Wiedergeboren: Können Generatoren mit fossilen Brennstoffen ein zweites Leben bekommen?

Jun 24, 2023

In einem neuen Bericht wird untersucht, ob alte Stromerzeuger mit fossilen Brennstoffen umfunktioniert werden können, um eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung des Stromnetzes für erneuerbare Energien zu spielen.

Es ist technisch möglich, alte, mit fossilen Brennstoffen betriebene Generatoren so umzurüsten, dass sie eine Schlüsselrolle in einem Stromnetz für erneuerbare Energien übernehmen. Es könnte auch schneller und kostengünstiger sein als der Bau alternativer Synchronkondensatoren.

Ein von ARENA in Auftrag gegebener Bericht mit dem Titel „Repurposing Existing Generators as Synchronous Condensers“ geht davon aus, dass die Umstellungskosten bis zu 40 Prozent günstiger sein könnten als der Neubau eines alternativen Geräts, eines sogenannten Synchronkondensators.

Durch die Umnutzung eines gasbetriebenen Generators könnten die Installationsvorlaufzeiten für einen neuen Synchronkondensator von mindestens etwa 30 Monaten auf nur sechs Monate verkürzt werden.

Und obwohl die Umrüstung großer, kohlebefeuerter Dampferzeuger teurer und länger dauern könnte als die Alternativen, könnte das Endprodukt die gleiche Wirkung wie die Kombination mehrerer Synchronkondensatoren liefern.

Ein Generator ist im Wesentlichen eine riesige, angetriebene, rotierende Masse mit dem Hauptzweck, eine konstante Stromversorgung zu erzeugen. Aber weil es so groß ist, kann seine Trägheit auch dazu beitragen, das Stromnetz stabil zu halten.

Synchronkondensatoren sind ebenfalls riesige rotierende Massen, wenn auch kleiner als Generatoren. Wenn alte Generatoren ausmustern, besteht ihre einzige Aufgabe darin, zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität beizutragen.

Da immer mehr Generatoren aus dem Verkehr gezogen und durch erneuerbare Energiequellen ersetzt werden, verschwindet ihre stabilisierende Rolle. Eine Lösung besteht darin, mehr Synchronkondensatoren zu bauen.

Aber es gibt Probleme mit diesem Ansatz.

Die ganze Welt sucht nach Lösungen für das gleiche Problem. Da die weltweite Nachfrage nach Synchronkondensatoren zunimmt, zeichnet sich ein Angebotsengpass ab. Das führt zwangsläufig zu steigenden Kosten und längeren Wartezeiten.

Zum Vergleich: Der Netzbetreiber Transgrid hat kürzlich erste Schätzungen veröffentlicht, die darauf hindeuten, dass bis 2025 allein in New South Wales 20 Synchronkondensatoren benötigt werden.

Der Bericht konzentriert sich auf mit fossilen Brennstoffen betriebene Generatoren und weist darauf hin, dass viele Wasserkraftgeneratoren bereits als Synchronkondensatoren betrieben werden können.

Die einfache Umrüstung bestehender Generatoren hängt von der Technologie und den örtlichen Gegebenheiten ab.

Der Bericht untersucht drei Technologien und stellt fest, dass die Reihenfolge hinsichtlich Einfachheit, Geschwindigkeit und Kosten der Konvertierung wie folgt ist:

Gasturbine mit offenem Kreislauf, die durch den Einbau einer Kupplung zwischen Turbine und Generator umgebaut werden kann. Dies würde eine Vorlaufzeit von sechs bis acht Monaten mit wahrscheinlich nur geringfügigen Struktur-, Kühl- und Schmierungsänderungen erfordern. Insgesamt könnten die Umbaukosten etwa 60 Prozent des Baus neuer Synchronkondensatoren mit gleicher Leistung betragen.

Bei Kombigasturbinen, die sowohl über Gas- als auch über Dampfturbinen verfügen, kommt es weitaus stärker auf die Konstruktion und Auslegung des Systems an. Im einfachsten Fall könnte die Umrüstung auch nur den Einbau einer Kupplung umfassen, was zu entsprechenden Kosten- und Vorlaufzeiteinsparungen führen würde.

Kohlebefeuerte Dampferzeuger sind am schwierigsten umzurüsten und hängen am meisten von der Konstruktion und dem Zustand der Anlage ab. Die Vorlaufzeiten können nur 12 Monate betragen, liegen aber eher zwischen 18 Monaten und vier Jahren. Die Kosten dürften ebenfalls höher ausfallen, könnten aber unter günstigen Umständen denen der Umrüstung von Gasgeneratoren entsprechen.

Obwohl in den Empfehlungen des Berichts anerkannt wird, dass „es in Australien keine Präzedenzfälle für die Umstellung großer, mit fossilen Brennstoffen betriebener Generatoren auf Synchronkondensatoren gibt“, empfiehlt er dringend dringende Maßnahmen.

Um Wissen aufzubauen, unterstreicht der Bericht zunächst die Notwendigkeit, mindestens zwei, vorzugsweise drei standortspezifische Untersuchungen zu unterstützen.

Zweitens fordert der Bericht System Strength Services Provider dazu auf, potenzielle Projekte zu bewerten und behördliche Genehmigungen einzuholen, um der Herausforderung ständig steigender Systemanforderungen angesichts immer näher rückender Fristen gerecht zu werden.

Der Bericht enthält außerdem Empfehlungen zur Untersuchung der Struktur relevanter Verträge und zur getrennten Festlegung von Datenpunkten für den Wert der Trägheit.

Die abschließende Empfehlung wirft einen Seitenblick auf die Frage der Umwidmung. Es wird gefragt, ob aus alten Generatorersatzteilen neue Synchronkondensatoren gebaut werden könnten.