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Kraftwerke Lingen
- 1. KraftwerKe Lingen ein Standortvoller energie RWE Power AG Essen, Köln I www.rwe.com/rwepower RWE Power
- 2. Der Standort Lingen imEmsland ist ein Kraftwerksstandort mit Tradition. 2 Kraftwerke Lingen Der Kraftwerksstandort Lingen ist ein Knotenpunkt der deutschen Stromversorgung und ein wichtiger Wirtschaftsfaktor der Region. Er sichert viele hundert Arbeitsplätze in den Kraftwerken und bei den Dienst- leistern und Zulieferern in Lingen, im Emsland und darüber hinaus. Der Standort hat Tradition. Schon 1968 ging hier ein Demonstrationskernkraftwerk mit 250 Megawatt (MW) Leistung in Betrieb, mit dem die großtechnische Stromerzeugung aus Kernenergie erfolgreich erprobt wurde. Dieses Kraftwerk wurde 1977 stillgelegt und befindet sich im sogenannten sicheren Einschluss. An die Stelle des Demonstrationskraftwerks trat 1988 das neue Kernkraftwerk Emsland, ein Druck- wasserreaktor mit 1.400 MW Leistung. Das erste Erdgaskraftwerk am Standort ging 1972 als Kombiblock A in Betrieb, um in der Nachbarschaft angesiedelte Industriebetriebe mit Strom und Pro- zessdampf zu versorgen. Dieser Block wurde 1985 außer Betrieb genommen. Heute sind in gleicher Funktion noch die Erdgaskombi- blöcke B und C aus den Jahren 1974/75 mit einer Leistung von jeweils 420 MW am Netz. Sie werden zur Zeit mit neuen Gasturbinen ausgestattet, die die Blockleistung um rund 65 MW steigern. Die jüngste Ergänzung des örtlichen Kraftwerksparks ist das neue Gas- und Dampfturbinenkraftwerk, eine 887-MW-Anlage mit besonders hohem Wirkungsgrad. Der Standort profitiert von einer optimalen Anbindung an die Erdgasversorgung: Er ist an fünf Leitungen angebunden und kann Gasmengen zudem kurzfristig durch Optimierungsleitungen bevorraten. Kraftwerke Lingen 3 RWE Power ist der größte Stromerzeuger in Deutschland und ein führendes Unternehmen in der Energierohstoffgewinnung. Unser Kerngeschäft umfasst die Produktion von Strom und Wärme – kostengünstig, umweltschonend und sicher – sowie die Förderung fossiler Brennstoffe. RWE Power – Mit ganzer Kraft Dabei setzen wir auf einen breiten Primärenergiemix aus Braun- und Steinkohle, Kernkraft, Gas und Wasser- kraft, mit dem wir Strom im Grundlast-, Mittellast- und Spitzenlastbereich produzieren. RWE Power agiert in einem Markt, der durch einen intensiven Wettbewerb geprägt ist. Unser Ziel lautet, an der Spitze der führenden nationalen Stromerzeuger zu bleiben und unsere internationale Position auszu- bauen. So wollen wir die Zukunft der Energieversor- gung maßgeblich mitgestalten. Eine auf dieses Ziel fokussierte Strategie, unterstützt durch ein effizientes Kostenmanagement, ist die Basis für unseren Erfolg. Dabei verlieren wir einen wichtigen Aspekt unserer Unternehmensphilosophie nie aus den Augen: den Umweltschutz. Der schonungsvolle Umgang mit der Natur und ihren Ressourcen ist bei RWE Power mehr als nur ein Lippen- bekenntnis. Unsere gesunde wirtschaftliche Basis sowie die kompetente und engagierte Arbeit der rund 15.300 Beschäftigten unter dem Dach von RWE Power ermöglichen es uns, die Chancen im libera- lisierten Energiemarkt konsequent zu nutzen. Unser unternehmerisches Handeln ist dabei ein- gebettet in eine Unternehmenskultur, die von Teamgeist und interner wie externer Offenheit gekennzeichnet ist. Mit einem etwa dreißigprozentigen Anteil an der Stromerzeugung sind wir die Nummer eins in Deutschland und mit neun Prozent die Nummer drei in Europa. Das wollen wir auch zukünftig bleiben. Und dafür arbeiten wir – mit ganzer Kraft. Bremen Dortmund Frankfurt Mainz Saarbrücken Stuttgart München Aachen Köln Essen Steinkohle Braunkohle mit angeschlossenem Tagebau Erdgas Kernkraftwerke Sonstige konventionelle Kraftwerke Wasserkraftwerke** * im Rückbau ** RWE Power, inklusive Beteiligungen sowie Anlagen, die im Auftrag der RWE Innogy betr ieben werden
- 3. Photosynthese, also derNutzung von Sonnenlicht, gewachsen waren; sie sind also gewissermaßen gespeicherte Sonnenenergie. Zweifellos hätte die industrielle Revolution, die in der modernen Industrie- gesellschaft mündete, ohne die Entdeckung und systematische Nutzung fossiler Energien niemals stattgefunden. Die großen Vorteile fossiler Brennstoffe sind ihre hohe Verfügbarkeit und ihre universelle, vergleichs- weise einfache Nutzbarkeit. Auch wenn speziell Braun- und Steinkohle noch für Jahrhunderte zur Verfügung stehen, sind die Reserven aller fossilen Energieträger begrenzt, da sie nicht erneuerbar sind. Zudem entsteht bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas Kohlendioxid (CO2), dessen Anstieg in der Erdatmosphäre für den Klimawandel verantwortlich gemacht wird. Die Stromerzeugung in Deutschland setzte sich 2009 aus einem Energiemix zusammen: 