Die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes hochlegierter Werkstoffe im Kraftwerksbau

Die in den letzten Jahren stark forcierte Stromeinspeisung aus regenerativen Quellen in das deutsche Energienetz hat zu veränderten Anforderungen im Bereich konventioneller Kraftwerke geführt. Kohlekraftwerke, die für den Grundlastbetrieb ausgelegt wurden, müssen zukünftig häufiger an- und abgefahren werden. Hierbei wirken sich dickwandige Komponenten negativ auf die geforderte Flexibilität und die Lebensdauer des Bauteils aus.

Diese Veränderungen und deren Einfluss auf einen betriebswirtschaftlich sinnvollen Betrieb des Kraftwerks, sowie der betriebswirtschaftliche Nutzen für den Austausch solcher kritischen Komponenten werden in der vorliegenden Arbeit untersucht.

Zur beispielhaften Berechnung wird ein Frischdampfaustrittssammler mit hoher Wandstärke ausgewählt. Für unterschiedliche Werkstoffe erfolgen die Dimensionierung des Bauteils und die Berechnung der möglichen Fahrweise mit der daraus resultierenden Wirtschaftlichkeit im Betrieb. Die Untersuchungen werden durchgängig auf Basis bestehender EN-Regelwerke durchgeführt. Mit Sensitivitätsanalysen wird der Einfluss einzelner Berechnungsparameter auf die Wirtschaftlichkeit eines möglichen Komponententauschs überprüft.

Die Ergebnisse zeigen, dass es weniger die Material- und Herstellungskosten des Sammlers, als vielmehr die Anzahl der angenommenen Anfahrten eines Kraftwerks, der im Markt zu erzielende Strompreis und die Brennstoffkosten sind, die den Ausschlag für die Wirtschaftlichkeit geben. Bereits die Veränderung der Auslegungsvorgaben mit einer daraus resultierenden Wanddickenreduzierung führen, auch ohne die Verwendung eines anderen Werkstoffs, zu deutlichen Vorteilen in der Flexibilität und damit in der Wirtschaftlichkeit des Kraftwerksbetriebs.