Leica Absolute Tracker AT901 sichert effizienz von wasserkraftwerken

Die Vorarlberger Illwerke betreiben zehn Wasserkraftwerke im Vorarlberger Montafon und produzieren hochwertige Spitzen- und Regelenergie. Um die Kraft des Wassers bestmöglich in Strom umzuwandeln, untersucht das Unternehmen den Wirkungsgrad seiner Turbinen. Die Datenbasis dafür schafft ein Laser Tracker-System von Leica Geosystems.

Wer mit dem Auto die Silvretta-Hochalpenstraße befährt, weiß wozu Bremsenbelüftung gut ist. Bis zu 14% Steigung, unzählige Serpentinen und der Blick auf eine spektakuläre Alpenlandschaft sind charakteristisch für diese 25 km lange private Gebirgsstraße. Eigentümerin der Straße ist die Vorarlberger Illwerke AG, ein Unternehmen der illwerke vkw, dem größten Energiedienstleister in Vorarlberg. Dieses Unternehmen ließ bereits in den 1920er Jahren Verkehrswege anlegen, um den Bau von Wasserkraftwerken und Stauseen im Hochgebirge zu ermöglichen.

Messtechnik für große Dimensionen

Wasserkraft ist ein wesentlicher Teil der EnergieZukunft in Vorarlberg. Aus diesem Grund kommt den Vorarlberger Illwerken eine tragende Rolle zu. Während sich neue Kraftwerke in Planung befinden, beschäftigt sich das Unternehmen auch damit, bereits bestehende Anlagen effizienter zu gestalten. Um dieses Ziel zu erreichen, setzen die Vorarlberger Illwerke auf leistungsfähige Messtechnik von Hexagon Metrology.

Ralf Laufer gehört zum 13 Personen umfassenden Vermesserteam, das im Bereich Engineering Services der Vorarlberger Illwerke am Standort Schruns angesiedelt ist. Einer von Laufers Aufgabenschwerpunkten ist die industrielle Messtechnik. Sein Arbeitsgerät ist ein Leica Absolute Tracker AT901, der zusammen mit dem handgeführten Taster Leica T-Probe und dem Laser Scanner Leica T-Scan ein mobiles Koordinatenmessgerät (KMG) bildet, das sich besonders zur Messung großer Objekte eignet. Die optische Technologie „PowerLock“ ermöglicht die Bedienung des Systems durch nur einen Benutzer. Der Laser-Strahl, der die Grundlage der Messung bildet, bewegt sich dank PowerLock automatisch zum Anwender.

Effizienzverlust vorbeugen

Bevor neue Turbinen in Betrieb genommen werden, ist es Ralf Laufers Aufgabe, die exakte Form des Laufrads für spätere Untersuchungen zu erfassen. Mit dem Leica T-Scan digitalisiert er das gesamte Laufrad, um sicherzustellen, dass die Qualität des Laufrads jederzeit bei anstehenden Revisionen genau überprüft werden kann. Ein typisches Laufrad für eine Pelton-Turbine, wie es bei den Vorarlberger Illwerken im Einsatz ist, wiegt 10 t, hat einen Durchmesser von über 2 m und verfügt über 20 Schaufeln, auf die das Wasser mit hoher Geschwindigkeit trifft, um die Turbine anzutreiben – über 25.000 Liter Wasser bewegen ein Pelton-Laufrad dieser Größe in jeder Sekunde. Nach einigen Jahren in Betrieb wird ein erneuter Scan Aufschluss darüber geben, wie sich das Laufrad verformt hat und wo möglicherweise Effizienz verloren geht. „Schäden und Abnutzungen aufspüren und Defekten vorbeugen, das ist unser Ziel“, sagt Ralf Laufer.

Auch Turbinen-Laufräder, die bereits seit vielen Jahrzehnten im Einsatz sind, digitalisiert Ralf Laufer, wenn in einem Kraftwerk eine Revision ansteht. Die Messergebnisse erlauben Rückschlüsse auf alle Laufräder desselben Typs. „Zeigt eines davon auffälligen Verschleiß, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die anderen auch betroffen sind“, sagt Ralf Laufer. Damit liefert der Bereich Vermessung wichtige Analysen für die Maschinenbauer des Energieunternehmens.

Sensible Punkte untersuchen

Besonderes Augenmerk gilt den sensiblen Punkten des Laufrads, etwa den Ausflussöffnungen am äußeren Rand jedes „Bechers“. Hier können Verwirbelungen entstehen, die den Wirkungsgrad der Turbine herabsetzen und ihren Verschleiß beschleunigen. Auch die optimale Form der Turbinenschaufel selbst ist von Bedeutung. Weitere Untersuchungsgegenstände: Sind alle Schaufeln identisch? Trifft das Wasser dort auf die Schaufel, wo die Effizienz optimal ist? Die Ergebnisse der Messungen, die mit Hilfe des Leica Absolute Trackers und des Leica T-Scan erzielt werden, sind eine immense Erleichterung für derartige Berechnungen.

Jeder Tag zählt

„Bei Revisionen bestehender Kraftwerke müssen wir sicherstellen, dass die Turbinen, die wir zerlegen, anschließend wieder exakt ihre ursprüngliche Position erhalten. Wir erstellen Netze von Referenzpunkten, prüfen die Einhaltung von Maschinenachsen oder ob Flanschebenen und Bohrlöcher aufeinanderpassen“, so Ralf Laufer. Dazu setzt er die Leica T-Probe ein, die auch schwer zugängliche Messpunkte antasten kann, ohne eine direkte Sichtlinie zum Laser Tracker zu benötigen. Die Absicherung durch Vermessung ist angesichts der geographischen Bedingungen unverzichtbar. Turbinen und Maschinenbauteile dieser Größe, die im Hochgebirge ihren Dienst verrichten, transportieren die Vorarlberger Illwerke wenn erforderlich mit Hilfe eines schweren Transporthubschraubers. Solch ein Transport ist riskant und teuer – mehr als ein Versuch würde jeden Zeit- und Kostenrahmen sprengen. Ralf Laufer: „Jeder Tag zählt in der Energiewirtschaft.“ Im Gepäcknetz des Hubschraubers reist der Leica Absolute Tracker AT901 mit, um dann unter schwierigen Bedingungen wie hohe Luftfeuchtigkeit und Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt seine Unempfindlichkeit unter Beweis zu stellen.

„Das Tracker-System ist für unsere Einsatzzwecke ideal“, resümiert Laufer. „Der Wechsel zwischen Scannen und Tasten am selben Bauteil funktioniert super. Die Leica T-Probe ist ohne Alternative. Wir arbeiten schon seit vielen Jahrzehnten mit Messinstrumenten von Leica Geosystems und haben deren Zuverlässigkeit zu schätzen gelernt. Das gilt auch für den schnellen Service von Hexagon Metrology Österreich.“