Entwicklungslinien der Braunkohlekraftwerkstechnik

In dieser Arbeit werden zwei neue Entwicklungslinien von braunkohlenbefeuerten Großkraftwerken mit dem aktuellen Stand der Technik verglichen. Um eine direkte Vergleichbarkeit der Ergebnisse für die betrachteten Prozesse zu gewährleisten, werden alle thermodynamischen Auslegungsrechnungen und Analysen mit gleichermaßen detaillierten Berechnungsmodellen und vergleichbaren Annahmen durchgeführt. Die Bewertung der Prozesse umfasst neben den Wirkungsgradpotenzialen auch die Eigenschaften der Kraftwerksprozesse hinsichtlich Umwelt- und Ressourcenschonung. Um neben den technischen und ökologischen Chancen der fortschrittlichen Kraftwerke auch ökonomische Risiken bewerten zu können, ist eine Abschätzung der Grenzen der Wirtschaftlichkeit auf Basis einfacher betriebswirtschaftlicher Methoden enthalten. Dabei wird der jeweilige Wirkungsgradvorteil einer Maßnahme in Form einer zulässigen Mehrinvestition und einer zulässigen Minderung der Arbeitsverfügbarkeit unter der Annahme konstanter Stromgestehungskosten ausgedrückt. Als Referenzkraftwerk dient ein Dampfkraftwerk mit einem Nettowirkungsgrad von 44,5 % mit überkritischen Frischdampfparametern (580 °C/27,4 MPa) und einfacher Zwischenüberhitzung (600 °C/ 5,4 MPa). Unter der Annahme von spezifischen Investitionen von 1185 EUR/kW und einem Braunkohlenpreis von 9,05 EUR/t werden für das Referenzkraftwerk Stromgestehungskosten von 2,84 Cent/kWh ermittelt. Pro erzeugte Kilowattstunde elektrischer Arbeit werden 706 g Braunkohle benötigt und 782 g CO2 emittiert. Im ersten Teil des Vergleichs wird dem Referenzkraftwerk das Entwicklungspotenzial des Dampfkraftprozesses gegenübergestellt. Wichtige Verbesserungsmaßnahmen stellen der Einsatz effektiverer Trocknungsverfahren, Verbesserungen der Dampfturbine, Steigerung der Frischdampfparameter und Optimierung des Kondensatordrucks bzw. wenn möglich, der Übergang auf Meerwasserkühlung, dar. Bei Umsetzung aller Maßnahmen ließe sich der Nettowirkungsgrad eines Dampfkraftwerks auf 56,4 % steigern. Bei unveränderten Stromgestehungskosten dürfte die Mehrinvestition für das weiterentwickelte Kraftwerk 92 EUR/kW betragen oder bei gleichen Investitionen die Verfügbarkeit um 575 h/a sinken. Die zweite betrachtete Entwicklungslinie stellt ein Kombi-Kraftwerk mit Druckkohlenstaubfeuerung und Hochtemperaturgasreinigung dar. Unter der Voraussetzung der Realisierbarkeit aller kritischen Komponenten wird ein Konzept für ein Großkraftwerk mit Druckkohlenstaubfeuerung von Braunkohle vorgestellt. Der Nettowirkungsgrad des Prozesses beträgt 57,6 %. Ausgehend von dieser Basis-Auslegung wird der qualitative und quantitative Einfluss wichtiger Anlagenparameter thermodynamisch untersucht. Basierend auf den Erkenntnissen der durchgeführten Analysen wird das weitere Entwicklungspotenzial des druckkohlenstaubbefeuerten Kombi-Prozesses abgeschätzt. Auf Basis der dokumentierten Chancen und Risiken ist somit eine fundierte Einschätzung des zukünftigen Entwicklungspotenzials der betrachteten Kraftwerksprozesse für Braunkohle möglich. Insgesamt führen die Untersuchungen zu dem Ergebnis, dass der Einsatz des Kombi-Prozesses für die Verstromung von Braunkohle zu Wirkungsgraden führt, die durch Weiterentwicklungen des konventionellen Dampfkraftwerks voraussichtlich nicht erreichbar sein werden. Die Umsetzung der DKSF-Technologie hat somit auch für Braunkohle eine besondere Bedeutung. Für beide Entwicklungslinien der Braunkohlekraftwerkstechnik stellt gleichermaßen der Einsatz effektiver Verfahren zur Reduzierung des Wassergehaltes der Rohbraunkohle eine Grundvoraussetzung zur ressourcenschonenden und umweltverträglichen Stromerzeugung dar

Entwicklungspotential eines Kombikraftwerks mit Druckkohlenstaubfeuerung

Im Rahmen dieser Arbeit sind thermodynamische Untersuchungen zur Abschätzung des zu erwartenden Wirkungsgrads eines Kombikraftwerks mit Druckkohlenstaubfeuerung (DKSF) und Hochtemperaturgasreinigung (HTGR) durchgeführt worden. Zur Bewertung dieser neuen Kohleverstromungstechnik wurde ein konventionelles Steinkohledampfkraftwerk mit dem Stand der Technik entsprechenden Frischdampfparametern (605 °C/30 MPa bzw. 625 °C/5,8 MPa (ZÜ)) benutzt. Für diesen als Referenz Steinkohledampfkraftwerk bezeichneten Vergleichsprozeß ist ein auf den Heizwert bezogener Netto-Gesamtwirkungsgrad von 47,3 % ermittelt worden. Zur thermodynamischen Analyse des Kombiprozesses mit DKSF und HTGR ist ein Basis Kombikraftwerk für eine Gasturbine mit einer Turbineneintrittstemperatur (ISO-TET) von 1200 °C ausgelegt worden. Für dieses Basis Kombikraftwerk wurde ein Netto-Gesamtwirkungsgrad von 53,3 % ermittelt. Ausgehend von diesem Basis Kombikraftwerk sind im ersten Teil der Untersuchungen umfangreiche thermodynamische Auslegungsrechnungen durchgeführt worden, um den Einfluß ausgewählter Prozeßparameter auf den Anlagenwirkungsgrad zu analysieren. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen lag dabei insbesondere auf dem Einfluß der noch nicht verfügbaren HTGR. Dieser ist anhand der Variation des relativen Druck- und Wärmeverlustes, sowie eines möglichen elektrischen Eigenbedarfs abgeschätzt worden. Die Untersuchung dieser Einzeleinflüsse hat gezeigt, daß durch die HTGR vertretbare Wirkungsgradeinbußen zu erwarten sind. Im zweiten Teil der Arbeit sind die Wirkungsgradpotentiale der beiden Kraftwerksprozesse abgeschätzt worden, welche die Weiterentwicklung konventioneller Anlagenkomponenten zukünftig erwarten lassen. Mittels der Berechnung zweier Zukunftsszenarien wurden für das Steinkohledampfkraftwerk die Potentiale abgeschätzt, die sich durch die Erhöhung von Komponentenwirkungsgraden, die Anhebung der Kesselspeisewassertemperatur und der Frischdampfparameter, sowie die Einführung einer zweiten Zwischenüberhitzung ergeben. Für das erste Szenario (Frischdampfparameter 650 °C/30 MPa bzw. 670 °C/7,1 MPa (ZÜ)) wurde ein Netto-Gesamtwirkungsgrad von 49,3 % abgeschätzt. Beim zweiten Szenario haben insbesondere die Frischdampfparameter (700 °C/35 MPa bzw. 720 °C/8,8 MPa (ZÜ)) zu einem weiteren Anstieg des Netto-Gesamtwirkungsgrads auf 51,1 % geführt. Bei den Szenarien für das Kombikraftwerk mit DKSF und HTGR sind die Entwicklungsschritte Anhebung von Komponentenwirkungsgraden, Einführung einer luftgekühlten DKSF-Brennkammer, Erhöhung der ISO-TET und der maximalen Frischdampfparameter des Abhitzedampfprozesses untersucht worden. Für das erste Szenario (ISO-TET 1300 °C) konnte der Netto-Gesamtwirkungsgrad auf 56,5 % gesteigert werden. Das zweite Szenario erbrachte bei einer ISO-TET von 1400 °C einen Netto-Gesamtwirkungsgrad von 59,0 %

Problemer av den norske velferdsøkonomien og noen konsekvenser av en bærekraftig reproduksjon

Als Ausgangspunkt für die Bearbeitung und Untersuchung des Themas wird die Auseinandersetzung mit einigen theoretischen Auffassungen von Nachhaltigkeit in seiner Dreidimensionalität von Ökologie-Ökonomie-Sozialem im Allgemeinen als auch aus norwegischem Blickwinkel im Besonderen gestellt. Aufgrund der Komplexität der hierbei zu untersuchenden Problemstellungen und Strukturen sowie der mehrschichtigen Interaktionen der beteiligten Handlungsakteure konnte mittels eines transdisziplinären Forschungsansatzes dem Anliegen dieser Aufgabenstellung am ehesten entsprochen werden. Unter Zugrundelegung der theoretischen Grundlagen des Wohlfahrtsstaates wird im Kapitel II unter Einbeziehung der drei Nachhaltigkeitsdimensionen Ökologie-Ökonomie-Soziales der Bezug zum norwegischen Wohlfahrtsstaat hergestellt. Notwendigerweise wird hierbei insbesondere auch die Abhängigkeit vom Erdöl und deren gewaltigen Einnahmen dargestellt. In diesem Zusammenhang erfolgt eine Auseinandersetzung mit unterschiedlichen Auffassungen hinsichtlich der Verwendung der enormen Erdöleinnahmen und deren Anlage in Fonds auseinander. Konsequenterweise werden am Ende dieses Kapitels die Defizite des norwegischen Wohlfahrtsmodells und Möglichkeiten seiner Weiterentwicklung aufgezeigt. Die in Kapitel III durchgeführte Analyse der norwegischen Wohlfahrtsökonomie und der Industriepolitik untersucht und diskutiert besonders die norwegische Industriepolitik und Erdölwirtschaft, die Wertschöpfungslücke und Symptome der Holländischen Krankheit, die von wesentlicher Bedeutung für das Gesamtverständnis des untersuchten Gegenstandes sind. Wie bereits im einführenden Kapitel angesprochen, setzt eine nachhaltige Reproduktion der norwegischen Wohlfahrtsökonomie v. a. eine Transformation des gegenwärtigen industriellen Systems der Produktion in eine nachhaltige Art und Weise des Wirtschaftens voraus. Folgerichtig werden im Kapitel IV, ausgehend von verschiedenen Nachhaltigkeitsauffassungen – hier starke und schwache Nachhaltigkeit –, die drei Zieldimensionen von Nachhaltigkeit im sogenannten Drei-Säulen-Modell betrachtet und versucht, diese Sichtweise bei der Operationalisierung von Nachhaltigkeit durch Integration des im nationalen Handlungsplans enthaltenen Indikatorensatzes in das integrierte Nachhaltigkeitsdreieck (IND) auf die norwegischen Wohlfahrtsökonomie anzuwenden. Bei der Operationalisierung unter Anwendung des IND wurde der Umfang der Unzulänglichkeiten der im nationalen Nachhaltigkeitskonzept verwendeten Indikatoren deutlich. Gleichzeitig wurde versucht, einen Ausblick für die weitere Arbeit in Richtung der Entwicklung einer nachhaltigen Entwicklung der norwegischen Gesellschaft in Form eines nationalen Masterplanes zu geben. Im Ergebnis dessen wurde in Kapitel V zusammenfassend herausgearbeitet, dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Entscheidung für welche Art von Nachhaltigkeit sich die politischen Entscheidungsträger in Norwegen entscheiden, vorrangig eine Umgestaltung der gegenwärtigen industriellen Struktur in eine nachhaltige Art und Weise des Wirtschaftens, bei der diese in die Ökologie und die sozialen Prozesse der norwegischen Gesellschaft zu inkludieren sind, erforderlich ist. Wie in der Einleitung angemerkt, war die Frage einer Optimierung der Portfoliostruktur der in Fonds angelegten Einnahmen aus der Erdöl- und Erdgasförderung nicht Gegenstand der durchgeführten Untersuchung. Daher konnten auch keine begründeten Aussagen getroffen werden, ob aus den Fondserträgen das gegenwärtige Wohlfahrtsniveau auch für zukünftige Generationen nachhaltig zu finanzieren sein wird.Sustainability has an economic, an ecological, and a social dimension. These three dimensions are combined with peculiarities of the Norwegian case. This multidimensional approach relating to the Norwegian case has been pursued in a trans-disciplinary manner. Starting from the theoretical bases of welfare economics, a three-dimensional approach to sustainability is related to the Norwegian case in chapter 1. Obviously, for Norway, the dependence on crude oil and the enormous revenues this generates are in the focus of this analysis. Different approaches as to how to invest these revenues in different investment funds are discussed. Some shortcomings of the current approach are identified and remedies are looked for. The analysis of the Norwegian welfare state in chapter 3 and the industrial policy it pursues require some considerations, whose character is philosophy of science. The so-called Dutch disease (stemming from an utter dependence on revenues from natural gas extraction) are related to Norwegian industrial policy, notably as far as the oil-based industrial sector is concerned. A sustainable industrial policy requires a deep transformation of the current industrial sector. Different concepts of sustainability are translated into policy options for Norway in chapter 4. Deficiencies of the current approach to Norwegian industrial policy are made apparent from the three-dimensional sustainability point of view. Consequently, suggestions for a sustainable approach to Norwegian economic policy are followed. In chapter 5 it is shown in conclusion how a systematic reorientation of Norwegian industrial policy should be accomplished with a view to sustainability. Optimizing the revenues from funds in which the Norwegian oil revenues have been invested is not the purpose of this dissertation. For this reason, the sustainability of revenues from these funds and their benefits to future generations is not part of the analysis.Problemer av den norske velferdsøkonomien og noen konsekvenser av en bærekraftig reproduksjon Som et utgangspunkt for behandlingen og undersøkelse av emnet tas noen av de teoretiske begrepene av bærekraft generelt, samt fra det norske synspunktet særdeles. Pga. kompleksiteten i saken skal undersøkes problemer og strukturer samt lagdelte interaksjoner av impliserte handlingsaktører kunne oppfylles best ved hjelp av en trans-disiplinær forskningsansats for denne oppgaven. Basert på det teoretiske grunnlaget for velferdsstaten lykkes i kapittel II å lage, gjennom involvering av de tre bærekraftige dimensjonene økologi- økonomi-sosial hensynet til den norske sosiale velferdsstaten. Nødvendigvis fremstilles hermed avhengigheten av enorme oljeinntektene. I denne sammenheng, drøfter forfatteren med ulike meninger om bruk av svære oljeinntekter og sine investeringer i fonder. Følgelig identifiseres på slutten av dette kapittelet manglene ved den norske velferdsmodellen og sine utviklingsmuligheter. Analysen av den norske velferdsstaten økonomi og næringspolitikk gjennomføres i kapittel III. Her er de spesielle avsnittene som utforsker den norske petroleumsindustrien, politikk og økonomi, hull i verdikjeden og symptomene på nederlandsk sykdom og som er viktig for den totale forståelsen av forskningsgjenstanden. Som omtalt i innledningskapitlet, er en bærekraftig reproduksjon av den norske velferdsøkonomien primært en transformasjon av dagens industrielle system som må erstattes gjennom et bærekraftig produksjonssystem. Logisk, er betraktet i kapittel IV på grunnlag av ulike bærekraft ideer – her kalles sterk og svak - tre siktemål-dimensjoner i den såkalte tre-søyle modell og prøvet denne sikten under operasjonaliseringen av bærekraft gjennom integrering av den i den nasjonale handlingsplanen innholdene sett av indikatorer i den integrerte bærekraft trekanten å anvende det på den norske velferdsøkonomien. Med operasjonaliseringen av den integrerte bærekraft trekant ble gjort omfanget av manglene av de nasjonale indikatorene som er brukt i bærekraftighets-konseptet åpenlyst. Samtidig ble forsøkt å gi et utsyn for videre arbeid mot utviklingen av en bærekraftig utvikling av det norske samfunnet i form av en nasjonal hovedplan. Som et resultat, ble utarbeidet og oppsummert i kapittel V at, avhengig av bestemte valg av hva slags bærekraft, beslutningstakere bestemmer seg for i Norge, er først og fremst en omlegging av dagens industrielle strukturen i en bærekraftig. Som nevnt i innledningen, var spørsmålet om en operasjonalisering av den porteføljestrukturen av inntektene fra olje-og gas investert i fond ikke gjenstand av den gjennomførte undersøkelsen. Derfor kunne heller ikke underbygget begrunnende uttalelser, om fra fondavkastningene kan finansieres dagens velferdsnivå for tilkommende generasjoner også.Die URN ist in der pdf-Datei fälschlicherweise mit "urn:nbn:de:gbv:547-2013300069" angegeben