PARAT IEH

Von erneuerbarer
ENERGIE zu WÄRME mit
PARAT Elektrodenkessel

PARAT- Heizkessel seit 1920
Seit 1990 entwickeln unsere Ingenieure Elektrodenkessel und überwachen die Fertigung in unserem norwegischen Werk. Die Elektrodenkessel von PARAT sind äußerst zuverlässig und waren in der Vergangenheit bereits in vielen unserer Lieferungen als Hauptkessel enthalten. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung, wurde beim weltweit erstmaligen Einsatz von Dampf Elektrodenkessel zur elektrischen Netzregulierung auf PARAT Kessel zurückgegriffen.

Dampf und Heißwasser
Unsere Elektrodenkessel sind als Heißwasser- und als Sattdampferzeuger lieferbar. Dadurch ist es möglich Strom aus erneuerbaren Energien in der Fernwärmeversorgung und in der Produktion als Prozesswärme zu nutzen. Zudem eignen sich Elektrodenkessel auch als Reservekessel bei Ausfall der betrieblichen Kesseln.

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Regelleistung

Aufgrund des stetig wachsenden Anteils von Wind und Photovoltaik an der Stromerzeugung, kommt es vermehrt zu Situationen in denen mehr Strom erzeugt, als verbraucht wird. Um die Netzfrequenz stabil bei 50 Hz zu halten, ist es notwendig diesen überschüssigen Strom zu verbrauchen. Dies geschieht durch den Einsatz von Regelenergie.

Stromnetzregulierung
Durch den Ausbau der Erneuerbaren Energie-erzeugung steigen die Anforderungen an eine schnelle Frequenzregulierung der Stromnetze. Der PARAT Elektrodenkessel ist hervorragend geeignet, um Stromüberschüsse schnell und direkt in Wärme umzuwandeln. Bei Bedarf kann er innerhalb von 30 Sekunden seine maximale Leistung abrufen und eignet sich daher perfekt zur Bereitstellung von Regelleistung. Bei Stromüberangebot ermöglicht Power to Heat so erneuerbaren Energien in Form von Wärme zu speichern. So kommen erneuerbare Energien zum Einsatz und durch die verwendete saubere Energie können fossile Brennstoffe ersetzt werden.

PARAT Elektrodenkessel sind die wohl kompakteste und günstigste Technologie, um Strom in Wärme umzuwandeln.

Reservekessel
Da elektrische Energie zukünftig als wettbewerbsfähiger Brennstoff zur Verfügung stehen wird, eignet sich der Elektrodenkessel von PARAT auch hervorragend als Reservekessel für den Fall, dass es bei befeuerten Kesseln oder im Brennstoffversorgungssystem zu Ausfällen kommt. Kein anderer Kessel kann innerhalb von nur 5 Minuten nach einem Kaltstart Volllast erreichen.

Wirtschaftliche Wärmeerzeugung
Selbst in Ländern mit geringem Anteil von Erneuerbaren Energien, kann der Elektrodenkessel in Zeiten mit geringen Strompreisen (beispielsweise Nachts) wirtschaftlich zur Wärmeerzeugung genutzt werden. 

Typischer Kurvenverlauf während eines Sekundärregelleistungsabrufs (SRL) bei der InfraServ Höchst in Frankfurt.
 

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Dampf

Dampfnetze eignen sich hervorragend, um die aus überschussstrom mittels Elektrodenkessel produzierte Wärme aufzunehmen. Bei Einsatz des Elektrodenkessels, kann die Leistung der betrieblichen Dampferzeuger reduziert und damit fossiler Brennstoff eingespart werden.

Marktführer
Der Elektrodenkessel von PARAT ist der weltweit führende Elektrodendampfkessel.

Bei Abruf befördert eine Umwälzpumpe Wasser aus dem unteren in das obere Kesselbecken. Dabei wird dabei Dampf durch den direkten Stromfluss zwischen den in Wasser getauchten Elektroden erzeugt. Die Leistungsabgabe des Kessels wird über die Eintauchtiefe der Elektroden in das Wasser gesteuert. Der Wasserfüllstand des oberen Beckens wird dabei über ein Drosselventil reguliert.

Der erzeugte Dampf sammelt sich in dem oberen Teil des Druckbehälters und verlässt diesen durch das Haupt-Dampfventil. Übersteigt der Dampfdruck im inneren des Kessels den Grenzwert, wird die Leistung des Kessels automatisch herunter geregelt.

Die Leitfähigkeit des Wassers ist ein wichtiger Indikator für den optimalen Betrieb des Kessels. Die Leitfähigkeit wird daher ständig überwacht, um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten. Übersteigt die Leitfähigkeit den Referenzwert, wird der Abschlammvorgang automatisch eingeleitet.

Überhitzung
Bei Bedarf kann zusätzlich ein separater Überhitzer geliefert werden, der mit Niederspannung betrieben wird.

Schematische Darstellung eines Elektrodenkessel zur Dampferzeugung

 

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Heißwasser

Fernwärmenetze eignen sich hervorragend, um die aus Überschussstrom mittels Elektrodenkessel produzierte Wärme aufzunehmen. Bei Einsatz von Elektrodenkesseln kann die Leistung der betrieblichen Wärmeerzeuger reduziert und damit fossiler Brennstoff eingespart werden.

Wird der Elektrodenkessel zur Bereitstellung von Regelenergie genutzt, muss sichergestellt werden, dass die erzeugt Wärme genutzt oder gespeichert werden kann. Dies kann zum Beispiel durch die Installation eines zusätzlichen Wärmespeichers erfolgen, wodurch eine Teilnahme am Regelleistungsmarkt auch zu Schwachlastzeiten (z.B. im Sommer) möglich ist.

