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Errichtung und Betrieb eines innovativen Speicherkraftwerkes in 03185 Teichland OT Neuendorf; Vorhaben-ID: Süd-G01523

Die Firma Lausitz Energie Kraftwerke AG, Leagplatz 1 in 03050 Cottbus beantragt die Genehmigung nach § 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG), auf dem Grundstück in der Gemarkung Neuendorf, Flur 5, Flurstück 133 ein innovatives Speicherkraftwerk zu errichten und zu betreiben. Das Vorhaben umfasst im Wesentlichen: - eine Gas- und Dampfturbinenanlage mit einer Feuerungswärmeleistung von 1 445 MW mit zugehörigem Abhitzekessel sowie der zusätzlich erforderlichen Anlagen- und Prozesstechnik, - einen elektrisch beheizbaren thermischen Feststoffspeicher inklusive Gebäude für Heizgebläse, Feststoffspeicher und Dampferzeuger mit einer thermischen Gesamtkapazität von 1 000 MWh, - eine Wasserstoff-Elektrolyseanlage mit einer Wasserstoff-Produktionsleistung in Höhe von 660 kg/h einschließlich Wasserstoffspeicher mit einer Lagermenge von 11,6 t, - einen Hilfskessel mit Erdgasfeuerung mit einer Feuerungswärmeleistung von < 50 MW zur Wärme-/Dampfversorgung im Anfahrbetrieb und während Stillstandszeiten der Gas- und Dampfturbinenanlage, - mindestens zwei Schwarzstart-Dieselgeneratoren mit einer Feuerungswärmeleistung von 49 MW für eine jährliche Betriebsdauer von < 300 h,  einen Notstrom-Dieselgenerator mit einer Feuerungswärmeleistung von 6 MW für eine jährliche Betriebsdauer von < 300 h, - Heizölversorgung für die Schwarzstart-Dieselgeneratoren und die Gasturbine bei Ausfall der Gasversorgung inklusive Lagertank mit einem Volumen von 11 000 m³, - Betriebs- und Nebengebäude. Es handelt sich um Anlagen der Nummern 1.1 GE, 4.1.12 GE und 9.3.2 V des Anhangs 1 der Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) sowie um ein Vorhaben nach den Nummern 1.1.1 X, 4.2 A und 9.3.3 S der Anlage 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG). Für das Vorhaben besteht die Pflicht zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung. Das beantragte Vorhaben fällt gemäß § 3 der 4. BImSchV unter die Industrieemissions-Richtlinie. Für das Vorhaben wurden darüber hinaus wasserrechtliche Erlaubnisse gemäß § 8 in Verbindung mit § 10 des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) zur Benutzung eines Gewässers bei der unteren Wasserbehörde des Landkreises Spree-Neiße/Wokrejs Sprjewja-Nysa beantragt. Gegenstand der Verfahren ist das Entnehmen und Ableiten von Wasser aus oberirdischen Gewässern sowie das Einbringen und Einleiten von Stoffen in Gewässer. Die Inbetriebnahme der Anlage ist im Juni 2029 vorgesehen. Für das Vorhaben wurde eine erste Teilgenehmigung nach § 8 BImSchG beantragt. Diese umfasst: - die Errichtung des Fundaments für den Gasturbinensatz, - die Errichtung des Pförtnergebäudes, - die Durchführung der Umweltverträglichkeitsprüfung für das Gesamt-Vorhaben. Gegenstand einer oder weiterer Teilgenehmigungen soll die Errichtung der weiteren maschinentechnischen Komponenten und Betriebs- und Nebengebäude sowie der Betrieb der Gesamtanlage sein. Das immissionsschutzrechtliche Genehmigungsverfahren gemäß § 4 BImSchG wurde eingestellt.

Vorhersage und Kontrolle des Flammenrückschlags von Wasserstoffflammen, Teilvorhaben: Experiment und Surrogatmodellierung

