EDF Hydropower und Superbolt Tool: Eine Kombination mit großem Potenzial
Mit mehr als 250 Druckschrauben, die an einer wichtigen Turbine angezogen werden müssen, suchte das Wartungsteam eines der größten Wasserkraftwerke von EDF nach einer Lösung zur Erleichterung der jährlichen Wartungsarbeiten.
Eine bedeutende Größe im Bereich der Erzeugung erneuerbarer Energien in Europa
Laut der Online-Publikation Our World In Data war Wasserkraft im Jahr 2020 die weltweit größte Quelle für erneuerbare Energien. In Frankreich erzeugten Wasserkraftwerke 2021 rund 62,5 TWh bzw. 12 % der Produktion des französischen Mutterlandes, wie aus der Strombilanz 2021 der Réseau de Transport d’Électricité hervorgeht. EDF ist der führende Wasserkrafterzeuger in der Europäischen Union.
Eine der größten Anlagen des Unternehmens ist EDF de la Coche, ein Wasserkraftwerk in den nördlichen Alpen am Eingang des Tarentaise-Tals in Savoyen, Frankreich. La Coche ist eines der sechs größten Pumpspeicherkraftwerke des Landes und produziert rund ein Drittel der französischen Wasserkraft.
Am höchsten Punkt des Standorts befindet sich der La Coche-Stausee, der von Zuleitungen mit einer Länge von 28 km gespeist wird und die potenzielle Energie speichert, die La Coche zur Stromerzeugung nutzt. Es handelt sich um ein sogenanntes Hochdruckkraftwerk mit einem Höhenunterschied von 900 m zwischen dem Stausee und dem Kavernenkrafthaus. Diese sogenannte hydraulische Fallhöhe erzeugt eine Durchflussrate von 40 Kubikmetern pro Sekunde, wenn das Wasser durch eine Druckleitung in die fünf Turbineneinheiten geleitet wird.
Vier dieser Turbinen können reversibel betrieben werden, was bedeutet, dass das Restwasser im unteren Stausee (Aigue blanche) wieder nach oben gepumpt werden kann, um die potenzielle Energie bei geringer Nachfrage wie in einer großen Batterie zu speichern.
„Wenn wir bei Verbrauchsspitzen Strom benötigen, können wir ihn mit diesem Wasser für die französischen Einwohner erzeugen. In La Coche produzieren wir in etwa den Jahresverbrauch von 270.000 Personen“, erklärt Benott Pezous, Leiter der Werksgruppe La Coche Randens von EDF.
Wartung einer 15-Tonnen-Peltonturbine
Bei Anlage Nummer Fünf handelt es sich im Gegensatz zu den anderen vier Francis-Turbinen um ein nicht umkehrbares G5-Peltonrad. Dieser jüngste Zuwachs am Standort La Coche ist eine laufrichtungsgebundene Turbine, die besonders effizient ist, wenn es zu übermäßigen Wasserzuflüssen kommt, etwa durch das alpine Wassernetz während der Schneeschmelze.
Mit einem Durchmesser von 3,6 Metern und einem Gewicht von 15 Tonnen bildet das Peltonrad das Herzstück der Anlage und ist zugleich die leistungsstärkste Wasserkraftanlage von EDF in Frankreich. Hierbei wird Wasser mit einer Geschwindigkeit von rund 500 km/h durch die fünf Turbineneinheiten gepumpt, um das Peltonrad anzutreiben. Durch das im Wasser enthaltene Sediment muss das Rad jedoch trotz seiner abriebfesten Beschichtung fast jährlich ausgetauscht werden.
David Enault ist First Line Manager des Mechanical Intervention Teams bei EDF und für die reaktionsschnelle Wartung und Optimierung der Verfügbarkeit der Einheiten in der gesamten EDF-Gruppe verantwortlich.
„Beim jährlichen Radwechsel am G5-Peltonrad in La Coche arbeiten wir an achtzehn M125-Spannelementen mit Vielfachschrauben, die in einer Deckenhöhe von 1,8 m gelöst werden müssen“, sagt Ena
Die Wartung von Wasserkraftwerken optimieren
Aufgrund der Vielzahl von Schraubenverbindungen und der beengten Platzverhältnisse beim Anziehen/Lösen der zahlreichen Druckschrauben war das Team von Enault auf der Suche nach speziellen Werkzeugen, um den Arbeitsaufwand und die Ergonomie zu optimieren.
Jean-Christophe Bette, Business Preparation Manager und Kollege von Enault, stieß erstmals auf das Superbolt Tool, als er eine frühere Ausgabe dieses Magazins durchblätterte. „Unser Ansprechpartner bei Nord-Lock erklärte, dass sich dieses Werkzeug an unsere Anwendung anpassen lässt“, erinnert sich Bette.
Anschließende Tests an einem Kugelventil in La Coche konnten das Team davon überzeugen, dass das Superbolt Tool die gewünschten ergonomischen Eigenschaften hat und sich schnell implementieren lässt. Und so entschied EDF, mit der Entwicklung eines anwendungsspezifischen Werkzeugs für das G5-Peltonrad fortzufahren.
Mit dem Superbolt Tool bis zu dreimal schneller anziehen
Das Superbolt Tool ist eine projektbasierte, modulare Lösung mit Antriebseinheit und Kassette, die etwa genau auf die Mutterngrößen am Peltonrad von EDF abgestimmt sind. Im Einsatz verstärkt es einen kleinen Drehmomenteintrag in eine große und gleichmäßige Drehmomentabgabe, wodurch alle Druckschrauben gleichzeitig auf eine genaue und gleichmäßige Vorspannkraft angezogen werden können.
„Anders als beim separaten Anziehen der Superbolt Druckschrauben, bei dem wir rund 1.000 Spannvorgänge über alle Muttern hatten, können wir mit dem Superbolt Tool alle Schrauben gleichzeitig anziehen. Das gewährleistet eine gleichmäßige Vorspannung und bietet gleichzeitig eine deutliche Zeitersparnis“, so Bette.
Das Peltonrad am Standort La Coche ist mit achtzehn großen Spannelementen montiert, sodass es früher mehr als 250 einzelne Druckschrauben gab, die von Hand gespannt werden mussten.
Albin Paluello, Senior Maintenance Technician bei EDF, äußert sich zufrieden über die jährlichen Wartungsarbeiten seit der Einführung des Superbolt Tools:
„Es ist eine große Verbesserung. Wenn wir die Zeit vor und nach dem Superbolt Tool vergleichen, stellen wir fest, dass sich die Wartungszeiten stark verkürzt haben. Mit dem Werkzeug geht es einfach leichter.“
„Durch das gleichzeitige Anziehen aller Druckschrauben konnten wir den Wartungsaufwand um zwei Drittel senken“, freut sich Jean-Christophe Bette. „Wir haben unser Ziel erreicht und ein Werkzeug, mit dem unsere Mitarbeiter ergonomischer unter dem Peltonrad arbeiten und Anlagenverfügbarkeit verbessern können“, bringt es Enault auf den Punkt.