Virtuelle Konstruktion von Energieanlagen

Dem Ingenieur brummt der Kopf: Seit Stunden wertet er am PC Daten aus – ein Ende ist nicht in Sicht. Für die Planung eines Wasserkraftwerks möchte er wissen, welche Drücke, Temperaturen oder Strömungsbewegungen von Flüssigkeiten in der Anlage herrschen werden.

Dies kann er mit einer Simulationssoftware berechnen. Diese liefert ihm jedoch nur riesige Zahlenkolonnen oder eindimensionale Darstellungen, die er Stück für Stück analysieren muss – eine mühselige Angelegenheit.

In Zukunft soll das einfacher gehen: Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg haben eine Methode entwickelt, welche die Abläufe im Inneren von Energiewandlungsanlagen – dazu gehören etwa Photovoltaik-, Wind-, Biogasanlagen und Wasserkraftwerke – bildhaft darstellt. Dazu haben sie die 3-D-Anlagenkonstruktion und die Ergebnisse von Simulationen mit einem am IFF entwickelten Virtual-Reality-Programm, kurz VR, gekoppelt. »Mit einem speziellen Software-Tool ist es uns erstmals gelungen, die Bewegungsabläufe sichtbar zu machen – mit nur einem Knopfdruck«, erklärt Dr. Matthias Gohla, Leiter des Geschäftsfelds Prozess- und Anlagentechnik.

Pfeile zeigen an, in welcher Richtung und Geschwindigkeit Flüssigkeiten und Gase durch die Anlage strömen. Farbige Markierungen weisen ihn auf potenzielle Schwachstellen hin, wie Bereiche, in denen es zu kritischen Temperaturen, Ablagerungen oder Erosionen kommen kann. Drohen Kollisionen, wenn sich die Anlagenteile bewegen? Die virtuellen Einblicke erleichtern die Konstruktion und sollen dafür sorgen, dass die Anlagen leistungsstärker und emissionsärmer werden.

»Auch Anlagenbetreibern hilft unser VR-Modell im täglichen Betrieb«, sagt Projektleiter Dr. Martin Endig. Beispielsweise lässt sich im System eine umfangreiche Dokumentation implementieren. Um Daten zu einem bestimmten Anlagenteil zu erhalten, muss der Techniker nur auf die entsprechende Darstellung klicken, anstatt in seitenlangen Bedienungsanleitungen nach der gewünschten Information zu suchen. Personal kann bereits im Umgang mit der Anlage geschult werden, bevor diese in Betrieb geht. Dabei lassen sich auch kritische Situationen durchspielen, ohne dass die Mitarbeiter gefährdet werden. Aktuell arbeiten die Entwickler an einem weiteren Tool, das dem Betreiber anzeigt, wann ein Bauteil gewartet werden muss.