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Technik im Dienst der Umwelt

Gemeinschaftskraftwerk Hannover

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Inhaltsverzeichnis Die Partner

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Die Notwendigkeit und Bedeutung des GKH

B

Ein Gemeinschaftskraftwerk

C

Die Kraft-Wärme-Kopplung

D

Der Brennstoff Steinkohle

E

Der Kessel und die Turbine

F

Die Zentrale Leitwarte

G

Die Rauchgasreinigung

H

Die Emissionsüberwachung

I

Der Kühlturm

J

Die Entstehungsgeschichte des GKH

K

Die Architektur

L

Die technischen Daten und die Anlageübersicht

Gemeinschaftskraftwerk Hannover

M

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Die Partner

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Die Partner:

Die VW Kraftwerk GmbH ist eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Volkswagen AG. Sie ist Dienstleister für den Volkswagen-Konzern sowie für Kommunen, Industrie und Gewerbe in den Bereichen Energieversorgung, -handel, -management, Engineering und Facility Management. Zentrale Aufgabe ist die Versorgung des global operierenden Volkswagen-Konzerns mit Strom, Wärme, Kälte, Erdgas, Druckluft und Wasser. Dafür werden eigene Energieerzeugungsanlagen – teilweise mit Partnern – an den inländischen Produktionsstandorten Wolfsburg, Kassel, Hannover und Emden sowie im Ausland, beispielsweise in Tschechien betrieben. Auch werden dafür eigene Objektnetze mit den Spannungsebenen 110, 50, 30, 20 und 6 KV betrieben. Neben der Eigenerzeugung wird ein weiterer Teil des Energiebedarfs des Konzerns vom Geschäftsbereich Energiehandel beschafft.

Zusätzlich werden auch Kommunen wie die Stadt Wolfsburg mit Strom und Fernwärme sowie die Städte Baunatal, Mlada Boleslav (Tschechien) mit Wärme versorgt. Weitere Aktivitäten der Gesellschaft sind die Planung und der Bau von Kraftwerken und Ver- und Entsorgungsanlagen sowie des Facility Managements, die Energieverteilung und der Betrieb von Infrastrukturanlagen. In Hannover versorgt die VW Kraftwerk GmbH gemeinsam mit enercity das Volkswagenwerk Hannover, das Leitwerk und Zentrale der Marke Nutzfahrzeuge, mit Strom und Wärme aus der Beteiligung am Gemeinschaftskraftwerk. Die eigene Wärmeerzeugung im Heizwerk Hannover wird zur Spitzenlastabdeckung betrieben. Daneben wird für die Versorgung des Werkes Erdgas, Trinkwasser, vollentsalztes Wasser sowie Druckluft bereitgestellt.

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Die Partner:

Die Stadtwerke Hannover AG

Erfolgreich im Wettbewerb mit Positiver Energie Die Stadtwerke Hannover AG gehört mit einem Jahresumsatz von über 1,7 Milliarden Euro zu den zehn größten Energieversorgungsunternehmen Deutschlands. Unter der Dachmarke „enercity – Positive Energie“ bietet sie Energie und Dienstleistungen für Privat- und Geschäftskunden an – in Hannover und ganz Deutschland. In der Region Hannover beliefert das Unternehmen circa eine halbe Million Menschen mit Strom, Erdgas, Fernwärme und Trinkwasser. Anteilseigner der Stadtwerke Hannover AG sind die „Versorgungs- und Verkehrsgesellschaft Hannover“ (VVG; 75,09 Prozent), die Thüga Aktiengesellschaft (24 Prozent), sowie die Region Hannover (0,91 Prozent). Im Jahr 2006 beschäftigten die Stadtwerke Hannover rund 2.800 Menschen (aktuelle Daten im jährlichen Geschäfts- und Nachhaltigkeitsbericht „enercity Report“; siehe www.enercity.de).

Stadtwerke Hannover das gesamte Leistungsspektrum des Energiemanagements ab – von Beratung und Schulungsmaßnahmen über Planung sowie Realisierung von Neu- und Umbauten bis zum Betrieb von Anlagen. Die Stadtwerke Hannover verfolgen eine Unternehmensstrategie, die sich am qualitativen Wachstum entlang der Wertschöpfungskette orientiert – oft auf Basis strategischer Partnerschaften und enger Kooperationen. Neue Chancen eröffnete der Erwerb von 74,9 Prozent der Geschäftsanteile an der Danpower GmbH - das Potsdamer Unternehmen ist besonders in Ostdeutschland beim Wärme-Contracting und bei der Nutzung von Biomasse sehr aktiv. Maßnahmen zur Beschaffungsoptimierung haben einen hohen Stellenwert. Neben modernen, effizienten Kraftwerken verfügen die Stadtwerke Hannover zum europaweiten Energieeinkauf und -verkauf über den Energiehandelsbereich „enercity trade“. Der eigene Energiehandel erhöht die Markt- und Preistransparenz und hilft, marktgerechte Angebote zu entwickeln.

