Energiewende als Chance Flexibilisierung im Heizkraftwerk Flensburg Claus Hartmann
Gliederung I. Kurzvorstellung Stadtwerke Flensburg GmbH II. III. IV. Anlagenbestand im Heizkraftwerk Flensburg Energiewirtschaftlicher Hintergrund Umbaumaßnahmen im HKW (Elektrodenheizkessel, GuD-Anlage) V. Zukünftige Betriebsweise des HKW 2
Gliederung I. Kurzvorstellung Stadtwerke Flensburg GmbH II. III. IV. Anlagenbestand im Heizkraftwerk Flensburg Energiewirtschaftlicher Hintergrund Umbaumaßnahmen im HKW (Elektrodenheizkessel, GuD-Anlage) V. Zukünftige Betriebsweise des HKW 3
Stadtwerke Flensburg GmbH Ca. 650 Mitarbeiter, > 300 Mio. Euro Jahresumsatz 1100 GWh Fernwärmeproduktion, 450 GWh Stromproduktion, 1200 GWh Stromvertrieb Seit 1969: Beginn der Kraft-Wärme- Kopplung, Ausbau Fernwärme-Netz viertlängstes Fernwärme-Netz in Deutschland (600 km) 98 % Abdeckung Versorgung von ca. 110.000 Einwohnern 4
Prinzip Kraft-Wärme-Kopplung 5
Vision CO 2 -neutrales Kraftwerk 2050 100 % Spez. CO 2 - Ausstoß EBS - Mitverbrennung Holz - Mitverbrennung Wirkungsgradverbesserungen Teilweiser Ersatz der Kohle durch Erdgas 0 % 2007 2016 2025 2050 6
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Lageplan Heizkraftwerk Flensburg 8
Hauptanlagen im HKW Flensburg 6 Kesselanlagen: 3 zirkulierende Wirbelschichten (je 118 MW) Brennstoffe: Steinkohle, EBS (seit 2007), Holzhackschnitzel (seit 2009) 2 Staubfeuerungskessel (je 109 MW, Steinkohle) 1 Erdgas-/Leichtölkessel (99 MW), im Umbau 5 Dampfturbinen (29-38 MW el ) 4 Gegendruckturbinen 1 Entnahme-Kondensationsturbine 1 Fernwärmespeicher (1.100 MWh) 1 Kühlturmanlage ( ca. -100 MW th ) 3 Notstromdiesel (je 0,9 MW) 4 Reserveheizwerke im Stadtgebiet (387 MW) 9
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Energiewirtschaftlicher Hintergrund Ausbau der Erneuerbaren Energien (bis 2011 66 GW, v.a. Wind + PV) Vernachlässigung des Stromnetzausbaus zur Verstetigung der EE- Einspeisung regionale/überregionale Stromüberschüsse Niedrige/negative Strompreise bei hoher EE-Einspeisung (Wind- und Sonnenstromeinspeisung orientiert sich nicht an der Stromnachfrage) Bedingt prognostizierbare Solar-/Windeinspeisung führt zu erhöhtem Bedarf an Regelenergie (v.a. durch konventionelle Kraftwerke) 11
Drei Arten von Regelenergie Leistung ~2100 MW Primärregelleistung Sekundärregelleistung Minutenregelleistung ~600 MW 30 s 5 min 15 min 12 Zeit
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Elektrodenheizkessel (2012/2013) Elektrodenheizkessel (30 MW) zur Erzeugung negativer Regelenergie Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie Einlagerung der Wärme mit 98 C in den Fernwärmespeicher Anschlussspannung 10 kv Abmaße EHK: ca. 7 m hoch, 3 m breit Heißwasserparameter: max. 110 C, max. 6 bar Innerhalb weniger Minuten Leistungssteigerung von 0% auf 100% möglich 14
Standort Elektrodenheizkessel 15
GuD-Anlage (2015/2016) K12 Neubau einer GuD-Anlage mit 75 MW Fernwärmeleistung und 75 MW elektrischer Leistung Weitere Teilprojekte: Neubau einer Erdgas-Pipeline Verlegung der bestehenden Holzaufgabestation Automatisierung Reserveheizwerk als n-1 Reserve bei Volllast Umbau Kessel 5 auf Erdgas-/Leichtölbetrieb + Automatisierung Zentralwarte + Automatisierung Kessel 9, 10, 11 (inkl. Turbinen) Demontage Kessel 6, 7, 8 und Turbine 5 16
Aufstellungsplanung K12 17
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Flexible Fernwärmeproduktion mit GuD-Anlage 400 350 300 Kessel 12 Kessel 9 Kessel 10 Kessel 11 Mittelwert (1995-2010) Fernwärmeleistung [MW th ] 250 200 150 100 50 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 19
Ausgleich schwankendes Angebot Windenergie in KWK Geringes Windaufkommen (hoher Strompreis) Kessel 9 bis 11 Kohle EBS/Holz EHK Fernwärmenetz Wärmespeicher Kessel 12 Gas 20
Ausgleich schwankendes Angebot Windenergie in KWK Hohes Windaufkommen (niedriger Strompreis) Kessel 9 bis 11 Kohle EBS/Holz EHK Fernwärmenetz Wärmespeicher Kessel 12 Gas 21
Ausgleich schwankendes Angebot Windenergie in KWK Sehr hohes Windaufkommen (sehr niedriger Strompreis) Kessel 9 bis 11 Kohle EBS/Holz EHK Fernwärmenetz Wärmespeicher Kessel 12 Gas 22
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