Kugelschieber,
Die in dem Kraftwerk verbauten Komponenten haben beeindruckende Maße: Mitte 2015 transportierte Voith beispielsweise einen 170 Tonnen schweren Kugelschieber von der firmeneigenen Fertigung in Shanghai nach Portugal. (Bild: Voith Hydro)

Auch bei der Ölhydraulik für das portugiesische Pumpspeicherkraftwerk beschritten die verantwortlichen Ingenieure neue Wege. Entgegen der Regel wurde der Leitapparat zur Regulierung der dem Laufrad zugeführten Wassermenge mit einzelgeregelten Leitschaufeln ausgestattet – anstatt mit einem Regelring und zwei Hydrozylindern.

Neben der einfacheren Montage ergaben sich zwei zusätzliche Vorteile daraus: Die Dämpfung von Vibrationen und die Vermeidung von zusätzlichen Überlastsicherungen, zum Beispiel bei einem verklemmten Leitrade durch Fremdkörper. Der Antrieb erfolgt mittels Regelventilen mit integrierter Elektronik und Bus-Ansteuerung (Profinet oder Ethernet). Weiterhin wurden Kolbenspeicheranlagen als Leistungs- und Energiereserve für den Antrieb des Turbinenleitrades und des Kugelschiebers verwendet.

Online-Überwachung des Öls

„Insgesamt haben wir in dem neuen Pumpspeicherkraftwerk Frades II vier Speicherbatterien mit einem Gesamtvolumen von 6.000 Litern verbaut. Diese werden mit einem Betriebsdruck von bis zu 170 bar betrieben. Damit gehören die Maschinen zu den leistungsstärksten ihrer Art mit Kolbenspeichertechnologie“, erklärt Lars Meier. Bei Frades II kommt zudem ein online-basiertes System zur Überwachung möglicher Kontaminationen des Öls zum Einsatz, das bisher im Wasserkraftbereich nicht Standard ist. Durch Partikelzähler und Feuchtigkeitsmessungen können damit potenzielle Verunreinigungen im Öl erkannt und schnell Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Da die Ölhydraulik neben der Leistungsregulierung auch für das sichere Trennen der Maschine vom antreibenden Wasserstrom verantwortlich ist, muss das Design einen solchen Anspruch widerspiegeln. Dies geschieht durch fail-safe und Monitoring-Lösungen.

Maschinenhalle,
Blick in die riesige Maschinenhalle. (Bild: Voith Hydro)

Weiterhin kommt bei dem portugiesischen Kraftwerk das von Voith entwickelte Anlageschutzkonzept „2 von 3“ zum Einsatz, das die Zuverlässigkeit und Betriebsbereitschaft erhöht. Dieses Konzept folgt dem demokratischen Prinzip. Erst wenn mindestens zwei von drei redundanten Schutzsystemen gleichzeitig ansprechen, werden die Turbinen stillgesetzt.

Das Pumpspeicherkraftwerk Frades II liefert einen bedeutenden Beitrag zur Netzstabilisierung und den weiteren Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie in Portugal. Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme gilt es als Vorzeigeprojekt für weitere Anlagen weltweit. jl

 

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Hintergrundwissen

Antriebswelle,
Die Antriebswelle als Verbindung zwischen Generator und Turbine. (Bild: Voith Hydro)

Das Pumpspeicherkraftwerk

Das Pumpspeicherkraftwerk befindet sich im Nordwesten Portugals und ist in einer unterirdischen Kaverne installiert. Es ist nicht als Einzelanlage konzipiert, sondern bildet eine wichtige Ergänzung für das aus acht Anlagen bestehende Kaskadensystem Cávado-Rabagão-Homem. Der Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterwasserbecken beträgt 420 Meter.

Erneuerbare Energien in Portugal

Portugal setzt bei der Stromversorgung vor allem auf Wind, Sonne und Wasserkraft. Seit der Jahrtausendwende hat das Land seine Kapazitäten für die Stromerzeugung aus Windkraft vervielfacht. Im Jahr 1998 verfügte Portugal erst über 51 MW installierter Leistung bei Windkraftanlagen, 18 Jahre später waren es bereits über 5.000 MW. Das Rückgrat für den weiteren Ausbau der Stromerzeugung aus regenerativen Energieträgern bilden leistungsfähige Pumpspeicherwerke. Fast ein Drittel der erneuerbaren Energie in Portugal stammt aus Wasserkraft.

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