Umzug mit Folgen: Kraftwerke erhalten hochverfügbare Ethernet-basierte Struktur

Langsam gleitet das Schiff über das dunkelgrüne Wasser des Amazonas. An Bord ist ein Motor, so groß wie ein Haus und 300 Tonnen schwer. Die Reise geht vom Meer quer durch den Regenwald ins dünn besiedelte Landesinnere. Vor ein paar Jahren baute das brasilianische Konsortium Breitener am Rande des bekannten Urlaubsortes Fortaleza ein leistungsstarkes Kraftwerk zur Spitzenlastdeckung bei unzureichender Lieferung von elektrischer Energie aus Wasserkraft. Nachdem das Dieselkraftwerk drei Jahre lang seine Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt hatte, beschlossen die Betreiber, das Kraftwerk in zwei Hälften zu teilen und als zwei kleinere, getrennte Kraftwerke mit jeweils 103MVA Leistung im Herzen des Landes wieder aufzubauen. Innerhalb von sechs Monaten wurden alle Teile demontiert und per LKW und Schiff über hunderte von Kilometern an die beiden neuen Standorte Tambaqui und Jaraqui in der Nähe der Großstadt Manaus transportiert. Der Generalunternehmer Breitener errichtete vor Ort inzwischen für die beiden \“Kleinen\“ neue Gebäude. Die Inbetriebnahme der ersten Anlage begann am 21. November 2005, die zweite war dann im 1. Quartal 2006 an der Reihe. Standardsteuerungen Noch bis Anfang November standen die Schaltschränke für die zweite Anlage in einem schmucken roten Backsteinhaus in Winsen an der Luhe bei der Firma Kuhse (siehe Kasten) und warteten auf ihre Abreise nach Südamerika. Wie schon bei der ursprünglichen Anlage in Fortaleza, wo komplett Kuhse-Steuerungen zum Einsatz kamen, ist das norddeutsche Familienunternehmen beim Wiederaufbau für die Elektrotechnik verantwortlich. Da Breitener aber zukünftig Technik von Siemens als unternehmensweiten Standard einsetzt, mussten bei der Teilung einige Steuerfelder neu gebaut werden. \“Es gibt nun mal gewisse Standards für die Visualisierung oder Steuerung. Da wir schon seit vielen Jahren eine partnerschaftliche Beziehung zu unserem Hauptlieferanten Siemens pflegen und bereits viele Anlagen zusammen realisiert haben, können wir diesen Kundenwunsch problemlos erfüllen\“, erläutert Prokurist Ulrich Gerigk, der bei Kuhse den Bereich Prozessautomatisierung leitet. Ein weiteres Entscheidungskriterium für die hier eingesetzte Simatic-S7-Technik war die Programmierung. Die Technik der Norddeutschen können wirklich nur sie selbst programmieren. Dessen sind sich der Bereichsleiter und Rüdiger Sy, bei Kuhse verantwortlich für das Software-Engineering, durchaus bewusst. Breitener setzt hingegen auf \“Selbstversorgung\“ und bildet eigene Programmierer aus und muss es auch. Viele ihrer Anlagen liegen abgeschieden im Amazonas-Gebiet verstreut. Doppelt hält besser Der Steuerteil jeder Teilanlage besteht aus fünf Motorsteuerungen, einer zentralen Steuerung, der dezentralen Peripherie und einer Leitwarte inklusive Visualisierung bis hierhin nichts Ungewöhnliches. Doch die zentrale Steuerung sowie Visualisierung und Datenerfassung sind hoch verfügbar mit Simatic S7 400H von Siemens ausgeführt. Fünf S7 400 steuern die einzelnen Dieselmotoren, starten oder stoppen die Hilfsantriebe, überwachen die Motoren und schalten sie im Fehlerfall ab. Die Visualisierung erfolgt in der zentralen Leitwarte in WinCC auf Operator Panels OP270 von Siemens. Die Redundanz der Anlage betrifft dabei nicht nur die Steuerung, sondern zieht sich durch die komplette Verfahrenstechnik. Denn bei gewissen Schlüsselfunktionen wie zum Beispiel einer Kraftstoffpumpe, die alle Dieselmotoren versorgt, müssen \“Stand-by-Systeme\“ im Notfall übernehmen können. \“Weltweit existieren bisher nur wenige Kraftwerke mit redundanten Steuerungen. Der Aufbau ist für unser Marktsegment untypisch\“, sagt Gerigk. \“Der Kunde wollte auf möglichst viel \“Klappertechnik\“ wie Relais und Schaltungen verzichten und alles, so weit es geht, von der Leitwarte aus bedienen.\“ Sy ergänzt: \“Üblicherweise setzt die Branche eher auf elektrotechnische Sicherheit, die alles über Relaisketten verriegelt. Um hohe Anlagenverfügbarkeit sicher zu stellen, verlassen sich die Betreiber traditionell auf eine gesicherte Ersatzteilversorgung.\“ Mitten im Regenwald sieht das anders aus. Grund genug für Breitener, sich für eine außergewöhnliche Topologie zu entscheiden. In klassischen, hochverfügbaren Systemen sind die meisten Eingänge hardwareseitig einkanalig ausgeführt. In dieser Anlage liegt jedoch der Großteil der Hardware für die Stationsinformationen doppelt vor und in der Zentralsteuerung ist jede Ein- und Ausgangskarte zwei Mal vorhanden. \“Dies ließe sich durch Ankopplung über einen redundanten Bus umgehen. Normalerweise heißt es: eine Rechner-Einheit plus redundante Hardware und nicht umgekehrt\“, weiß Gerigk. \“Diese Anlagen sind noch eine Stufe sicherer als das übliche H-System. Eine Philosophie, bei der Verfügbarkeit absoluten Vorrang hat\“, betont Sy. \“In diesem Kraftwerk geht alles über die Steuerung. Der Betreiber sagt, er braucht keine Schalter. Das ist für uns schon etwas gewöhnungsbedürftig, dass man im Notfall keinen Taster von Hand betätigen kann.\“ Raus aus dem Büro, rein ins Kraftwerk: Ethernet