Grande usina em Mannheim

Großkraftwerk Mannheim AG

logotipo
Forma legal Corporação
fundando 1921
Assento Mannheim
gestão Holger Becker
Gerard Uytdewilligen
Número de empregados 573 (2018)
vendas 754 milhões de euros (2018)
Filial Geração da eletricidade
Local na rede Internet www.gkm.de

Vista aérea da grande usina de Mannheim e da balsa Altrip Rhine ao anoitecer.
Comparação do tamanho da grande usina de Mannheim com os prédios altos

A grande usina de energia em Mannheim AG ( GKM ) opera em Mannheim o maior centro de energia em Baden-Wuerttemberg. A usina termoelétrica a carvão gera eletricidade para cerca de 2,5 milhões de pessoas, empresas e indústrias, bem como aquecimento urbano para cerca de 120.000 residências por meio de energia e calor combinados (CHP). A GKM também é um importante fornecedor de energia ferroviária monofásica para DB Energie GmbH .

A produção da fábrica é de 2.146 MW brutos ou 1.958 MW líquidos, a produção de aquecimento urbano instalada (aquecimento de água) é de cerca de 1.500 MW th . Da produção líquida, 310 MW estão disponíveis para a produção de energia ferroviária monofásica para DB Energie GmbH.

O GKM é uma usina conjunta da RWE Generation , EnBW Energie Baden-Württemberg e MVV RHE GmbH , Mannheim, que assumem a corrente trifásica e o aquecimento urbano (MVV RHE GmbH) a preço de custo.

história

Participação preferencial para 10.000 marcas na Großkraftwerk Mannheim AG de julho de 1923

A grande usina de energia de Mannheim foi fundada em 1921 por Pfalzwerke , a cidade de Mannheim, o fornecimento de eletricidade do estado de Baden (mais tarde Badenwerk , agora EnBW) e Neckar AG. As primeiras caldeiras entraram em operação em 1923. Fritz Marguerre foi o diretor fundador e presidente até 1952 . Com as caldeiras 1 e 2 na planta 1 (posteriormente chamada de planta Marguerre), ele construiu pela primeira vez uma usina a vapor quente de alta pressão que funcionava com vapor vivo em torno de 100 bar e 420 graus Celsius.

O vapor vivo foi primeiro alimentado a uma turbina a montante, depois reaquecido novamente (a cerca de 20 bar) e alimentado a uma das turbinas de baixa pressão existentes da antiga planta de 20 bar. Com essa medida, Marguerre conseguiu aumentar significativamente a eficiência da usina. Ele queria alcançar mais melhorias na eficiência por meio da introdução de reaquecimento duplo e uso extensivo de várias pressões e temperaturas de vapor por meio de várias torneiras nas turbinas (por exemplo, para acionar bombas ou evaporadores). Ele foi capaz de implementar muitas dessas medidas na Fábrica 1: Já na década de 1930, as empresas industriais vizinhas eram abastecidas com vapor distrital com base no princípio da combinação de calor e energia. Devido à falta de eletricidade após a Segunda Guerra Mundial, ele foi forçado a construir a chamada "Planta de Substituição 49" na Planta 1 usando tecnologia testada e comprovada, mas antiga. Para o efeito, foram demolidas as antigas caldeiras de 20 bar da época da fundação e construídas no seu lugar quatro caldeiras idênticas (caldeiras 7 a 10), que alimentavam duas novas máquinas de alta pressão (A e B). O vapor reaquecido foi devolvido ao barramento de 20 bar existente na Planta 1. Devido à baixa temperatura (410 ° C), sua eficiência era muito baixa para as idéias de Marguerre. No entanto, só em 1952 conseguiu atingir o duplo reaquecimento com a Unidade 1 (caldeiras 11 e 12) na nova Usina II e atingiu o valor recorde de 38,2% entre as usinas de condensação da época. Portanto, as caldeiras 7-10 foram operadas o mínimo possível no início, após os primeiros blocos na Planta II estarem disponíveis.

No Terceiro Reich , a Fritz bunker works, uma usina completa com caldeira e turbo gerador, foi construída sob uma pilha de carvão para protegê-la de ataques aéreos. Este bunker ainda pode ser visto do Reno entre o Bloco 8 e a Planta II. Após a guerra, as forças de ocupação francesas desmantelaram a fábrica. A remontagem na França falhou, de modo que a fábrica Fritz nunca mais voltou a funcionar. O sistema de bunker foi posteriormente usado repetidamente para testes de pressão e ruptura para fins de pesquisa.

