung von Ersatzbrennstoffen Im Kondensator hinter der Turbine gibt der Dampf seine Restwärme an das Kühlwasser ab und wird wieder zu Wasser, das von neuem seinen Weg durch den Wasser-DampfKreislauf antritt. Das aufgewärmte Kühlwasser wird im Kühlturm verrieselt und kühlt dabei ab. Bei den Kühltürmen am Standort Gersteinwerk handelt es sich um NaturzugNasskühltürme, die einen natürlichen aufsteigenden Luftzug zum Kühlen des Wassers nutzen. Zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise Ventilatoren, sind nicht notwendig. Im Luftzug kühlen die feinen Tropfen des warmen Kühlwassers ab, das von der Verteilerebene aus einigen Metern Höhe herabrieselt. Dabei verdunstet ein Teil des Kühlwassers und wird von der Zugluft mit nach oben gerissen: so entsteht, abhängig von der Wetterlage, die typische Dampffahne. Der weit überwiegende Teil des Wassers wird zurück zum Kondensator gepumpt. Die Verdunstungsverluste werden durch gereinigtes Wasser aus dem DattelnHamm-Kanal ersetzt. Ersatzbrennstoffe (EBS) ersetzen einen Teil der importierte Steinkohle. Damit leistet das Kraftwerk einen Beitrag zur Schonung der Kohlereserven und zur Minderung der CO2 -Emissionen. Außerdem werden die Brennstoffkosten pro erzeugter Kilowattstunde durch den Einsatz von Ersatzbrennstoffen weiter gesenkt. Bis zu 10 Prozent der Feuerungswärmeleistung werden durch Stoffe, die speziell für eine Prozess- und Kraftwerksfeuerung wie im Gersteinwerk aufbereitet werden und zu heizwertreich für die klassische Müllverbrennung sind, abgedeckt. Dabei handelt es sich um so genannte Sekundärbrennstoffe, gewonnen aus der Aufbereitung von Siedlungs- und Gewerbeabfällen, wie z. B. Kunst- stoffabfällen, Verpackungsmaterial und Textilien oder aus der mechanisch-biologischen Aufbereitung von kommunalen Abfällen. Allen diesen Ersatzbrennstoffen ist gemeinsam, dass sie heizwertreich und schadstoffarm sind. Die Mitverbrennung von Ersatzbrennstoffen führt zu keiner Belastung der Umwelt durch die Abgase oder das Abwasser. Ebenso können die entstehenden Aschen und Kraftwerksreststoffe weiterhin in der Bauindustrie genutzt werden. Die Umweltverträglichkeit der Mitverbrennung von Ersatzbrennstoffen ist durch umfangreiche Versuche und Untersuchungen belegt worden.

6 10 Kraftwerk Gersteinwerk Kraftwerk Gersteinwerk 11 Alles überwacht und gesteuert Umweltschutz Im Leitstand des Kraftwerks überwachen die Mitarbeiter der Anlage die Betriebsabläufe, die grafisch an einer Instrumentenwandtafel und an Monitoren dargestellt werden. Bei Kraftwerken mit Kohle als Brennstoff sind der im Rauchgas enthaltenen Flugstaub und die bei der Verbrennung der Kohle entstehenden chemischen Schadstoffe von besonderer Bedeutung. Auf Bildschirmen können sie das Geschehen an den sicherheitsrelevanten Stellen verfolgen. Umfangreiche Messeinrichtungen sorgen dafür, dass alle Prozessgrößen kontinuierlich erfasst und auf Abweichungen und Grenzwerte überwacht werden. Alle wichtigen Messungen und Meldungen werden über mehrere voneinander unabhängige Systeme ausgegeben. So gefährdet der Ausfall eines Systems nicht den fortlaufenden Betrieb oder die Behebung von Störungen. Neben der Prozesskontrolle erfolgt im Leitstand auch die Steuerung des Kraftwerks. Vom Bedienerpult aus geben die Mitarbeiter per Mausklick oder durch Knopfdruck die Steuerbefehle an die Kraftwerksaggregate weiter. So kann die Anlage jederzeit nach den Anforderungen des Marktes eingesetzt werden. Gemäß den Gesetzen und Verordnungen