Energie

Die Energieerzeugung beschreibt den Umwandlungsprozess / die Transformation von Primärenergie (z.B. Öl, Erdgas oder Wasser) in Energie, die leicht hanzuhaben und zu transportieren ist (Sekundärenergie), wie z.B. Elektrizität. Für die Stromerzeugung existieren verschiedene Verfahren. Für die Verarbeiteung und Veredelung von primären Energieträgern setzt man auf Raffinerien.

Kraftwerke

Durch die mechanische Umwandlung von Energie generieren Kraftwerke mittels Generatoren Elektrizität. Im Allgemeinen werden diese Generatoren mittels kinetischer Energie (Wind und Wasser) oder thermischen Energiequellen (z.B. Geothermie, Nuklearenergie, chemischer Energie).

Die meisten Kraftwerke setzten zum Betrieb der Generatoren Turbinen ein. Im Allgemeinen werden diese durch Gas, Wind, Dampf oder Wasser betireben. Insbesondere wenn Wasser und Dampf verwendet werden, nimmt die kontinuierliche Überwachung des Wasser-Dampf-Kreislaufes eine wichtige Stellung ein, um einen sicheren Betrieb des Kraftwerks sicherzustellen.

Schematische Darstellung eines Kraftwerks

3D Applikationsschema für die Wasseraufbereitung in der Industrie
3D Applikationsschema für die Wasseraufbereitung in der Industrie

Warum ist die Wasserüberwachung bei der Energieerzeugung wichtig?

Verschmutzungen in Wasser-Dampf-Kreisläufen, durch z.B. Korrosion, Ablagerungen oder biologischen Bewuchs, sind die häufigsten Gründe für einen Anlagenstillstand. Aus diesem Grund haben verschiedene nationale und internationale Organisationen und Einrichtungen Richtlinien für empfohlene Messbereiche für eine Vielzahl von Parametern aufgestellt.

Um im Fall einer Stoßbelastung, z. B. durch eine Leckage, schnell Gegenmaßnahmen einleiten zu können, müssen zeitnah Messergebnisse vorliegen. Von Laborprüfungen ist auf Grund der langen Analysedauer abzuraten. Es empfehlen sich Online-Messgeräte, die minutenschnelle Ergebnisse liefern. So können z. B. durch die Umleitung kontaminierten Wassers in einen Puffertank nachgeschaltete Anlagenbreiche geschützt und eine Verunreinigung des Flusses sowie Strafen seitens der Behörden verhindert werden.

Die LAR AG liefert mit der Quick-Serie für jede Kühlwasserherausforderung das geeignete Messgerät. Der Einsatz von LAR-Online-Messtechnik bietet Betreibern enorme Kosteneinsparpotentiale und Sicherheiten.

Wasser in der Industrie

In 2010 wurden in Deutschland 38.103 Millionen m³ Wasser in der Industrie eingesetzt. Davon wurden rund 57 % zur Strom- und Gaserzeugung genutzt. Somit stellen Rein- und Reinstwasser, insbesondere Kesselspeisewasser, Kondensatrücklauf und Kühlwasser, die größte Menge des Wassereinsatzes dar.

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Rohwasser

Um den Wasserbedarf zu decken, bedient sich die Industrie an Rohwasser aus Quellen, Oberflächenwässern oder Trinkwasserquellen. Je nach Einsatzgebiet muss das Wasser eine gewisse Qualität aufweisen, so dass u.U. eine Wasseraufbereitung erfolgen muss. Um die Qualität zu bestimmen und das Rohwassersystem vor Verunreinigungen zu schützen, ist die kontinuierliche Überwachung unumgänglich. Als Überwachungsparameter eignen sich der TOC (total organic carbon), CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) sowie Toxizität.

In Abhängigkeit von der Rohwasserquelle muss die Messtechnik mit unterschiedlichen Herausforderungen zurecht kommen. Quell- und Trinkwässer weisen eine deutlich höhere Reinheit als Oberflächenwässer auf, weshalb die Messtechnik auf niedrige Messbereiche ausgerichtet sein muss. Bei der Verwendung von Oberflächenwasser aus Flüssen und Seen können u.a. tierische und pflanzliche Rückstände (organisches Material) wie Algen, Bakterien oder Muscheln vorhanden sein. Die Messtechnik muss daher mit organischen Partikeln und insbesondere bei der Verwendung von Meerwasser mit hohen Salzgehalten zurecht kommen.

Aufbereitetes Wasser

Unter Berücksichtigung des Einsatzzwecks muss Rohwasser z.B. zu Kesselspeisewasser, Kühlwasser, Rein-/ Reinstwasser aufbereitet werden. Hierzu finden u.a. Sand- und Aktivkohlefilter sowie Entsalzung-, Entkalkungs- und Umkehrosmoseanlagen Anwendung. Im Anschluss an die jeweilige Aufbereitung wird die Qualität des Wassers überwacht, um mögliche Verunreinigungen des nachgeschalteten Wassersystems zu vermeiden und/ oder eine qualitative Produktion sicherzustellen.

Für das kontinuierliche Monitoring empfehlen sich Analysatoren, die speziell auf die Messung von reinen, partikelarmen Wässern ausgelegt sind.

Wasser-Dampf-Kreisläufe

Kesselspeisewasser wird zum Betrieb von Kesselanlagen verwendet. Im Allgemeinen wird das aufbereitete Wasser einem Dampferzeuger zugeführt. Ein Teil des dort produzierten Dampfes treibt eine Turbine an und erzeugt so Elektrizität. Der andere Teil wird zum Heizen von Prozessen verwendet. Durch die Wärmeübertragung beim Heizen sowie durch einen der Turbine nachgeschalteten Kondensator,  kondensiert der erzeugte Dampf aus - es entsteht Kondensatrücklauf.


Verschmutzungen und Probleme in Wasser-Dampf-Kreisläufen sind für nahezu 50% aller ungewollten Stillstandszeiten in Kraftwerken verantwortlich. Als Hauptursache sind hier Korrosion und Ablagerungen zu nennen. Da in Abhängigkeit vom Kraftwerkstyp, Kreislaufdesign und den eingesetzten Werkstoffen die Wasserchemie variieren kann sowie die Wasserprobe eine hohe Temperatur aufweist, werden in dieser Applikation Online-Analysatoren benötigt, die auf die jeweilige Messaufgabe ausgerichtet sind.  Andernfalls werden Verunreinigungen nicht oder zu spät erkannt.

3D Applikationsschema von Prozesssteuerung in industriellen Anlagen
3D Applikationsschema von Prozesssteuerung in industriellen Anlagen

Industrielles Abwasser

Abwasser ist meist durch Schwebstoffe und gelöste Schadstoffe gekennzeichnet. Im Gegensatz zu kommunalem Abwasser weist industrielles Abwasser jedoch deutlich komplexere Wassermatrizen auf. Es können z. B. Chemikalien enthalten sein, die stark toxisch sind. Solche Wässer bedürfen einer intensiveren Reinigung als kommunales Abwasser. Die Schwierigkeiten, die mit industriellem Abwasser einhergehen, sind daher enorm. Ob adhäsive Eigenschaften, hohe und schwankende Frachten oder unterschiedlichste Wassermatrizen, die Abwasseraufbereitungsanlagen der Industrie sind auf spezielle Abwässer ausgerichtet, um den Reinigungsprozess optimal durchzuführen. Für eine effiziente Überwachung muss die Messtechnik daher ebenfalls den Herausforderungen entsprechen und mit schwierigen Proben umgehen können.

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