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Moderne Energiewirtschaft – Gasturbinen in HKWS

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Was die heutige Energiewirtschaft, die meist über Stadtwerke organisiert wird, auszeichnet, ist die Lieferung von Energie, Trinkwasser und Wärme aus einer Hand.

Für die Energie- und Wärmeerzeugung sind HKW‘s (Heizkraftwerke) zuständig. Seit Beginn der 90er Jahre arbeiten die HKW‘s vermehrt nach dem System der Kraft-Wärme-Kopplung. In Gasturbinen wird häufig nur umweltfreundliches Erdgas, manchmal auch Heizöl verbrannt. Früher, bei der konventionellen Energieerzeugung durch kohlebefeuerte Dampfturbinen, gingen bei der Stromerzeugung bis zu 65 % der eingesetzten Energie verloren. Heute wird auch der Energieinhalt des bereits verbrannten Gases effizient ausgenutzt und Wirkungsgrade weit über 50 % erreicht.

Kombinierte Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke (GuD) lösten die meisten konventionellen Anlagen ab. In einem GuD werden die Prozesse von Gas- und Dampfturbinen geschickt kombiniert, deswegen heißen sie auch in der Schweiz und in Österreich Kombikraftwerke. In einem GuD wird im Normalfall aus zwei Gasturbinen und einer Dampfturbine Strom erzeugt, wobei jede dieser Turbinen einen eigenen Generator antreibt.

Die heißen Abgase der Gasturbinen werden in einem Dampfkessel zur Erzeugung von Wasserdampf eingesetzt, der die herkömmliche Dampfturbine antreibt. Die Gasturbinen selbst sind oft auf der gleichen Welle wie die Stromgeneratoren montiert und treiben diese an. So wird Strom direkt von den Gasturbinen und indirekt über die aus der Turbinenabwärme gespeiste Dampfturbine erzeugt.

Das aus dem Abdampf der Turbinen und aus dem Kühlwasser der Gasturbinen erzeugte Heißwasser wird in das oft über hunderte von Kilometern lange Fernwärmenetz eingespeist. Ölheizungen, die früher einige Millionen Tonnen Heizöl verbraucht haben, konnten abgeschaltet werden. Der jährliche Ausstoß von CO2 wurde durch Ablösung der kohle- oder ölbefeuerten Anlagen um mehrere Millionen Tonnen reduziert.

Die Verbraucher sind allerdings nun von einem einzigen Lieferanten für Strom und Wärme abhängig. Die Stadtwerke stehen also in der Verantwortung. Ein Ausfall der Fernwärmeversorgung im Winter oder ein längerer Stromausfall wären katastrophal. Besonders ausgebildete „Turbinenteams“ warten die GuD-Anlagen mit höchster Sorgfalt. Die Turbinenanlagen sind mit jeweils 10.000 bis 20.000 l Turbinenöl befüllt. Das Öl schmiert nicht nur die Gleitlager der Turbinen, es dient gleichzeitig als Regel- und Steueröl für Gasregler und Schnellschlussventile.

OELCHECK-Schmierstoffanalysen sind ein fester Bestandteil der Instandhaltungspläne in vielen Stadtwerken. Turbinenölproben werden mindestens alle sechs Monate, bei Verdacht auf eine Veränderung des Öles auch häufiger, entnommen. Die Analysen haben sich für die Instandhalter bereits vielfach bezahlt gemacht.

Erst vor einigen Monaten traten bei einer älteren Gasturbine Probleme mit dem Kühlkreislauf auf. Das Turbinenöl erwärmte sich dabei in den Lagerstellen von den üblichen max. 80° C auf deutlich höhere 110° C. Dies stellte eine extreme Belastung für den mineralölbasischen Schmierstoff dar. Das Öl machte einen regelrechten Alterungsschub durch, der voll zu Lasten der Oxidationsinhibitoren ging. Doch das Team „Turbine“ des betreffenden Betreibers hatte die Situation schnell im Griff. Solange bis die Kühlwasserprobleme behoben waren, wurden regelmäßig Ölproben entnommen und von OELCHECK untersucht. Das kommentierte Ergebnis kam wie immer innerhalb von 24 Stunden. Die Analysen, die besonders im Hinblick auf phenolische Oxidationsinhibitoren mithilfe des RULER-Tests und der FT-Infrarot-Spektroskopie interpretiert wurden, zeigten eine deutliche Abnahme des Alterungsschutzes. Gleichzeitig stieg die Ölviskosität leicht an. Nach der Beseitigung der Störung war das Öl definitiv stark gealtert. Der Zustand hatte sich den kritischen Warnwerten, die unter anderem in einer VGB-Richtlinie, die unter Mitarbeit von OELCHECK ausgearbeitet wurde, veröffentlicht sind, bedenklich genähert. Es wurde kurzfristig ein Ölwechsel organisiert und die Turbine vor teuren Lagerschäden bewahrt.

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