Stromwirtschaft

Der digitale Zwilling an der Mur

Kaum etwas ist so analog wie ein Wasserkraftwerk. In der Steiermark will der Verbund trotzdem das weltweit erste vollständig digitalisierte Kraftwerk errichten. Das Interesse in ganz Europa ist enorm – selbst bei Branchenfremden wie RHI, Mondi oder der Voestalpine.

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Riesige Mengen Wasser, die gegen Turbinen drücken: Kaum etwas ist so analog wie ein Wasserkraftwerk. Wie passt das zum Megatrend der Digitalisierung? Genau dazu hat der Verbund an einem sonnigen Tag im April ein Branchentreffen veranstaltet, bei dem es ausschließlich um ein Thema gegangen ist: Die Digitalisierung der Wasserkraft.

Eine Konferenz, die es zu diesem Thema noch nie gab. Vielleicht deswegen war das Interesse quer durch Europa enorm: Die Veranstaltung war innerhalb kürzester Zeit ausgebucht. Knapp hundert Experten aus zwölf Ländern reisten nach Wien, darunter zahlreiche Besucher aus der heimischen Stromwirtschaft, von internationalen Energieriesen wie RWE, EdF und Enel, von Zulieferern wie Andritz und Voith bis hin zu kleinen, auf IT spezialisierten Startups. Doch auch scheinbar völlig branchenfremde Industriekonzerne schickten Spezialisten, etwa Voestalpine, RHI und Mondi.

"Mit dem nächsten Schritt betreten wir totales Neuland“

Sorgen, dass die eigenen Ideen unter der breit gestreuten Konkurrenz auf Wanderschaft gehen, hat der Verbund nicht: „Jedes Wasserkraftwerk ist ein in die Natur gebautes Unikat. Deswegen sitzen wir als Betreiber alle im selben Boot“, sagt Vorstand Günther Rabensteiner. Das Ziel des Stromkonzerns bei dem Treffen: Sich einen „zusätzlichen Turbo auf dem Weg der Digitalisierung“ zu holen, wie technischer Geschäftsführer Karl Heinz Gruber erklärt – „denn mit dem nächsten Schritt betreten wir totales Neuland.“

White Paper zum Thema

Freilich hatte auf der Konferenz auch der Verbund seinen Gästen etwas zu bieten. Gerade macht sich Österreichs größter Stromkonzern daran, einen „digitalen Zwilling“ eines Kraftwerks zu erschaffen – und so eine Methode aus weit entfernten Industriebranchen in etwas so Analoges zu transferieren wie die Wasserkraft. Auch das ist ein Vorhaben, das es noch nie gab.

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Stromwirtschaft 3.0: Die Steuerzentrale des zum Verbund gehörenden Stromnetzbetreibers APG im Südosten von Wien ist eine der modernsten in Europa.

Digitalisierung der Stromwirtschaft passiert schon lange

Dabei ist die Digitalisierung in der Stromwirtschaft überhaupt nichts Neues – sie hieß nur früher anders. Der Verbund, der mit 128 eigenen Kraftwerken zu den größten Wasserkrafterzeugern Europas gehört, hat schon ab den 1970ern die Fernsteuerung und Zustandsüberwachung sämtlicher Anlagen automatisiert.

Heute werden Talsperren online überwacht, die Hydrographie digital erfasst, die Instandhaltung mit SAP unterstützt. „Bis Industrie 3.0 bauen wir auf einem guten Fundament auf“, sagt Technikchef Gruber.

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Bits und Bytes an der Mur – am Fuße der ehrwürdigen Burg Rabenstein.

Doch nun wartet der nächste Sprung: „Wasserkraft 4.0“. In einem eigenen Programm investiert der Verbund 27 Millionen Euro in die Digitalisierung. Im Mittelpunkt: das Kraftwerk Rabenstein an der Mur als Pilotprojekt. Die wuchtige Anlage am Fuße der ehrwürdigen Burg Rabenstein soll schon bald einen „digitalen Zwilling“ bekommen – und sich damit in ein „gläsernes Kraftwerk“ verwandeln.