Im Wettbewerb aktiv Seit Beginn der Liberalisierung des Strommarktes haben die Stadtwerke Hannover ihr Engagement nicht zuletzt auf Basis des Stromhandels bundesweit ausgedehnt. Mit dem Gas-Festpreis-Produkt „enercity Gas & fix“ übertragen sie die Erfolge der Produktdifferenzierung im Stromsegment in den noch jungen Wettbewerbsmarkt Erdgas. Individuelle Lösungen und Dienstleistungen sowie eine Abrechnung nach Kundenbedür fnissen kennzeichnen die enercity-Angebote. Im Geschäftskundenbereich decken die

Ökonomie und Ökologie im Einklang Ökologisch orientierte Angebote und Produkte entsprechen der Unternehmensphilosophie der Stadtwerke Hannover – kraftwerksseitig durch umweltschonende Strom- und Wärmeerzeugung in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen, Wasser- und Biomassekraftwerken sowie mittels Windkraft. Im Geschäftsfeld Trinkwasser verwirklichen die Stadtwerke Hannover hohe Qualitätsstandards. Der Grundwasserschutz im Wassergewinnungsgebiet Fuhrberger Feld hat Modellcharakter.

Zahlreiche Projekte erfüllen diesen ökologischen Anspruch. Durch die Erfahrungen im Wärme-Contracting und mit Holzfeuerungsanlagen können die Stadtwerke Hannover eine klimaneutrale, wirtschaftliche Wärmeversorgung für Industrie, Gewerbe, Verwaltung sowie die Wohnungswirtschaft anbieten. Gemeinsam mit E.ON Kraftwerke betreiben die Stadtwerke Hannover in Landesbergen ein großes Biomasse-Heizkraftwerk. Durch aktive Vermarktung und Förderprogramme nehmen in Hannover die gemeldeten Erdgasfahrzeuge stetig zu. Mit proKlima, dem enercity-Klimaschutzfonds, zeigen die Stadtwerke Hannover darüber hinaus, wie in einem kooperativen Modell mit den kommunalen Par tnern der Klimaschutz lokal geförder t werden kann. Den Hauptanteil des Jahresetats von über fünf Millionen Euro bewältigen die Stadtwerke Hannover.

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Die Notwendigkeit und Bedeutung des GKH

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Verantwortung für Energieerzeugung und Umwelt – Herausforderung der heutigen Zeit.

Das Ungewöhnliche am Konzept des Gemeinschaftskraftwerkes Hannover (GKH) war das Zusammengehen eines kommunalen Energieversorgungsunternehmens und bedeutender Produktionsbetriebe der Industrie bei der künftigen Strom- und Wärmeversorgung für die verschiedensten Bedarfsverhältnisse. Das Ergebnis ist eines der umweltfreundlichsten Heizkraftwerke, das Maßstäbe setzt. Das gilt sowohl für die Umweltschutztechnik, die wärmetechnische Auslegung als auch für die architektonischen Akzente.

rialermüdung und Verschleißerscheinungen, Einzelkomponenten werden dadurch im Laufe der Zeit weniger belastbar und reparaturanfälliger. Die technische und wir tschaftliche Lebensdauer von Kraftwerksanlagen liegt daher im Allgemeinen bei 25 bis 30 Jahren. Dies entspricht z. B. beim Grundlast-Heizkraftwerk in Linden rd. 200.000 Betriebsstunden. Zum Vergleich: Ein Pkw, dessen Motor eine Fahrleistung von ca. 150.000 km erreicht, fährt bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 60 km/h nur rund 2.500 Betriebsstunden.

Ein einziges modernes Heizkraftwerk mit optimalen Umweltschutzeinrichtungen ersetzt drei Jahre vor Ablauf der Fristen aus der Großfeuerungsanlagen-Verordnung (GFAVO) ältere, weniger leistungsfähige und weniger umweltverträgliche Energieerzeugungs-Anlagen.

Auch die neue Umweltschutzgesetzgebung stellte alle drei Partner vor die Aufgabe, ihre Energieerzeugungs-Anlagen den neuen gesetzlichen Bestimmungen anzupassen oder gemeinsam ein neues Kraftwerk zu bauen.

Bereits 1984 entschieden sich die Stadtwerke Hannover AG, die VW-Kraftwerk GmbH (VWK) und die Continental AG (Conti) für ein neues, gemeinsames Heizkraftwerk mit Standort in einem Industriegebiet unmittelbar zwischen den Fertigungsbetrieben der Partner und direkt neben einem Umspannwerk. Günstige Anbindung zu den Industrieabnehmern und vertretbare Entfernung zum städtischen Fernwärmenetz zeichnen diesen Standort aus. Der gesamte Prozess- und Raumwärmebedarf von VW und Conti wird durch das neue Heizkraftwerk gedeckt, ebenso die Grundlast an Fernwärme und Strom für das Versorgungsgebiet der Stadtwerke. Außerdem erhält VW aus dem GKH zur anteiligen Lastdeckung Strom.

Umfassende Berechnungen zur Technik und Wirtschaftlichkeit und Emissionsvergleiche bestätigten frühzeitig, dass ein gemeinsames Heizkraftwerk erhebliche Vorteile gegenüber drei Einzellösungen bringen würde. So wurde nach gründlicher Vorplanung in nur dreieinhalbjähriger Bauzeit das GKH realisiert. Die insgesamt sehr kurze Planungs- und Bauzeit wurde nur möglich, weil wesentliche Teile des Grundkonzeptes und der technischen Anlagen bewusst baugleich zu dem 1984/85 in Betrieb gegangenen Heizkraftwerk West der VWK in Wolfsburg ausgeführt wurden. Dadurch konnten die vergleichsweise niedrigen Baukosten erreicht werden, die außerdem von der ersten Kostenkalkulation bis zur Fertigstellung der Anlage nicht erhöht werden mussten.

