Im Juli 2017 kam es auf Grund eines sehr lokalen Starkregenereignisses im Einzugsgebiet eines Schweizer Kraftwerkes zu einem drastischen Anstieg der Schwebstoffkonzentration im Zufluss des Wasserkraftwerkes.
Während der maximale Abfluss mit 38 m³/s ungefähr den doppelten Ausbauabfluss der Wasserfassung betrug, wurden sehr hohe Schwebstoffkonzentrationen von 110 g/l erreicht. Ohne ein Ausleiten des Wassers wären 14600 t Feinsediment in das Kraftwerksystem gelangt und hätten dort durch hydroabrasiven Verschleiß zu massiven Schäden an Turbinenbauteilen geführt. Eine Abnahme des Wirkungsgrades der Turbinen und sogar ein sofortiger Austausch der Laufräder bei Volllastbetrieb wären die Folgen gewesen.
Ein optimales Schwebstoffmonitoring hätte den Anstieg der Schwebstoffkonzentration frühzeitig erkannt und das Kraftwerk hätte durch rechtzeitiges Ausleiten und außer Betrieb nehmen der Turbinen Schäden in Höhe von 76000 € vermeiden können.
Da auch ein Absinken der Schwebstoffkonzentration auf einen Wert < 5 g/l sofort erkannt worden wäre, hätte die Stillstandszeit auf 7 Stunden und damit der Produktionsausfall auf 18000 € minimiert werden können.
| Produktionsausfall während ca. 7 h Stillstand in Volllastzeit (450 MWh, Annahme ca. 40 €/MWh) | - 18000 € |
| Vermiedene Reparaturkosten (6 €/t, 12700 t vermiedener Sedimenteintrag) | + 76000 € |
| Total | 58000 € |
Quelle: Felix D., Abgottspon A., Staubli T., von Burg M., Kasunger M., Albayrak I., Boes R. (2022):
Untersuchung der Schwebstoffbelastung, der hydroabrasiven Erosion und der Wirkungsgradänderungen
an beschichteten Peltonturbinen in der Hochdruckwasserkraftanlage Fieschertal, Schlussbericht
Einsatzbereiche
- Reduzierung des hydroabrasiven Verschleiß an Turbinenbauteilen durch kontrolliertes Ausserbetriebnehmen bei sehr hohen Sedimentkonzentrationen
- Kontinuierliches Schwebstoffmonitoring
- Monitoring von (kontinuierlichen) Stauraumspülungen
Vorteile
- Kontinuierliche Erfassung der Sedimentlast aufgelöst in 5 Korngrößenklassen ermöglicht eine effiziente Turbinenwartung
- Kostenreduzierung durch Minimierung der Ausserbetriebnahme bei sehr hoher Schwebstofflast
- Einfache Installation des Sensors im Kanal oder Rohr
- Sehr niedrige Betriebskosten, da keine Kalibrierungen oder zeitintensiven Probenahmen mit Laboranalytik benötigt werden
- Erfassung von Partikeln ab einer Größe von 10µm
Mineralischen Schwebstoffe im Triebwasser der Wasserkraftanlagen verursachen massiven Verschleiß an exponierten Turbinenbauteilen. Um diese Schäden zu minimieren, ist ein Schwebstoffmonitoring notwendig, welches nicht nur die Schwebstoffkonzentration erfasst, sondern auch Aussagen über die Größenverteilung der Schwebstoffe macht.
Mit dem System NivuParQ 850 von Nivus wird durch die Auswertung der Rückstreuung und Dämpfung von Ultraschallsignalen die Schwebstoffkonzentration in fünf Größenklassen gemessen. Der Sensor kann einfach in offenen Kanälen oder Rohrsystemen installiert werden.
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Fachartikel zek Hydro: Neue Schwebstoffkonzentrationsmessung mit integrierter Größenklassenerkennung
Fachartikel aus der zek Hydro, ausgabe 6 2022.
