Sulzer-Pumpen sind das Herzstück der Geothermie

Jul 18, 2023

Die SJD-CEP-Pumpen sind bereit für den Versand ab Werk. (Bildquelle: Sulzer AG)

Mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Pumpenkonstruktion und -technik hat sich Sulzer zu einem bevorzugten Lieferanten von Pumpentechnologie für Geothermieanwendungen entwickelt. Das Unternehmen verfügt über umfangreiche Erfahrung mit den komplexen Designanforderungen von Arbeitsflüssigkeitspumpen, die an die Eigenschaften verschiedener Flüssigkeitstypen und Betriebsbedingungen angepasst werden müssen.

Große Wind- und Solarparks sind der sichtbarste Aspekt des globalen Übergangs zu nachhaltiger Energie, aber unter unseren Füßen verbirgt sich noch eine weitere wichtige Quelle sauberer, zuverlässiger Energie. Geothermische Energie ist in Island bereits die wichtigste Energiequelle, jetzt entwickeln Länder von Indonesien über die Philippinen bis zur Türkei rasch ihre eigenen geothermischen Ressourcen.

Prozessverbesserung Die Energie für ein Geothermiekraftwerk stammt aus heißem Wasser oder Sole, die aus tiefen unterirdischen Grundwasserleitern gewonnen wird. Herkömmliche Anlagen benötigen Wassertemperaturen von mindestens 180 °C (350 °F), um den Dampf zu erzeugen, der zum Betrieb der Turbinen der Station verwendet wird. In jüngerer Zeit hat die Geothermieindustrie jedoch einen alternativen Ansatz perfektioniert, der bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden kann, wodurch die Palette möglicher Erzeugungsstandorte erheblich erweitert wird.

Kraftwerke mit binärem Kreislauf leiten heiße Sole aus dem geothermischen Bohrloch durch einen Wärmetauscher, wo sie ein Arbeitsmedium erhitzt. Dieses hat einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser, sodass die Turbinen der Anlage bei den niedrigeren geothermischen Temperaturen effizient arbeiten können. Nach der Turbine wird das Arbeitsmedium abgekühlt und kondensiert und dann zum Wärmetauscher zurückgeführt, um den Kreislauf zu schließen. Auf der geothermischen Seite wird die aus dem Wärmetauscher austretende kühlere Sole wieder in den Boden eingespeist.

Die Förderung des Arbeitsmediums in einem Kraftwerk mit binärem Kreislauf erfordert eine hochspezialisierte Pumpentechnologie. Die zur Rückführung des Arbeitsmediums zum Wärmetauscher verwendete Pumpe muss in der Lage sein, mit einer sehr geringen positiven Nettosaughöhe (NPSH) zu arbeiten und eine hohe Förderhöhe zu entwickeln, um die richtigen Bedingungen am Einlass der Gasexpanderturbine zu schaffen.

Leistung durch Design Die für Exergys jüngstes Projekt ausgewählte Pumpe war eine der größten aus der SJD CEP-Reihe mehrstufiger vertikaler Spaltrohrpumpen von Sulzer. Die ausgewählte Pumpe verfügt über eine einzigartige erste Stufe mit doppelter Ansaugung, die einen sicheren Betrieb bei niedrigen NPSH-Werten gewährleistet, während sie durch ihre Schüsseldiffusorkonfiguration auch eine hohe Differenzförderhöhe pro Stufe entwickeln kann. Das Erreichen der für die Anwendung erforderlichen hohen Förderhöhe mit weniger Stufen führt zu einer kleineren Pumpe, die sich leichter in das Anlagendesign integrieren lässt. Für den Kunden bedeuten weniger Stufen auch geringere Anschaffungs-, Ersatzteil- und Wartungskosten.

Andres Mercader, Tendering Manager bei Sulzer Pumps, erklärt: „Exergy war bereits zuversichtlich, dass das Sulzer-Design seine Leistungserwartungen erfüllen würde; ein identisches Design ist seit mehreren Jahren bei einem anderen Projekt des Unternehmens in der Türkei im Einsatz. Die größte Herausforderung für die Der neueste Bau stellte sicher, dass jede Komponente des Projekts innerhalb eines außergewöhnlich engen Zeitrahmens hergestellt und geliefert werden konnte.“

Schneller Aufbau Wie andere erneuerbare Energieanlagen auf der ganzen Welt profitieren Geothermiekraftwerke häufig von staatlicher finanzieller Unterstützung. Um auf diese Unterstützung zugreifen zu können, müssen die Anlagen vor den vereinbarten Fristen betriebsbereit sein, was zu engen Bauzeitplänen führt.

Um die Lieferfrist einzuhalten, nutzte Sulzer seine globalen Fertigungs- und Lieferkettenkapazitäten. Anschließend wurden alle Teile in einer der auf Vertikalpumpen spezialisierten Anlagen von Sulzer geprüft, zusammengebaut und getestet. Der standardmäßige, modulare Aufbau der CEP-Pumpen erwies sich hier als besonders vorteilhaft, da hochpräzise Gussteile und Komponenten von mehreren Sulzer-Standorten an den Standorten der globalen Lieferkette gemeinsam genutzt werden.

Nach dem Zusammenbau wurde die Pumpe mithilfe eines kalibrierten Labortestmotors mit Wasser bei voller Geschwindigkeit getestet. Nach erfolgreichem Abschluss des Tests wurde der Motor durch den kleineren aufgabenspezifischen Motor ersetzt, da das im Kraftwerk verwendete Arbeitsmedium Isopentan deutlich leichter ist. Trotz des schwierigen Zeitrahmens wurde die fertige Einheit früher als geplant an den Kunden geliefert und trug so dazu bei, dass die Anlage vor Ablauf der Frist mit der Stromerzeugung beginnen konnte.

„Unsere Mission ist es, technische Innovationen zu gestalten und qualitativ hochwertige Dienstleistungen zu liefern, die es unseren Kunden ermöglichen, eine Wärmequelle in sauberen, nachhaltigen und effizienten Strom umzuwandeln. Um dieses Ziel zu erreichen, sind unsere Projekte auf zuverlässige, leistungsstarke Komponenten von führenden Spezialanbietern angewiesen.“ sagt Marco Frassinetti, Vertriebsleiter bei Exergy. „Sulzer hat unsere Erwartungen erneut erfüllt und uns geholfen, einen sehr engen Zeitplan einzuhalten.“

Quelle: Sulzer Ltd.