Herr des Risikos

Risikobasierte Instandhaltung im Kraftwerk Ensdorf

Die Bewertung von Risiken kann sich in barer Münze niederschlagen: Im Kraftwerk Ensdorf zum Beispiel findet die Instandhaltung nun nicht mehr zyklusorientiert statt, sondern folgt einem ausgeklügelten System, das die Kosten und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls einbezieht.

26. März 2004

Mit Einführung der risikobasierten Instandhaltung (RBI) hat das Kraftwerk Ensdorf im Jahr 2000 als eines der ersten Steinkohlekraftwerke in Deutschland ein Verfahren eingesetzt, das mit probabilistischer Methoden ein Optimieren des Instandhaltungsaufwands ermöglichen soll. Wie Kraftwerksdirektor Hans-Hermann Michaelis und Bernd Kaiser, Leiter der Abteilung Mechanische Instandhaltung, betonen, können so Kosteneinsparungen unter Einhaltung eines vorgegebenen Verfügbarkeitsniveaus erreicht werden.

Ziel der RBI-Methode ist, die Instandhaltungsaufwendungen vorwiegend auf die risikoträchtigen Teile einer Anlage zu fokussieren und damit bei einer stets angespannten Budgetsituation eine optimale Zuordnung des Aufwands zu realisieren. Für die von der VSE AG (RWE-Gruppe) betriebenen Kraftwerksblöcke, in deren Schmelzkammerfeuerungen Ballastkohle eingesetzt wird, fallen jährlich Instandhaltungskosten in zweistelliger Millionenhöhe an.

„Früher wurden Instandhaltungsmaßnahmen häufig in festen Zyklen durchgeführt. Dabei konnte es dann schon vorkommen, dass Komponenten dort ersetzt wurden, wo eigentlich noch gar keine Notwendigkeit bestand“, erläutert Dr. Klaus Blug von der Abteilung Technische Projekte. „Heute dagegen stehen Effizienz und Bedeutung einer Maßnahme im Vordergrund, Notwendigkeiten werden ständig hinterfragt. Aufgrund des gestiegenen Kostendrucks ist es wichtig , dass Prioritäten festgelegt werden und dass die Instandhaltungsentscheidungen objektivierbar und vor allem reproduzierbar sind.“ Damit spricht Blug auch das Problem an, dass beim Ausscheiden von erfahrenem Instandhaltungspersonal auch regelmäßig Know-how verloren geht.

So ist das Erheben relevanter Daten ein nicht zu unterschätzendes Problem. Blug: „Weil das notwendige Wissen hier oft bei einzelnen Mitarbeitern vorhanden ist, oft nur in Erfahrungswerten vorliegt, ist die Datenerhebung mitunter etwas kompliziert. Aber wenn man die Daten einmal hat, sind sie eine gute Basis für alle zukünftigen Instandhaltungsentscheidungen.“ Um hier erfolgreich zu sein, gelte es auch, alle Mitarbeiter mit der neuen Denke in Sachen Instandhaltung vertraut zu machen. Auch die hierzu erforderliche Überzeugungsarbeit sei nicht zu unterschätzen, ergänzt Kaiser.

Der Grundgedanke bei RBI ist die Risikobewertung von Schäden, die durch Komponentenausfällen entstehen. Hierzu müssen die Auswirkungen der Schäden und ihre Eintrittswahrscheinlichkeiten ermittelt werden. Aus diesen Informationen wird das Komponentenrisiko abgeleitet, indem man Schadensausmaß mit Schadenseintrittswahrscheinlichkeit multipliziert.