zum Immissionsschutz und der Vereinbarung mit der Landesregierung sind neben der Entstaubung der Rauchgase auch die Entschwefelung und Entstickung zur Verminderung der Emissionen von Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoffoxiden (NOX) erforderlich. Die Feuerung des Dampferzeugers im Gersteinwerk wurde als Trockenfeuerung ausgelegt und sorgt so für einen stickoxid- und kohlenmonoxidarmen (CO) Betrieb. So werden die gesetzlich geforderten Werte nicht nur eingehalten, sondern sogar unterschritten. Die Rauchgase werden in einer großen Elektrofilteranlage fast zu 100 Prozent entstaubt. Der Staub wird hier negativ aufgeladen und von den positiv geladenen Elektroden magnetisch angezogen. Mit einem kontinuierlich klopfenden Hammerwerk wird der Staub von den Elektroden abgeklopft. Der so gesammelte Staub 25 Tonnen pro Stunde wird in der Bauindustrie weiterverarbeitet. In der nachgeschalteten Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) werden der Schwefel und die geringen Mengen an Fluor und Chlor in einem Regen aus Kalkmilch fast vollständig aus den Rauchgasen gewaschen. Die REA arbeitet mit einem Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent. Der Gips, der dabei anfällt bei Volllast 12 Tonnen pro Stunde ist ein wertvoller Rohstoff für die Bauindustrie. Das entstaubte und entschwefelte Rauchgas durchströmt anschließend die Entstickungsanlage (DENOX). Die im Rauchgas enthaltenen Stickoxide werden mit einem Ammoniak-Luft-Gemisch (NH3) verwirbelt und in einem Katalysator in die schadstofffreien Bestandteile Stickstoff (N2) und Wasserdampf (H2O) umgewandelt. Last but not least: sämtliche lärmerzeugende Anlagenteile sind nach dem aktuellen Stand der Lärmschutztechnik ausgelegt. So werden unzulässige Geräuschbelästigungen vermieden. Neben konstruktiven Lärmschutzmaßnahmen wie Schallisolierungen, Schalldämpfern, Schallschutzhauben und der Aufstellung lärmintensiver Aggregate in Gebäuden wurden auch Maßnahmen getroffen, die nachts und an Sonn- und Feiertagen die Entladung von Kohle sowie den Abtransport von Asche und Gips ausschließen. Im Steinkohlen-Kombi-Block werden die Lärmschutz-Immissionen sogar um mindestens fünf Dezibel unterschritten. Seine klaren Zielvorgaben zum Umweltschutz und zur Ressourcenschonung dokumentiert das Kraftwerk in seinem Umweltmanagementsystem, das durch den TÜV CERT nach DIN EN ISO zertifiziert worden ist.

7 12 Kraftwerk Gersteinwerk Kraftwerk Gersteinwerk 13 Erdgas für die Spitzenlast Geschlossener Wasser-Dampf-Kreislauf Erdgas ist besonders umweltfreundlich, denn es ist nahezu schadstofffrei. Wie der Steinkohleblock werden auch die Erdgasblöcke in einem geschlossenem Wasser-Dampf-Kreislauf gefahren. Zudem entsteht bei der Verbrennung von Erdgas keine Der für die Stromerzeugung nicht mehr verwertbare So erfolgt keine zusätzliche Wärmebelastung der Asche, so dass Anlagen zur Rauchgasentstaubung nicht Dampf wird mit Hilfe des Kühlwassers so weit abge- Lippe. Die beiden Kühltürme sind 123 Meter hoch erforderlich sind. Die Anfahrzeit eines Gaskraftwerkes kühlt, dass er kondensiert. Das anfallende Kondensat und haben am Boden einen Durchmesser von 102 vom Stillstand auf Volllast ist sehr kurz. Deshalb wird wird in das Rohrsystem des Dampferzeugers zurück- Metern. Jeder von ihnen kann pro Stunde eine Was- dieser Anlagentyp vor allem zur Abdeckung von gepumpt. Die durch das Kühlwasser aufgenommene sermenge von Kubikmetern von 36 Grad auf Lastspitzen oder bei Kraftwerksausfällen im Stromnetz Wärme wird über zwei Naturzugkühltürme abgführt. 