24,6 Prozent Braun- kohle, 22,6 Prozent Kernenergie, 18,3 Prozent Stein- kohle, 12,9 Prozent Erdgas, 10,4 Prozent Wind- und Wasserkraft und 11,2 Prozent Sonstige, wie Pump- wasser, Öl und Müll. Keiner der genannten Energie- träger ist ideal, jeder hat Vor- und Nachteile, Stärken und Schwächen. Es gilt, sie in einem ausgewogenen Mix untereinander auszugleichen, der Umweltschutz, Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit vereint. Fossile Brennstoffe Die fossilen Quellen Braun- und Steinkohle, Erdgas und Erdöl stellen derzeit – nicht nur in Deutschland, sondern weltweit – den mit Abstand größten Teil der benötigten Energie zur Verfügung. Fossile Brenn- stoffe sind in Millionen von Jahren aus den Überresten prähistorischer Pflanzen entstanden, die dank der Der Energiemix – kein einfaches Rezept Deutschland ist ein hoch entwickeltes Industrieland und kann seinen gewaltigen Strombedarf nicht allein aus einer Quelle decken. Zudem ist das Land in erheblichem Maße auf Energieimporte angewiesen. Kernenergie Die Stromerzeugung aus Kernkraft nutzt die Energie- freisetzung bei der Spaltung von Uran-Atomkernen. Der große Vorteil der Kernenergie ist ihre hohe Ener- giedichte und die Stromerzeugung ohne Ausstoß von Kohlendioxid. Uran ist ebenfalls ein nicht erneuerbarer Energieträger, steht aber noch für Jahrhunderte zur Verfügung und kann durch Einsatz moderner Technik sicher und zuverlässig genutzt werden. Erneuerbare Energien Windkraft, Sonnenenergie, Wasserkraft und Biomasse spielen eine wachsende Rolle im Energiemix, nicht nur in Deutschland. Erneuerbare Energiequellen stehen zumindest theoretisch in nahezu unbegrenzter Menge zur Verfügung. Da sie praktisch keine klimawirksamen Rückstände freisetzen, werden sie in Deutschland und anderen Ländern politisch gefördert. Die meisten erneuerbaren Energieträger können aber bis auf wei- teres nur dank direkter oder indirekter Subventionen wirtschaftlich überleben. Darüber hinaus sind gerade die Wind- und die Sonnenenergie nicht immer verfüg- bar, denn hier ist die Stromerzeugung von schwan- kenden Wetterbedingungen abhängig, die sich nicht nach den Bedürfnissen einer modernen Gesellschaft richten. Aus diesem Grund wird intensiv nach Möglich- keiten gesucht, Strom aus Wind- oder Sonnenenergie vorübergehend zu speichern. 4 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 5
- 4. Kraftwerke für jedenBedarf 6 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 7 Pumpspeicherkraftwerke. Sie können praktisch aus dem Stand binnen weniger Minuten von Null auf hundert Prozent hochgefahren werden. Wegen der vergleichsweise hohen Einsatzkosten sind sie jedoch oft nur vorübergehend am Netz, also für den Spitzen- bedarf. Kernkraftwerke sind Marathonläufer: Sie arbeiten wegen ihrer günstigen Erzeugungskosten über- wiegend mit voller Leistung rund um die Uhr. Von Haus aus können sie ihre Betriebsweise aber sehr schnell verändern. Auch Braunkohlenkraftwerke sind Dauer- oder Lang- streckenläufer. Sie arbeiten wegen ihrer Kostenvor- teile ebenfalls in aller Regel in Volllast. Moderne Anlagen können jedoch in einer Viertelstunde um die Hälfte gedrosselt werden. Steinkohlenkraftwerke gelten als die Mittelstrecken- läufer der Stromerzeugung: Mit ihren vergleichsweise hohen Brennstoffkosten haben sie beim stunden- oder tageweisen Einsatz ihre Stärke. Die neueren Anlagen können ihre Leistung in nicht einmal 20 Minuten von 25 auf 100 Prozent steigern und umgekehrt. Der Stromverbrauch ist nicht immer gleich hoch, sondern unterliegt täglichen, jahreszeitlichen und konjunkturellen Schwankungen. Doch egal, wie der Bedarf nach elektrischem Strom aktuell aussieht: Die Versorgungsunternehmen müssen die Nach- frage jederzeit auf den Punkt genau befriedigen. Denn Strom lässt sich nicht im großen Stil speichern, sondern muss in der Sekunde erzeugt werden, in der er gebraucht wird. Erschwerend kommt hinzu: In Deutschland hat Strom aus erneuerbaren Energien im Netz absoluten Vorrang vor herkömmlich erzeug- tem Strom. Bläst der Wind stark, müssen Kraftwerke heruntergefahren oder abgeschaltet werden. Vor allem die Windenergie leistet bereits einen beacht- lichen Beitrag zur Stromerzeugung. Von Natur aus ist die Windenergie allerdings schlecht kalkulierbar. Anders als ein Gaskraftwerk lässt sich der Wind nicht per Knopfdruck ein- und ausschalten. Die technische Struktur der Stromversorgung gleicht alle Schwankungen aus. Das ist nur mit unterschiedlichen Energieträgern, flexiblen Kraft- werken und einem leistungsfähigen Netz möglich. Die Sprinter unter den Kraftwerken sind Gas- und