Warum ein neues Heizkraftwerk, wenn die bisher bestehenden Anlagen für die Energieversorgung ausreichten? Für die alten kohlebefeuerten Blockteile der Heizkraftwerke der Stadtwerke in Linden und Herrenhausen, der VWK und der Conti war 1989 die technisch-wirtschaftliche Lebensdauer fast erreicht oder sogar schon überschritten. In einem Kraftwerk wird ein großer Teil der Anlagen durch hohe Temperaturen und Drücke sehr stark beansprucht. Die Folge sind: Mate-

Aus Gründen der Versorgungssicherheit wurde eine Doppelblockanlage konzipiert. Als Primärenergie für die Feuerung dient überwiegend deutsche Steinkohle. Durch Zusammenfassung der drei größten Wärmebedarfspotentiale Hannovers war eine konsequente Ausnutzung der energiesparenden Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) möglich. Dabei ist besonders bedeutsam, dass durch den ganzjährigen

Prozesswärmebedarf der Industrieproduktion erstmalig auch im Sommer in nennenswertem Umfang KWK erfolgen kann. Hierdurch werden die Wirtschaftlichkeit des GKH und der jahresdurchschnittliche Brennstoffnutzungsgrad zusätzlich erhöht. Auf diese Weise wird eine besonders wirtschaftliche Stromerzeugung bei gleichzeitiger Schonung der fossilen Brennstoffressourcen möglich. So gelingt mit dem GKH eine Primärenergieeinsparung von ca. 160.000 t Steinkohleeinheiten pro Jahr (t SKE/a) gegenüber abhängigen Altanlagen.

Teilansicht des Kesselhauses Block 1 mit Maschinenhaus und Bürotrakt.

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Ein Gemeinschaftskraftwerk

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Wärme und Strom – aus einem zentralen Heizkraftwerk.

Dem GKH, am nordwestlichen Stadtrand gelegen, kommt große Bedeutung für die Energieversorgung Hannovers und der beteiligten Industriebetriebe zu. Das GKH liefert sechs verschiedene „Produkte": Conti erhält Dampf mit zwei verschiedenen Druckstufen, VW wird mit Heißwasser mit zwei verschiedenen Temperaturen und Strom beliefert, die Stadtwerke beziehen Fernwärme und Strom. Der Betrieb des GKH richtet sich in erster Linie nach dem Wärmebedarf der Partner. Dabei erfolgt die Industrieversorgung im Allgemeinen aus einem Block und die städtische Versorgung aus dem anderen Block. Zum Betrieb dieser komplexen Kraftwerksanlagen ist eine personelle Besetzung von ca. 135 Mitarbeitern vorgesehen, wobei speziell ausgebildetes Personal der Stadtwerke im Rahmen eines Betriebsführungsvertrages eingesetzt wird. Schon seit 1963 betreiben die Stadtwerke Kraft-WärmeKopplung, so dass wertvolle Erfahrungen aus über 25 Jahren in die Gesamtplanung einfließen konnten. Der Bau des GKH setzt die inzwischen traditionelle Fernwärmenutzung nicht nur fort, sondern erweitert sie erheblich. Mit der Einbindung des GKH in die bereits vorhandene Energieversorgung können jetzt noch mehr Kunden in Hannover mit Fernwärme beliefert werden.

Der Stadtplan zeigt die Ausdehnung des Fernheiznetzes sowie den jeweiligen Standort der Heizkraftwerke. Links oben: das GKH.

In klaren kalten Winternächten nutzt das GKH bei voller Wärmeauskopplung den eingesetzten Brennstoff bis zu 88 % aus.

Der Blocktransformator ist über die gelb verkleideten Drehstromzuleitungen mit dem Generator verbunden. Er kann bis zu 140 Megawatt ins Netz einspeisen.

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Die Kraft-WärmeKopplung

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Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung – spart Energie und schont die Uwelt.

Der Heizdampf strömt in zwei liegende Wärmeaustauscher, wo er seine Kondensationswärme an das Fernheizwasser abgibt.

Dieses System ermöglicht eine Verdoppelung der Primärenergie-Ausnutzung. In Kondensationskraftwerken, die ausschließlich Strom erzeugen, geht über die Hälfte der eingesetzten Energie zwangsläufig als Abwärme verloren. In Heizkraftwerken wird bei der Energieumwandlung auch Fernwärme ausgekoppelt. Das reduziert zwar geringfügig den Anteil an erzeugtem elektrischen Strom, dafür erhält man aber eine mehr als doppelt so große Ausnutzung der Primärenergie. Bei voller Wärmeauskopplung liegt die Brennstoffausnutzung bei etwa 88 Prozent – aufgrund des niedrigen Wärmebedarfs im Sommer sinkt allerdings dieser Wirkungsgrad im Jahresmittel ab. Durch die Verbrennung der Kohle im Kessel wird Hochdruckdampf erzeugt, der eine Turbine antreibt. Dabei wird der Dampf zunächst weitgehend zur Stromerzeugung ausgenutzt und die verbleibende Energie, die bei Kondensations-Kraftwerken zum größten Teil als Abwärme verlorengeht, zur Wärmeerzeugung verwandt. Auf diese Weise können beide Blöcke des GKH für die Stadtwerke und die Industrie zusammen eine Wärmeleistung von maximal 425 MW (Megawatt) bei gleichzeitiger Stromerzeugung von ca. 230 MW erbringen.

Kondensationskraftwerk

Heizkraftwerk

Die Stadtwerke können aus dem GKH mehr als 60 Prozent ihres Jahres-Fernwärmebedarfs decken.

Eigenbedarf und Kraftwerksverlust

100 % Brennstoff

Eigenbedarf und Kraftwerksverlust

100 % Brennstoff

31% Strom

12 %

12 % 51% Wärmeverlust

63% Verlust

37% Strom

37% Nutzung

57% Wärme

12% Verlust

88% Nutzung

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Der Brennstoff Steinkohle

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E

Steinkohle – ein wichtiger heimischer Energieträger.

Das GKH wird mit Steinkohle betrieben, die überwiegend aus dem Ruhrgebiet angeliefert wird. Der Einsatz von Kohle, insbesondere für die Kraft-Wärme-Kopplung, gehört zu den energiepolitischen Zielsetzungen in der Bundesrepublik. Über den nahen Mittellandkanal werden mehr als 90 Prozent der für den Betrieb des GKH benötigten Kohle auf dem Wasserweg herantransportiert. Die Restmenge wird aus Gründen der Versorgungssicherheit im Winter auf dem Schienenweg angeliefert. Für die Versorgungssicherheit ist eine ständige Lagerhaltung von Brennstoff erforderlich. Auf einem Kohlenplatz kann daher eine Menge von max. 80.000 t Kohle gelagert werden. Für den Betrieb der Bekohlungsanlagen wurde großer Wer t auf weitgehende Verhinderung von Staubentwicklung gelegt. So sind z. B. alle Kohleförderbänder, soweit technisch möglich, komplett eingekapselt. Eine Sprühanlage ermöglicht die Befeuchtung der Ober fläche des Kohlelagers, so dass Kohlenstaubabwehungen von der Halde weitgehend verhinder t werden.

Die aufgerollten Kabel des fahrbaren Portalkratzers haben eine Länge von je 120 Metern.

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Der Kessel und die Turbine

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Moderne Technologie für Kohleverbrennung und Stromerzeugung.

Dank der heute verfügbaren Technik kann der Brennstoff Kohle umweltschonend zur Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt werden. Die Schadstoffminderung beginnt dabei schon im Kessel bei der Kohleverbrennung. Daher ist bereits vor der nachgeschalteten Rauchgasreinigung eine entsprechend genau abgestimmte Steuerung des gesamten Verbrennungsvorganges erforderlich. Für eine möglichst effektive und schadstoffarme Verbrennung muss die Kohle zu feinem Staub zermahlen und getrocknet werden. Durch gezielte Luftzufuhr zu den Stufenmischbrennern wird bei der Verfeuerung der Kohle der dabei entstehende Schadstoff NOx (Stickstoffoxide) minimiert. Die weitergehende Rauchgasreinigung übernehmen nachgeschaltete Anlagen.

Und so funktioniert die Stromerzeugung: Der Kessel besteht aus einem komplexen Rohrleitungssystem, das den Feuerraum umschließt. Das Wasser wird von den Speisepumpen unter hohem Druck durch das Rohrsystem gefördert. Durch heiße Rauchgase, die bei der Verbrennung von Kohle entstehen, wird es in überhitzten Dampf (540° C) umgewandelt. Dieser Dampf treibt die Turbine an. Sie besteht aus drei Teilturbinen, der Hochdruck-, der Mitteldruck- und der Niederdruckturbine. Diese werden nacheinander vom Dampf durchströmt. Soweit der Dampf nicht am Ende des Mitteldruckteils zur Wärmeauskopplung entnommen wird, entspannt er im Niederdruckteil bis zum Kondensator bei durchschnittlich 40° C fast auf Vakuum. Der Turbosatz ist mit dem Generator gekoppelt, der den erzeugten Strom in das Netz einspeist.

Blick auf die Stufenmischbrenner

Schnittmodell des Dampfkessels

Mitteldruck-Turbinenläufer vor dem Einbau

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Die zentrale Leitwarte

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Zentrale Leitwarte – “Kommandobrücke” des GKH.

Alle wesentlichen Komponenten des Kraftwerksprozesses beider Blöcke werden hier überwacht: Feuerung mit Rauchgasreinigungsanlagen, Wasserdampf-Kreislauf, Turbosätze, Kühlkreislauf und zahlreiche Nebenanlagen.

26 30 19

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Von der zentralen Leitwarte wird das Kraftwerk gesteuert, hier laufen sämtliche Informationen zusammen, sie ist das Herzstück des Kraftwerks.

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Ein Kraftwerk wie das GKH kommt heute ohne Mikroelektronik nach neuestem Stand der Technik nicht mehr aus. Eine Vielzahl von Automatisierungs-, Schutz- und Bedienfunktionen sind daher in einem Prozessleitsystem zusammengefasst. Dieses System hilft dem „Leitstandfahrer“, die gesamte Anlage zu überwachen, sie zu steuern und wesentliche Funktionen zu regeln. Auf mehreren Farbbildschirmen werden Verfahrensschemata mit allen relevanten Messwerten übersichtlich dargestellt.

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Strom ans Netz

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11 Versorgung

Schalttafel – Instrument zur Steuerung des Kraftwerksprozesses. Auch Messwerte und Meldungen werden hier dargestellt.

Umwelt, Entsorgung

Kraftwerksprozeß

Nutzenergie

Energieerzeugung

Energienutzung

Umweltschutz

Abgaben an die Umgebung

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 Elektrische Energie für Licht, Kraft, Wärme in Haushalt, Freizeit, Industrie 14 Prozessdampf für Continental-Werk 15 Heizdampf für Continental-Werk 16 Prozesswärme für Volkswagen-Werk 17 Heizwärme für Volkswagen-Werk 18 Fernwärme für Stadtnetz Hannover

19 20 21 22 23 24 25 26

32 Rauchgas über Schornstein 33 Stabilisat und Kesselasche zur Verwertung /Deponie 34 Filterkuchen aus Wasseraufbereitung zur Deponie 35 Abwärme über Kühlturm 36 Wasser (eingedickt)

Kohle per Schiff und Bahn Kohlehalden Heizöl zum Anfahren Verbrennungsluft Dampfkessel Dampfturbine Kondensator Kühlturm Generator Heizvorwärmer Zusatzwasser Wasseraufbereitung

27 28 29 30 31

Kalk für Rauchgasentschwefelung (REA) Prozesswasser für REA Kalkaufbereiter für REA Rauchgasentschwefelung Elektrofilter für Rauchgasentstaubung Stabilisat (Asche + Gips) Kesselasche Ammoniak per Bahn für die Rauchgasentstickung (DENOX) Erdgas Verbrennungsluft Rauchgaswiederaufheizung Ammoniakeindüsung für DENOX Katalysatoren für DENOX-Reaktion

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Die Rauchgasreinigung

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Emissionsminderung – durch vorbildliche Rauchgasreinigung.

Die Rauchgase, die den kohlenstaubgefeuerten Hochdruckdampfkessel verlassen, sind auf ca. 135° C abgekühlt und werden vor der Ableitung in den Schornstein in drei Stufen gereinigt. Die erste Stufe ist die Rauchgasentschwefelungsanlage (REA). Hier erfolgt die Abscheidung des Schwefeldioxids. Nach sorgfältigem Vergleich verschiedener Techniken wurde für das GKH das Verfahren der „quasi trockenen Sprühabsorption“ gewählt. Dabei wird Kalkmilch in den Rauchgasstrom eingedüst, mit diesem intensiv verwirbelt und durch die Rauchgaswärme vollständig verdampft. So entsteht als Reaktionsprodukt ein trockenes Gemisch aus Kalziumsulfit und Kalziumsulfat. Hiermit wird ein Entschwefelungsgrad von mindestens 85 Prozent erreicht. Das inzwischen auf ca. 70° C abgekühlte Rauchgas wird zusammen mit dem noch enthaltenen Flugstaub (Kohlenasche) in den Staubabscheider weitertransportiert. Bei diesem Verfahren bleibt kein Abwasser zurück, das die Umwelt belasten könnte. In der zweiten Reinigungsstufe gelangen die entschwefelten Rauchgase in den Staubabscheider. Er besteht aus einem Elektrofilter, in dem Flugasche und Kalziumsulfit/-sulfat (im Gemisch Stabilisat genannt) elektrostatisch aufgeladen und an großen Metallplatten abgeschieden werden. Durch periodisches Abklopfen dieser Platten rieselt der Staub in darunter angeordnete Auffangtrichter und wird zur Zwischenlagerung im Stabilisat-Silo pneumatisch abgezogen. Der Elektrofilter arbeitet durch fünf hintereinander geschaltete Felder sehr effektiv, er hält ca. 99,8 Prozent des Staubes zurück. Zur Verminderung des Stickstoffoxidgehaltes (NOx) wird das Rauchgas in der dritten Reinigungsstufe in die DENOXAnlage geleitet. Mit Hilfe einer in den Rauchgasstrom eingebauten großen Zahl von Katalysatoren (edelmetallhaltige Keramikkatalysatoren, ähnlich denen im Auto) wird das NOx

durch Zugabe von gasförmigem Ammoniak (NH3) zu etwa 80 Prozent in Luftstickstoff (N') und Wasserdampf (H'O) zerlegt. Reststoffe entstehen dabei nicht. Allerdings kann diese Reaktion nur bei einer Temperatur von ca. 280° C ablaufen, so dass die Rauchgase vor den Katalysatoren wieder aufgeheizt werden müssen. Um den dafür nötigen Energieeinsatz zu minimieren, wurde ein sogenanntes regeneratives Verfahren mit interner Wärmerückgewinnung ausgewählt (vergl. Schema), so dass die Rauchgase schließlich mit nur 90 – 100° C in den Kamin gelangen. Mit Rauchgasentschwefelung, Staubabscheidung und DENOX-Anlage erreicht das GKH Emissionswerte, mit denen die Umweltgesetzgebung mehr als erfüllt wird. Einziger Reststoff ist das Stabilisat, das einer sinnvollen Verwertung zugeführt wird.

NH3

NH3 Eindüsung

DENOX-Reaktor mit 4 Katalysator-Ebenen

Erdgas

Luft

Kalkmilch Zerstäuber

Regavo

DeckengasVerteiler

Elektrofilter

ZentralgasVerteiler

Rauchgas zum E-Filter Rauchgas vom Kessel Schematische Darstellung der Rauchgasentschwefelungsanlage und des Elektrostaub-Filters

Rauchgas aus E-Filter

Schematische Darstellung der DENOX-Anlage

Rauchgas aus E-Filter

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Die Emissionsüberwachung

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Sensible Messgeräte – sie erfassen die Emissionswerte rund um die Uhr.

Die heutige Kraftwerktechnik soll nicht nur wirtschaftliche und sichere Energieversorgung, möglichst auf der Basis heimischer Primärenergieträger garantieren, sie muss auch ihren Beitrag zur Reinhaltung von Luft und Wasser leisten.

Schwefeldioxid (SO2) t/Jahr

8000 7700

Stickstoffoxide (NOx) t/Jahr

Staub t/Jahr

Ausgefeilte Emissionsminderungstechnik führ t zu einer drastischen Verringerung der jährlichen Schadstoffemissionen, bewirkt aber auch eine deutliche Minderung der entsprechenden Immissionen (Schadstoffkonzentration der Luft im Einwirkungsbereich auf den Menschen).

3650

Für die ständige Überwachung der Emissionen schreibt die Umweltgesetzgebung eine umfangreiche messtechnische Kontrolle der Rauchgase vor. Deshalb sind im 100 m hohen Schornstein verschiedene hochsensible Probenahme- und Analysegeräte installiert.

2150

1000

Die Daten werden ständig an einen zentralen Rechner gemeldet, der alle vorgeschriebenen Werte dokumentiert und dem Leitstandpersonal über Bildschirm alle erforderlichen Werte anzeigt, die für den Blockbetrieb notwendig sind. Rechner und Messtechnik unterliegen einer regelmäßigen behördlichen Kontrolle und werden außerdem ständig automatisch überprüft.

800 700 650

348

1985

288

1988

1990

Abnahme der Emissionen durch die Inbetriebnahme des GKH und die nachfolgende Stillegung von Altanlagen.

Als Emissionen werden alle luftfremden Inhaltsstoffe von Abgasen bezeichnet, die bei einem Verbrennungsprozess zwangsläufig entstehen. Es handelt sich im Wesentlichen um Stickstoffoxide (NOX), Schwefeldioxid (SO2) und Staub. Dabei ist die Entstehung von NOX maßgeblich von der Verbrennungsgüte abhängig, während Staub und SO2 entsprechend ihrer Konzentration im Brennstoff anfallen.

80

80 1995

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Der Kühlturm

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Der Kühlturm vermeidet die Aufwärmung des Leinewassers.

Je nach Umfang der Wärmeauskopplung muss noch ein Teil der Dampfmenge, welche die Turbine verlässt, im Kondensator verflüssigt werden. Dazu wird ein Kühlwasserkreislauf betrieben, der die aufgenommene Wärme im Kühlturm wieder an die Umgebungsluft abgibt. Das um durchschnittlich 10° C erwärmte Kühlwasser wird im Kühlturm auf eine Höhe von ca. 12 m gepumpt und über eine Vielzahl von Düsen versprüht. Es fällt auf ein mehrere Meter dickes Paket aus senkrecht übereinandergeschichteten Rieselplatten, an denen es herabrinnt und seine Wärme an die im Kühlturm aufsteigende Luft abgibt. Die Wärmeabfuhr erfolgt überwiegend durch Verdunstung von rund 2 Prozent der umlaufenden Kühlwassermenge. Dieser geringe Wasser verlust wird durch aufbereitetes Leinewasser ersetzt, das aus dem Kraftwerk Herrenhausen herangeführ t wird. Infolge der Kaminwirkung des Kühlturms steigt die angewärmte und befeuchtete Luft nach oben und ist oberhalb vom Kühlturm als Dampffahne zu erkennen.

Schematische Darstellung der Kreislaufkühlung mit Naturzug-Nass-Kühlturm

Kühlturm im Betrieb

Detailaufnahme des „Regenschleiers“ im Kühlturm

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Die Entstehungsgeschichte des GKH

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Wie alles begann ...

1984 | Die Stadtwerke Hannover AG, die VW Kraftwerk GmbH (VWK) und die Continental AG (Conti) prüfen die Möglichkeit, gemeinsam ein Heizkraftwerk zu errichten. März 1985 | Beschluss zum Bau des Gemeinschaftskraftwerkes Hannover (GKH). Die Baukosten werden mit 650 Mio. DM veranschlagt. Das GKH muss gemäß dem 3. Verstromungsgesetz bis spätestens 31. 12. 89 fertiggestellt und in Betrieb genommen sein. April 1985 | Das Niedersächsische Wirtschaftsministerium erteilt die Genehmigung zum Bau des GKH gemäß Energiewirtschaftsgesetz. März - Dezember 1985 | Nach neunmonatigem Genehmigungsverfahren erteilt die Bezirksregierung den Standort-Vorbescheid gemäß Bundesimmissionsschutzgesetz (BlmSchG) unter Anordnung der sofortigen Vollziehbarkeit. Im Verlauf des Verfahrens wurden 690 Einwendungen aus der Bürgerschaft erörtert, die zum Teil durch Auflagen im Standortvorbescheid berücksichtigt wurden. April 1986 | Die erste von insgesamt 15 notwendigen Teilerrichtungsgenehmigungen (TEG) liegt vor; die letzte TEG wurde im Sommer 1988 erteilt. Die Bauarbeiten beginnen.

