Neue Lösungen zur Effizienzsteigerung bei Wartung und Verfügbarkeit von Fernwärme-Erzeugungsanlagen (Teilprojekt TUHH: Modellentwicklung, Modellierung und Validierung der Berechnungsstrategie)

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Alfons Kather
Mitarbeiter: Dipl.-Ing. C. Mehrkens
Laufzeit: 14.03.2008 - 31.07.2010

Dieses vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderte Forschungsprojekt wird als Unterauftrag der Firma Vattenfall Europe Wärme AG (Hamburg) durchgeführt. Weitere Projektpartner sind die Firmen Vattenfall Research and Development AB (Zweigniederlassung Deutschland), Evonik Energy Services GmbH (Bereich System Technologies) und das Ingenieurbüro für Fernwärmetechnik Dr. Klöpsch.

Die Festlegung der Wartungszeitpunkte bei Heizkraftwerken ist heutzutage noch stark empirisch beeinflusst. Vielfach werden die Zeitintervalle für eine Instandhaltungsmaßnahme auf Basis von Erfahrungswerten bestimmt, was einem vorbeugenden Instandhaltungskonzept entspricht. Diese Instandhaltungsstrategie hat jedoch den Nachteil, dass eine Wartungsmaßnahme unter Umständen viel zu früh oder zu spät durchgeführt wird, wodurch unnötige Kosten entstehen. Eine Alternative dazu ist das Konzept der zustandsorientierten Instandhaltung. Diese Strategie setzt allerdings voraus, dass der Ist-Zustand einer Komponente hinreichend genau erfasst werden kann.

Eine Methode zur Lieferung objektiver Entscheidungskriterien für den optimalen Wartungszeitpunkt ist die Online-Kraftwerkssimulation. Mit diesem modellbasierten Ansatz ist es möglich, auf Basis von Betriebsmessdaten Kennzahlen zur Beurteilung der aktuellen Prozessgüte bzw. des Komponentenzustands (sog. "Key Performance Indicator" KPI) zu ermitteln. Anhand dieser Kennzahlen können anschließend Entscheidungskriterien angeleitet werden, woraus der optimale Wartungszeitpunkt bestimmt werden kann. Neben einer Optimierung der Instandhaltung bietet das Online Performance Monitoring der Kraftwerkskomponenten eine Möglichkeit, Schwachstellen in der Prozessführung oder Komponentenfehler aufzudecken. Zusätzliches Projektziel ist daher auch die Verbesserung des Nutzungsgrades und der Anlagenverfügbarkeit.

Der Hauptbeitrag des Instituts für Energietechnik umfasst die Identifikation und Implementierung geeigneter Gütegrade für die Zustandsbeurteilung ausgewählter Schlüsselkomponenten. In systematischen Simulationsrechnungen werden zunächst ausgewählte KPI anhand historischer Daten des HKW Wedel Block 1 (Betreiber: Vattenfall Europe Wärme AG) evaluiert. Anschließend werden erfolgversprechende KPI in einem Online-System des Heizkraftwerkes implementiert und im laufenden Betrieb getestet. Die Erfahrungen und Ergebnisse aus den Online-Tests fließen dann in die Formulierung eines geeigneten Optimierungsalgorithmus für die zustandsorientierte Instandhaltungsplanung.