- 5. Das Kernkraftwerk Emsland– So funktioniert es Kernkraftwerke sind thermische Kraftwerke, bei denen die für die Stromerzeugung benötigte Wärme nicht durch Verbrennen von Kohle, Gas oder Öl entsteht, sondern durch die kontrollierte Spaltung von Uran-235-Atomkernen. Druckwasserreaktor Im Reaktor wird Wasser durch die Kernspaltung von Uran-235 erwärmt. Im Primärkreislauf herrscht ein Druck von 155 Bar, sodass das erhitzte Wasser trotz einer Temperatur von 320 Grad Celsius flüssig bleibt. In diesem Zustand gelangt es über Rohrleitungen in den Dampferzeuger, der die Schnittstelle zwischen Primär- und Sekundärkreislauf darstellt. Hier wird die Hitze des Wassers durch Wärmeleitung der Rohr- leitungen auf das sie umgebende Speisewasser des Dampferzeugers und damit auf den Sekundärkreislauf übertragen. Mit rund 62 Bar herrscht dort ein wesentlich geringerer Druck, sodass Frischdampf entstehen kann, der eine Dampfturbine mit ange- schlossenem Generator antreibt. Durch die Trennung der beiden Wasserkreisläufe bleibt der Dampf im Sekundärkreislauf frei von radi- oaktiven Stoffen. Unter der Dampf- turbine befindet sich der Konden- sator. Dort wird der in der Turbine abgearbeitete Dampf mit Hilfe von Kühlwasser so weit abgekühlt, dass er sich wieder verflüssigt. Das Kondensat wird wieder in den Dampferzeuger zurückgepumpt. Die durch das Kühlwasser aufge- nommene Wärme wird über den Naturzugkühlturm des Kraftwerks an die Umgebung abgegeben. Im Kühlturm entstehende Verdunstungsverluste werden mit Wasser aus der Ems ausgeglichen. Dieser Vorgang findet im Reaktorkern statt, der im Kernkraftwerk Emsland 193 Brennelemente mit jeweils 300 Brennstäben aus angereichertem Uran-235 ent- hält. Hinzu kommen stabförmige Steuerelemente, mit denen der für die Kettenreaktion wichtige Neutronen- fluss und die Reaktorleistung geregelt werden. Die Steuerelemente werden mit Hilfe von Elektro- motoren zwischen den Brennstäben gehoben oder gesenkt. Damit wird die Reaktorleistung verändert. Einmal im Jahr wird das Kernkraftwerk für zwei bis drei Wochen abgeschaltet, um eine Revision der An- lagen und einen Wechsel verbrauchter Brennelemente vorzunehmen. Rund ein Viertel der Brennelemente wird dabei gegen neue ausgetauscht. Dampferzeuger Turbine Generator Transformator zum Fluss oder Kühlturm Kondensator Reaktordruck- behälter Primärkreislauf Sekundärkreislauf Uran – Gestein voller Energie Kernkraftwerke nutzen die Energie, die bei der Spaltung des radioaktiven Elements Uran-235 frei wird. Das Schwermetall kommt in der Natur stets in Verbindung mit Erzen vor und wird im Bergbau gewonnen. Die heute bekannten Uranvorräte auf der Erde reichen bei gegenwärtigem Verbrauch und heute verfügbarer Technologie noch rund 200 Jahre. Der große Vorzug des Urans ist sein überaus hoher Energiegehalt. Ein Kilogramm Natururan enthält ebenso viel Energie wie 12.600 Liter Erdöl oder 18.900 Kilogramm Steinkohle. Das aus Erzen zu gewinnende Uran besteht zu etwa 0,7 Prozent aus spaltbarem Uran-235, der Rest ist nichtspaltbares Uran-238. Damit das Uran in einem Kernkraftwerk eingesetzt werden kann, muss der Uran-235-Anteil durch die so genannte Anreiche- rung auf drei bis fünf Prozent angehoben werden. Das angereicherte Uran wird dann in Tablettenform, so genannte Pellets, gepresst und in röhrenförmige Brennstäbe aus einem besonders widerstandsfähigen Werkstoff gefüllt. Die Brennstäbe werden schließlich zu Brennele- menten gebündelt und in Reak- toren ein- gesetzt. 8 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 9 1 kg Natururan entspricht 12.600 Liter Erdöl oder 18.900 Kilo- gramm Steinkohle
- 6. Kettenreaktion – allesim Griff Je mehr Neutronen, desto mehr Spaltvorgänge gibt es. Das bedeutet, dass mehr Energie frei wird. Da bei der Uranspaltung mehr Neutronen entstehen, als zur Aufrechterhaltung einer kontrollierten Ketten- reaktion nötig sind, wird ein Teil der Neutronen von ihrem eigentlichen Ziel abgelenkt. Dazu bedient man sich im Reaktor eines Kernkraftwerks so genannter Steuerstäbe. Sie sind vorrangig aus einem Material, das im Stande ist, die Neutronen zu absorbieren. Zur Senkung der Reaktorleistung werden diese Stäbe in den Reaktor eingeführt, zur Steigerung wieder herausgezogen. Die Kernspaltung ist unterbrochen, wenn sie eingefahren sind. Der Reaktor arbeitet mit maximaler Leistung, wenn die Stäbe ausgefahren sind. Die Steuerstäbe werden im Betrieb durch elek- trische Antriebe gefahren. Für die Schnellabschal- tung steht ein unabhängig davon wirkendes System zur Verfügung. Es gibt noch einen zweiten Weg, die Kettenreaktion zu kontrollieren und zu regeln: Durch das Einpumpen einer Borlösung in den Reaktor können die Neutronen eingefangen und die Spaltung der Urankerne unter- brochen werden. Schließlich trägt auch der Modera- tionseffekt zusätzlich zur Stabilisierung der Ketten- reaktion bei. Je heißer der Moderator beziehungsweise das Kühl- mittel wird, desto mehr Dampfblasen entstehen. Die