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Das Kraftwerk Jänschwalde: Mit höherer Flexibilität soll es die Residuallast besser abdecken. Dabei helfen neue Trockenbraunkohle-Brenner mit Plasmazündung.
© Jörg Friebe, www.lausitz-bild.de
Bestandskraftwerke ertüchtigen
Projektinfo 07/2016

Der Brennstoff gelangt gemeinsam mit der Förderluft in den Brenner und umströmt an seinem Ende die Plasma-Zündlanze. An der Zündung sorgen zwei Sekundärluft-Einsätze für eine ausreichende Luftzufuhr, die eine vollständige Verbrennung ermöglicht.
© Vattenfall Europe Generation AG
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Trockenbraunkohle erhöht die Flexibilität

Im Schulterschluss zur Energiewende: Kohlekraftwerke werden flexibler, damit mehr Energie aus erneuerbaren Quellen das Netz speisen kann. Deren Leistung reicht derzeit noch nicht aus, um jederzeit den gesamten Energiebedarf in Deutschland zu decken. Doch ihr Anteil wächst. Dadurch wandelt sich die Rolle von konventionellen Kraftwerken: Statt gleichmäßiger Grundlast bedienen sie nun die schwankende Residuallast. Um das zu erreichen, kommen im Kraftwerk im brandenburgischen Jänschwalde weltweit erstmals Zündbrenner mit integrierter Plasmazündung zum Einsatz. Als Brennstoff verwenden sie Trockenbraunkohle.

Nur mit einer großen Lastflexibilität können Kohlekraftwerke auch in den kommenden Jahren das System stützen. Das hat mehrere Gründe. Netzbetreiber speisen erneuerbare Energie vorrangig ein. Doch diese Energie reicht nicht aus, um jederzeit den Strombedarf zu decken. Den Rest, die sogenannte Residuallast, liefern fossile Kraftwerke. Durch den Zubau von Wind- und Sonnenenergie und die damit verbundene schwankende Einspeisung steigt die Höhe der benötigten Flexibilität von Kraftwerken.

Die dezentrale Einspeisung in dünn besiedelten Gebieten bedingt zudem einen Stromtransport in die Ballungs- und Industriegebiete. Dadurch drohen häufiger Leitungsüberlastungen im Netz. Wenn ein sogenannter Engpass herrscht, heißt es schnell handeln: Auf der einen Seite wird die Erzeugungsleistung gedrosselt, auf der anderen erhöht. Die Folge: Es wird weniger Strom über die belastete Leitung transportiert. Dieser Eingriff in den Einsatzplan von Kraftwerken heißt Redispatch. In den vergangenen Jahren stiegen diese Maßnahmen im deutschen Übertragungsnetz von 1.588 Stunden in 2010 auf 8.435 Stunden in 2014. In den ersten drei Quartalen 2015 wurde dieser Wert bereits übertroffen, die Zahlen des vierten Quartals lagen bei Redaktionsschluss noch nicht vor.

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Neuer Brennstoff: Trockenbraunkohle statt Öl

Um bestehende Kraftwerke flexibler betreiben zu können, hat Vattenfall innerhalb eines Forschungsvorhabens Zündbrenner im Kraftwerk Jänschwalde ausgetauscht. Als Brennmaterial nutzen die neuen Modelle Trockenbraunkohle (TBK) statt schweren Heizöls. Das Ziel war es, sie sowohl als Anfahr- als auch als Stützbrenner zu betreiben. Die Stützfeuerung ermöglicht es, die Blockmindestlast von 36 auf 26 Prozent zu senken. So können die Kraftwerke auch bei einem hohen Anteil erneuerbarer Energie zur Systemstabilität im Stromnetz beitragen.

Die neuen Stützbrenner im Kessel F2 besitzen eine elektrische Direktzündung. Dabei entsteht an der Zündlanze ein durch Mikrowellen induziertes Plasma. Über einen Luftstrom gelangt die fein aufgemahlene Kohle in die Brenner. Am Ende umströmt sie das Plasma und entzündet sich.

Die notwendigen Grundlagen und experimentellen Versuche zu diesem Verfahren gehen auf Erkenntnisse der nahe Jänschwalde gelegenen Forschungsanlage in Schwarze Pumpe zurück. Dort wurden die Brenner für den Einsatz im großtechnischen Maßstab vorbereitet. Jänschwalde ist das erste Kraftwerk weltweit, in dem Trockenbraunkohle-Brenner zur Stütz- und Anfahrfeuerung mit Plasmazündung zum Einsatz kommen.

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