Em 1953, mais de um bilhão de quilowatts-hora de eletricidade foram entregues pela primeira vez. A partir de 1955, também foi gerada corrente de tração. Para isso, um acoplamento Voith-Marguerre com engrenagem foi acoplado ao gerador trifásico das duas máquinas de condensação de 20 bar M11 e M12 (3.000 rotações por minuto) na nova Usina II . Um gerador monofásico foi então acionado acima dele a 1000 rotações por minuto. A divisão de energia da turbina, que deve ser fornecida como corrente monofásica, pode ser ajustada por meio da embreagem. Em 1959, Mannheim começou a ser abastecido com aquecimento urbano de água quente usando o calor residual.

Depois que a planta estava em constante expansão, os sistemas de dessulfuração de gases de combustão foram usados pela primeira vez na década de 1980 . No bloco 7, o chamado processo de Walther para dessulfuração foi usado pela primeira vez em escala industrial, em que amônia é usada em vez de leite de cal. Em vez de gesso, forma-se sulfato de amônio, que pode ser usado como fertilizante. Devido a várias dificuldades de procedimento que não foram resolvidas pelo fabricante a tempo, o sistema Walther foi substituído por uma dessulfurização convencional de leite de cal.

A liberalização do mercado de eletricidade na Alemanha na década de 1990 forçou reduções drásticas de custos e uma redução significativa dos antigos 1.600 empregos para menos da metade hoje. Isso foi alcançado, entre outras coisas, reduzindo significativamente o número de funcionários da oficina.

Em maio de 2020, o Conselho de Supervisão decidiu finalmente encerrar a Unidade 7. No entanto, a Federal Network Agency classificou-a como sistemicamente relevante para o fornecimento de energia e deve ser mantida operacional pelo menos até março de 2025, a fim de ser capaz de iniciar rapidamente se necessário.

Geração de eletricidade e aquecimento urbano

atual

A grande usina de Mannheim gera corrente alternada trifásica de 50 Hertz (corrente trifásica) para residências, comércio e indústria, bem como corrente alternada monofásica de 16,7 Hertz ( corrente de tração ). Ele alimenta as redes de energia do operador do sistema de transmissão Transnet BW, do operador do sistema de distribuição Pfalzwerke Netzgesellschaft e MVV Netze e do operador do sistema de tração DB Energie nos níveis de alta tensão de 220 kV, 110 kV de alta tensão e 20 kV de média tensão. A usina fornece cerca de 15% da eletricidade de tração alemã.

Aquecimento urbano

Gasoduto de aquecimento urbano acima do solo via B 36 em Mannheim-Rheinau

Uma grande parte do calor residual da grande usina de energia é fornecida à MVV Energie AG por meio de calor e energia combinados (CHP) e é usada para fornecer aquecimento urbano a Mannheim e às comunidades vizinhas (até Heidelberg e Speyer) . Em 2021, mais de 60% das residências de Mannheim estavam conectadas à rede de aquecimento urbano. Além de eletricidade, a GKM produz água para aquecimento da rede de aquecimento urbano da região metropolitana de Reno-Neckar e processa vapor para empresas industriais vizinhas desde 1959. No caso da produção de calor por meio da combinação de calor e energia ecologicamente correta, parte do vapor da usina não é totalmente utilizado para a produção de eletricidade, mas para o aquecimento de água. Embora isso reduza ligeiramente o rendimento de eletricidade, aumenta significativamente a eficiência do combustível.

Com uma extensão de mais de 800 quilômetros, a rede de aquecimento urbano na região metropolitana de Reno-Neckar é agora uma das maiores da Europa. Mais de 60% dos lares de Mannheim já são aquecidos com aquecimento urbano do GKM. Graças à geração de calor por meio de CHP, o novo Bloco 9 atinge níveis de eficiência de combustível de até 70%.

