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Das Kraftwerk Nant de Drance ist ein Pumpspeicherkraftwerk mit einer Leistung von bis zu 900 MW und liegt in einer unterirdischen Kaverne zwischen den beiden Stauseen Emosson und Vieux Emosson im Wallis, Schweiz. Das Kraftwerk wurde am 1. Juli 2022 in Betrieb genommen und besteht aus sechs radialen reversiblen Pump-Turbinen-Einheiten mit einer Leistung von je 150 MW. Im Pump- und Turbinenbetrieb ermöglicht die variable Drehzahl eine Anpassung an die Förderhöhenschwankungen und erhöht gleichzeitig den Gesamtwirkungsgrad der Anlage. Die variable Drehzahl ermöglicht somit einen größeren Betriebsbereich. Im Pumpbetrieb kann die Leistungsaufnahme an die Anforderungen des Stromnetzes angepasst werden.
Aus betrieblichen Gründen wurde beschlossen, Effizienzprüfungen mit den installierten akustischen transit time (ATT) Durchflussmessgeräten durchzuführen. Dazu wurden eingehende CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) und eine detaillierte Analyse der Messunsicherheit durchgeführt. Die Herausforderungen für die Simulationen waren den Drall im Turbinenbetrieb und das verzerrte Strömungsfeld im Pumpbetrieb aufgrund der Strömungsverengung beim Sperrschieber richtig zu erfassen. Ein weiterer, erschwerender Faktor für die Durchflussmessung ist, dass die Rohre nicht rund sind. Der Boden wurde abgeflacht, um Fahrzeuge zuzulassen. Daher können weder Standardhöhen für die gekreuzten Pfadinstallationen noch einfache Gewichtungsfaktoren verwendet werden.
Anhand einer Reihe von verschiedenen Simulationen und Messfällen konnte die Integrationsunsicherheit abgeschätzt werden. Die ausgeprägte Verwirbelung im Turbinenbetrieb führt zu einer Integrationsunsicherheit von 0,75 %, während für alle anderen Fälle 0,2 % resultiert. Die durchgeführten Sensitivitätstests haben bestätigt, dass die Integrationsmethode mit OWISS-Gewichtungsfaktoren (Optimized Weighted Integration of Simulated Sections) ein robustes Verfahren darstellt.
Link zum involvierten Themenbereich: CFD-Simulationen