Das Projekt flasHH untersucht den Einsatz von Wasserstoff (H2) als CO2-neutralen Brennstoff in modernen Verbrennungssystemen zur Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. H2 kann aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie langfristig speichern, die Rückverstromung birgt jedoch erhebliche Sicherheitsrisiken wie Flammenrückschlag (engl. 'Flashback'). Dies gilt insbesondere für den Einsatz in emissionsarmen, vorgemischten Verbrennungssystemen, die in stationären Gasturbinen zur Stromerzeugung Stand der Technik sind. Die sichere und zuverlässige Nutzung von H2 erfordert ein tiefgehendes Verständnis der physikalischen Mechanismen, die zur Flammenstabilisierung und Rückschlagsvermeidung beitragen. Das Ziel des Projektes ist es validierte Methoden zur Vorhersage und Vermeidung des Flammenrückschlags zu entwickeln. Der Einfluss des konjugierten Wärmeübergangs im Wandmaterial soll dabei besondere Beachtung finden. Numerische Simulation, Experiment und datengetriebene bzw. ordnungsreduzierte Modellierungsansätze sollen in innovativer Weise integriert werden, um systematische und anwendungsrelevante Erkenntnisse zum Rückschlag von Strahl- und Drallflammen mit 100 % Wasserstoff zu gewinnen und Optimierungsstudien zu ermöglichen. Die Technische Universität Berlin (TUB) und die Technische Universität München (TUM) führen das Vorhaben in enger Zusammenarbeit und mit Ko-Finanzierung durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) durch. Mitglieder der FVV, darunter Siemens Energy, stehen beratend zur Seite.

Messung und Beeinflussung der Abgas-Komponenten von Gasturbinen

Untersuchung des Abgasverhaltens von Gasturbinen fuer verschiedene Belastungsfaelle; Optimierung der Verbrennung und der Brennkammergeometrie unter dem Gesichtspunkt der Schadstoffverminderung und des Brennstoffbedarfes.

Turbomaschinen für die Transformation in das integrierte Energiesystem der Zukunft, Teilvorhaben: 4.5a

Effekt der H2-Verbrennung auf die thermozyklische Beständigkeit von Wärmedämmschichten im Bereich des Heißgastrakts von Gasturbinen, Teilvorhaben: H2-Beständigkeit bei isothermer Beanspruchung

Uniper Kraftwerke GmbH, Errichtung und Betrieb einer H2-Ready Gas- und Dampfturbinenanlage (GuD / Block 8) mit einer maximalen elektrischen Leistung von 890 MWel und einer Feuerungswärmeleistung (FWL) von 1.470 MWth sowie einer jährlichen Betriebsdauer von maximal 8.760 Stunden, RPDA - Dez. IV/F 43.1-53 u 35.11/1-2020/22

