Analysetool und Trainingssimulator für Stauhaltungsketten

#Wasserkraft #Koordinierter Staustufenbetrieb #Trainingssimulator #Regelleistung #Systemoptimierung
Schematischer Längsschnitt durch die Stauhaltungskette mit lokalen Regelungen an jeder Staustufe und einem Koordinator. Gekennzeichnet sind die zugehörigen Kommunikationswege und die relevanten Messgrößen Abfluss und Wasserstand. Die Lokalregler kommunizieren mit ihrem jeweiligen Ober- und Unterlieger, der Koordinator mit den einzelnen Lokalreglern und dem HN-Modell.
Übersichtsbild aus dem Trainingssimulator: Stauhaltungskette mit den relevantesten Messwerten

Analysetools zum Vergleich unterschiedlicher Regelungsstrategien bzgl. ihrer Auswirkungen auf Wasserhaushalt und Stromerzeugung in der Stauhaltungskette, sowie Schulungs- und Trainingssystem für das Wartenpersonal zur Simulation verschiedenster Anwendungsfälle und Situationen.

Der Betrieb einer Staustufenkette ist eine anspruchsvolle, komplexe Aufgabe. Die Zunahme von Automatisierung und Extremereignissen steigert den Trainingsbedarf des Bedienpersonals, ferner besteht, u.a. aufgrund des Rückgangs der Stromerzeugung aus fossilen Quellen, vermehrt der Bedarf von speziellen Stromprodukten (z.B. Regelleistung).

Bereits vorhandene Einzelmodule einer Stauhaltungskette inkl. Regelungen wurden gekoppelt und um Module zur Leistungsermittlung ergänzt, um die Auswirkungen unterschiedlicher Regelungsstrategien auf die Stromerzeugung und den Wasserhaushalt in der Kette zu analysieren und zu bewerten. Untersuchungen zu Kipp- und Schwellbetrieb haben gezeigt, dass die Stauhaltungskette zur Bereitstellung von Regelleistung gut geeignet ist und ein Kippbetrieb bei fast identischen Wasserstandstoleranzen vorteilhafter ist.

In enger Zusammenarbeit der Projektpartner wurde das System für die Nutzung als Trainingssimulator auf einer robusten, industriellen Plattform weiterentwickelt. Die Anbindung des HN-Modells der Stauhaltungen an die an den Anlagen eingesetzten Regelungen inkl. der weitestgehend originalen Bedienoberfläche ermöglicht dem Praxispartner LEW die Nutzung der vertrauten Bedienumgebung für Schulung und Training, sowie zur Analyse der Auswirkungen einer veränderten Regelung, von Störfällen oder Handeingriffen.

Zur Vorbereitung auf die sich weiterentwickelnden, dynamischen Anforderungsprofile an den Betrieb von Staustufenketten wurde eine Schnittstelle zur Integration von zukünftigen Technologien, beispielsweise einer übergeordneten Steuerung zur Abflussvergleichmäßigung, vorgesehen. Die Methodik und das System sind auf andere Flusssysteme übertragbar.

Wasser­ressource: Oberflächenwasser
Produkttyp:
  • Modelle & Software-Tools
TRL: 8
    TRL (Technology Readiness Level)
  • TRL 1 - Grundprinzipien beobachtet
  • TRL 2 - Technologiekonzept formuliert
  • TRL 3 - Experimenteller Nachweis des Konzepts
  • TRL 4 - Technologie im Labor überprüft
  • TRL 5 - Technologie in relevanter Umgebung überprüft (bei Schlüsseltechnologien im industrieorientierten Umfeld)
  • TRL 6 - Technologie in relevanter Umgebung getestet (bei Schlüsseltechnologien im industrieorientierten Umfeld)
  • TRL 7 - Test eines System-Prototyps im realen Einsatz
  • TRL 8 - System ist komplett und qualifiziert
  • TRL 9 - System funktioniert in operationeller Umgebung (bei Schlüsseltechnologien oder Raumfahrt wettbewerbsfähige Fertigung)
Anwendungs­sektor: Industrie, Wasserwirtschaft
Fördermaßnahme: GRoW
Projekt: WANDEL

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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald
  • s.theobald@uni-kassel.de
  • +49 561 804-2679

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Kassel
KIMA Gesellschaft für elektronische Steuerungstechnik und Konstruktion mbH,
Gronau
LEW Wasserkraft GmbH

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