Bremswirkung geht somit verloren, immer mehr Neutronen schießen am Ziel vorbei. Hinter diesem Prinzip verbirgt sich ein wesentliches inhärentes Sicherheitselement eines Druckwasser- reaktors. Steuer- stäbe Spalt- prozesse Brenn- elemente Steuerstäbe eingefahren Steuerstäbe ausgefahren Neutronen- Freisetzung Spaltprozesse gering bis keine Spaltprozesse vermehrt Fernsehen Steuerstäbe eingefahren Spaltprozesse gering bis keine Spaltprozesse vermehrt Steuerstäbe ausgefahren 10 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 11 Kernspaltung – mit gebremstem Schwung zur Wärme schnelles NeutronUran Spalt- produkteLangsames Neutron Moderator Steuerstab Kernspaltung Uran 235 kontrollierte Kettenreaktion gung. Bei jeder Spaltung entstehen zudem zwei bis drei neue Neutronen, die weitere Spaltvorgänge ein- leiten. Hierdurch entsteht eine sich selbst erhaltende Kettenreaktion. Das Ganze funktioniert jedoch nur dann, wenn es gelingt, die schnellen Neutronen abzubremsen, damit sie einen weiteren Urankern treffen können. Als Neutronenbremse – die Fachleute nennen sie Moderator – eignet sich Wasser. Mit dessen Hilfe verlangsamt sich die Geschwindigkeit der Neutro- nen auf das für die Spaltung richtige Maß. Im Reaktor eines Kernkraftwerks geschieht nichts Geheimnisvolles. Vielmehr macht sich der Mensch hier, genauso wie in anderen Kraftwerken, natürliche Vorgänge technisch nutzbar. Wenn Neutronen mit relativ geringer Geschwindig- keit auf einen Uran-235-Kern treffen, entsteht dabei zunächst Uran 236, das in zwei radioaktive Spaltpro- dukte zerfällt, die wiederum mit hohem Tempo aus- einander fliegen, um anschließend von anderen Atomen in der Umgebung abgebremst zu werden. Aus dieser Bewegungsenergie wird durch die Ab- bremsung verwertbare Wärme für die Stromerzeu- Kernspaltung Uran 235 kontrollierte Kettenreaktion
- 7. Mehrfach vorhanDen – DieSicherheitSeinrichtungen Die Gewährleistung eines hohen Sicherheitsstandards ist zentrale Verpflichtung der Kernkraftwerksbetreiber. Grundlage des hohen Sicherheitsniveaus ist eine hochwertige technische Auslegung, durch die Störungen zuverlässig vermieden werden. Daneben werden Ausfälle von Systemen und Komponenten „vorgedacht“ und sichergestellt, dass diese keine Auswirkungen auf die Umgebung zur Folge haben. Umfassende Inspektions- und Wartungsprogramme dienen dazu, die Anlage stets in einem optimalen Zustand zu halten und Unregelmäßigkeiten an Anlagenteilen rechtzeitig zu erkennen und zu be- heben. Neben der Gewährleistung eines exzellenten tech- nischen Zustands stehen auch organisatorische Fragen und ein hohes Sicherheitsbewusstsein der Kraftwerksmannschaft im Fokus der Betreiber- anstrengungen. Außerdem wird der Betrieb der Kernkraftwerke von den zuständigen Behörden und Gutachtern streng überwacht. Die Auslegungsprinzipien Vorsorglich wird bei der Auslegung von Kernkraft- werken immer vom Zusammentreffen ungünstiger Umstände und Schadensereignisse ausgegangen. Daher werden bei der Planung sowie beim Bau der Anlage die Auslegungsprinzipien Redundanz, Diver- sität, räumliche Trennung und das so genannte Fail- Safe-Prinzip umgesetzt. Redundanz: Mehrere gleichartige Systeme haben die gleiche Aufgabe. Eins springt im Notfall für das andere ein. So gibt es z.B. in Lingen vier voneinan- der unabhängige Notkühlsysteme, von denen bereits zwei zum Kühlbetrieb ausreichend sind. Diversität: Verschiedene Systeme haben die Aufgabe, die gleiche Funktion zu erfüllen. Versagt beispiels- weise das Einfahren der Steuerstäbe fallen diese durch die Schwerkraft ein. Langfristig kann der Reak- tor außerdem durch das Einpumpen einer Borlösung sicher abgeschaltet werden. Fail Safe: Alle Sicherheitssysteme wirken bei einer Störung in die sichere Richtung. Fällt etwa die Strom- versorgung aus, stellen sich Ventile und Klappen in die sicherheitsrelevante Position. Durch die räumliche Trennung der redundanten und diversitären Einrichtungen wird sichergestellt, dass nicht mehrere Systeme gleichzeitig durch eine Ursache ausfallen können. Sicherheit – iMMer auf DeM neueSten StanD Brennstofftabletten Metallhüllen Reaktordruckbehälter und Kühlkreis Biologisches Schild Sicherheitsbehälter Reaktorgebäude Das Reaktorschutzsystem Jedes Kernkraftwerk ist zusätzlich mit einem Reaktor- schutzsystem ausgestattet. Es kontrolliert während des Betriebs laufend alle wichtigen Messwerte, vergleicht sie mit dem Soll-Zustand und korrigiert von ihm erkannte anormale Betriebszustände. Wenn bestimmte, zuvor genau festgelegte Grenzen erreicht werden, löst das Reaktorschutzsystem automatisch aktive Sicherheitsmaßnahmen – wie beispielsweise die Reaktorschnellabschaltung oder die Notstrom- versorgung – aus. Sicherheitseinrichtungen und Sicherheitsmaß- nahmen werden durch ein vorgegebenes Programm