Schluss mit den ständigen Reparaturen an Camelback-Anlagen
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war es eine Herausforderung, Wasserkraft auch bei niedriger Fallhöhe und hoher Fördermenge zu nutzen. Bei solchen hydraulischen Bedingungen würde man heutzutage üblicherweise eine Kaplanturbine verwenden. Doch dieser Turbinentyp war zu diesem Zeitpunkt noch nicht erfunden. Also wurden mehrere Francis-Laufräder – zwei oder vier, in seltenen Fällen sogar mehr – auf derselben Welle installiert, um den örtlichen Gegebenheiten gerecht werden zu können. Die Anordnung der beiden Saugrohrkrümmer führte zu dem Spitznamen, unter dem diese Lösung heute in Nordamerika bekannt ist – Camelback (Kamelrücken).
Camelback-Anlagen erreichen das Ende ihrer Lebensdauer
Durch die enge Zusammenarbeit mit zahlreichen Besitzern und Betreibern von Camelback-Anlagen ist es Voith bewusst, dass diese Anlagen ohne eine kostengünstige Lösung schnell wirtschaftlich unrentabel werden. Darum müssen oft neue, vom Standard abweichende Lösungen gefunden werden. Nur so können lokale standortspezifische Anforderungen erfüllt und Betriebskosten gesenkt werden, um dem Wettbewerb mit anderen erneuerbaren Energiequellen standzuhalten.
Nach mehr als einem Jahrhundert sind viele der Anlagen, in denen Camelback-Turbinen verbaut wurden, reparatur- und modernisierungs-bedürftig. Wenn die Francis-Turbinen und Generatoren das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen, sind Anlagenbesitzer mit kontinuierlichen, arbeitsintensiven und oft sehr kostspieligen Reparaturen konfrontiert. Störungen sind unvorhersehbar und führen oft zu langen, ungeplanten Ausfällen, die schwer zu vermeiden sind. Wenn Sie mit Voith zusammenarbeiten, profitieren Sie von einer zuverlässigen, individuellen Lösung mit großem Fokus auf Wirtschaftlichkeit.
Camelback-Anlagen haben oft jahrzehntelang zuverlässig gearbeitet – doch nun stellen sie die Betreiber vor Probleme durch unvorhergesehene Reparaturen und Ausfälle:
- Ausrichtung der Welle, wenn sich das Gebäude bewegt
- Versagen der Generatorwicklung
- Versagen der Turbinenwellen
- Ausfall von alten (z.B. gusseisernen) Bauteilen
- Reparaturen an Gussteilen
- Kavitationsschäden
- Produktionsverlust aufgrund der nicht mehr bedarfsgerechten Leistung
- Veraltete Steuerungs- und Automatisierungssysteme
Profitieren Sie bei Ihrer Camelback-Anlagenmodernisierung von unserer umfassenden Erfahrung
Verlängern Sie die Lebensdauer vorhandener Anlagen
Unser HyService-Team überholt und ersetzt vor Ort Teile und Komponenten Ihrer Wasserkraftanlage – mit besonderem Fokus auf minimale Ausfallzeiten und maximale Zuverlässigkeit. Unter Berücksichtigung der Kraftwerksverfügbarkeit können Kavitationsreparaturen, In-situ Bearbeitung einbetonierter Bauteile, Bearbeitung einzelner Komponenten, Neuwicklungen oder Austausch von unseren Experten durchgeführt werden.
Für die historische 78-MW-Station Pointe du Bois von Manitoba Hydro in Kanada haben wir zwischen 2012 und 2014 vier der 16 Camelback-Anlagen umgebaut. Im Zuge dessen haben wir auch erfolgreich den Austausch einer Schaufel an einem der Francis-Läufer in situ durchgeführt.
Die Station Hull 2 von Energy Ottawa in Kanada wird mit zwei 5,6-MW-Maschinen in einem modernen Camelback-Design ausgestattet. Die ursprünglichen Maschinen wurden 1920 in Betrieb genommen und verfügen über zwei Francis-Laufräder, die auf derselben Welle montiert sind.
