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01 Im Wasserkraftwerk Imatra werden die Elektrizitäts- und Automatisierungssysteme aufgerüstet sowie die Sicherheit und Umweltfreundlichkeit verbessert

Antriebskomplettpaket für Wasserkraftwerk

02 Imatra, das größte Wasserkraftwerk in Finnland, erzeugt den Strom mithilfe von sieben Turbosätzen. Die Ausstellungsfläche im Wasserkraftwerk ist auch für Besucher geöffnet

03 SEW-Frequenzumrichter der Baureihe Movitrac MC07B steuern Motoren an, die die Einlaufschütze heben und senken. Diese regeln den Wasserdurchfluss von Leitungen und dienen zum Absperren und Aufstauen von Wasserläufen oder Schleusen

04 Aus alt …

05 … mach neu. Bei der Modernisierung wurden Stirnradgetriebemotoren R107DRE180 und Industriegetriebe M1PSF20 von SEW-Eurodrive eingesetzt

Zu den CO 2 -neutralen Formen der Energiegewinnung gehört auch, Strom aus Wasserkraft zu erzeugen. Im Süden Finnlands werden dazu seit 1929 die Imatrafälle genutzt. Nun hat sich der Betreiber entschieden, das Imatra-Kraftwerk zu modernisieren. SEW-Eurodrive liefert dazu ein Antriebskomplettpaket, das unter anderem Stirnradgetriebemotoren, Industriegetriebe sowie Frequenzumrichter beinhaltet.

Imatra liegt in der finnischen Region Südkarelien, nahe der Grenze zu Russland. Hier durchläuft der Fluss Vuoksi den Salpausselkä-Höhenzug, der die finnische Seenplatte im Süden und Osten begrenzt. Auf einer Länge von rund 500 m stürzt er hier als Wasserfall in einer engen Granitschlucht 18 m in die Tiefe. Der Imatrafall ist die älteste touristische Sehenswürdigkeit Finnlands. Seit 1929 werden die Fälle allerdings zur Stromerzeugung genutzt und das Wasser umgeleitet. Nur zu bestimmten Zeiten öffnet man die Schleusen und flutet das alte Flussbett. Betreiber des Imatra-Kraftwerks ist die Fortum Oyj (Aktiengesellschaft). Das finnische Energieunternehmen ist vor allem in den nordischen und baltischen Ländern sowie in Polen und Russland tätig. Es betreibt und wartet mit seinen rund 10.400 Mitarbeitenden Kraftwerke und erbringt noch weitere Dienstleistungen im Energiebereich. Hauptaktivitäten sind die Erzeugung und Distribution von Elektrizität und Wärme. Dabei entfällt ein Drittel der jährlichen Stromproduktion von Fortum auf Wasserkraft.

Mehr Kapazität, höhere Effizienz und Zuverlässigkeit
Um die Kapazität des Wasserkraftwerks Imatra zu steigern, werden von 2013 bis 2015 umfangreiche Modernisierungsarbeiten durchgeführt. Nach Abschluss dieser Maßnahmen soll es kapazitäts- und produktionstechnisch das größte Wasserkraftwerk Finnlands sein. Im Rahmen des Projekts erfolgt die vollständige Modernisierung von zwei der sieben Anlagen des Kraftwerks. Dies umfasst konkret die Anlagen 3 und 4, bei denen die Turbinen und Generatoren sowie die Elektrizitäts- und Automatisierungssysteme aufgerüstet werden. Begonnen wurde mit der Modernisierung der elektrischen Systeme im Sommer 2013. Sie soll bei Anlage 3 im Sommer 2014 und bei Anlage 4 im Sommer 2015 planmäßig abgeschlossen werden. Außerdem werden die Sicherheit und Umweltfreundlichkeit des Kraftwerks im Zuge des Projekts verbessert. So sorgen technische Aufrüstungen beispielsweise für die Reduzierung des Ölverbrauchs. Insgesamt ist geplant, die Kapazität des Kraftwerks Imatra von derzeit 178 MW auf 192 MW zu steigern. Einen bedeutenden Anteil dieses Anstiegs sollen die neuen Turbinen beitragen, die effizienter arbeiten. Derzeit ist in den Anlagen 3 und 4 noch überwiegend die Originalausrüstung aus den 1920er-Jahren im Einsatz. Die Modernisierung ist Teil des Förderprogramms für Wasserkraft, in das der Fortum-Konzern jährlich etwa 100 Mio. € investiert. Ziel dieses Programms ist es, die Produktionskapazitäten für Wasserkraft auszubauen, die Sicherheit zu verbessern und eine hohe Verfügbarkeit zu sichern. Durch das Investitionsprogramm soll die Wasserkraftkapazität von Fortum in der nordischen Region jährlich um etwa 10 MW bis 20 MW steigen. Derzeit hat der Betreiber in den nordischen Ländern Wasserkraftkapazitäten von etwa 4.600 MW.