wiederkehrender Prüfungen systematisch auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft. Die Sicherheitseinrichtungen Jede kerntechnische Anlage ist mit zahlreichen Sicher- heitseinrichtungen versehen. An die Konstruktion von Kernkraftwerken werden höchste Anforderungen gestellt. Ziel aller Sicherheitsmaßnahmen bei Kern- kraftwerken ist die Rückhaltung radioaktiver Stoffe, die bei der Kernspaltung im Reaktorkern entstehen. Hierzu bestehen folgende Rückhaltebarrieren: › das Kristallgitter des Brennstoffes, das den größten Teil der Spaltprodukte zurückhält › die gasdichte und druckfeste Metallhülle um die Brennstofftabletten (Brennstab) › der Reaktordruckbehälter mit geschlossenem Kühlkreis › der biologische Schild: eine 2 Meter starke Betonummantelung › der Sicherheitsbehälter aus rund 38 Milimeter dickem Stahl › das Reaktorgebäude aus 2 Meter dickem Stahlbeton. 12 KraftwerKe Lingen KraftwerKe Lingen 13
- 8. Das Speicherbecken Geeste Wiejedes Wärmekraftwerk benötigt auch das Kernkraftwerk Emsland Wasser für seine Kühlung. Es muss die Menge Wasser ersetzen, die über den Kühlturm verdunstet. Dazu dient Wasser aus der Ems. Da ihr Wasserstand jahreszeitlich oder wetterbedingt schwanken kann, wurde für das Kernkraftwerk ein künstlicher Wasserspeicher angelegt, das Speicher- becken Geeste. Das etwa 23 Millionen Kubikmeter Wasser fassende Becken ist etwa zwölf Kilometer vom Kernkraftwerk entfernt und wird über den Dortmund-Ems-Kanal mit Wasser aus der Ems befüllt. Um das Speicher- becken herum liegen ein großes Waldgebiet und ein Feuchtbiotop, was sowohl dem nachhaltigen Umwelt- schutz als auch dem Naherholungswert der Region zugute kommt. Die Umgebung – Stets unter Kontrolle Das Kernkraftwerk ist an das Fernüberwachungs- system des niedersächsischen Landesamtes für Umweltschutz angeschlossen. Dieses System über- wacht völlig unabhängig von den betriebsinternen Kontrolleinrichtungen des Kraftwerks Abluft und Abwasser. Zusätzlich werden Messwerte aus der Kraftwerksumgebung in regelmäßigen Abständen automatisch abgerufen und an die zuständige Behörde übertragen, um dort ausgewertet zu werden. Die Auswertungen sind der Öffentlichkeit jederzeit frei zugänglich. Messproben aus Boden, Luft und Wasser rund um das Kernkraftwerk Emsland belegen, dass die gesetzlichen Grenzwerte nicht nur eingehalten, sondern stets weit unterschritten werden. Die gesamte Umgebung des Kernkraftwerks Emsland wird laufend von fach- kundigem Betriebspersonal und von unabhängigen Institutionen kontrolliert. 14 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 15
- 9. Solche Abfälle sindin erster Linie verbrauchte Brennelemente, die zukünftig in Endlagern dauerhaft sicher eingeschlossen werden sollen. Bis solche Endlager von der Bundesregierung zur Verfügung gestellt werden, müssen die Brennelemente zwischengelagert werden. Neben den zentralen Zwischenlagern in Gorleben (Niedersachsen) und Ahaus (Nordrhein-Westfalen) haben die Betreiber von Kernkraftwerken, also auch RWE Power, im Sinne des geänderten Atomgesetzes zusätzliche Zwischen- lager an ihren Kraftwerksstandorten eingerichtet. Das Standortzwischenlager Lingen (SZL) wurde Ende 2002 nach 18-monatiger Bauzeit in Betrieb genommen. Das vom Bundesamt für Strahlenschutz geprüfte SZL nimmt seither abgebrannte Brennelemente des Kern- kraftwerks Emsland bis zu ihrem Transport in ein Endlager nach spätestens 40 Jahren auf. Das Lagergebäude Das SZL ist 110 Meter lang, 27 Meter breit und ca. 20 Meter hoch und wurde etwa 100 Meter vom Reaktor- gebäude des Kernkraftwerks auf dem Betriebsgelände errichtet. Dank seiner 1,20 Meter dicken Außenwände und seines 1,30 Meter starken Dachs ist das einer Fabrikhalle ähnelnde Gebäude außerordentlich robust und bietet rund 130 Castor-Behältern Platz. Damit ist mehr als ausreichend Raum vorhanden sowohl für die bereits in der Vergangenheit ver- brauchten Brennelemente als auch für jene, die während der verbleibenden Betriebsdauer des Kraft- werkes anfallen werden. Das Sicherheitskonzept Der wichtigste Baustein der sicheren Aufbewahrung und des Transports abgebrannter Brennelemente im SZL ist der Behälter vom Typ Castor V/19 , der 19 Brennelemente aufnehmen kann. Der Castor ist unter anderem mit einer Wandstärke von 40 Zentimetern so stabil konstruiert, dass er einen Sturz aus neun Metern Höhe auf festen Untergrund ebenso unbeschadet DaS entSorgungSKonzePt – DaS StanDortzwiSchenLager Lingen Bei der Stromerzeugung mit Kernenergie entstehen radioaktive Abfälle, die zeitweilig am Kraftwerksstandort sicher zwischengelagert werden müssen. übersteht wie Außentemperaturen von mindestens 800 Grad. Seine Hülle schirmt radioaktive Strahlen so wirksam ab, dass man sich gefahrlos in unmittelbarer Nähe des Behälters aufhalten