Mehr Power per Programm

Siemens PG steigert Wirtschaftlichkeit von Kraftwerksanlagen

Sensorik und Software können die Wirtschaftlichkeit von Kraftwerken maßgeblich steigern, denn das Wissen um den Zustand einer Anlage erlaubt Kraftwerksbetreibern, die Fahrweise entsprechend anzupassen. Außerdem ermöglichen die Informationen eine zustandsorientierte Instandhaltung. Vorteile, die sich in Mark und Pfennig bemerkbar machen.

18. Dezember 2001

Standen früher technische Parameter und die Verfügbarkeit von Großkraftwerken im Vordergrund, messen die Betreiber der gigantischen Energieumwandlungsmaschinerie heute mit monetären Maßstäben. Wirkungsgrad und High-Tech alleine zählen nicht viel - auf das Verhältnis von Mitteleinsatz zu Erzeugung kommt es im Wettbewerb an.

Dieses Verhältnis zu verbessern, haben sich die Techniker und Ingenieure der Siemens PG (Power Generation, ehemals KWU) auf die Fahnen geschrieben. Mit zahlreichen Modernisierungsmaßnahmen haben sie in den vergangenen Jahren unter Beweis gestellt, dass Ertüchtigungsmaßnahmen manchem in die Jahre gekommenen Kraftwerk wieder zu frischem Schwung verhelfen konnten. Neue Turbinenläufer, verbesserte Beschaufelungen und nachgearbeitete Turbinengehäuse mobilisierten einige Prozentpunkte an Wirkungsgrad. Lohn der Mühen: etliche zig Megawatt mehr ohne zusätzlichen Brennstoffeinsatz.

„Wir sprechen dann von ,grünen& pos; Megawatt“, sagt Jürgen Junga, der bei Siemens PG in Mülheim/Ruhr den Geschäftszweig Service Wärmekraftwerke leitet. Grüne Megawatt, weil kein einziges Kilo Kohle zusätzlich verfeuert werden muss, um die Mehrleistung zu erreichen.

Machbar sind solche Maßnahmen bei Kohle- und Kernkraftwerken gleichermaßen. Auch andere Kraftwerkstypen können von den jüngsten Erkenntnissen aus Physik und Maschinenbau profitieren. Doch nicht immer muss die Mechanik bemüht werden, um den Output der Stromfabriken zu steigern. Oft ist Software der Schlüssel zu mehr Wirtschaftlichkeit. Die Rede ist von Diagnose-Tools, die über den Zustand einer Anlage informieren. Einsetzen lassen sich die Programme bei neuen Anlagen ebenso wie bei bestehenden. In beiden Fällen wird die Software in die Leittechnik integriert.

Die Programme werten wesentliche Anlagenparameter aus und erlauben so Rückschlüsse auf den Zustand der Komponenten, um Fahrweise und Servicemaßnahmen besser zu koordinieren. Das klingt zunächst einfach, liegen der Leittechnik doch die wesentlichen Fakten vor, um den Betrieb zu optimieren, doch damit alleine ist es nicht getan, versichert Diplom-Ingenieur Junga. „Wichtig ist es, die Werte der unzähligen Sensoren richtig zu interpretieren.“ Und das können die Siemens-Mannen, denn schließlich greifen Sie auf einen reichhaltigen Erfahrungsschatz zurück.

„Unsere Kenntnisse resultieren aus einem Anlagenpark mit rund 500.000 Megawatt installierter Leitung“, sagt Junga. Das sei rund ein Drittel der weltweiten Energieerzeugung, verdeutlicht der Maschinenbauer stolz. „Ein derart umfassendes Wissen kann ein Betreiber allein gar nicht aufbauen“, betont Jungas Kollege Harald Hesse. Er leitet den Kraftwerksservice Deutschland und kennt die Probleme seiner Ansprechpartner: „Niedrige Stromgestehungskosten und eine solide Kalkulationsbasis sind den Stromerzeugern wichtig, egal ob alteingesessener Energieversorger oder junger Independent Power Producer.“

Die begehrte Kalkulationsgrundlage liefern die Diagnosewerkzeuge der Siemens AG. Sie machen aus Zahlenwerten, die die Sensorik liefert, wertvolle Informationen. Informationen über den gerade erreichten Wirkungsgrad, die Effizienz, aber auch über die Restlebensdauer der Komponenten. „Damit können die Kraftwerksleiter eine zustandsorientierten Instandhaltung verwirklichen und von der bisherigen, intervallorientierten Instandhaltung abgehen“, erklärt Hesse begeistert.

Das bedeutet unter Umständen deutlich längere Laufzeiten bis zum nächsten Instandhaltungstermin. Dafür jedoch müssen sich die Kraftwerksbetreiber nahe an die Grenzen der Technik heranwagen.

