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Thermodynamische Methode zur Energieoptimierung

In den letzten Monaten haben unsere Ingenieure an drei Anlagen thermodynamische Leistungsmessungen durchgeführt. Ziel: Auslotung von Möglichkeiten zur Produktionsoptimierung.

Nach einer ersten Messung, die auf einer Pelton-Turbine mit mehr als 140 MW durchgeführt wurde, konnte dem Eigentümer ein Vorschlag für eine geeignetere Düsenanzahl unterbreitet werden. Die daraus resultierende Energieeinsparung entsprach dem Jahresverbrauch von 200 Haushalten.

Bei einer weiteren Messkampagne an einer Francis-Turbine wurde ein Wirkungsgradabfall von fast 14% bei Teillast und das Vorhandensein von potenziell erosiver Kavitation festgestellt. Um diesem entgegenzuwirken, wurde eine ein Verbesserungsmassnahme vorgeschlagen, mit der der Produktionsverlust signifikant reduziert werden kann. Der Energiegewinn entspricht der Jahresproduktion einer 300 m² Photovoltaik-Anlage.

Schliesslich wurde die Leistung von zwei Pumpenaggregaten von 15 MW, die mit Laufrädern mit und ohne Beschichtung gegen hydro-abrasive Erosion ausgestattet sind, mehrmals ausgewertet. Das Ziel bestand darin, die Entwicklung des Wirkungsgrads über die Pumpzeiträume hinweg zu beobachten und so die Strategie für die Überholung der Verschleissteile zu optimieren. Die Ergebnisse der unbeschichteten Räder waren überraschend: Sie wiesen einen leichten Rückgang des Wirkungsgrads, aber eine höhere Pumpenleistung auf. Eine echte Herausforderung! 

Diese Beispiele machen deutlich, dass die thermodynamische Methode, die vor mehr als einem Jahrhundert erfunden wurde und üblicherweise für die Überprüfung vertraglicher Garantien verwendet wird, heute auch erfolgreich für die Optimierung der Stromerzeugung angewandt werden kann.



Bild: Temperatursonde am Auslaufkanal einer Francis-Turbine



Grafik: Optimierter Betriebsmodus einer Pelton-Turbine

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