Die Herausforderung
Messtechnische Überwachung der Pumpspeicherkraftwerke
Die Lösung
Ein engmaschiges Messnetz mit kontinuierlichem Echtzeit-Monitoring von Verformungsvorgängen und ein Frühwarnsystem für kritische Parameter
Das Ergebnis
Ein sicherer und resilienter Betrieb für ein Pumpspeicherkraftwerk, das als Energiespeicher eine Schlüsselrolle für die Energiewende darstellt
für 620 Megawatt Ausgleichsleistung
Verbesserte Anlagensicherheit
Die Herausforderung
Pumpspeicherkraftwerke, wie die im nordhessischen Waldeck, spielen eine Schlüsselrolle für die Energiewende. Sie tragen dazu bei, Angebot und Nachfrage bei Produktion und Verbrauch von Wind- und Solarstrom auszugleichen. Dabei erreichen sie einen einzigartig hohen Wirkungsgrad von bis zu 80 %, um größere Mengen Energie effizient zu speichern. Vor dem Start der Energiewende dienten sie vor allem dem Ausgleich der Tag-Nacht-Verbrauchsschwankungen.
Mit dem wachsenden Anteil von Wind- und Sonnenstrom verändert sich das Anforderungsprofil: Die Kraftwerke werden viel öfter im Tagesverlauf hoch- und herunterreguliert. Dabei strömen an den Uniper-Kraftwerken im nordhessischen Waldeck aus den Oberbecken mitunter mehr als 200.000 Liter pro Sekunde talwärts auf die Turbinen, die die Generatoren antreiben. Ihre statischen Konstruktionen, die Gründungen und der geologische Untergrund sind dabei – bedingt durch das permanent variierende Wasservolumen im Oberbecken – hohen wechselnden Belastungen ausgesetzt. In Waldeck stellte sich die Herausforderung, diese Auswirkungen sorgfältig und kontinuierlich zu messen, um die Betriebssicherheit und Funktionsfähigkeit der Anlage zu gewährleisten.
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Die Lösung
Ein ausgefeiltes und durchdigitalisiertes Messnetz mit fest verbautem Tachymeter und halbjährlich eingesetzten, hochpräzisen Lasertrackern erfasst Deformations-, Verschiebungs- und Setzungserscheinungen und überträgt sie an ein zentrales Erfassungs- und Auswertungssystem, das dem Betreiber Echtzeit-Daten für alle relevanten Parameter liefert. Durch eine intelligente Kombination von jährlichen bzw. halbjährlichen Deformationsmessungen und einem permanenten Monitoringsystem können die Betriebsmannschaften sofort und angemessen auf jede Überschreitung von Norm-Parametern reagieren. Dies ist ein wesentlicher Fortschritt in Bezug auf Sicherheit und Betriebskontinuität, insbesondere bei einer geologischen Schwächezone im Untergrund.
Hier im nordhessischen Waldeck zeigt sich, wie eine so traditionelle Form der Energiespeicherung im Rahmen der Energiewende eine wichtige Rolle einnimmt. Es macht Spaß, mit umfassenden Überwachungsmessungen (Über- und Untertage) die Bauwerke der Anlagen zu kontrollieren. Dabei tragen wir dazu bei die Stabilität der Bauwerke zu gewährleisten und so den Betrieb des Pumpspeicherkraftwerks langfristig zu sichern.
Das Ergebnis
Mit dem Vermessungsmanagement und Frühwarnsystem kann Kraftwerksbetreiber Uniper nicht nur die gesetzlichen Auflagen und Anforderungen für die Betriebssicherheit in exzellenter Weise erfüllen. Die Pumpspeicherkraftwerke in Waldeck können auch weiterhin dauerhaft und verlässlich ihre stabilisierende Funktion im Energiemix erfüllen, der die Netze mit nachhaltigem Strom aus Wind- und Sonnenkraft versorgt. Trotz höherer Anforderungen und Belastungen der Anlage durch die Energiewende – häufige Starts und Stopps im Tagesverlauf, wechselhafte Einspeisungen aus Photovoltaik – kann nachhaltig erzeugte Energie mit hoher Zuverlässigkeit in Nordhessen gespeichert und bei Bedarf von Haushalten und Großverbrauchern kurzfristig abgerufen und ins Netz eingespeist werden. Das Vermessungs- und Monitoring-System ist auch eine wichtige Komponente für das Risikomanagement des Betreibers: Durch die rechtzeitige Identifikation möglicher Verformungen, die über den definierten Grenzparametern liegen, kann früh interveniert werden. Das macht das Wartungsmanagement wirtschaftlicher, verhindert Totalausfälle und sichert die kontinuierliche Leistungsbereitschaft des Kraftwerkes.
Angewandte Arbeitsfelder
Digitalisierung, Umweltschutz, Gesundheitsschutz, Arbeitsschutz und Nachhaltigkeit
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