Der Tauchroboter lässt sich zentimetergenau an das Laufrad der Turbine steuern. Zuvor hatten Anomalie-Detektoren hatten auf Basis der Sensordaten aus dem hundert Tonnen schweren Maschinensatz angeschlagen. Im „digitalen Zwilling“ wurde eine massive Lebensdauerverkürzung wichtiger Maschinenteile erkennbar. Und noch während die Betriebsingenieure die Turbine für eine Schnellinspektion abstellen, wird für eine eventuell erforderliche Trockenlegung der Einlaufbereich der Maschinen mit dem Echtzeit-3D-Sonar auf Ablagerungen unter Wasser kontrolliert.
Mit seinem digitalen Wasserkraftwerk 4.0 präsentiert Verbund die Arbeitswelt der Zukunft im steirischen Murkraftwerk Rabenstein. Anlass war ein internationaler Workshop der europäischen Kraftwerksvereinigung VGB PowerTech und der Technischen Universität Graz.
Wasserkraftwerk 4.0 im Detail
Schon vor zwei Jahren startete das österreichische Versorgungsunternehmen im Rahmen des Innovationsprogramm „Hydropower 4.0 - Digitales Wasserkraftwerk“ Entwicklungsmodule, um die Wasserkraftbranche für die Anforderungen der Energiewende zu rüsten: „Unser Ziel lautet, alle für die Wasserkraft denkbaren Möglichkeiten von digitalen Anwendungen zu evaluieren und die erfolgversprechendsten Technologien in einem Pilotkraftwerk auf den Prüfstand zu stellen“, erklärt Verbund-Hydro-Power-Geschäftsführer Karl Heinz Gruber. Der Ansatz sei in der Wasserkraftbranche einzigartig und finde daher auch international große Aufmerksamkeit, bekräftigt Gruber.
Seit mehr als einem Jahr werden im Pilotkraftwerk Rabenstein digitale Testsysteme erprobt. Anschließend wurde deren Praxistauglichkeit im täglichen Betrieb getestet und gegebenenfalls für einen optimalen Einsatz in der Wasserkraft weiterentwickelt.
Umfangreiches Spektrum
„Die Bandbreite der im Pilotkraftwerk Rabenstein getesteten digitalen Technologien ist denkbar vielfältig und reicht von intelligenten Sensorik-Konzepten, Anomaliedetektions- bzw. Prognosemodellen, digitalen Zwillingen, mobilen Assistenzsystemen, virtuellen Kraftwerksmodellen, neuartigen autonomen Vermessungs- und Inspektionskonzepten bis hin zu vernetzten Plattformlösungen", erläutert Bernd Hollauf, Verbund-Projektleiter für das digitale Wasserkraftwerk 4.0
Intelligente Sensorik-Konzepte, wie akustische Überwachungssysteme, verknüpft mit künstlicher Intelligenz stellen die Datengrundlage für Anomaliedetektions- und Prognosemodelle. So lassen sich Störfälle oder auch Maschinenversagen rechtzeitig vorhersagen.
Prognose und Assistenz
Unter Digitalen Zwillingen werden im Pilotkraftwerk speziell entwickelte Prognosemodelle verstanden. Sie errechnen mit Hilfe der Sensordaten die Restlebensdauer von wichtigen Maschinenteilen. Zudem können die Auswirkungen unterschiedlicher Betriebsweisen untersucht werden.
Wird trotz der digitalen Überwachungssysteme ein Störfall nicht vermieden, stellen mobile Assistenzsysteme alle für die Störungsbehebung erforderlichen Informationen zeitnah über mobile Endgeräte an jedem Ort im Kraftwerk bereit. Ein virtuell begehbares Kraftwerksmodell bietet neue Möglichkeiten etwa für Schulungszwecke, für Vorbereitungen auf Krisenfälle, für Umbauprojekte oder auch in definierten Fällen für den Betrieb und die Instandhaltung von Wasserkraftwerken.
Offshore-Technologie im Einsatz
Für die Inspektion und Vermessung der Anlagen und des Gewässeruntergrunds wurden vorwiegend neue Konzepte entwickelt mit Technologien, die vorwiegend aus dem Offshore-Bereich stammend. Sogenannte Remotely Operated Vehicles (ROV) und Autonomous Surface Vehicles (ASV) werden bereits im realen Betrieb in einzelnen Kraftwerken eingesetzt und die autonome Vermessung und Inspektion könnte bald in allen Anlagen Realität werden.
Nicht zuletzt sollen vernetzte Plattformlösungen im Wasserkraftwerk bisher isolierte Daten- und Informationssysteme miteinander verbinden. Die Informationen sollen bereichsübergreifend und auf Knopfdruck dezentral und zentral zur Verfügung stehen und schnelle Analysen ermöglichen.
„Digitale Technologien werden unsere Mitarbeiter in den Kraftwerken nicht verdrängen, sondern diese vielmehr in Form eines zuverlässigen Assistenzsystems in ihrer täglichen Arbeit unterstützen“, versichert Gruber zudem.
Digitalisierungs-Barometer zur Statusbeurteilung
Ein auf die Besonderheiten der Wasserkraft zugeschnittenes Bewertungstool soll Wasserkraftunternehmen bei der Verwirklichung der digitalen Transformation unterstützen: Der „Digitalisierungs-Barometer“ ermöglicht die Evaluierung sowohl des Ist-Zustands als auch des angestrebten Ziel-Zustands in drei Jahren im Vergleich zum Branchendurchschnitt. Bewertet und ausgewertet werden dabei mehr als 30 Handlungsfelder zu digitalen Maßnahmen.
Mit dem Digitalisierungs-Barometer könne jedes Wasserkraftunternehmen eigenständig seinen aktuellen Status auf dem Weg in die digitale Zukunft mit den eigenen Zielvorgaben sowie dem gesamten Marktumfeld abgleichen, so Verbund. (sg)
