Erneuerbare Energie effizienter erzeugen

Kostendruck sowie verschärfte Umweltvorgaben stellen Kraftwerksbetreiber vor die Herausforderung, neue Möglichkeiten zu suchen, um den Wirkungsgrad von Wasserkraftanlagen weiter zu erhöhen. Hier gewinnt das Thema Energieeffizienz zunehmend an Bedeutung. Dabei sind Spezialschmierstoffe ein häufig unterschätzter Aspekt, der Kraftwerksbetreibern helfen kann, die Effizienz ihrer Anlagen zu steigern. Klüber Lubrication hat gemeinsam mit einem der führenden Hersteller elektromechanischer Anlagen für Wasserkraftwerke eine Lösung entwickelt, die darauf abzielt, die Effizienz von Generatoren und Turbinen zu erhöhen. Mit Klüberoil EE 1-46 können die Effizienzverluste in den Generatorenlagern um durchschnittlich 5% reduziert werden. Kraftwerksbetreiber können so aus der gleichen Wassermenge mehr Strom erzeugen, ohne dass kostspielige Umbauten nötig werden.

Herausforderungen für die Betreiber

Wasserkraft ist die weltweit am weitesten verbreitete Quelle erneuerbarer Energie. Mit geschätzten 4,2 TWh jährlicher Produktion[1] betrug ihr Anteil an der globalen Stromerzeugung im Jahr 2018 rund 16%[2]. Beim Thema Nachhaltigkeit schneidet Wasserkraft besonders gut ab – nicht nur im Vergleich zu nicht erneuerbaren Energien, sondern auch zu Solar- und Windenergie[3].

Allerdings müssen Betreiber immer mehr marktwirtschaftlichen Einflüssen Rechnung tragen, die die Wirtschaftlichkeit von Wasserkraftwerken negativ beeinflussen.

 

Anhaltende Überkapazitäten, vorrangige Einspeisung von Wind- und Sonnenenergie sowie subventionierte Einspeisungstarife reduzieren den Strompreis. Billiger Atomstrom sowie die anhaltende Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen tragen je nach Region ebenfalls zu sinkender Profitabilität von Wasserkraft bei. Hinzu kommen steigende Umweltanforderungen und die nach wie vor billigen CO2-Zertifikate.

Ein Ziel der Betreiber von Wasserkraftwerken ist es daher, den Wirkungsgrad ihrer Anlagen zu steigern. Dies kann durch teure Umbauten und den Aufbau von Kapazitäten geschehen. Allerdings können auch oft unterschätzte Maßnahmen wie Hochleistungsschmierstoffe zu mehr Energieeffizienz beitragen und so die Profitabilität steigern und gleichzeitig den ökologischen Footprint verbessern.

Effizienzverluste identifizieren

Dabei weisen vor allem Generatoren in Wasserkraftanlagen großes Potenzial für Optimierung durch passgenaue Spezialschmierstoffe auf, denn die Gleitlager der Generatoren und Turbinen werden mit einem großen Volumen an Ölen geschmiert. In Zusammenarbeit mit einem führenden Maschinenhersteller elektromechanischer Anlagen für Wasserkraftwerke hat Klüber Lubrication eine Vielzahl aktueller Projekte hinsichtlich des Einflusses des Schmierstoffes auf die Energieeffizienz der Wasserkraftanlage analysiert. Das Ergebnis zeigt, dass Generatoren bereits heute mit einem sehr hohen Wirkungsgrad laufen, sich aber dennoch relevante Effizienzverluste in den Generatorenlagern ergeben.

Leistungsstark und hocheffizient – Klüberoil EE 1-46

Der Industriestandard DIN ISO 51515-2 definiert bestimmte Parameter, in denen Turbinen- und Generatorenöle liegen müssen, um eine einwandfreie Funktionalität der Anwendung sicherzustellen. Klüber Lubrication ist es gelungen, unter Berücksichtigung dieser Norm sowie aller technischen Eigenschaften eines Generatorenlagers den Schmierstoff Klüberoil EE 1-46 hinsichtlich der Effizienz nicht nur zu optimieren, sondern die Kriterien zu übertreffen.

