Von der Software zur Lösung

Eine nachhaltige und zuverlässige Quelle elektrischen Stroms sind Wasserkraftwerke. Einer der weltweit besten Anbieter für Wasserkrafttechnologien ist GLOBAL Hydro. Das Oberösterreichische Unternehmen reüssiert auf dem Weltmarkt nicht nur mit werthaltigem Maschinenbau, sondern auch mit einer hochinnovativen Steuerungstechnik, die gepaart mit umfassenden Softwarelösungen den Wirkungsgrad von Kraftwerken auf die Spitze treibt. In Sachen Engineering setzt GLOBAL Hydro seit kurzem auf die EPLAN Plattform, eine Entscheidung, die den gesamten Prozess optimiert. Der nächste Schritt führt nun in die Cloud.

Energie aus Wasserkraft ist eine sichere, kalkulierbare Energiequelle, die auf einer erprobten, ausgereiften Technologie basiert. GLOBAL Hydro, ansässig in Niederranna unmittelbar an der Donau, beschäftigt sich mit der elektromechanischen Ausrüstung für Wasserkraftwerke. Die Kernkompetenz ist die Lieferung der gesamten elektromechanischen Kraftwerksausrüstung – Forschung, Entwicklung und Auslegung mitinbegriffen. 180 Mitarbeiter planen und fertigen im Mühlviertel sämtliche effizienz- und wirkungsgradrelevanten Kernkomponenten auf modernsten Produktionsanlagen. Eine weitere Kernkompetenz ist die rund um die Turbine erforderliche Elektrotechnik. Thomas Stütz, Leiter Electrical Engineering bei GLOBAL Hydro: „Wir liefern von der 24-V-Stromversorgung bis zum 110-kV-Umspannwerk ein Komplettpaket aus einer Hand.“ Ihre Märkte finden die Oberösterreicher rund um den Globus: Europa, Südostasien, Südamerika stehen im Fokus; dem Rechnung tragend unterhält das Unternehmen weltweit Niederlassungen. GLOBAL Hydro übernimmt auf Kundenwunsch die gesamte Projektleitung: Diese Serviceleistung unterstreicht das Know-how des Unternehmens.

Wirkungsgrad steigern

Wesentlichster Punkt beim Betrieb eines Wasserkraftwerkes ist dessen Wirkungsgrad. Der Bau einer Turbine ist vordergründig eine sehr traditionelle Technologie, die auf den ersten Blick ausgereizt erscheinen mag. Dass dem aber nicht so ist, betont Thomas Stütz: „Generell hat sich weniger die Funktionsweise, dafür umso stärker die Fertigungsweise einer Turbine weiterentwickelt. Die größte Herausforderung ist jedoch die Optimierung und damit die Steigerung des Wirkungsgrades.“ Um diesen auf die Spitze zu treiben, forciert GLOBAL Hydro digitale Modelle, sogenannte „CFD“-Simulationen. Diese „Computer Fluid Dynamics“-Analysen machen die Strömungsverhältnisse innerhalb der Turbine sichtbar. Die mechanischen Parameter lassen sich dann so verfeinern, dass das Wasserkraftwerk schlussendlich mit dem größtmöglichen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Dies endet aber nicht in der Turbine: „Das Computermodell berechnet das Kraftwerk gesamtheitlich. Nicht nur die Verhältnisse innerhalb der Turbine fließen mit ein, sondern zum Beispiel auch die Strömungsverläufe im Einlaufbereich, der sich so baulich optimal errichten bzw. anpassen lässt“, erklärt Stütz.

Steuerung bringt Effizienzschub

Hervorzuheben ist zudem die ausgereifte Steuerungstechnik. Intelligente Algorithmen garantieren einen jederzeit effizienten, an die momentane Durchflussmenge angepassten Betrieb. „Mit dieser innovativen Technologie, die den Betrieb zu jeder Zeit optimiert und den hohen Gesamtwirkungsgrad der Anlage sicherstellt, können wir uns von unseren Marktbegleitern abheben“, so Stütz. In der Software und in der Steuerungstechnologie liegt das wahre Innovationspotenzial in der traditionsreichen Turbinentechnik. Ständige Analyse, ausgereifte Sensorik, cloudbasierte Lösungen: GLOBAL Hydro gibt Kraftwerksbetreibern perfekt abgestimmte Werkzeuge in die Hand. Und dies gilt nicht nur für den Kraftwerksneubau, sondern auch für die Revitalisierung: Dieses erlaubt, ohne den gesamten mechanischen Teil zu erneuern, wesentliche Effizienzsteigerungen durch eine Modernisierung und Optimierung der Steuerungstechnik. Für beides – Neubau und Revitalisierung – gilt: Kunden legen großen Wert auf einen sicheren Betrieb. Dazu gehört die ständige Überwachung der Funktion der Turbine und ihrer Nebenaggregate, um mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen und beheben zu können. Denn schließlich steigert ein geringer Eigenbedarf an Energie den Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks. Beispiele dafür sind die Leckageüberwachung von Hydraulikleitungen oder Sensoren zur Erkennung von Vibrationen. „Da eine Turbine rund um die Uhr in Betrieb und gleichzeitig nur schwierig zugänglich ist, kommt dem Condition Monitoring sowie dem Remote-Service eine besondere Bedeutung zu“, so Stütz.