kann. Auch das SZL-Gebäude mit seinen massiven Wänden dient zur Abschirmung der Strahlung und bietet außerdem wirksamen Schutz gegen Erdbeben, Explosionsdruckwellen und Flugzeugabstürze. Der Weg verbrauchter Brennelemente Verbrauchte Brennelemente werden aus dem Reaktor entnommen und zunächst in ein mit Wasser gefülltes, so genanntes Abklingbecken innerhalb des Reaktorge- bäudes gebracht, wo sie mindestens fünf Jahre gelagert werden. Dabei verringert sich ihre Wärmeleistung erheblich. Dann werden sie in Castor-Behälter geladen und auf einem kraftwerksinternen Schienenweg in das Standortzwischenlager transportiert. Die Dichtigkeit der Behälter wird nicht nur während des Transports, sondern während der gesamten Lagerzeit permanent über- wacht. Die Restwärme, die von den Behältern ausgeht, wird durch natürlichen Luftzug oder mit Hilfe von Lüftern abgeführt. Die von den Behältern emittierte Strahlung ist äußerst gering, wird aber ebenfalls kontinuierlich überwacht. Castor 2,44 m 5,86m 20 22 24 Uhr Doppeldeckelsystem Grundkörper Tragkorb Moderatorstab Kühlrippe 16 KraftwerKe Lingen KraftwerKe Lingen 17 Castor Blick in einen Castor-Behälter
- 10. Erdgas für Stromund Wärme – Das Erdgaskraftwerk Emsland Erdgas ist besonders umweltfreundlich. Gaskraft- werke erzielen hohe Wirkungsgrade und arbeiten nahezu schadstofffrei. Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht keine Asche. Ein weiteres Plus: Die Anfahrzeit eines Gaskraftwerks von Stillstand auf Volllast ist sehr kurz. Deshalb wird dieser An- lagentyp vor allem zu Abdeckung von Lastspitzen oder bei Kraftwerksausfällen im Stromnetz einge- setzt. Das Erdgaskraftwerk Emsland besteht aus den bei- den 1974/75 ans Netz gegangenen Blöcken B und C sowie – seit 2010 – dem Block D. Zurzeit ersetzt Betreiberin RWE Power die Gasturbinen der älteren Einheiten durch neue Modelle und wendet dafür 200 Millionen Euro auf. Die Lingener Gaskraftwerke sind im Prinzip Wärme- kraftwerke wie andere auch: Sie nutzen statt Kohle oder Kernspaltung Erdgas, um Wasser zu verdampfen und damit eine Turbine mit angeschlossenem Gene- rator anzutreiben. Die Blöcke B und C auf der einen und Block D auf der anderen Seite unterscheiden sich jedoch in einem wesentlichen Detail: B und C erzeu- gen den Dampf mit einer Erdgasfeuerung, Block D nur mit dem heißen Abgas der Gasturbinen. Spitzentechnik in der Spitzenlast: RWE Power investiert 700 Millionen Euro in Neubau und Modernisierung. 18 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 19
- 11. Block D, dasGas- und Dampfturbinen-Kraftwerk (GuD) am Standort Lingen, setzt weltweit Maßstäbe in Effizienz und Umweltfreundlichkeit. In Block D werden die heißen Turbinenabgase Dampf- erzeugern ohne Feuerung, so genannten Abhitze- kesseln, zugeführt. Dort verwandeln sie Wasser in Dampf, der dann wiederum Dampfturbine und Generator antreibt. Die Anlage erreicht einen Netto- wirkungsgrad von 59,2 Prozent. Block D besteht aus zwei Gasturbinen à 280 MW, zwei Abhitzekesseln und einer gemeinsamen Dampf- turbine mit 326 MW elektrischer Leistung. Sie ist auf eine Frischdampftemperatur von 585 Grad und einen Druck von 159,2 bar ausgelegt. Wie die benachbarten Blöcke B und C ist auch Block D für die Kraft-Wärme-Kopplung ausgelegt. Er kann stündlich 100 Tonnen Prozessdampf auskoppeln. Das heißt: Ein Teil des Dampfes wird von der Dampf- turbine abgezweigt und kann für Industriezwecke (Dampfkunden) zur Verfügung gestellt werden. Dieser Dampf ist energetisch hochaufgeladen und keinesfalls mit dem nur lauwarmen Kühlwasser oder gar den Dunstschwaden zu verwechseln, die von den Kühltürmen der Kraftwerke abgegeben werden. Durch die GuD-Technik erhöht sich der Wirkungsgrad eines Erdgaskraftwerks beträchtlich, im Fall von Block D auf 59,2 Prozent. Ein derart effizienter Einsatz von Brennstoff und Wärme verringert auch den CO2- Ausstoß erheblich – zum Wohl der Umwelt und des Klimaschutzes. Schon heute wird ein Teil des Dampfes ausgekoppelt und an die Dralon GmbH (Faserwerke) im Lingener Industriepark Süd geliefert. Die Kunden decken damit den Wärmebedarf ihrer Produktion und können dafür auf eigene Heiz- oder Kraftwerksanlagen verzichten. Kern der beiden Blöcke sind die beiden Dampfer- zeuger: Die 16 Gasbrenner pro Kessel erreichen Flammentemperaturen von 1.350 Grad. Sie erhitzen Wasser, das anschließend als 535 Grad heißer Dampf unter einem Druck von bis zu 185 Bar eine Dampf- turbine antreibt. Der Dampf strömt auf die Turbinen- schaufeln und versetzt die Antriebswelle in Rotation. Wie bei allen Turbinen wird durch diese Drehbewe- gung ein Generator angetrieben, der den Strom erzeugt, in diesem Fall mit einer Nettoleistung von 355 MW. Den Dampferzeugern vorgeschaltet ist zurzeit jeweils eine Gasturbine von 55 MW. Sie treibt mit dem