2017 Kooperationsprojekt

Optimierung von Gaskraftwerken mit Hilfe von Big Data

Gaskraftwerke kompensieren hervorragend die Volatilität erneuerbarer Energiequellen. Bei Betrieb im Teillastbereich besteht allerdings noch erhebliches Optimierungspotenzial. Um die bereits im Betrieb befindlichen Gaskraftwerke zu optimieren, müssen zeitlich hochaufgelöste Daten erfasst werden. Ziel des Vorhabens ist, Strategien zur effizienten Speicherung dieser gigantischen Datenmengen sowie innovative Analysealgorithmen zu entwickeln. Betrieb, Laufzeit und Wartung können dadurch erheblich verbessert werden.

links: Beim Betrieb von Gasturbinen (im Bild: von Siemens) werden mit dem IfTA ArgusOMDS System 24/7 über Jahre hochauflösende Daten aufgezeichnet (mehrere Dutzend TBytes pro Jahr und Turbine). (Quelle: IfTA Ingenieurbüro für Thermoakustik GmbH) rechts: Analyse-Pipeline: Verbesserungen i. d. Datenspeicherung bilden die Grundlage f. d. Entwicklung innovativer und effizienter Methoden zur Datenanalyse. (Quelle: IfTA Ingenieurbüro für Thermoakustik GmbH)

Gasturbinen bilden einen wichtigen Teil der Stromversorgung. Durch ihre schnelle Einsatzbereitschaft sind sie ideal, um Lastspitzen abzufangen. Sie benötigen jedoch für diesen dynamischen Einsatz Optimierungen, um einen effizienten und sicheren Betrieb zu gewährleisten. Bisher verlässt man sich dabei auf zeitlich gering aufgelöste Betriebsdaten, was aber viel Optimierungspotenzial übrig lässt. Eine Alternative ist die Nutzung hochauflösender Sensordaten, die beim Betrieb der Turbine aufgenommen werden. Deren Nutzung ist im Moment limitiert durch beschränkte Möglichkeiten zur Auswertung, da diese Sensordaten, verglichen mit herkömmlichen Betriebsdaten, ein Vielfaches an Volumen haben.

Im Forschungsprojekt wird daher untersucht, in welcher Weise dezentral im Kraftwerk abgespeicherte Sensordaten dafür verwendet werden können, den Betrieb und die Entwicklung von Gasturbinen zu optimieren. Der Fokus liegt hierbei auf der Analyse bisher ungenutzter Frequenzspektren sowie der Auswertung größerer Zeiträume und dem Vergleich von Turbinen gleichen Typs innerhalb einer Flotte.

Im ersten Schritt werden dabei Möglichkeiten zur adäquaten und effizienten Speicherung der Daten untersucht. Die im nächsten Schritt zu entwickelnden Algorithmen haben zum Ziel, bisher nicht mögliche Analysen durchzuführen und dadurch neue Erkenntnisse zur Optimierung der Turbinen zu generieren. Dabei sollen die neu entwickelten Ansätze zum einen Stream-basiert die in Echtzeit anfallenden Daten im Kraftwerk (vor-)verarbeiten, zum anderen diese auf Supercomputern (z. B. SuperMUC) in ihrer Ganzheit analysieren. Um die Ergebnisse für Gasturbineningenieure verständlich zu machen, wird darüber hinaus an aussagekräftigen Visualisierungen geforscht.

Projektfinder
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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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Projektleitung
IfTA Ingenieurbüro für Thermoakustik GmbH
Projektpartner
Technische Universität München
Institut für Informatik, Lehrstuhl für Rechnertechnik und Rechnerorganisation