Umrichter der Superlative in einem Pumpspeicherkraftwerk

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Drehzahlregelung beeinflusst die Leistung

Durch die Variation der Frequenz – und damit auch der Drehzahl – wird die durch die Pumpe aufgenommene Leistung beeinflusst. Im Falle von Grimsel 2 liegt der Leistungsbereich zwischen 60 und 94 MW, der Drehzahlbereich zwischen 690 und 765 Umdrehungen/Minute. Das entspricht einer Frequenzvariation von 46 bis 51 Hertz.

Der Umrichter von ABB basiert auf der bewährten PCS-8000-Stromrichtertechnologie. Die Funktion des Umrichters kann vereinfacht in drei Schritte aufgeteilt werden. Im ersten Schritt wird die Wechselspannung des Netzes in Gleichspannung umgeformt. Im zweiten Schritt wird die Gleichspannung im Zwischenkreis kurzzeitig gespeichert. Im dritten Schritt wird die Gleichspannung mit Hilfe von IGCT-Leistungselektronikmodulen in kleine Teile zerhackt, um daraus eine Wechselspannung mit beliebiger Frequenz zu formen.

Leistung auch im Pumpbetrieb regulierbar

Dank des Umrichters kann die KWO bei einer der vier Grimsel-2-Maschinen nun auch im Pumpbetrieb die Leistung regulieren. Dies ist ein großer Fortschritt, denn bislang war eine Regelung nur im Turbinenbetrieb möglich. „In Zeiten, wo wir früher eigentlich nur pumpen wollten, mussten wir in einem anderen Kraftwerk eine zusätzliche Turbine laufen lassen und Wasser aus den Stauseen abgeben, um den Strom fürs eigene Pumpen zu generieren. Nur so konnten wir unsere Regulierfunktion gegenüber dem Netz erfüllen“, erklärt Hans Schlunegger, Projektleiter bei den KWO.

Wasser ist für die KWO ein wertvolles Gut, je effizienter es genutzt wird, desto mehr Strom kann generiert werden. Allein beim Grimsel 2 wird der Inhalt des Grimselsees jährlich 5- bis 6-mal umgesetzt. Dank dem neuen Umrichter kann das gespeicherte Wasser nun optimal für die Regulier- und Spitzen-Stromproduktion genutzt werden. Damit erzielt die KWO eine bessere Wirtschaftlichkeit ihres Kraftwerkbetriebs. „Bisher mussten wir zur Sicherstellung der geforderten Regelenergie oft wertvolles Speicherwasser aus den Stauseen abarbeiten. Dank dem regelbaren Antriebsstromrichter kann die Effizienz der bestehenden Anlagen im Pumpspeicherkraftwerk Grimsel 2 deutlich gesteigert und mehr Spitzenenergie generiert werden“, erklärt Dr. Gianni Biasiutti, CEO der KWO.

Ein Meilenstein für KWO und ABB

„Auch für ABB ist es ein Meilenstein, weil es der weltweit erste Antriebsstromrichter mit Spannungszwischenkreis in dieser Leistungsklasse ist, der in einem Wasserkraftwerk eingesetzt ist“, erklärt Steve Aubert, Global Product Manager Hydro der lokalen Business Unit Power Conversion in Turgi. Damit sei ABB Technologieführerin für drehzahlgeregelte Applikationen im Hydrobereich. Der erste große Hydro-Spannungsumrichter Europas ist als sogenannte AC-Erregung bereits seit 2010 für eine doppeltgespeiste Asynchronmaschine in der Anlage Avĉe in Slovenien im Einsatz. Mit Grimsel 2 hat ABB nun einen weiteren Schritt in dieser Applikation vollzogen. Und ABB ist zuversichtlich, dass noch weitere Wasserkraftanlagen mit einem solchen Umrichter ausgerüstet wird – vielleicht mit einer noch höheren Leistung.

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