Indem Kesselwasser durch das oberen Kesselbecken gepumpt wird, wo sich die Heizelektroden befinden, wird heißes Wasser erzeugt. Der Kesselbehälter wird mit Stickstoff unter Druck gesetzt. Durch den relativ niedrigen Wasserstand verhält sich der Kessel dabei auch wie ein Expansionsgefäß.

Die automatische Regelung stellt dabei sicher, dass die vom Betreiber gewählte Temperatur nicht überschritten wird. Ein Drosselventil bestimmt die Temperatur, indem es den Füllstand des oberen Kesselbeckens, und damit den Bedeckungsgrad der Heizelektroden, reguliert.

Die Leitfähigkeit des Wassers ist ein wichtiger Indikator für den optimalen Betrieb des Kessels. Dank unserer optimalen Elektrodenkonstruktion kann die Leitfähigkeit des Wassers konstant und der Wasserverbrauch so möglichst niedrig gehalten werden.

Im Lieferumfang unserer Systeme sind Pumpen, Rohre, Stellventile und Wärmetauscher für die Versorgung von Fernwärmenetzen bereits enthalten.

Schematische Darstellung eines Elektrodenkessel zur Heißwassererzeugung.

 

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Technische Spezifikationen

Richtlinien
Unsere Kessel weisen die CE-Kennzeichnung, gemäß PED/2014/68/EU und der Großwasserraumkesselverordnung EN 12953, auf. Eine ASME-Kennzeichnung ist optional erhältlich. Der Elektrodenkessel ist auch als EX Ausführung für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 2 erhältlich. Der Mittelspannungsanschluss ist gemäß EN 61936 für Starkstromanlagen ausgeführt.

Funktionsprinzip
Der Kessel besteht aus einem inneren und einem äußeren Container, die voneinander elektrisch isoliert sind. Im inneren Container befinden sich die Heizelektroden, die aufgrund des ohmschen Widerstands zwischen Elektroden und in Wasser Hitze erzeugen. Der Kessel verhält sich im Hauptstromkreis als rein ohmscher Verbraucher. Der innere Container und das Wasser formen dabei einen isolierten Nullpunkt in der Sternpunkt zwischen den Elektroden. Dieses erfolgreiche Konzept setzt PARAT seit 1993 ein. Aufgrund der Elektrodengeometrie ist die Stromdichte so gering, dass keine Abnutzungserscheinungen auftreten. Der Elektrodenkessel ist für einen Spannungsanschluss zwischen 6 kV und 24 kV ausgelegt.

Regelungssystem
Basierend auf unserer langjährigen Erfahrung haben wir eine anwenderfreundliche und robuste Kesselregelung auf Basis der Siemens S7 Fail-safe Plattform entwickelt. Alle Kessel sind auch mit unserer PARAT-Fernüberwachung erhältlich, die eine web-basierte Überwachung der Anlage von jedem Ort der Welt ermöglicht. Zusätzlich sind im Fernüberwachungspaket auch eine Online-Fehlerbehebung und Softwareupdates durch das PARAT Service Center enthalten. Unser Regelsystem sind sowohl mit Sicherheitslevel 1oo2 und 2oo3 erhältlich.
 

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Abmessungen

Unsere Elektrodenkessel sind sehr kompakt. Selbst Kessel mit einer Leistung von 60 MW können normalerweise in das bestehende Kesselhaus integriert werden, ohne das ein Neu- oder Umbau erforderlich ist. Die Kesselhülle ist standardmäflig mit 2 x 75 mm Steinwolle isoliert und mit pulverbeschichteten Aluminiumblechen plattiert. Sichtbare Komponenten sind lackiert.

Außenmaße inklusive Isolation. Bitte beachten Sie, dass wir uns das Recht vorbehalten Änderungen vorzunehmen:

Dampfkessel:

Leistung (MW)	0-5	0-15	0-30	0-45	0-60
Dampf (t/h)	7,5	22,5	45	67,5	90
D (mm)	2.100	2.350	3.000	3.600	3.700
H (mm)*	4.800	5.800	6.700	7.000	7.400
Transportgewicht (kg)	6.500	8.000	13.500	20.000	23.000
Betriebsgewicht (kg)	8.500	11.000	21.500	34.000	38.000
Testgewicht (kg)	13.800	21.000	38.500	60.000	66.000

Gewichtsangaben beziehen sich auf 16 bar über Auslegungsdruck. Größe basierend auf 10 kV. Dampf basierend auf 100°C Speisewassertemperatur. Es können Veränderungen auftreten.

* Für den Fall, dass die Umwälzpumpe auf gleicher Höhe wie der installiert Kessel wird, vergrößert sich der Platzbedarf aufgrund des NPSH-Werts der Pumpe.

Heißwasserkessel:

Leistung (MW)	0-5	0-15	0-30	0-45	0-60
D (mm)	2.100	2.350	2.700	3.100	3.500
H (mm)*	4.500	5.300	5.800	6.400	6.550
Transportgewicht (kg)	4.500	6.000	9.500	15.000	16.000
Betriebsgewicht (kg)	7.000	9.500	14.000	24.500	25.000
Testgewicht (kg)	12.500	17.500	26.500	40.700	46.000

Gewichtsangaben beziehen sich auf 6 bar über Auslegungsdruck. Größe basierend auf 10 kV. Es können Veränderungen auftreten.