Die Uniper Kraftwerke GmbH (im Folgenden UKW) betreibt am Standort Staudinger in Hessen, Hanauer Landstraße 150, 63538 Großkrotzenburg ein Kraftwerk bestehend aus den Kraftwerksblöcken 4 und 5 und drei Hilfskesseln. Die Blöcke 1 bis 3 sind bereits seit einigen Jahren stillgelegt. Der erdgasbefeuerte Block 4 (622 MWel Nettoleistung) und der kohlebefeuerte Block 5 (522 MWel Nettoleistung) werden auf Anforderung des Übertragungsnetzbetreibers TenneT TSO GmbH der-zeit als Netzreserve zur Deckung von Lastspitzen eingesetzt. Für das Anfahren des Blocks 5 und die Besicherung der Fernwärme werden zusätzlich drei Hilfskessel zur Dampferzeugung mit einer genehmigten Feuerungswärmeleistung (FWL) von jeweils 13,38 MW (insgesamt ca. 40,14 MWth) betrieben. Außerdem werden am Standort zwei weitere mobile Hilfskessel mit jeweils 11 MWth (befristet bis zum 31. Dezember 2030) für die Auskoppelung von Fernwärme betrieben. Die Uniper Kraftwerke GmbH (UKW) plant eine H2-Ready GuD Anlage (Block 8) am Standort des Kraftwerk Staudinger (Hanauer Landstraße 150, 63534 Großkrotzenburg). Das Vorhaben beinhaltet eine Gasturbine mit nachgeschaltetem Abhitzekessel und eine Dampfturbine (in Deutsch daher auch Gas- und Dampfturbinen Anlage oder „GuD Anlage“, und in Englisch auch als Combined-Cycle-Gas-Turbine oder „CCGT“ benannt) sowie diverse Nebeneinrichtungen und weist eine elektrische Leistung von 890 MWel bzw. eine FWL von ca. 1.470 MWth auf. Das immissionsschutzrechtliche Verfahren gemäß BImSchG (vorerst nur für den Brennstoff Erdgas) wird als gestuftes Verfahren durchgeführt. Mit dem hiermit vor-gelegten Antrag wird zunächst ein Vorbescheid gemäß § 9 BImSchG beantragt, in dessen Rahmen auch eine Öffentlichkeitsbeteiligung stattfindet. Entsprechend dem Planungsfortschritt soll dann im anschließenden Genehmigungsverfahren nach § 16 BImSchG die endgültige Zulassung für die Errichtung und den Betrieb der GuD Anlage beantragt werden. Für die GuD-Anlage (Block 8) am Standort Kraftwerk Staudinger soll im Rahmen des Vorbescheides nach § 9 BImSchG ab-schließend über den Standort und einzelne Genehmigungsvoraussetzungen wie folgt entschieden werden. Entscheidung über: - bauplanungs- und bauordnungsrechtlichen Zulässigkeit, - immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsfähigkeit sowie - die Vereinbarkeit mit anderen öffentlich-rechtlichen Vorschriften.   Im Einzelnen: i: für die Brennstoffe Erdgas und Wasserstoff A. Bauplanungsrechtliche Zulässigkeit und bauordnungsrechtliche Zulässigkeit des Vorhabens; es soll dabei entschieden werden über:  den Standort des Vorhabens (Flächen für Gebäude und Komponenten mit maximalen Flächenbedarf und maximaler Höhe, maximale Höhe der Schornsteine, Zufahrtswege für den Lieferverkehr und die Brandbekämpfung, Feuerwehrflächen sowie Flucht und Rettungswege zu benachbarten Anlagen und öffentlichen Straßen); in bauordnungsrechtlicher Hinsicht soll explizit der Brandschutz geprüft werden.  Vereinbarkeit mit den zugrundeliegenden Bebauungsplänen;  Ausnahmen bzw. Befreiungen von den Festlegungen der für die temporären Baustelleneinrichtungsflächen zugrundeliegenden Bebauungspläne Nr. 30, 31 und 32, sofern erforderlich;  Zulassung der Errichtung der gasisolierten Schaltanlage (GIS); B. Erfüllbarkeit der sich ergebenden rechtlichen Pflichten hinsichtlich des gewählten Anlagenkonzeptes (max. Feuerungswärmeleistung, Brennstoffart, effiziente Ener-gieverwendung, Kühlkonzept, Abwärmenutzung und -einleitung, Abwasser- und Niederschlagswassereinleitung, Brauchwasserbedarf, Abfallvermeidung und -entsorgung); C. Erfüllbarkeit der umweltrechtlichen Pflichten hinsichtlich der Emissionen und Immissionen von Lärm sowie der Anforderungen an die Lagerung von wasserge-fährdenden Stoffen etc.); D. Vereinbarkeit mit naturschutzrechtlichen Regelungen; E. Machbarkeit der Wasserentnahme aus und Kühlwasser- und Abwassereinleitung sowie der Wärmeeinleitung in den Main F. Vereinbarkeit mit naturschutzrechtlichen Regelungen und den wasserrechtlichen Vorschriften für die Entnahme von Oberflächenwasser und Einleitung von Kühlwasser, Abwasser und Niederschlagswasser; G. Ausnahme von den Orientierungswerten der Oberflächengewässerverordnung (OGewV); es wird die folgende Anzahl an Betriebsstunden beantragt, bei der die Orientierungswerte der OGewV für die Temperatur im Main überschritten werden dürfen:  Monat März: 500 Stunden eine Aufwärmung des Mains von 1 K bei maximaler Misch-Temperatur von 13° C des Mains (die OGewV gibt einen Orientierungswert von 10°C vor);  Sommermonate Juni bis August: insgesamt 1.000 Stunden eine Aufwärmung des Mains von 1 K bei maximaler Misch-Temperatur von 26° des Mains (die OGewV gibt einen Orientierungswert von 25°C vor; in der Vergangenheit und bisher gelten noch 28°C); H. Zulässigkeit der Errichtung der Regenwasserrückhaltung, die weitestgehend unter der künftigen Geländeoberkante (GOK) liegt, jedoch Geländer, bis zu 50 cm hohe Aufkantungen und eine Pumpstation über der GOK aufweisen kann, im nicht überbaubaren Teil der Versorgungsfläche 1 des Bebauungsplans Nr. 30, in Übereinstimmung mit § 23 Absatz 3 der BauNV (Zulassung von Ausnahmen) bzw. § 23 Absatz 5 der BauNV (Zulassung von Nebenanlagen); I. Erfüllbarkeit der Pflichten der Störfallverordnung; J. Ausnahmen gemäß § 32 der 44. BImSchV in Verbindung mit der Ausnahmeregelung der Technischen Anleitung Luft (Nr. 5.5.2.1 Absatz 9 TA Luft) hinsichtlich der Einzelfall-Betrachtung bei der Bestimmung der Schornsteinhöhen für Notstromaggregat, Gasvorwärmer, Hilfskessel und Gebäudeheizung; ii: für den Brennstoff Erdgas K. Erfüllbarkeit der umweltrechtlichen Pflichten hinsichtlich der Emissionen und Immissionen von Luftschadstoffen, der Pflichten im Hinblick auf Brandschutz, Explosionsschutz so-wie im Umgang mit wassergefährdenden Stoffen; L. Machbarkeit in Bezug auf die Betriebssicherheitsverordnung. Die jährlichen Betriebsdauer der geplanten Gas- und Dampfturbinen-Anlage Block 8 wird mit 8.760 Stunden (inkl. An- und Abfahrprozesse) beantragt. Für das Projekt wird die am Kraftwerksstandort bereits vorhandene Infrastruktur genutzt. So erfolgt zur Zuführung des Erdgases der Anschluss an eine bereits vorhandene Erdgasstichleitung des Standortes der Open Grid Europe (OGE). Im Zusammenhang mit dem Vorhaben ist zur Anbindung an das 380 kV-Netz der TenneT auch die Errichtung einer erdverlegten 380 kV-Verbindungsleitung am Standort mit oder ohne einer zusätzlichen gasisolierten, eingehausten Schaltanlage (GIS) vorgesehen. Hierzu wurde ein Antrag nach § 9 BImSchG und die zugehörigen Unterlagen eingereicht. Die GuD-Anlage (Block 8) befindet sich im Kraftwerk Staudinger, Hanauer Landstraße 150, 63538 Großkrotzenburg, Gemarkung Großkrotzenburg, Flur 23, 22, 21 und 20, Flurstück 269/22 (Flur 23), 42/1 (Flur 23), 269/16 und 269/20 (Flur 23) und 269/21 (Flur 23), 220/6 (Flur 22), 220/7 (Flur 22), 55/3 (Flur 21), 520/10 (Flur 20), 564 (Flur 20), 565 (Flur 20), 77/2 (Flur 21), 78/3 (Flur 21), 80/2 (Flur 21), 82/3 (Flur 21), 83/2 (Flur 21), 84/2 (Flur 21), 87/5 (Flur 21), 93/2 (Flur 21), 94/2 (Flur 21), 95/2 (Flur 21), 100/7 (Flur 21), 114/6 (Flur 21), 129/6 (Flur 21), 132/5 (Flur 21), 134/5 (Flur 21). Bei der Anlage handelt es sich um eine Anlage nach der Industrieemissionsrichtlinie. Zuständige Behörde für das beantragte Vorhaben ist das Regierungspräsidium Darmstadt, Abteilung Umwelt in Frankfurt. Für das Vorhaben besteht die Pflicht, nach § 6 i. V. m. Nr. 1.1.1 der Anlage 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchzuführen. Der dazu erforderliche UVP-Bericht wurde mit den Antragsunterlagen vorgelegt und ist dort im Kapitel 20 eingebunden.