Michaelis beschreibt die Vorgehensweise: „Bei der risikoanalytischen Bewertung ist detailliertes Wissen und Verständnis für das Verhalten jeder Komponente bei den jeweiligen Betriebsbedingungen in einem Kraftwerk erforderlich. Zunächst werden die Anlagenkomponenten identifiziert, die eine funktionale Einheit bilden und deren Ausfall bei einer bestimmten Ausfallhäufigkeit einen bestimmten Schaden nach sich zieht. Für diese Einzelkomponenten müssen unter anderem mittlere Lebensdauern, Reparaturzeiten und -kosten aufgrund der Betriebserfahrungen angegeben oder - bei fehlenden Informationen, etwa bei Neuanlagen - rechnerisch ermittelt werden. Dann empfiehlt sich eine Klassifizierung der Ausfallhäufigkeiten oder der Schadenseintrittswahrscheinlichkeiten, die man zum Beispiel als Kehrwerte der Standzeiten in Bereiche von 0,5 bis zehn Jahren angegeben kann.“

Es gilt nun, auch für das Schadensausmaß kritische Bereiche zu definieren: Dabei werden die zu erwartenden Schäden für Mensch, Umwelt und Unternehmen bewertet, zum Beispiel wenn es zum Produktionsausfall kommt. Hierunter fallen auch die Kosten für Ersatzbeschaffungsmaßnahmen, Sachschäden und mehr.

Man kann die Risiken in einer Risikomatrix abbilden, die Schadensklassen und Klassen mit Eintrittswahrscheinlichkeiten zusammenfasst. Die Lage eines Risikos in der Matrix vermittelt einen guten Überblick darüber, wie das Risiko zu bewerten ist. Dazu werden in der Matrix Bereiche mit hohem, mittlerem und geringem Risiko eingetragen. Erstaunlich ist, dass meist nur ein Zehntel der Komponenten im Bereich mit hohem Risiko liegen, der große Rest jedoch mit mittlerem oder niedrigen Risiko bewertet wird. Daraus lassen sich interessante Konsequenzen ziehen: Instandhaltungsmaßnahmen, die sich ausschließlich am Alter von Bauteilen orientieren und diese dann zeitbezogen austauschen, ignorieren die Ergebnisse einer Risikoanalyse.

Vielmehr müssen Anlagen oder Komponenten mit hohem Risiko, in der Matrix oben rechts gelegen, in ihrem Risiko reduziert werden. Bei Anlagenteilen mit geringem Risiko wird dagegen der Instandhaltungsaufwand drastisch reduziert, ja man akzeptiert sogar ihren möglichen Ausfall („Crash“). Jede risikoreduzierende Maßnahme (Inspektion von Anlagen und Komponenten, wiederkehrende Prüfungen, Austausch und Ersatz von Komponenten sowie die Installierung von Redundanzkomponenten) muss jetzt im Hinblick auf ihr Kosten-Nutzen-Verhältnis untersucht werden. Ein Maß dafür kann der Kosten-Nutzen-Faktor sein.

Bei all diesen Überlegungen und Maßnahmen ist immer das Budget als Nebenbedingung zu beachten. Es muss also die Frage beantwortet werden, ob und in welchem Maß die signifikanten Risiken mit dem vorhandenen Budget minimiert werden können. So entwickelt man dann einen Inspektionsplan, der bei gegebenem Instandhaltungsbudget die Inspektionen so legt, dass das Risiko optimal reduziert werden kann. Eine Problematik, die sich aber auch mit RBI bearbeiten lässt, ist die Ermittlung des notwendigen Instandhaltungsaufwands, der das Risiko einer Anlage um einen bestimmten Betrag absenkt. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, weil ab einer bestimmten Schwelle auch mit noch so hohen Instandhaltungsaufwendungen keine signifikanten Absenkungen im Anlagenrisiko mehr zu erzielen sind.

So erstaunt es nicht, dass Kraftwerkschef Michaelis in RBI ein flexibles und wirksames Instrument zur Optimierung der Kraftwerksinstandhaltung sieht. Aus diesem Grund hat er auch angeregt, das RBI-Konzept in einer VGB-Empfehlung vorzustellen.

Die ersten Erfahrungen im Kraftwerk Ensdorf mit RBI fasst Michaelis wie folgt zusammen: Neben einer deutlichen Reduktion der Instandhaltungskosten für die Anlagenteile, die schon mit RBI gewartet werden, ist ein weiterer Effekt eingetreten. In dem Maße, wie weitere Teilsysteme des Kraftwerks hinzukommen, verinnerlichen auch die Mitarbeiter die RBI-Strategie - sie wird gelebt. Instandhaltungsmaßnahmen werden reproduzierbar und damit wesentlich besser kalkulierbar.

Erschienen in Ausgabe: 03/2004