Unidades de usinas de energia

Grande usina em Mannheim
localização
Grande central elétrica Mannheim (Baden-Württemberg)
Grande usina em Mannheim
Coordenadas 49 ° 26 '44 "  N , 8 ° 29 '26"  E Coordenadas: 49 ° 26 '44 "  N , 8 ° 29' 26"  E
país AlemanhaAlemanha Alemanha
Baden-WuerttembergBaden-Wuerttemberg Baden-Wuerttemberg
Waters Rhine
dados
Modelo Usina a vapor
Energia primária Energia fóssil
combustível Carvão duro
potência 2.146 MW
(dos quais potência de tração 310 MW)
proprietário RWE (40%)
EnBW (32%)
MVV Energie (28%)
operador Grande usina em Mannheim
Início do projeto 1921 (fundação da GKM)
Início das operações 1923
Altura da chaminé até 200 m
f2

Central elétrica atual (unidades 1 a 8)

  • GKM visto da margem esquerda do Reno, blocos 6 a 3

  • Blocos 8 e 7

O GKM consiste na Planta II com Unidades 1 a 6, as duas Unidades 7 e 8 e a nova Unidade 9, que entrou em operação em 2015.

Novo bloco 9

  • Canteiro de obras do bloco 9, que está em construção

  • Canteiro de obras em março de 2012 com a casa da caldeira ainda aberta

  • Grande central elétrica, bloco 9 em operação de teste

Em 2007, o conselho fiscal aprovou a construção de um novo bloco 9. A produção prevista é de cerca de 900 megawatts. A casa da caldeira do Bloco 9 tem 120 metros de altura e a chaminé 180 metros. O novo prédio foi planejado com 1,2 bilhão de euros e deve entrar em operação em 2013. O comissionamento ocorreu em 2015 após um pequeno aumento nas despesas de 1,3 bilhões de euros. As caldeiras 14 e 15 das Unidades 3 e 4 (220 megawatts cada), que ainda estavam em operação naquela época, foram desligadas na primavera de 2015, assim como as máquinas upstream associadas H e I, e a Unidade 7 (475 MW) não mais em operação, mas está entrando em operação Reserva fria. As caldeiras foram desconectadas de todos os suprimentos de mídia. O desmantelamento das duas chaminés de aço começou na primavera de 2016. Dos blocos 3 e 4, permaneceram em operação apenas os turbo sets trifásicos 14, 15 e 16 e a máquina de tração EB4, que estavam suspensas no barramento a vapor superaquecido de 20 bar. Apesar do aumento da eficiência para 46,6% na operação de condensação pura (ou seja, geração de energia pura sem extração de aquecimento urbano) e 70% na operação combinada de calor e energia em comparação com as unidades a serem fechadas, os ambientalistas criticaram o projeto, uma vez que as emissões adicionais de dióxido de carbono são esperados. A tentativa de interromper a construção por meio de referendo fracassou porque, ao final do prazo, em 6 de agosto de 2008, apenas cerca de 16.500 das 20.000 assinaturas exigidas haviam sido obtidas.

O comissionamento, originalmente previsto para o final de 2012 / início de 2013, foi adiado até maio de 2015 porque o fabricante da caldeira ( Alstom ) teve problemas inesperados com o processamento do novo aço de alta temperatura. A maioria das soldas de alta pressão teve que ser descartada. Problemas semelhantes também ocorreram com outras usinas movidas a carvão. Uma vez que temperaturas de vapor vivo de mais de 600 ° C são usadas com esses novos tipos de caldeiras, os aços de caldeira que tinham sido usados ​​na construção de usinas de energia por décadas (temperaturas máximas de operação de aproximadamente 530 ° C - 550 ° C) não podiam mais ser usados . Além da construção da caldeira, os atrasos também afetaram seus equipamentos auxiliares e os sistemas de limpeza dos gases de combustão. A casa de máquinas e os edifícios auxiliares associados, incluindo salas elétricas e de controle, foram concluídos em 2011, para que essas partes da planta pudessem continuar a ser construídas nelas sem obstáculos.

O trabalho de construção e montagem foi concluído “24 horas por dia” após cinco anos de trabalho. A partir de agosto de 2014, foram feitas tentativas de acendimento da caldeira. Começando com a queima de óleo do gerador de vapor, os componentes individuais do sistema foram gradualmente testados e preparados para operação experimental. Em novembro de 2014, o gerador foi sincronizado pela primeira vez em um barramento de 220 kV, que - separado da rede elétrica normal - era alimentado por outra máquina da Usina II e, assim, fornecia uma rede em ilha para teste. A primeira sincronização de rede real e alimentação de carga ocorreram em meados de novembro de 2014. A operação de teste foi concluída com sucesso no final de abril de 2015. O sistema estava, portanto, disponível a partir de meados de maio de 2015 em operação de energia programada para o fornecimento de eletricidade e aquecimento urbano. O bloco foi oficialmente colocado em operação em setembro de 2015. O Ministro do Meio Ambiente, Franz Untersteller (Verdes), descreveu o novo bloco como importante para a segurança do abastecimento. Ele contribui para o sucesso da transição energética.