Mai 1986 - April 1987 | In den folgenden zwölf Monaten gewinnt das GKH Konturen. Die Block- und Nebengebäude werden hochgezogen. Das markanteste Bauwerk ist der KühIturm, der seine endgültige Höhe von 80 m zur Jahreswende 86/87 erreicht. In dieser Phase werden gleichzeitig die Aufträge für die maschinen- und elektrotechnischen Anlagen vergeben. Oktober 1986 | Die Europäische Investitionsbank (EIB) in Luxemburg bewilligt der GKH GmbH ein Darlehen zu außergewöhnlich günstigen Konditionen, da die EIB die geplanten Umweltschutzeinrichtungen sowie die Zusammenarbeit zwischen einem öffentlichen Versorgungsunternehmen und der Industrie als vorbildlich einstuft. Mai 1987 | Das Richtfest findet statt. Die Montage des ersten Kessels beginnt. Mai 1987 - April 1988 | Parallel zum Innenausbau des GKH wird auch mit den Montagearbeiten der maschinen- und elektrotechnischen Anlagen begonnen. Im Bau sind außerdem die Fernwärme-Verbindungsleitungen zwischen dem GKH, VW, Conti und dem städtischen Fernwärmenetz.

Mai 1988 | Beginn der verfahrenstechnischen Inbetriebsetzung von Einzelsystemen. Anlieferung der ersten Turbinenteile. Juni 1988 | Nach erfolgreicher Druckprobe auch am Kessel II erhalten beide Kessel vom TÜV die Kesselstempelung – für die Kesselbauer der wichtigste Meilenstein auf dem Weg zur Fertigstellung. Oktober 1988 | Anlieferung der ersten Kohle. Erstes Feuer in Kessel I (Zündversuche). Januar 1989

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Das GKH liefert erstmalig Strom ins Netz.

Juli 1989 | Probebetrieb Block I erfolgreich abgeschlossen, der Block wird anschließend in den bestimmungsgemäßen Betrieb übernommen. September 1989 | Probebetrieb Block II. Inbetriebnahme der Systeme zur Wärmeauskopplung. 27. Oktober 1989

| Offizielle Inbetriebnahme des GKH.

Dezember 1987 | Baubeginn der Rauchgasreinigungsanlagen (REA, E-Filter und DENOX). Inzwischen sind bis zu 1000 Personen auf der Baustelle beschäftigt.

Montage des Generatorläufers, 1989

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Die Architektur

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Das GKH – ein Kraftwerk setzt architektonische Akzente.

Da das technische Konzept für ein Kraftwerk grundsätzlich vorgegeben ist, standen für die gestalterischen Aufgaben die Abmessungen und Zuordnungen der Kraftwerkskomponenten fest. Innerhalb dieser Rahmenbedingungen hatten die architektonischen Maßnahmen der Architekten Bertram und Bünemann zwei Hauptziele: – zum einen sollte der Kraftwerksbau einen zeichenhaften Charakter erhalten, – zum anderen galt es, die Dimension der technischen Anlage durch eine geeignete Architektur zu mildern und die Optik aufzuwerten. Aus diesen Gründen setzten die beiden Architekten auf einen beruhigten Gesamteindruck, der durch wenige, konsequent eingesetzte Materialien und Farben erreicht wurde. Von den architektonischen Maßnahmen fallen als erstes die bogenförmigen DachabschIüsse der beiden 80 m hohen Kesselhäuser auf. Sie prägen hauptsächlich die gewünschte, unverwechselbare Silhouette. Darüber hinaus wurden die Ecken der Kesselhäuser eingezogen, um sie schlanker erscheinen zu lassen.

In gleicher Weise wurde beim Schornstein verfahren. Der Betonschaft wurde auf ein Sockelmaß reduziert, und die Kaminrohre wurden freigestellt. Die Treppenhäuser wurden verglast und mit schlanken, gelben Profilen versehen. Gelb wird als einzige Farbe auch bei anderen Elementen aufgenommen, so z.B. bei Fenstern und den sichtbaren Drehstromzuleitungen der beiden Blocktrafos. Das Gelb harmoniert mit dem warmen Silberton der Aluminiumbleche, mit denen die Kraftwerksfassade verkleidet ist, der helle Anstrich des Kühlturms reduziert das optische Volumen der Gesamtanlage. Für sämtliche Kraftwerksbauteile wurde eine einheitliche Sockelverblendung aus Basaltelmenten geschaffen. Bei der inneren Gestaltung des GKH wurden die Grundsätze der äußeren Architektur konsequent durchgeführt. Eine intensive Begrünung der Gesamtanlage wurde nach Abschluss der Bauarbeiten vorgenommen.