Vordefinierte Funktionen verknüpfen

Beim Konstruktionsprozess der Steuerung setzt GLOBAL Hydro auf Lösungen von EPLAN. „Vor gut einem Jahr entstand bei uns das Vorhaben, den Engineeringprozess auf neue Beine zu stellen“, erläutert Thomas Stütz. „Wichtig war für uns, nicht einfach eine Software durch eine andere zu ersetzen, sondern den kompletten Prozess zu optimieren.“ Die EPLAN Plattform konnte diesem Wunsch voll entsprechen ­– mit besserer Performance, höherer Durchgängigkeit und nicht zuletzt angenehmerem Look & Feel. Mit dem zentralen Element EPLAN Electric P8 erfolgt jetzt bei den Oberösterreichern die gesamte Stromlaufplanung – konsistent, durchgängig und schnell. Inkludiert sind sämtliche Vorteile für die viel zitierte „Losgröße 1“ – Standard bei GLOBAL Hydro, wo zwar jede Turbine für sich eine Einzelanfertigung darstellt, die einzelnen Funktionen sich allerdings wiederholen. Ideal für die Nutzung der EPLAN Plattform: So haben die Wasserkraftspezialisten die einzelnen Teilfunktionalitäten – mehrere Hundert, auch in Varianten – in der Software vordefiniert und hinterlegt. Unterstützt wird die Arbeit mit Electric P8 durch die „Vorab-Datensammlung“ via EPLAN Preplanning: Im konkreten Fall können angebotene bzw. verkaufte Funktionen über einen Vertriebskonfigurator ohne Umwege in die EPLAN Plattform importiert werden. Das Zeichnen des Stromlaufplans gestaltet sich folglich einfach und schnell: Die Grundfunktionen der Steuerung erstellt EPLAN Electric P8 nahezu automatisch, die weiteren lassen sich leicht ergänzen. Die Arbeit wird so extrem effizient, bestätigt Stütz: „Beim Planen wurde aus dem Zusammenstellen einzelner Bauteile das Verknüpfen vordefinierter Funktionen.“ Zudem wird eine durchgehende Standardisierung bei Planung, Fertigung, Lieferung und Dokumentation erreicht. Denn: Einmal im Schaltplan erfasst, bilden die Projektdaten die Grundlage für eine automatisierte Vervollständigung der Maschinen- und Anlagendokumentation. Das mühsame und zeitaufwändige Zusammensuchen von Datenblättern gehört so der Vergangenheit an.

Schnittstelle zur Fertigung

„Toll fanden wir an der EPLAN Plattform, dass wir in die Planung auch den eigentlichen Fertigungsprozess integrieren konnten, weil sich zum Beispiel Fräsmaschinen oder Drahtkonfektioniermaschinen sehr einfach mit Engineering-Daten versorgen ließen. EPLAN gab uns die Sicherheit, dass die Lösung nicht zu Ende gedacht ist, sobald der Stromlaufplan fertig ist“, bringt es Thomas Stütz auf den Punkt. Konkret setzt GLOBAL Hydro als Schnittstelle zwischen Stromlaufplanung und Fertigung das Konstruktions- und 3D-Visualisierungsprogramm EPLAN ProPanel ein. Dieser „digitale Zwilling“ wertet Daten aus und gibt sie an die Fertigung weiter. Dazu zwei Beispiele: Bohrbilder lassen sich einfach exportieren oder Füllungsgrade von Kabelkanälen ablesen. Eine echte Erleichterung in der täglichen Arbeit. GLOBAL Hydro nutzt zudem von EPLAN integrierte Hersteller-Plug-ins – unter anderem für Klemmleisten. So gestaltet sich die Bestellung bei externen Zulieferern sehr komfortabel. Stütz: „Wir haben also eine echte Lösung für unsere Anforderungen bekommen, und nicht einfach nur eine Software.“

Daten unter Kontrolle

Neben den Softwarelösungen ist Thomas Stütz mit dem Service von EPLAN und der Unterstützung beim Umstieg höchst zufrieden. Ein von EPLAN nach den Anforderungen von GLOBAL Hydro gestaltetes Einführungskonzept begleitete die Mitarbeiter perfekt durch die Startphase. Der nächste Schritt mit EPLAN ist übrigens bereits angedacht: EPLAN eVIEW Free. Über diese cloudbasierte Lösung stehen EPLAN Projekte allen Projektbeteiligten entlang der gesamten Wertschöpfungskette zur Verfügung – vom Engineering über die Fertigung und Montage bis hin zu Service und Instandhaltung. Die standortunabhängige, übergreifende und sichere Zusammenarbeit an einem Projekt kommt einem international agierenden Unternehmen wie GLOBAL Hydro sehr entgegen. Deponiert beispielsweise ein Mitarbeiter vor Ort Änderungswünsche, werden diese via Cloud in sämtliche Unterlagen übernommen und stehen dann zur weiteren Bearbeitung bereit. Die komplette Historie ist selbstverständlich hinterlegt, die Transparenz sicherstellt. Stütz: „Eine für uns sehr interessante Lösung, da es dann nicht mehr vorkommen wird, dass etwa mehrere Mitarbeiter an unterschiedlichen Versionen eines Stromlaufplans arbeiten werden. Fehler und Unklarheiten können wir effektiv vermeiden.“

Von Ing. Martin Gold, Journalist, Autor und Fotograf, Wien