ent- stehenden Gemisch aus Verbrennungsgasen und Luft einen eigenen Generator an. Anschließend werden die 430 Grad heißen und sauerstoffreichen Verbrennungsabgase im Dampferzeuger als Ver- brennungsluft zum Erhitzen des Wassers für die Dampfturbinen genutzt. Weil die Gasturbinen den Kernprozess auf diese Weise ergänzen, bezeichnet man sie in diesem Fall auch als Vorschalt-Gasturbinen. Wegen der effektiven und umweltfreundlichen Kombination zweier unterschiedlicher Turbinen wird dieser Anlagentyp Kombikraftwerk genannt. Zurzeit ersetzt RWE Power die beiden Gasturbinen der Blöcke B und C durch jeweils zwei neue Aggregate. Während die alten einen Wirkungsgrad von 26 Prozent haben, erreichen die neuen Turbinen des Herstellers Rolls Royce 40 Prozent. Die 200-Millionen- Euro-Investition steigert den Gesamtwirkungsgrad der Kombiblöcke um bis zu zwölf Prozent und verrin- gert den CO2-Ausstoß bei gleicher Stromerzeugung um über 45.000 Tonnen pro Jahr. Die GuD-Anlage Die Blöcke B und C – stark durch Kombination Zwischen- überhitzer Speisepumpe Gasregelstation Dortmund-Ems-Kanal Brennstoff Gasturbine Ansaugluft Generator Dampfturbine Speisewasser Dampf Dampferzeuger Wehr Ems Generator Kondensator Kühlwasserpumpen Gasbrenner Gasturbine Ansaugluft Generator Dampfturbine Gaszuleitung heiße Abgase Kondensator Speisewasser Abhitze- dampferzeuger Dampfauskopplung Faserwerke Lingen Ansaugluft GasturbineGenerator Generator heiße Abgase Ansaugluft GasturbineGenerator Kühlwasserpumpen Dampf- turbine Speisepumpen Abflut- wasser Kühlturm- zusatzwasser Abflut- wasser Kühlturm- zusatzwasser Abhitze- dampferzeuger Speisewasser Kühlturm Kühlturm Dampf Dampfauskopplung Faserwerke Lingen Zwischen- überhitzer Speisepumpe Gasregelstation Dortmund-Ems-Kanal Brennstoff Gasturbine Ansaugluft Generator Dampfturbine Speisewasser Dampf Dampferzeuger Wehr Ems Generator Kondensator Kühlwasserpumpen Gasbrenner Gasturbine Ansaugluft Generator Dampfturbine Gaszuleitung heiße Abgase Kondensator Speisewasser Abhitze- dampferzeuger Dampfauskopplung Faserwerke Lingen Ansaugluft GasturbineGenerator Generator heiße Abgase Ansaugluft GasturbineGenerator Kühlwasserpumpen Dampf- turbine Speisepumpen Abflut- wasser Kühlturm- zusatzwasser Abflut- wasser Kühlturm- zusatzwasser Abhitze- dampferzeuger Speisewasser Kühlturm Kühlturm Dampf Dampfauskopplung Faserwerke Lingen Gas- und Dampfturbinen- Kraftwerk Kombiblock 20 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 21 Dortmund-Ems-Kanal Ems
- 12. gaSverSorgung unD oPtiMierungSLeitung DasErdgaskraftwerk Emsland profitiert von seiner optimalen Anbindung an das Ferngasnetz: RWE Power bezieht den Brennstoff aus fünf verschie- denen Versorgungsnetzen. Um die Gasversorgung des Kraftwerks noch weiter zu verbessern, hat RWE Power zusätzlich eine so genannte Optimierungs- leitung gebaut. Diese rund 15 Kilometer lange und etwa 1,50 Meter dicke unterirdische Leitung ist in etwa drei Kilometern Entfernung vom Kraftwerk ver- baut. Sie dient der Bevorratung von Brennstoff und kann bis zu 900.000 Kubikmeter Erdgas bereitstellen. Das von einer Verdichterstation auf dem Kraftwerks- gelände so auf 100 bar komprimierte Gas entspricht der Menge, die das Kraftwerk für sechs Stunden Voll- lastbetrieb benötigt. Dadurch können kurzzeitige Schwankungen im Stromnetz ausgeglichen werden. Auch die Brennstoffbeschaffung auf dem internatio- nalen Gasmarkt wird durch die Bevorratung flexibler, da sich die Preisschwankungen nicht ungebremst auswirken können. Die Optimierungsleitung dient also sowohl in logistischer als auch in finanzieller Hinsicht als Puffer. Mit ihrer Form und im Aufbauprinzip ähnelt die Gas- turbine eines Kraftwerks dem Strahltriebwerk eines Flugzeugs: Vorne tritt Luft ein, in der Mitte wird sie mit Brenngas verwirbelt und verbrannt, am Ende entsteht der Schub, den das Flugzeug braucht. Mit ihrer hohen Leistungsdichte und Schnellstart- fähigkeit sind Gasturbinen die Power-Pakete der Stromversorgung: Eine einzelne Anlage von der ungefähren Größe eines Sattelschleppers kann eine Stadt von 300.000 Einwohnern mit Strom versorgen, und das binnen weniger Minuten. Der Begriff „Gasturbine“ bezeichnet gewöhnlich das gesamte Aggregat, das im wesentlichen aus Kompressor/Verdichter, Brennkammer(n) und der eigentlichen Turbine besteht. RWE Power setzt in der GuD-Anlage zwei Turbinen des innovativen Typs Alstom GT 26 ein. Am vorderen Abschnitt, dem Kompressor, wird Außenluft ange- saugt und durch 22 Schaufelräder verdichtet. Durch diesen Druckanstieg erhitzt sie sich. In der ersten Brennkammer wird auf 150 Grad vorgewärmtes Erd- gas mit einem Druck von 50 Bar zugemischt und verbrannt. Die Luft wird dabei so geführt, dass die rund 1.200 Grad heiße Flamme nicht mit der metal- lischen Wand der Brennkammer