Além disso, a usina foi equipada com um sistema de armazenamento de aquecimento urbano com capacidade de armazenamento térmico de 1.500 MWh, o que permite que a usina funcione com mais flexibilidade. Os custos de investimento para tal ascenderam a 27 milhões de euros.

Peculiaridade técnica

Uma característica especial do GKM é o chamado barramento a vapor, que conecta as máquinas a jusante nos blocos 6–8, bem como a corrente de tração e os sistemas de aquecimento urbano (veja o diagrama). Com o chamado conceito de barramento, que conecta os sistemas individuais entre si por meio de uma linha de vapor de 20 bar, a entrega segura aos diversos clientes da GKM foi garantida desde o início. A possibilidade de fornecimento de reserva mútua de caldeiras e turbinas minimiza gargalos, especialmente para fornecimento de calor. Isso significa que se uma caldeira falhar ou parar, as turbinas podem ser operadas com vapor de outra unidade. A GKM tem usado esta solução até hoje para ser capaz de gerar de forma confiável corrente trifásica, corrente de tração e aquecimento urbano ao mesmo tempo.

Visão geral do bloco

Visão geral dos blocos individuais em 31 de dezembro de 2012
bloquear Produção bruta (líquida) em MW Instalação status Nível de tensão (1) em kV Observações
1 125 1952/53 encerrado em 1993 110 kV e 20 kV (rede MVV) Desacoplamento da corrente de tração 2 × 12,5 MW
2 150 encerrado em 1993 110 kV 1 turbo gerador de corrente de tração de 40 MW
3 220 encerrado em 2005 110 kV 1 turbo gerador de corrente de tração de 40 MW
4º 220 encerrado em 2005 110 kV
5 420 1971 encerrado em 2000 220 kV 1 turbo gerador de corrente de tração de 120 MW
6º 280 1975/2000 220 kV Ao comissionar óleo e gás; de carvão de 2000
7º 475 1983 220 kV; 110 kV, 20 kV
8º 480 1993 220 kV
9 911 2015 220 kV tem uma instalação de armazenamento de aquecimento urbano
total 2,146
(1)110 kV significa alimentação na rede de distribuição de alta tensão de 110 kV; 220 kV significa alimentar a rede de transmissão de alta tensão extra de 220 kV

Figuras chave

Números de negócios em milhões de euros
número de identificação 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Lucro
vendas 502,3 492,8 603,1 524,7 509,6 754,1 585,4
- da qual eletricidade 453,9 452,5 550,5 473,0 456,0 683,9 517,9
- de qual aquecimento urbano  45,8  39,9  50,5 46,4 47,8 64,1 60,3
- de quais serviços 2,6  0,3  2,1 5,3 5,8 6,1 7,2
Investimentos  200  176  81,2 21 11 9 7º
Superávit anual  6,6  6,6 6,6 6,6 6,6 6,6 6,6
balanço patrimonial
Total de ativos 1652 1820 1853 1752 1743 1778 1655
- dos quais ativos fixos 1485 1638 1648 1593 1518 1442 1358
- dos quais ativos circulantes  167  182 205 159 166 274 228
- do qual patrimônio  114  114 114 114 121 127 134
- do qual capital emprestado 1538 1706 1739 1638 1622 1651 1521

Emissão de poluentes e gases de efeito estufa

Críticos criticar as elevadas emissões de óxidos de azoto , óxidos de enxofre , mercúrio e pó fino no usina Mannheim , ao qual Câncer causando substâncias ( chumbo , cádmio , níquel , HAP , as dioxinas e os furanos ) podem aderir. Um estudo encomendado pelo Greenpeace na Universidade de Stuttgart em 2013 chegou ao resultado que as poeiras finas emitidas pela usina sem Unidade 9 em 2010 e as poeiras finas secundárias formadas a partir de emissões de dióxido de enxofre , óxido de nitrogênio e NMVOC resultaram estatisticamente em 759 anos de vidas perdidas e 15.996 dias de trabalho perdidos chumbo (11º lugar entre as centrais alemãs a carvão); a emissão máxima permitida da nova unidade 9 é estimada em 512 anos de vida perdidos e 10.817 dias úteis perdidos.