Alternative Anordnung
Für einige Kraftwerke sind Reparaturen und die Erneuerung von Teilen möglicherweise nicht die richtige Lösung, da so unter den spezifischen Standortbedingungen die angestrebte Investitionsrentabilität nicht erreicht werden kann. Die Nutzung des kompletten Portfolios von Voith – vom kundenspezifischen Design bis hin zur Standardlösung – ermöglicht es Kunden, Lösungen für verschiedene Anordnungen zu finden, die für diesen Turbinentyp entwickelt wurden: Offene Schacht- und (Druck-) Kesselanordnungen oder Zwillings-Francis-Turbinen.
Schachtanordnung
Für die Modernisierung des 90 Jahre alten Kraftwerks Rånåsfoss III in Norwegen wurden sieben verschiedene Konzepte als Ersatz für die sechs horizontalen Doppel-Francis-Maschinen untersucht. In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden entwickelte Voith die optimale Lösung in Form von sechs 13,5-MW-Propeller-Einheiten in einer Schachtanordnung. Vorteile des gewählten Konzepts waren:
- wettbewerbsfähige Effizienz
- deutliche Steigerung der jährlichen Energieproduktion
- vollständige Erhaltung der historischen Turbinenhalle
Um diese Vorteile zu gewährleisten, wurde ein neues hydraulisches Design entwickelt und in unserem Hydrauliklabor in York (Pennsylvania) getestet.
In vielen Fällen besteht das größte Problem bei einer alternativen Anordnung darin, wie diese sich auf die Bausubstanz auswirken wird. Der innovative StreamDiver von Voith löst dieses Problem möglicherweise durch eine vertikale Anordnung, wobei alle Vorteile eines einfachen Designs in Verbindung mit einer umweltfreundlichen Lösung erhalten bleiben.
Kesselturbine
Ist eine größere Fallhöhe nutzbar, wurde bei höherer Last gerne die (Druck-) Kesselanordnung verwendet.
In Schweden ersetzte Voith die 100 Jahre alte Anlage des Wasserkraftwerks Graninge durch neue Small-Hydro-Technologie und machte sie damit nicht nur wesentlich effizienter, sondern auch umweltfreundlicher. Graninge in Sollefteå erhielt ein neues Elektrosystem, eine neue Steuerung, einen neuen Generator und eine 800-kW-Z-Turbine, wodurch die Stromerzeugungskapazität verdoppelt wurde.
Doppelte Francis-Turbinen mit Spiralgehäuse
Bei noch größeren Fallhöhen hat die technische Entwicklung zu Materialeinsparungen verholfen, wie z.B. bei den Spiralgehäusen, wie wir sie heute kennen. Sie verdrängte zunehmend die Schachtanordnung. Wenn der Austausch einer Camelback-Turbine die Energieproduktion deutlich erhöhen kann, ermöglichen Druckleitungen auch konventionelle Lösungen.
Bei Byllesby Dam in den USA ersetzt Voith die bestehenden Anlagen durch zwei vertikale Saxo-Turbinen mit je 2 MW. Die Inbetriebnahme ist für 2022 geplant.
Neues Kraftwerk
Sind Reparatur oder Modernisierung keine geeignete Lösung für Ihren Standort, ist der Bau eines neuen Kraftwerks ein weiterer möglicher Ansatz.
Peterborough Utility in Kanada hat diese Vorgehensweise für den Standort London Street gewählt. Das ursprünglich 1884 erbaute Kraftwerk verfügt über drei Camelback-Anlagen in Schachtanordnung, die noch in Betrieb sind. Der Großteil der Energieerzeugung wird jedoch heute durch die beiden neuen S-Turbinen mit je 3 MW erzielt, die Voith 2016 in Betrieb genommen hat.
Das neue Kraftwerk Semla 4 in Schweden ersetzt die Camelback-Anlage Semla 3 durch eine horizontal durchströmte Voith Rohrturbine mit 3,4 MW. Durch die Modernisierung ist die Anlage nun umweltfreundlicher und kann ein Drittel mehr Strom erzeugen als zuvor.
Wollen Sie die beste Lösung für Ihr Modernisierungsproblem finden?
Wir zeigen Ihnen im Detail das von Voith entwickelte Camelback-Modernisierungskonzept für Rånåsfoss III, einem Kraftwerk aus dem Jahr 1919. In enger Zusammenarbeit mit unserem Kunden wurden sieben Designkonzepte bewertet, um die beste Lösung zu finden.
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