Komplettangebot aus einer Hand
Bei der externen Auftragsvergabe war der Betreiber bestrebt, möglichst viele regionale Unternehmen zu berücksichtigen. In diesem Zusammenhang erhielt SEW-Eurodrive Finnland Ende 2012 eine Anfrage für den Tausch von Getrieben im Wasserkraftwerk Imatra. Der zuständige Vertriebsingenieur nahm bei einem Kundenbesuch die Anforderungen auf und trug zusätzliche Informationen über die Anwendung zusammen. Auf Grundlage dieser Daten erarbeiteten die Antriebstechnikspezialisten eine umfassende und individuelle Lösung für das Modernisierungspaket. Das Angebot umfasste SEW- und Drittkomponenten, darunter Fliehkraftbremsen, die konzeptionelle Entwicklung, Bemessung von Getrieben und Frequenzumrichtern, die Schnittstelle zum darüber liegenden Steuersystem, Demontage der vorhandenen Ausrüstung, Entwicklung adaptiver Konstruktionen, Installation der Komponenten vor Ort und Inbetriebnahme der Frequenzumrichter. In Summe sorgen später 14 Stirnradgetriebemotoren R107DRE180 zusammen mit 14 Frequenzumrichtern Movitrac MC07B dafür, die Einlaufschütze zu heben und zu senken. Sie regeln den Wasserdurchfluss von Leitungen und dienen zum Absperren und Aufstauen von Wasserläufen oder Schleusen.

Das untere Schütz wiegt 29.000 kg und das obere 19.000 kg. Die Antriebe sind so ausgelegt, dass sich die Zeit für den Hebevorgang von 26 min auf 22 min reduziert. Die Zeit für das Senken verringert sich von 16 min auf 11 min. Die Umrichter sind hier grundsätzlich mit der Hubwerksfunktion und einer langen Startrampe ausgestattet, um die Einlaufschütze möglichst optimal und autark zu bewegen. Vor der Modernisierung wurde die Fliehkraftbremse für das Senken des Einlaufschützes eingesetzt. Nun wird sie nur noch im Notfall für das Schließen verwendet. Auch die Zeit für dieses Not-Schließen wurde um 3 min verringert auf jetzt 10 min. SEW-Industriegetriebe der Serie M1PSF20 werden eingesetzt, um die Drehzahl entsprechend den Fliehkraftbremsen zu erhöhen. Im Fall eines Netzausfalls sorgen ein DC/DC-Wandler und Pufferbatterien für das Öffnen der Bremsen der Getriebemotoren zum Not-Schließen des Einlaufschützes.

Arbeitsfortschritt verläuft nach Plan
Der Lieferumfang von SEW-Eurodrive umfasste die Ausführung der Schaltschränke, die Auswahl der Komponenten und die Inbetriebnahme der Anlage. Partner wurden als Unterlieferanten eingesetzt und waren zuständig für die mechanische Anpassung, die Demontage der alten Anlage und die Installation der Komponenten. Die Wahl fiel auf die SEW-Landesgesellschaft Finnland, da sie einzig ein Komplettpaket mit dem genannten Umfang anbot. Das Projekt liegt gut im Zeitplan – die ersten zwei Einlaufschütze sind bereits modernisiert. (ih)

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Autor:
Hans-Joachim Meier ist zuständig für den Vertrieb Industriegetriebe im Drive Technology Center Nord von SEW-Eurodrive in arbsen/Hannover. hans-joachim.meier@sew-eurodrive.de