Além disso, em função das mudanças climáticas, as emissões de CO 2 da usina são criticadas por associações ambientais. Em 2007 pela lista publicada pelo WWF de usinas de energia klimaschädlichsten na Alemanha, a grande usina em Mannheim classificada com 840 g CO 2 por quilowatt-hora está classificada em 28º em 2010, foi alto o registro de poluente europeu PRTR com cerca de 6,5 milhões de toneladas de CO 2 , a usina de carvão com a segunda maior emissão de dióxido de carbono na Alemanha .

A grande usina de energia em Mannheim relatou as seguintes emissões no registro europeu de poluentes " PRTR ":

Emissões anuais da usina de Mannheim
Poluente do ar 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2016 2017
Dióxido de carbono (CO 2 ) 7.744.000.000 kg 7.100.000.000 kg 6.640.000.000 kg 6.510.000.000 kg 5.940.000.000 kg 6.070.000.000 kg 6.750.000.000 kg 7.880.000.000 kg 6.860.000.000 kg
Óxidos de nitrogênio ( NO x / NO 2 ) 4.060.000 kg 3.550.000 kg 3.670.000 kg 3.550.000 kg 3.270.000 kg 3.190.000 kg 3.650.000 kg 3.500.000 kg 2.890.000 kg
Dióxido de enxofre (como SO x / SO 2 ) 1.570.000 kg 1.440.000 kg 1.440.000 kg 1.940.000 kg 1.820.000 kg 1.960.000 kg 1.940.000 kg 1.980.000 kg 2.430.000 kg
Material particulado ( PM10 ) 208.000 kg 185.000 kg 143.000 kg 148.000 kg 123.000 kg 96.100 kg 142.000 kg 124.000 kg 90.600 kg
Compostos de cloro inorgânicos (como HCl ) 34.500 kg 34.100 kg 29.700 kg 29.600 kg 19.600 kg 19.500 kg 24.000 kg 23.900 kg 18.500 kg
Compostos inorgânicos de flúor (como HF ) 7.560 kg 24.300 kg 22.100 kg 19.300 kg k. A. (<5000 kg) k. A. (<5000 kg) k. A. (<5000 kg) 7.960 kg k. A. (<5000 kg)
Mercúrio e compostos (como Hg ) 167 kg 158 kg 148 kg 146 kg 134 kg 137 kg 154 kg 136 kg 122 kg
Arsênico e compostos (como As ) 79 kg 76 kg 69 kg 68 kg 61 kg 67 kg 73 kg 106 kg 86 kg

Nenhuma outra emissão típica de poluentes foi relatada, uma vez que só são obrigados a ser relatados no PRTR se houver uma quantidade mínima anual, e. B. Dioxinas e furanos de 0,0001 kg, cádmio de 10 kg, arsênio de 20 kg, níquel de 50 kg, cromo e cobre de 100 kg, chumbo e zinco de 200 kg, amônia e cloreto de hidrogênio de 10.000 kg, metano e orgânico volátil compostos exceto metano (NMVOC) de 100.000 kg e monóxido de carbono de 500.000 kg.

A Agência Europeia do Ambiente estimou o custo dos danos ao ambiente e à saúde das 28.000 maiores instalações industriais da Europa, com base nos dados de emissão comunicados no PRTR, utilizando os métodos científicos da Comissão Europeia. De acordo com isso, a grande usina de energia em Mannheim ocupa a 53ª posição entre os custos de danos de todas as usinas industriais europeias.

Danos ao meio ambiente e à saúde
causa Custos de danos unidade proporção de
Grande central elétrica Mannheim 281-383 Milhões de euros 0,3-0,4%
Um total de 28.000 sistemas 102.000 - 169.000 Milhões de euros 100%

Veja também

Evidência individual

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  5. ↑ Se iremos sofrer uma perda é puramente especulativo. Morgenweb.de, 10 de maio de 2012, acessado em 8 de dezembro de 2012 .
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  21. ↑ PRTR - Registro Europeu de Emissões
  22. ↑ PRTR - Registro Europeu de Emissões
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  24. ↑ Análise de custo-benefício da política de qualidade do ar , programa Clean Air for Europe (CAFE), Comissão Europeia
  25. ↑ a b Revelando os custos da poluição do ar de instalações industriais na Europa , Agência Europeia do Meio Ambiente , Copenhague, 2011

Links da web

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