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Heizkraftwerk Mitte profitiert von Weltneuheit bei Gasturbinentechnologie

Es ist eine Weltneuheit: Das jetzt von General Electric angebotene Turbinenupgrade MXL2 mit AMP lässt erstmals komplette Bausätze für Gasturbinen der Baureihe GT13E2 im 3D-Druckverfahren entstehen. Damit endet ein langjähriger Feldversuch im Berliner Heizkraftwerk Mitte.

Seit 2015 sind im Berliner Heizkraftwerk Mitte 3D-gedruckte Bauteile an der Gasturbine GT13E2 im Einsatz. Vier verschiedene Komponenten wurden bei laufendem Betrieb der Gasturbine einem aktiven Stresstest unterzogen. Der Prozess fand in der thermisch am höchsten belasteten Zone, also in der Brennkammer und am Turbineneintritt statt. Die guten Ergebnisse haben den Hersteller General Electric darin bestärkt, nun zur Serienfertigung von sogenannten Additivkomponenten für Gasturbinen überzugehen.

Zwei Kraftpakete sorgen für die Wärme- und Stromversorgung

Vattenfall betreibt im Heizkraftwerk Mitte zwei Gasturbinen GT13E2 im aktuellen „XL-Design“. Mit jährlich 5.000 bis 6.000 Betriebsstunden leisten die beiden „Kraftpakete“ zusammen mit Abhitzekesseln und Dampfturbine im kombinierten Gas- und Dampfturbinenprozess einen wesentlichen Betrag zur stabilen und zuverlässigen Wärme- und Stromversorgung Berlins.

Gasturbine GT13E2 MXL2

Bestimmte Gasturbinenkomponenten, vor allem jene die von extrem heißen Gasen beansprucht werden, müssen in regelmäßigen Abständen gewartet und gegebenenfalls auch ausgetauscht werden. In den kommenden drei Jahren stehen im HKW Mitte zwei Hauptrevisionen für beide Turbinen an. Viele Bauteile der Gasturbine haben dann das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und müssen erneuert werden. Dank der Revisionen können die Anlagen und Verfahrensabläufe optimiert werden, um energetisch noch effizienter und auch wirtschaftlicher in den nächsten Betriebszyklus zu starten. Dafür bietet das neue Upgrade von General Electric nun allerbeste Voraussetzungen. 

Weltweit erstes Upgrade für diese Gasturbinengeneration verbessert Wirkungsgrad

Vattenfall hat sich entschieden, das 20 Jahre alte „Schaufeldesign“ (XL) an beiden Gasturbinen des Heizkraftwerkes in Berlin-Mitte durch das neue „MXL2 Upgrade mit AMP“ (Additive Manufactured Performance) abzulösen. 

Fertigungsschritt des 3D Druckes der TULE1 im MXL2 mit AMP Upgrade
Fertigungsschritt des 3D Druckes der TULE1 im MXL2 mit AMP Upgrade

Dieses neue MXL2 mit AMP Upgrade ist das weltweit erste Upgrade für GT13E2-Gasturbinen, bei dem General Electric auf die Herstellung von Brennkammer- und Turbinenteilen im 3D- Druckverfahren setzt. Durch das Upgrade verbessert sich der Wirkungsgrad und die Leistung der Gasturbine. Die erfolgreichen Feldversuche im HKW Mitte lassen erwarten, dass durch das Upgrade der Kühlbedarf der entsprechenden AMP-Bauteile um bis zu 25 Prozent reduziert werden kann, die Leistung der Gasturbine um bis zu 21 MW gesteigert wird und sich der Anlagenwirkungsgrad des Kraftwerks um bis zu 2,5 Prozentpunkte erhöht. Das Wartungsintervall der Turbinenkomponenten wird sogar auf 48.000 Stunden (bisher 32.500 Stunden) erweitert. 

3D-Druckverfahren ist reif für Serienproduktion

Von diesen erwarteten Verbesserungen will nun auch das HKW Mitte profitieren und an die erfolgreiche Kooperation mit General Electric in der Pilotphase anschließen. Darüber, dass es im Ergebnis des langfristigen gemeinsamen Engagements gelungen ist, der 3D-Drucktechnik zum industriellen Durchbruch zu verhelfen, sind die Kraftwerker im HKW Mitte besonders froh. 

Das jetzt veröffentlichte Upgrade ist ein direktes Ergebnis der langjährigen Kooperation mit General Electric und Alstom und deren Engagement in der additiven Fertigungstechnologie. Alle zu Beginn des Feldversuches erhofften Verbesserungen haben sich in den zurückliegenden drei Jahren eingestellt, so dass Wirkungsgradverbesserung und die Leistungserhöhung zum verbindlichen Bestandteil des Angebotes von General Electric wurden. Mit diesem Ergebnis gab das Management von Vattenfall für eine der umfangreichsten Investitionen an den beiden Gasturbinen seit ihrer Inbetriebnahme im Jahr 1996 grünes Licht. Somit wird im nächsten Jahr die erste und zwei Jahre später dann auch die zweite Gasturbine mit dem MXL2 Upgrade versehen.

GT13E2 3D-Upgrade für besonders Technik-Interessierte

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3D-Druck-Bauteile kommen im Heizkraftwerk Mitte zum Einsatz (Blogartikel vom 01.02.2017)


Experte Dietmar Kodim

Seit Beginn meines Berufslebens bin ich der Wärme und auch dem Unternehmen Vattenfall verbunden. 1977 begann ich meine Lehre als „Maschinist für Wärmekraftwerksanlagen (WKA)“ bei dem Vorgängerunternehmen BEWAG (Ost). Zwei Jahre später, mit dem Facharbeiterabschluss in der Tasche, führte mich mein Weg ins Heizkraftwerk Lichtenberg. Dorthin kehrte ich nach Ableistung meines Grundwehrdienstes für weitere zwei Jahre zurück, bevor ich mein Studium an der Technischen Hochschule Zittau begann und 1986 abschloss. Fast 39 Jahre sind seit dem Beginn meiner Facharbeiterausbildung verstrichen. Heute verantworte ich als Leiter des Anlagenmanagements der Kraftwerksgruppe Gasturbinen einen interessanten Kraftwerksbereich in unserer Stadt.

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