VERBUND präsentiert das „Digitale Wasserkraftwerk 4.0“

Europaweit einzigartige Live-Demonstration im steirischen Pilotkraftwerk Rabenstein: VERBUND präsentiert gemeinsam mit der europäischen Kraftwerks-Vereinigung, mit der Technischen Universität Graz sowie mit Technologiepartnern erstmals die Zukunft der Stromerzeugung in einem „digitalisierten Wasserkraftwerk 4.0“.

Frohnleiten, 26. April 2019

Der Tauchroboter kann zentimetergenau an das Laufrad der Turbine gesteuert werden. Die Anomalie-Detektoren hatten zuvor aufgrund der Sensordaten aus dem hundert Tonnen schweren Maschinensatz angeschlagen.

Präsentation des Digitalen Wasserkraftwerks in Rabenstein (Mur): Michael Artner steuert den Tauchroboter
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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.

Der Blick in die Arbeitswelt der Zukunft wurde im steirischen Murkraftwerk Rabenstein heute bereits Realität: VERBUND präsentierte im Rahmen eines internationalen Workshops der europäischen Kraftwerksvereinigung VGB PowerTech und der Technischen Universität Graz das „digitale Wasserkraftwerk 4.0“.

Wasserkraft goes digital: Europaweit erstmalige Leistungsschau im Pilotkraftwerk

Was vor wenigen Jahrzehnten noch bahnbrechend war – etwa die zentrale Fernsteuerung ganzer Wasserkraftwerksgruppen – ist heute technisch bewährter Standard. Die Digitalisierung erfasst mittlerweile alle Bereiche des Alltags. Auch die seit mehr als 100 Jahren bewährte Stromerzeugung aus Wasserkraft steht vor den Herausforderungen der vierten industriellen Revolution.

Mit dem Innovationsprogramm „Hydropower 4.0 – Digitales Wasserkraftwerk“ wurden von VERBUND bereits vor zwei Jahren Entwicklungsmodule gestartet, 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“, sagte Karl Heinz Gruber, Geschäftsführer der VERBUND Hydro Power GmbH, heute im Rahmen der ersten Live-Demonstration des digitalen Wasserkraftwerks 4.0.

„VERBUND konnte bei diesem Know-how-Aufbau von Beginn weg auf die enge Zusammenarbeit mit zahlreichen österreichischen und internationalen Forschungs- und Technologiepartnern zählen“, so Gruber. Dieser Ansatz ist in der Wasserkraftbranche einzigartig und findet daher auch international große Aufmerksamkeit.

Digitale Innovationen wurden im Murkraftwerk Rabenstein erprobt und weiterentwickelt

Im Pilotkraftwerk Rabenstein werden seit mehr als einem Jahr vielversprechende digitale Testsysteme konzipiert und erprobt. In weiterer Folge wurde die Praxistauglichkeit dieser Technologien im täglichen Betrieb rund um die Uhr getestet und gegebenenfalls für einen optimalen Einsatz in der Wasserkraft weiterentwickelt. „Mit dem Programm Hydropower 4.0 werden alle Dimensionen für einen erfolgreichen digitalen Weg erreicht: Agilität, Zusammenarbeit über alle Bereiche, Schnelligkeit in der Umsetzung innovativer Konzepte, basierend auf einer flexiblen IoT-Plattform“, sagt Thomas Zapf, Holding-Bereichsleiter Digitalisierung in der VERBUND AG.

Die an die jeweiligen Systeme gestellten Anforderungen sind sehr herausfordernd, zumal es die bereits hohe Effizienz und Verlässlichkeit der Wasserkraft noch weiter zu erhöhen gilt. Bernd Hollauf, VERBUND-Projektleiter für das „digitale Wasserkraftwerk 4.0“:

„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.“

• Intelligente Sensorik-Konzepte, wie beispielsweise akustische Überwachungssysteme, verknüpft mit künstlicher Intelligenz stellen die Datenbasis für Anomaliedetektions- und Prognosemodelle dar. Mit derartigen Modellen kann ein Störfall bzw. auch Maschinenversagen rechtzeitig vorhergesagt werden.
• Unter Digitalen Zwillingen werden im Pilotkraftwerk speziell entwickelte Prognosemodelle verstanden. Diese errechnen mit Hilfe der Sensordaten die Restlebensdauer von wichtigen Maschinenteilen. Außerdem können die Auswirkungen unterschiedlicher Betriebsweisen untersucht werden.
• Kann trotz der digitalen Überwachungssysteme ein Störfall nicht vermieden werden, stellen mobile Assistenzsysteme alle für die Störungsbehebung erforderlichen Informationen zeitnah über mobile Endgeräte (z.B. Tablet, Smartphone, Datenbrillen) an jedem Ort im Kraftwerk bereit. Ein virtuell begehbares Kraftwerksmodell bietet neue vielversprechende Möglichkeiten etwa für Schulungszwecke, für Vorbereitungen auf Krisenfälle, für Umbauprojekte oder auch in definierten Fällen für den Betrieb und die Instandhaltung von Wasserkraftwerken.
• Für den Bereich der vorgeschriebenen umfassenden Inspektion und Vermessung der Anlagen und des Gewässeruntergrunds können dank moderner, vorwiegend aus dem Offshore-Bereich stammender Technologien, neue Konzepte entwickelt werden. 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. Daten 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“, sagt VERBUND Hydro Power-Geschäftsführer Karl Heinz Gruber.

Digitalisierungs-Barometer – Weltpremiere für ein System 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 kann jedes Wasserkraftunternehmen eigenständig seinen aktuellen Status auf dem Weg in die digitale Zukunft mit den eigenen Zielvorgaben sowie dem gesamten Marktumfeld abgleichen.

Hochkarätiger Expertenaustausch: Europäische Wasserkraft-Spezialisten in der Steiermark

VGB PowerTech ist der internationale Fachverband der Kraftwerksbetreiber und hat in Graz gemeinsam mit VERBUND und dem Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation der TU Graz den 2. internationalen Workshop „Digitalisierung in der Wasserkraft“ organisiert, um den europaweiten Erfahrungsaustausch der Wasserkraftexperten zu forcieren.

Einen Tag lang tauschten sich 170 Fachleute aus 90 Unternehmen und Institutionen aus 14 Ländern unter dem Vorsitz von VERBUND über digitale Entwicklungen im Energie-Sektor aus. Im Mittelpunkt stand dabei auch die Themenstellung Datenschutz und Cybersicherheit.