Standards gegen Schalldruck

Neues Schallhaubenkonzept bei 400-MW-Kraftwerk Köln Niehl II

Nach einer Bauzeit von nur eineinhalb Jahren wird derzeit das neue Heizkraftwerk der GEW RheinEnergie AG, Köln-Niehl II fertig gestellt. Erstmals in Deutschland wurde für eine Anlage mit 400 MW elektrischer Leistung ein standardisiertes Schallhaubenkonzept eingesetzt.

11. Oktober 2004

Bestehend aus Gasturbine, Dampfturbine und zwei Generatoren soll das neue GuD-Kraftwerk 400 MW Strom sowie bei Bedarf bis zu 265 MW Wärmeenergie für die Fernwärmeversorgung liefern und einen Wirkungsgrad von 58 % und einen Brennstoffnutzungsgrad von bis zu 86 % erreichen. Sozusagen Premiere in Deutschland hatte dabei das standardisierte Schallhaubenkonzept, das Siemens PG und Faist Anlagenbau gemeinsam entwickelt haben. Bereits bei mehreren Projekten innerhalb Europas sowie Asiens wurden diese Hauben eingesetzt und somit kontinuierlich optimiert.

Die Siemens GT V94.3A überzeugt nicht nur durch ihre Leistung, auch die abgestrahlte Schallleistung von 124 dB stellt für Akustiker eine interessante Aufgabe dar. Nach der A-Bewertung sind es zunächst die hohen Frequenzen von 2 und 4 kHz, die mit 115 und 118 dB den dominanten Anteil der Schallleistung darstellen. Mit Schallschutz sehen die Werte anders aus: Für das Projekt Köln-Niehl II ergibt sich ein Schalldruckpegel an der Außenseite der Schutzkabine von 61,6 dB(A), deutlich unterhalb der geforderten 75 dB(A).

Hierbei ist noch anzumerken, dass nun die dominierenden Pegel im unteren Frequenzbereich zwischen 63 und 250 Hz liegen. Dies ist zum einen zurückzuführen auf die hohe Raumrückwirkung (K2-Faktor) der langen Schallwellen bei tiefen Frequenzen und könnte auch bei Bedarf zusätzlich durch eine Massenerhöhung der Schallschutzpaneele weiter optimiert werden. Aus wirtschaftlichen Gründen sollte jedoch darauf geachtet werden, dass ein Standardpaneel verwendet wird, mit dem ein Großteil der Projekte abgedeckt werden kann. Wolfgang Hensel, Siemens System-Verantwortlicher sagt dazu: „Bei der Entwicklung der Standardhaube war eines unserer Ziele, die differenzierten akustischen Kundenanforderungen mit grundsätzlich gleichartigen Standardbauteilen zu erfüllen und damit wirtschaftliche Vorteile zu erreichen. Auch die anderen Komponenten wie Zuluftschalldämpfer, Abluftkanal, Begehtüren oder Rohrdurchführungen sind akustisch so auszulegen, dass sie im Einklang mit der Schalldämmung der Paneele stehen.“

Ein weiteres Kriterium war eine einfache und schnelle De- und Remontage der Schallschutzelemente für Wartungs- und Reparaturarbeiten sowie das komplette Öffnen und Schließen der Haube in jeweils zwei Tagen für eine Revision. Die integrierten Dichtungen in den Stoßfugen der Elemente sowie schnell lösbare Verbindungen bieten hier einen wichtigen Vorteil.

Auch das Beleuchtungssystem inklusive Verkabelung wurde in das Konzept einbezogen und kann im Bedarfsfall in wenigen Stunden de- und remontiert werden. Beim Lüftungskonzept sieht der Standard mehrere Varianten vor. So kann, abhängig vom Standort und somit der örtlichen Umgebungstemperatur, die Anlage mit 2 x 100 % oder 3 x 50 % Lüftungsgeräten ausgelegt werden. Eine separat stehende Ablufteinheit (im Normalfall außerhalb des Gasturbinengebäudes) bietet guten Zugang zu den Ventilatoren und Drucksensoren für Wartung und Reparatur.

Akustisches Gesamtkonzept mit Generator und Diffusor

Das Feuerlöschsystem in der GT-Haube basiert auf CO2-Flutung und setzt voraus, dass die Schallhaube, auch nach mehrfachem Auf- und Abbau, die definierte Leckrate sicher einhält. Die auf die Gesamtoberfläche bezogene Leckagerate in Köln-Niehl beträgt unter 0,1 %, was einer Luftwechselrate bei 50 Pa Druckdifferenz von 15 mal pro Stunde entspricht. Zum Vergleich: ein Wohnhaus der 80er-Jahre hat eine Luftwechselrate von über 20. Herkömmliche Schallhauben liegen bis zu 3 bis 4 Mal höher.

Neben der GT-Schallhaube gehören auch die Kabinen für den Generator, die Heizgasregelventile und den Diffuser zum Gesamtkonzept Schallschutz. Der Diffuser ist mit einer Schallleistung von 130 dB eine der größten Lärmquellen der Anlage, nachdem beim Austritt der Gasturbine noch ein Pegel Lw von 154 dB vorliegt, der durch den Abgaskanal bereits gedämmt wurde.

Wie auch bei der GT zeigt sich die 250-Hz-Frequenz als besonders hartnäckig und bedurfte besonderer Anstrengungen um letztendlich auf einen Außenpegel von 61 dB(A) zu gelangen. Die Einhausung des Generators ist dagegen vergleichsweise einfach. Mit einer Schallleistung von rund 111 dB wird mit den Faist-Standardpaneelen problemlos ein Schalldruckpegel von unter 60 dB(A) außerhalb der Kabine erreicht.

Erschienen in Ausgabe: 10/2004