Optimierung des bestehenden Verbrennungssystems der Siemens Energy Gas Turbine 4000F für den sicheren Betrieb mit Wasserstoffanteil größer als 50%vol zur CO2-Emissionsreduktion, Teilvorhaben: Designoptimierung und Validierung von SGT5-4000F Brennern basierend auf Hochdruckverbrennungstests

Die Siemens Energy SGT5/6-4000F Gasturbine ist mit über 350 weltweit betriebenen Anlagen - und damit der zweitgrößten Gasturbinen Flotte größer als 100MW überhaupt - ein wichtiges Produkt bei der gasbasierten Stromerzeugung. Ziel dieses Projektes ist es, den 4000F Brenner bis 2026 so weiterzuentwickeln, dass der Betrieb der Gasturbine mit Gasmischungen größer als 50% vol H2 ohne Leistungsabsenkung ermöglicht wird. Die Lösung soll vollständig kompatibel zur installierten 4000F Flotte auf Basis des bestehenden Verbrennungssystems sein, d.h. erforderliche Anpassungen dürfen nur geringfügige Modifikationen darstellen, um eine wirtschaftliche Umrüstung für die Betreiber zu ermöglichen. Der derzeitige Status bzgl. hoher H2-Anteile ( größer als 30%) ist mit TRL2 zu bewerten. Abschluss des Projekts soll ein Review gemäß des Produktentwicklungsprozesses sein, so dass eine vollständige Freigabe des Prototypen-Designs zur Maschinenimplementierung für die Erstanwendung erfolgt.