in Kontakt kommt. Das heiße, sauerstoffarme Abgas treibt eine Hoch- druckturbine an und wird dort mit einem Gas-Luft- Gemisch verwirbelt, das sich in der anschließenden zweiten Brennkammer selbst entzündet. Die 630 Grad heißen Abgase strömen in das Niederdruckteil der Turbine, treiben dort eine Reihe von Schaufel- rädern an und erzeugen so die Drehbewegung für den Antrieb des Generators. Anschließend gelangen sie in den Wärmetauscher des Abhitzekessels, wo sie zur Dampferzeugung wiederverwertet werden. Das Novum der GT26 von Alstom ist die serielle oder doppelte Verbrennung in zwei Kammern. Sie steigert den Wirkungsgrad der Gasturbinen- technik, ohne die materialkritischen Verbrennungs- temperaturen wesentlich zu steigern. Das sichert niedrige Emissionen sowohl im Voll- als auch im Teillastbetrieb. gaSturBine Gasunie Vlieghuis Emlichheim Erdgasspeicher Kalle Itterbeck Uelsen Neuenhaus E.On/Ruhrgas BEB WEDAL Emsbüren EGM RWE Energy Station Bookfeld vertraglich: 148 TNm³/h technisch: 400 TNm³/h 67,5 bar 180 TNm³/h 80 bar 200 TNm³/h 40 bar 130 TNm³/h 50 TNm³/h 40 bar Niederlande KEM Optimierungsleitung mit Anbindung im KEM > Verdichterstandort neben GuD-Anlage Nordhorn Lingen Erdgasspeicher Itterbeck RWE Power, KEM RWE Energy EGM E.ON/Ruhrgas BEB H-Gas BEB L-Gas Grenze Erdgasförderstationen 22 KraftwerKe Lingen KraftwerKe Lingen 23
- 13. RWE Power betreibtam Standort Lingen seit 1984 ein Informationszentrum, das bereits über 300.000 Gäste besucht haben. Information zum Standort – Offen für den Dialog In der Dauerausstellung können sich Besucher mit Hilfe moderner interaktiver Medien umfassend über die Kraftwerke am Standort sowie über energiewirt- schaftliche Themen informieren. So gibt zum Beispiel ein virtueller Kraftwerksrundgang Einblick in die Funktionsweise eines Kernkraftwerks. Eingehend behandelt werden auch Fragen der Sicherheit von Kernkraftwerken und der Lagerung von benutzten Brennelementen. Ein großes Exponat im räumlichen Mittelpunkt der Dauerausstellung beschäf- tigt sich mit der Stromversorgung Europas heute und in der Zukunft. Dabei werden alle beteiligten RWE Power AG Informationszentrum Kraftwerksstandort Lingen Am Hilgenberg 49811 Lingen T +49 591 806-1611 F +49 591 806-1610 E info.emsland@kkw.rwe.com I www.rwe.com/rwepower Energieträger (fossile Brennstoffe, Kernenergie, erneuerbare Energien) im Zusammenhang mit den drei zentralen Aspekten der Energieversorgung – Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit und Umweltschutz – vorgestellt. Besuchergruppen sollten rechtzeitig einen Termin unter der angegebenen Telefonnummer reservieren, vor allem wenn sie auch einen Besuch in einem der Kraftwerke planen. Einzelbesucher sind jederzeit herzlich willkommen und benötigen keine Voranmeldung. Sie sichern die Arbeitsplätze von rund 500 eigenen Mitarbeitern und zahlreiche weitere bei Zulieferern und Dienstleistern. Hinzu kommt die vielseitige Berufsausbildung junger Menschen, die am Standort in verschiedenen gewerblich-technischen Tätigkeiten geschult werden. Die Kraftwerke Lingen sind auch ein Standortvorteil für die ortsansässige Industrie. Seit Jahrzehnten werden Industriekunden von den bestehenden Gaskraftwerken nicht nur mit Strom, sondern auch zuverlässig mit Prozessdampf versorgt. Auch die neue GuD-Anlage ist für diese Dienstleistung bereits technisch ausgelegt. Die Kraftwerke am Standort Lingen sind ein wichtiger Wirtschaftsfaktor in der Region Emsland. Öffnungszeiten: montags bis donnerstags von 08.00 - 17.00 Uhr freitags von 08.00 - 16.00 Uhr samstags und sonntags von 10.00 - 17.00 Uhr (Mai bis September) Wichtiger Wirtschaftsfaktor – Sichere Arbeitsplätze 24 Kraftwerke Lingen Kraftwerke Lingen 25
- 14. Reaktorwärmeleistung el. Bruttoleistung el. Nettoleistung Netto-Wirkungsgrad Anzahlder Brennelemente Dampfstrom Frischdampfdruck/Temperatur Kondensator-Kühlwassermenge MW MW MW % kg/s bar/ºC kg/s 3.850 1.400 1.329 34,50 193 2.133 62,0/279 43.889 Beckeninhalt Gesamtfläche Speicherbecken Länge Dammkrone (in Kronenmitte) Dammkrone Sohle Beckentiefe Stauziel Mio m3 Mio m2 m m ü. NN m ü. NN m m ü. NN 23,00 2,30 5.818,32 36,00 21 – 19,50 15 – 16,50 34,00 Generatorleistung Gasturbine Generatorleistung Dampfturbine Gesamtnettowirkungsgrad Gasturbine Erdgasmenge Drehzahl Dampferzeuger Anzahl der Brenner Erdgasmenge maximal Dampfkraftanlage Drehzahl Kühlwassermenge Dampfstrom Dampftemperatur Dampfdruck Block B/C 55 (2x) 365 (2x) 42 5,6 3.000 16 22 3.000 8.944 320 535 185,4 Block D 281 (2x) 326 59,2 39,43 3.000 – – 3.000 11.526 234,5 585 160 MW MW % Nm3 /s min Nm3 /s min kg/s kg/s °C bar Kernkraftwerk Emsland Speicherbecken Geeste Erdgaskraftwerk Emsland Technische Daten Kernkraftwerk Emsland TECHNISCHE DATEN ERDGASKRAFTWERK EMSLAND 26 Kraftwerke Lingen