23 Grad abkühlen. eingesetzt. Die Versorgung des Gersteinwerks mit Erdgas ist durch langfristige Verträge gesichert. Das Gas wird aus den Feldern östlich von Groningen in Dampferzeuger Dampfturbine Generator Kühlturm den Niederlanden über drei Pipelines bis zur Grenze geleitet. Von dort gelangt es über eine Leitung bis zur zentralen Verteilerstation Werne. Die Verbindung des Gersteinwerks mit dieser Erdgas-Drehscheibe 220 KV gewährleistet eine optimale Versorgung. Um die Gasversorgung des Kraftwerks noch weiter Der Primärenergieträger Erdgas setzt dabei Maßstäbe Dampf zu verbessern, hat RWE Power eine so genannte Optimierungsleitung gebaut. Diese circa 9 Kilometer lange hinsichtlich der Reinhaltung der Luft. Der Kombi-Prozess stellt eine Besonderheit in der Kraftwerkstechnik dar: Zwischenüberhitzer unterirdische Leitung mit einem Durchmesser von etwa Dem Dampferzeuger ist eine Gasturbine vorgeschaltet, 1,40 Meter kann rund Kubikmeter Erdgas auf- deren 420 Grad heißen Abgase der Feuerung des nehmen. Das entspricht der Menge, die ein Erdgas- Dampferzeugers zugeführt werden. Die Abgase ent- block für 10 Stunden Volllastbetrieb benötigt. Dadurch halten noch soviel Sauerstoff, dass sie zur Verbrennung können kurzzeitige Schwankungen im Erdgas-Versorgungsnetz ausgeglichen werden. Auch die Brennstoff- des Erdgases in den Gasblöcken oder zur Verbrennung der Kohle im Kohle-Kombiblock genutzt werden können. 110 KV Speisewasser beschaffung auf dem internationalen Gasmarkt wird durch die Bevorratung flexibler, da sich die Preisschwankungen nicht ungebremst auswirken können. Die Optimierungsleitung dient also sowohl in logistischer als auch in finanzieller Hinsicht als Puffer. Die Vorschaltgasturbine im Kohle-Kombiblock hat eine Leistung von 112 MW und benötigt in der Stunde circa Nm 3 /h Erdgas. Die Vorschaltgasturbinen der Erdgasblöcke haben eine Leistung von je 55 MW und Mit dieser Technik werden hohe Wirkungsgrade erzielt, die zur Schonung unserer Ressourcen beitragen. Denn: Je höher der Wirkungsgrad ist, desto weniger Primärenergie wird pro erzeugter Kilowattstunde benötigt. Ansaugluft Erdgas Generator/Gasturbine Abgas/ Verbrennungsluft Niederdruckvorwärmer Speisewasserbehälter Kühlwasserpumpen Lippe Datteln-Hamm-Kanal Kondensatpumpen Hochdruckvorwärmer Speisewasserpumpe Kühlturmzusatzwasser Abflutwasser benötigen in der Stunde pro Turbine circa Nm 3 /h Erdgas. Die Erdgasblöcke des Gersteinwerks arbeiten Funktionsschema des Erdgasblockes nach dem Kombi-Prinzip (Siehe Funktionsschema).

8 14 Kraftwerk Gersteinwerk Wichtiger Wirtschaftsfaktor sichere Arbeitsplätze Der Standort Gersteinwerk ist ein wichtiger Wirtschaftsfaktor in der Region. Er sichert die Arbeitsplätze von rund 220 eigenen Mitarbeitern sowie weitere bei zahlreichen Zulieferfirmen und Dienstleistern. Zudem bietet der Standort interessante Ausbildungsplätze zum Industriemechaniker. Kraftwerk Gersteinwerk 15 Technische Daten Block K F, G, I Typ Kombikraftwerk Kombikraftwerk Einsatzbereich Grund- und Mittellast Spitzenlast und Reserve Inbetriebnahme /73 Brennstoff Erdgas und Steinkohle Erdgas Blockleistung (brutto) 658 MW Dampfturbine 112 MW Gasturbine 427 MW inkl. Gasturbine Rauchgasreinigung Elektrofilter, Rauchgasentschwefelungsund Entstickungsanlage Durch primärseitige Maßnahmen bleiben die Rauchgasemissionen unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte