Die zunehmende Einbindung von intermittierenden erneuerbaren Energien erh\u00f6ht den Bedarf an Flexibilit\u00e4t und Stabilisierung des Stromnetzes. Pumpspeicherkraftwerke spielen in diesem Zusammenhang eine wesentliche Rolle, da sie in der Lage sind, gro\u00dfe Energiemengen schnell zu erzeugen, aufzunehmen und zu speichern. Technologien mit variabler Drehzahl erm\u00f6glichen eine weitere Steigerung dieser Flexibilit\u00e4t, doch die neuen Betriebsmodi, die sie erm\u00f6glichen, erfordern eine Bewertung ihrer Auswirkungen auf die Lebensdauer der hydromechanischen Komponenten.<\/p>\n\n\n\n
Die Doktorarbeit von Daniel Biner<\/strong>, durchgef\u00fchrt im Rahmen des europ\u00e4ischen Projekts XFLEX HYDRO<\/strong>, hat sich mit dem Einfluss dieser neuen Arbeitsweisen auf die Erm\u00fcdung einer reversiblen Pumpe-Turbine mit variabler Drehzahl<\/strong>. Im Mittelpunkt der Arbeiten stand ein industrieller 5-MW-Demonstrator, der mit einem Frequenzumrichter mit voller Leistung ausgestattet ist und eine umfassende Drehzahlregelung erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n Die Studie hat Folgendes kombiniert: hydraulische und mechanische Simulationen, Erm\u00fcdungsanalysen und Versuchsreihen am Prototyp<\/strong>. Es wurden numerische Methoden entwickelt, die CFD- und Strukturberechnungen miteinander verbinden, um die Spannungen und die Besch\u00e4digung des Laufrads \u00fcber einen breiten Betriebsbereich hinweg zu bewerten, insbesondere bei Teillast und w\u00e4hrend \u00dcbergangsphasen. Mithilfe einer speziellen Messausr\u00fcstung am Prototyp konnten diese numerischen Ans\u00e4tze mit den direkt an der Maschine durchgef\u00fchrten Messungen verglichen werden.<\/p>\n\n\n\n Im Rahmen der Arbeiten wurde insbesondere untersucht, wie die Steuerung der Drehzahl genutzt werden kann, um die Betriebsabl\u00e4ufe und Startsequenzen optimieren<\/strong>, wobei die Erm\u00fcdungsbeanspruchung des Laufrads und der Druckleitung begrenzt wird. Sie tragen somit dazu bei, zu zeigen, dass die Erh\u00f6hung der Flexibilit\u00e4t von Pumpspeicherkraftwerken mit der Gew\u00e4hrleistung der Lebensdauer der Anlagen in Einklang gebracht werden kann, was den Weg f\u00fcr einen flexibleren und nachhaltigeren Betrieb von Wasserkraftanlagen ebnet.<\/p>\n\n\n\n