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Technische Daten und Anlagenübersicht

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Technische Daten:

Gesamtanlage (Industrie- und Stadtwerkeblock)

Blockdaten Dampferzeuger und Feuerung

Turbinenanlage

Maschinentransformator

Feuerungswärmeleistung gesamt Elektrische Nettoleistung bei maximaler Wärmeauskopplung Maximale Wärmeauskopplung Maximaler Brennstoffnutzungsgrad bei voller Wärmeauskopplung Jahresmittlerer Brennstoffnutzungsgrad (je nach Wärmebedarf)

750 230 425 88 60

Bauart: Zwangsdurchlaufkessel in Turmbauweise, trockener Entaschung und einfacher Zwischenüberhitzung Dampfleistung 126 Kohle ca. 48 Maximale Rauchgasmenge ca. 530.000 Dampfzustände am Kesselaustritt – HD-Austritt 180/540 – ZÜ-Austritt 40/540 Speisewasser-Eintrittstemperatur 250 Anzahl Brenner 8 Anzahl der Brennerebenen 4 Kessel-Wirkungsgrad ca. 92 Auslegungs-Lebensdauer hochbelasteter Komponenten 200.000

MW MW MW % %

kg/s t/h m3/h bar/° C bar/° C °C

% h

Bauart: Einwellige, dreigehäusige Axialturbine mit Reaktionsbeschaufelung, einflutigem Hochdruckteil in Topfbauweise und zweiflutiger, asymmetrischer Mittel- und Niederdruckturbine mit Kastenkondensator Länge: 26,3 Gewicht: 866 Elektrische Nettoleistung bei maximaler Wärmeauskopplung: ca. 115 Generator-Nennspannung: 10,5 ± 5%

m t MW kV

Nennleistung Nennspannung

MVA kV

140 110/10,5

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Technische Daten:

Lieferdaten der ausgekoppelten Prozesswärme

Prozesswärme Technische Wärme Raumwärme Fernwärme * Die Vorlauftemperatur gleitet in Abhängigkeit der Außentemperatur

Rückkühlanlage

Rauchgasreinigung

Kühlturm-Bauart: Naturzug-Nass-Kühlturm (für beide Blöcke) Wasserumlauf für beide Blöcke Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) – Entschwefelungsverfahren – Absorptionsmittel Entstaubungsanlage Entstickungsanlage (DENOX)

Emissionsgrenzwert SO2 NOX CO Staub

Maschinenhaus Kesselhaus DENOX E-Filter

bar/° C bar/° C °C °C °C

m3/h

19.500

Sprühabsorptionsverfahren Weißfeinkalk, staubförmig 5-Zonen-Elektro-Filter (Low-dust-Schaltung) Selektive katalytische Reduktion (SCR) hinter Elektro-Filter (Low-dust-Schaltung) Vollkeramik-Wabenkatalysatoren Ammoniak (NH3) 100 m

– Eingesetzter Katalysatortyp – Reduktionsmittel Schornsteinhöhe

Hauptabmessungen der Gebäude

21/240 3/150 130 85 - 130* 90 - 120*

lt. Betriebsgenehm. ab 2007 200 mg/m3 150 mg/m3 150 mg/m3 20 mg/m3 L 122 31,5 18 40

x x x x x

B 25 32 18 16

x x x x x

H 29 m 80 m 40 m 25 m

REA Kühlturm Stabilisat-Silo

Gesetzl. Standard heute Gesetzl. Standard ab 2007 400 mg/m3 200 mg/m3 3 200 mg/m 200 mg/m3 250 mg/m3 200 mg/m3 50 mg/m3 20 mg/m3

– Basisschaft – Kamin

Ø 15 m 60 m 12 m 11 m

H 42 m 80 m 100 m 38 m

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Die Anlageübersicht:

1 6 7 8 16 2

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4

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12

1 2 3 4 5

Kesselhaus Block 2 Rauchgasentschwefelung Block 2 Elektro-Staubfilter Block 2 Saugzuggebäude Block 2 Katalytische Entstickungsanlage Block 2

6 7 8 9

Zentraler Kamin Maschinenhaus Schaltanlagengebäude Aufbereitungsgebäude für die Rauchgasentschwefelung 10 Kohlelager

11 Förderband zur Kesselbekohlung 12 Bekohlungswarte 13 Zentrales Ammoniaklager für die Rauchgasentstickung 14 Kühlturm-Pumpenbauwerk 15 Kühlturm

16 Wasseraufbereitungs- und Sozialgebäude 17 Deionatbehälter 18 Reservekessel 19 Stabilisat-Silo 20 Emissionsüberwachungsanlagen

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Impressum Herausgeber:

Redaktion:

Konzeption, Gestaltung: Fotos:

GKH – Gemeinschaftskraftwerk Hannover GmbH 30449 Hannover · Ihmeplatz 2 Abt. Unternehmenskommunikation, Stadtwerke Hannover AG B&B. Werbeagentur Prof. Dr. Fritz Dressler, Worpswede Foto Lill, Hannover Siemens-KWU, Erlangen Stadtwerke Hannover AG (Luftbild freigegeben von Bez.-Reg. Braunschweig, Nr. 91/399, Nr. 91/400)

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Technik im Dienst der Umwelt. Das Gemeinschaftskraftwerk Hannover