Klüberoil EE 1-46 begrenzt die innere Reibung stärker als dies in DIN 51515-2 vorgegeben ist und verringert somit deutlich innere Reibungsverluste. Dank eines speziell auf die Anwendung abgestimmten Viskositäts-Temperaturverhaltens (VI) weist das Produkt hohe System- und Energieeffizienz über einen großen Temperaturbereich auf. Klüberöl EE 1-46 zeichnet sich durch ein besonders gutes Luftabscheidevermögen, gute Verträglichkeit mit Gleitlagermaterialien sowie gute Oxidationsstabilität aus. Auch die in DIN 51515-2 definierten Anforderungen an erhöhten Verschleißschutz werden übertroffen. Somit trägt das Produkt dazu bei, Effizienzverluste der Gleitlager zu verringern.

Klüberoil EE 1-46 optimiert durch seine spezielle Konzeption die Reibungsverluste im Turbinen und Generatorenlager
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Klüberoil EE 1-46 optimiert durch seine spezielle Konzeption die Reibungsverluste im Turbinen- und Generatorenlager.

Mit Klüberoil EE 1-46 zu verbesserter Energieeffizienz in Generatoren – eine einfache Rechnung

Kalkulationen eines Maschinenherstellers zeigen, dass durch den Wechsel von Standard-Turbinenöl zu Klüberoil EE 1-46 eine Reduzierung der Effizienzverluste der Gleitlager von durchschnittlich 5% möglich ist.

Nimmt man ein Wasserkraftwerk mit einer installierten Leistung von 50 MW, einer Jahresproduktionsleistung von 264 GWh (Betriebsdauer von 220 Tagen) und einem berechneten maximalen Lagerverlust von 350 kW an, so kann durch Klüberoil EE 1-46 eine Reduzierung der Effizienzverluste um durchschnittlich 5%, also ca. 17,5 kW erreicht werden. Dadurch können in einem Jahr in diesem Kraftwerk bis zu 92.000 kWh Strom mehr produziert werden.

Somit ist der Spezialschmierstoff Klüberoil EE 1-46 eine sehr gute Alternative zu teuren Umbauten, um die Effizienz und die Profitabilität von Wasserkraftanlagen langfristig zu steigern.

Entwicklungspartner gesucht

Innovative Spezialschmierstoffe von Klüber Lubrication leisten in zahlreichen Industrien ihren Beitrag, wenn es um die Effizienz und Nachhaltigkeit Ihrer Anlage geht. Auch für Wasserkraftwerke bietet Klüber Lubrication ein hochwertiges Produktportfolio. In Zusammenarbeit mit Herstellern und Betreibern wird dieses in den nächsten Jahren ausgebaut. Interessant sind beispielsweise Anwendungen, in denen ein direkter Wasserkontakt vorherrscht - hier treten statt einer Optimierung der Energieeffizienz andere nachhaltigkeits- und umweltrelevante Aspekte in den Vordergrund.

Dabei gilt: passgenaue Lösungen zahlen sich aus, je spezifischer und anwendungsorientierter ein Schmierstoff entwickelt wird. Darum ist Klüber Lubrication auf der Suche nach weiteren Kooperationspartnern aus der Branche, um am konkreten Anwendungsfall die passgenaue Lösung für den ganz speziellen Fall zu entwickeln.

Suchen Sie den passgenauen Schmierstoff für Ihre Anwendung? Möchten Sie das Potenzial zur Effizienzsteigerung Ihrer Anlage individuell berechnen lassen? Wir freuen uns, Ihnen zu helfen: Sprechen Sie mit unseren Spezialisten über Ihr Projekt!

Kontakt: florian.held@at.klueber.com

[1] International Hydropower Association Limited. Hydropower status report 2019. 2018. P. 6
[2] International Hydropower Association Limited. Hydropower status report 2019. 2018. P.15
[3] Luc Gagnon International Electrotechnical Commission, Electricity Generation Options: Energy Payback Ratio,  http://tc4.iec.ch/FactSheetPayback.pdf

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