Und das geht so: Weil die Baupläne von 1987 nach vielen Eingriffen nicht immer mit der Realität übereinstimmen und für die digitale Welt zu ungenau sind, werden sämtliche Komponenten der Anlage mit Laserscan digital neu erfasst, ob in der Luft mit Drohnen oder unter Wasser mit Robotern. Zehntelmillimetergenau. Die richtigen Roboter für solche Aufgaben lässt der Verbund gerade erst entwickeln.

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Kaum eine Technologie war so analog wie die Wasserkraft – bisher.

Und dann wird es interessant – weil die eigentliche Digitalisierung mit der intelligenten Verarbeitung dieser Datenlawine beginnt. Dazu konstruiert das Unternehmen eine komplexe Datenplattform und setzt eigens programmierte Algorithmen drauf, die sämtliche bestehenden Informationen ständig mit den laufenden Messwerten kombinieren. In weiterer Folge sind Anleihen aus anderen Branchen geplant, etwa neuartige Sensoren oder selbststeuernde Messcomputer.

Ziele des „digitalen Zwillings“

Die Ziele mit dem „digitalen Zwilling“ sind, stark vereinfacht, zweigeteilt: Erstens ist da die Ebene der Maschinen. In einem 3D-CAD-Modell ist in Zukunft der gesamte Maschinensatz sichtbar, AR-Brillen liefern Informationen zu allen Komponenten und  Überflutungsflächen. Es wird auch sichtbar, wie viel Sediment sich gerade angelagert hat. KI-Systeme übernehmen das „Machine Learning“, erkennen hinter unterschiedlichen Störungen einheitliche Muster und sagen drohende kommende Störungen voraus.

Zweitens geht es um die Arbeitsabläufe in der Instandhaltung – und genau das ist der Punkt, der auch Branchenfremde wie Voestalpine oder RHI interessiert. Bevor Mitarbeiter auf den Berg oder zum Fluss fahren, bekommen sie vom Kollegen Computer Empfehlungen für die nächsten Eingriffe bis zum richtigen Werkzeug mit auf den Weg. Auf mobilen Endgeräten warten VR-Modelle mit Chatbots, die Lösungen vorschlagen. Und alles ist mit allen Systemen im Hintergrund verbunden.

Nicht ohne Schattenseiten

Und hier klingt auch die Schattenseite der schönen neuen Digitalwelt an: Wie bei allen Projekten der Digitalisierung geht es auch darum, Personal einszusparen. „Ja, auch das ist ein Treiber“, bestätigt Vorstand Günther Rabensteiner.

Tatsächlich steht der Verbund bei diesem Thema stark unter Druck. Heute beschäftigt der Konzern um 25 Prozent weniger Menschen als noch vor fünf Jahren. Als reines „Kopfquotenprogramm“ will Rabensteiner das Projekt trotzdem nicht gelten lassen. „Bei der digitalen Unterstützung der Arbeitsabläufe geht es uns sehr stark auch um die Ausbildung unserer Mitarbeiter, darum, unsere Kenntnisse von einem niedrigeren Level auf ein höheres Level zu heben.“

Technikchef Karl Heinz Gruber nennt noch einen Vorteil: „Es gibt Arbeiten, die sind gefährlich. Und ob ich im tiefsten Winter einen Taucher ins trübe Wasser schicke oder einen Roboter, ist schon ein Unterschied.“

Doch gleichzeitig, so Gruber, stoßen auch Computer immer an ihre Grenzen. „Die Arbeit an einem Wasserkraftwerk ist niemals eine standardisierte Tätigkeit. Und deswegen wird es nie ohne das Wissen von Spezialisten gehen – und ohne reale Muskelkraft.“ Vollständig digitalisieren lässt sich ein Kraftwerk aus Wasser und schweren Turbinen dann offenbar doch nicht.

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