Im Rahmen des Forschungsprojekts „ReHydro“ werden an der Hochschule München neue Methoden zur frühzeitigen Erkennung von Turbinenschäden mittels Künstlicher Intelligenz entwickelt.

 

In Europa werden jährlich rund 11 Prozent des Stroms aus Wasserkraft erzeugt. 35 Prozent der möglichen Leistung werden jedoch wegen Schäden an den Turbinen nicht ausgeschöpft. Im Rahmen des Forschungsprojekts Re Hydro werden an der Hochschule München (HM) neue Methoden zur frühzeitigen Erkennung von Kavitation entwickelt, einer Hauptursache für Turbinenschäden.

Kavitation ist ein hydrodynamischer Effekt, bei dem durch Druckabfall entstandene Dampfblasen in Flüssigkeiten kollabieren. Passiert das in der Nähe von festen Oberflächen, wie Turbinenschaufeln, entstehen extreme lokale Drücke, die wie bei einem Vulkan Material herauskatapultieren und so zu Materialschäden führen. Bisher kann Kavitation nur durch kostenintensive Inspektionen erkannt werden, bei denen die Turbine vollständig entleert werden muss. Wird Kavitation festgestellt, bleibt lediglich die Möglichkeit zur Schadensbegrenzung, in dem man die Drücke erhöht oder die Durchflussgeschwindigkeit reduziert.

Kavitation mithilfe von KI frühzeitig erkennen

Um dies zu vermeiden, fahren Betreiber die Turbinen mit hohem Sicherheitsabstand zu kritischen Betriebsbereichen, in denen der Druck absinken könnte. Das limitiert jedoch den Betrieb der Turbine und generiert weniger elektrische Leistung als möglich wäre. Im Rahmen des Projekt Re Hydro, von der EU gefördert, entwickelt Prof. Busboom von der HM gemeinsam mit Voith Hydro und Energias de Portugal innovative messtechnische Lösungen und KI-Überwachungssysteme, um Kavitation im laufenden Betrieb zuverlässig zu erkennen und teure Inspektionen zu reduzieren.

Dazu setzen sie beispielsweise Ultraschallsensoren ein, die hohe Frequenzen erfassen, welche beim Kavitationsprozess erzeugt werden. Im Wasserkraftwerk Valeira in Portugal wird die Technologie implementiert und soll zeigen, wie moderne Sensorik und Datenanalyse die Effizienz von Wasserkraftwerken optimieren können. Dies erhöht nicht nur die Flexibilität der Anlagen, sondern unterstützt auch die Stabilität der Stromnetze, indem es die Verfügbarkeit und Lebensdauer der Wasserkraftwerke verlängert. Re Hydro biete somit einen entscheidenden Beitrag zur ökologischen und ökonomischen Optimierung der europäischen Wasserkraftindustrie.

EU-Projekt Re Hydro

Das EU-Projekt „Demonstration of Sustainable Hydropower Refurbishment“ (ReHydro) wird für vier Jahre mit 7,5 Millionen Euro im Rahmen des Programms Horizon Europe und Innovation Action gefördert. Zwei Verbände, sieben Forschungseinrichtungen, sechs Betreiber, fünf Hersteller und drei Zulieferer arbeiten daran, die Effizienz und Nachhaltigkeit europäischer Wasserkraftwerke durch innovative Technologien zu optimieren.