Wie erzeugen wir mit Wasserkraft effektiv Strom?

HERAUSFORDERUNG

Wasser ist eine saubere und nachhaltige Quelle zur Erzeugung von elektrischem Strom. Doch um ein Wasserkraftwerk effizient zu betreiben, bedarf es modernster Technologien, viel Erfahrung und einer partnerschaftlichen Zusammenarbeit zwischen Kraftwerksbetreibern und Lieferanten.

LÖSUNG

Betreiber sollten eine ganzheitliche Strategie verfolgen, die Digitalisierung, Expertenwissen und ein vorausschauendes Wartungsmanagement kombiniert: ein Weg, den ANDRITZ und Inkia Energy im Wasserkraftwerk Cerro del Águila in Peru erfolgreich eingeschlagen haben.

Interaktive Karte: Fluss Mantaro, Peru

„Wasserkraftwerke nachhaltig und profitabel zu betreiben, ist eines unserer Kernthemen.“

Peter Gnos

Vizepräsident für Market Management & Projektentwicklung in Lateinamerika, ANDRITZ Hydro

Hand in Hand

Auf über 1.500 Metern Seehöhe inmitten der peruanischen Anden liegt das zweitgrößte Wasserkraftwerk des Landes, Cerro del Águila. Auf dem „Hügel der Adler“, unmittelbar am Unterlauf des Flusses Mantaro, werden seit 2016 pro Jahr durchschnittlich 3.200 Gigawattstunden sauberer Strom aus Wasserkraft produziert, die ins peruanische Stromnetz fließen.

Das entspricht ungefähr dem elektrischen Energiebedarf von 2,5 Millionen peruanischen Haushalten. ANDRITZ lieferte und installierte die gesamte elektromechanische Ausrüstung, einschließlich dreier großer Francisturbinen mit je 171 Megawatt Leistung. Doch das war nur der Auftakt.

Staumauer des Wasserkraftwerks Cerro del Águila

Nach der Inbetriebnahme wurde mit dem Betreiber des Kraftwerks, Inkia Energy, eine intensive Zusammenarbeit begründet. Die beiden Unternehmen schlossen eine Servicevereinbarung mit einer Laufzeit von zehn Jahren, um die Anlage möglichst variabel und wirtschaftlich zu betreiben – und zwar im engen Austausch.

Der Dreh- und Angelpunkt ist dabei Metris DiOMera, die von ANDRITZ entwickelte digitale Plattform, mit deren Hilfe sich Wasserkraftwerke aus weiter Ferne überwachen, ihre Leistung zielgerichtet steuern und Wartungsarbeiten punktgenau planen lassen.

„Die Basis von Metris DiOMera bildet eine Vielzahl permanent erhobener Daten aus dem laufenden Betrieb des Kraftwerks und aus seiner Umgebung“, sagt Peter Gnos, Vizepräsident für Market Management & Projektentwicklung in Lateinamerika von ANDRITZ Hydro.

Dazu zählen u. a. der Wasserstand des Mantaro, Anteil und Dichte von Sand und Sedimenten im Wasser, aber auch die Öltemperatur und der Öldruck in den hydraulischen Aggregaten des Kraftwerks, die Vibrationen der Maschinen und die Temperatur des Kühlwassers.

„Gemeinsam mit ANDRITZ erreichen wir ein hohes Maß an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Leistung des Kraftwerks.“

Frank Sugrañes

Chief Technical Officer, Inkia Energy

All diese Informationen werden in Cerro del Águila erhoben und gesammelt, über eine sichere Online-Verbindung an das ANDRITZ Hydro Global Control Center im norditalienischen Schio gesendet und dort von ANDRITZ-Experten mit jahrzehntelanger Erfahrung auf Basis ausgeklügelter mathematischer Modelle und Algorithmen analysiert.

„So lässt sich zum Beispiel anhand auffälliger Leistungs-, Vibrations- oder Temperaturänderungen rasch erkennen, wenn die Anlage nicht optimal gesteuert wird oder wenn sich Probleme abzeichnen. Auf Basis der Fakten und unserer Prognosen beraten wir dann die Kollegen von Inkia Energy und schlagen Handlungsoptionen vor“, sagt Peter Gnos.

Außerdem, und das ist besonders hilfreich für den Betreiber, wird Metris DiOMera damit zu einem wichtigen Werkzeug, um fundierte Aussagen über die künftige Leistung und den Verschleiß von elementaren Komponenten wie Lagern, Laufrädern oder Generatoren treffen zu können.

Agil und vorausschauend

Der Ansatz überzeugte Inkia Energy: „Gemeinsam mit ANDRITZ teilen wir uns die Verantwortung zur Erzielung bestmöglicher Betriebsbedingungen im Kraftwerk“, sagt Frank Sugrañes, Chief Technical Officer des Energieversorgers. „ANDRITZ garantiert uns, dass die Anlage unter vorher definierten Bedingungen möglichst gute Leistungen bringt.

Grundlage dafür sind die tatsächlichen Betriebsstunden, wodurch das Wartungsbudget langfristig optimal verteilt werden kann.“ Die Planung und die Durchführung der Wartungsarbeiten werden flexibler und effektiver, führt Frank Sugrañes aus: „Da sie von ANDRITZ-Fachkräften und unseren Mitarbeitern gemeinsam umgesetzt werden, erreichen wir ein hohes Maß an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Leistung des Kraftwerks.“

In Cerro del Águila hat ein agiles Wartungsmodell Gestalt angenommen, das eine Vielzahl von Variablen – bis hin zu den aktuellen Marktpreisen für Strom – berücksichtigt, um den optimalen Zeitpunkt für die Reparatur und den Austausch von Komponenten zu ermitteln. Transparenz und Wirtschaftlichkeit stehen dabei im Mittelpunkt.

So ist etwa der Wirkungsgrad jeder Turbine aufgrund der digitalen Vernetzung mit Metris DiOMera in Echtzeit abrufbar, die Lebenszeit lässt sich zuverlässig vorhersagen. „Aufgrund der langen Erfahrung mit Projekten in aller Welt und der digitalen Werkzeuge verfügt ANDRITZ über fundiertes Knowhow, um Kunden aktiv beraten zu können“, sagt Peter Gnos und ergänzt: „Wasserkraftwerke nachhaltig und profitabel zu betreiben, ist eines unserer Kernthemen.“

Dass dabei mehr denn je eine variable Nutzung im Vordergrund steht, zeigt sich auch an der Art und Weise, wie in Cerro del Águila das Ersatzteilmanagement gelöst wurde. ANDRITZ stellt für den Kunden Sets aus wichtigen Kleinersatzteilen wie z. B. Filter, Dichtungen und Platinen zusammen, die permanent im Werk vorgehalten, jährlich inventarisiert und gegebenenfalls nachgeliefert werden.

So ist das Team vor Ort gerüstet, um kleinere Reparaturen spontan durchzuführen. „Auf diese Weise vermeiden wir lange Lieferzeiten, können Probleme unmittelbar beheben und gehen Produktionsausfällen aus dem Weg“, erklärt Frank Sugrañes. „Die Zusammenarbeit mit ANDRITZ ist vertrauensvoll und gut, wir prüfen deshalb die Umsetzung weiterer Verbesserungen in der Anlage. Am Ende zählt der beiderseitige Nutzen.“