Optimierung des bestehenden Verbrennungssystems der Siemens Energy Gas Turbine 4000F für den sicheren Betrieb mit Wasserstoffanteil größer als 50%vol zur CO2-Emissionsreduktion

Die Siemens Energy SGT5/6-4000F Gasturbine ist mit über 350 weltweit betriebenen Anlagen - und damit der zweitgrößten Gasturbinen Flotte größer als 100MW überhaupt - ein wichtiges Produkt bei der gasbasierten Stromerzeugung. Ziel dieses Projektes ist es, den 4000F Brenner bis 2026 so weiterzuentwickeln, dass der Betrieb der Gasturbine mit Gasmischungen größer als 50% vol H2 ohne Leistungsabsenkung ermöglicht wird. Die Lösung soll vollständig kompatibel zur installierten 4000F Flotte auf Basis des bestehenden Verbrennungssystems sein, d.h. erforderliche Anpassungen dürfen nur geringfügige Modifikationen darstellen, um eine wirtschaftliche Umrüstung für die Betreiber zu ermöglichen. Der derzeitige Status bzgl. hoher H2-Anteile ( größer als 30%) ist mit TRL2 zu bewerten. Abschluss des Projekts soll ein Review gemäß des Produktentwicklungsprozesses sein, so dass eine vollständige Freigabe des Prototypen-Designs zur Maschinenimplementierung für die Erstanwendung erfolgt.

Vorhersage und Kontrolle des Flammenrückschlags von Wasserstoffflammen, Teilvorhaben: Strömungssimulation und Sensitivitätsanalyse

Das Projekt flasHH untersucht den Einsatz von Wasserstoff (H2) als CO2-neutralen Brennstoff in modernen Verbrennungssystemen zur Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. H2 kann aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie langfristig speichern, die Rückverstromung birgt jedoch erhebliche Sicherheitsrisiken wie Flammenrückschlag (engl. 'Flashback'). Dies gilt insbesondere für den Einsatz in emissionsarmen, vorgemischten Verbrennungssystemen, die in stationären Gasturbinen zur Stromerzeugung Stand der Technik sind. Die sichere und zuverlässige Nutzung von H2 erfordert ein tiefgehendes Verständnis der physikalischen Mechanismen, die zur Flammenstabilisierung und Rückschlagsvermeidung beitragen. Das Ziel des Projektes ist es validierte Methoden zur Vorhersage und Vermeidung des Flammenrückschlags zu entwickeln. Der Einfluss des konjugierten Wärmeübergangs im Wandmaterial soll dabei besondere Beachtung finden. Numerische Simulation, Experiment und datengetriebene bzw. ordnungsreduzierte Modellierungsansätze sollen in innovativer Weise integriert werden, um systematische und anwendungsrelevante Erkenntnisse zum Rückschlag von Strahl- und Drallflammen mit 100 % Wasserstoff zu gewinnen und Optimierungsstudien zu ermöglichen. Die Technische Universität Berlin (TUB) und die Technische Universität München (TUM) führen das Vorhaben in enger Zusammenarbeit und mit Ko-Finanzierung durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) durch. Mitglieder der FVV, darunter Siemens Energy, stehen beratend zur Seite.

Entwicklung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines neuartigen, integrierten Gas-Dampf-Prozesses

Vorhabensziel ist die Entwicklung und Bewertung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines integrierten Gas-Dampf-Prozesses. Der Prozess verfügt über eine hohe Wärmelastvariabilität und bietet die Möglichkeit zur Nutzung industrieller Abwärme. Zugleich ist er wirtschaftlicher gegenüber heutigen ausgeführten KWK-Anlagen. Der Prozess nutzt die Möglichkeit, Wasserdampf, der im Abhitzekessel erzeugt wird oder in einem externen Prozess anfällt, an geeigneten Stellen vor dem Turbineneintritt zu injizieren. Die Möglichkeit, zwischen Wärmeauskopplung und innerer Wiedereinspeisung zu wechseln, ist ein wesentlicher Vorteil des Prozesses. Prozessanalyse und -simulation sollen effektive Schaltungen und Variationsmöglichkeiten aufzeigen. Es werden für einzelne Komponenten technische Lösungen erarbeitet, wobei der Schwerpunkt auf der Gasturbine liegt. Die energiewirtschaftliche Bewertung vergleicht Konkurrenztechnologien und bewertet die ökonomische Einsatzfähigkeit. Die Ergebnisse sollen bei dezentralen und hybriden Energieanlagen umgesetzt werden. Zwischenschritte sind eine Versuchsanlage an der TUD (kleiner als 1 MW) und eine Demoanlage größerer Leistung.

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