„Ohne diagnosebasierte Systeme wäre das ein riskantes Unterfangen“, meint Junga. Ein solches System im Alleingang zu installieren, hält er jedoch nicht für sinnvoll. „Wir können das Wissen aus anderen Projekten einbringen. So wird aus dem Diagnose-Tool ein lernendes System, das ein immer besseres Ausreizen der Anlagen ermöglicht.“ Was das in Konsequenz für den Anlagenlieferanten bedeutet, darüber sind sich die Siemens-Experten bewusst: „Während wir bei der intervallorientierten Instandhaltung lange im Voraus die Revisionsarbeiten planten, fallen diese Entscheidungen heute deutlich kurzfristiger. Das verpflichtet uns zu einer höheren Flexibilität“, sagt Hesse.

Auf den spontanen Ersatzteilbedarf, den eine zustandsorientierte Instandhaltung mit sich bringt, hat sich Siemens PG eingestellt. Gasturbinenersatzteile zum Beispiel gibt es ab Lager, um Anlagenstillstände möglichst kurz zu halten. Ähnlich sieht es mit anderen Komponenten aus, die für den Kraftwerksbetrieb wesentlich sind.

Auch nicht nur hinsichtlich Fertigungsabläufen und Lagerhaltung hat sich an dem Geschäft der Mülheimer etwas geändert: Siemens PG versteht sich hierals Partner der Kraftwerksbetreiber.

„Anlagenlieferant und Kraftwerksbetreiber rücken immer dichter zusammen“, sagt Hesse. Das dokumentieren nicht zuletzt die langfristigen Wartungs- und Instandhaltungsverträge, die Investoren mehr Planungssicherheit geben sollen.

Mehr denn je gefragt sind außerdem Betreibermodelle. Deren Vorteil liegt auf der Hand. Junga: „Dann weiß der Investor, dass wir ebenfalls an einem hohen Profit der Anlage interessiert sind.“ Vereinbarte Zielmarken gelten als Maßstab für Erfolg oder Misserfolg und entscheiden - auch für die Betreibergesellschaften der Siemens PG - über die finanzielle Situation bei dem jeweiligen Projekt.

Junga sieht eine klaren Trend: „Anlagenlieferant und Betreiber werden wirtschaftlich immer abhängiger voneinander, denn nur ein Kunde mit profitablen Anlagen bleibt langfristig unser Kunde“, so die einleuchtende Begründung. Deswegen prophezeien Hesse und Junga engere Partnerschaften. „Langfristige Instandhaltungsverträge, Verfügbarkeitsgarantien und Betreibermodelle werden in Zukunft an Bedeutung gewinnen.“

Ihren Kunden raten die beiden, heute schon in moderne Technik zu investieren, um sich rechtzeitig Wettbewerbsvorteile zu verschaffen. Bei der Auswahl der geeigneten Maßnahmen können Diagnose-Tools übrigens auch Hilfestellung geben: Sie lassen Rückschlüsse darauf zu, welche Komponenten sinnvoll zu ersetzen sind. Investitionsentscheidungen lassen sich so auf eine solide Grundlage stellen.

Universalgeneratoren

Der Siemens-Bereich Power Generation (PG) ist Hauptlieferant der Generatoren für alle Anwendungsgebiete der Gasturbine H25 des japanischen Herstellers Hitachi. Die „Universalgeneratoren“ aus dem Werk Erfurt können je nach Bedarf für 50 oder 60 Hz im Leistungsbereich von 25 bis 35 MW eingesetzt werden. Die Maschinen, die im so genannten Package-Design ausgeliefert werden, sind mit allen Hilfsaggregaten auf einem Grundrahmen komplett montiert. Sie können sofort nach dem Zusammenbau mit der Antriebsturbine zum fertigen Turbosatz und dem Anschluss der Versorgungsleitungen Strom erzeugen. Die Verfügbarkeit der Erfurter Generatoren liegt bei fast 100 %.

Die Auslegung der Maschinen entspricht den weltweit üblichen Standards. Erwähnenswert ist das niedrige Geräuschniveau und die Wartungsfreundlichkeit der Maschinen. Durch die hohe Fertigungsgenauigkeit und die eingesetzte Ganztränk-Technologie (GVPI) sind die Generatoren sehr robust, versichert Siemens PG. Bei dieser Technologie wird der gesamte Generatorständer im Vakuum in Epoxydharz getränkt und anschließend ausgehärtet. Sogar Störungen aus dem Netz stellenkeine unzulässige Beanspruchung der Generatoren dar.

Erschienen in Ausgabe: 05/2001