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30.12.2014

Neue „Herzklappen“ für den Welthandel

Betriebssicherheit durch BENNING Stromversorgungen.

Am 15. August 1914 wurde der Panama-Kanal eröffnet – heute wird das einst ambitioniertest Bauprojekt der Menschheit erweitert. Die künstliche Wasserstraße, die ein ganzes Land teilt und den Atlantik mit dem Pazifik verbindet, ist eine der wichtigsten Lebensadern des Welthandels. Rund fünf Prozent des weltweiten Seeverkehrs bewegt sich derzeit durch die Schleusen, das entspricht ca. 14.000 Schiffen pro Jahr.

Der Transport der 60 Meter langen Schleusentore erfolgte mit Spezialschiffen die von Schleppern unsterstützt wurden.
Der Transport der 60 Meter langen Schleusentore erfolgte mit Spezialschiffen die von Schleppern unsterstützt wurden.
Im Vergleich zu den riesiegen neuen Schleusentoren wirkt der Blick auf die alten Tore beinahe pittoresk
Im Vergleich zu den riesiegen neuen Schleusentoren wirkt der Blick auf die alten Tore beinahe pittoresk

Durchschnittlich müssen die Reedereien derzeit etwa 250.000 Dollar für die Passagezahlen. Die Gebühren für die Durchfahrt des Kanals sind eine der wichtigsten Einnahmequellen des kleinen, mittelamerikanischen Landes. Im Geschäftsjahr 2013 wurden rund eine Milliarde Dollar in die Kasse Panamas gespült.

INVERTRONIC modular Wechselrichter
INVERTRONIC modular Wechselrichter

250.000 Dollar pro Passage

Allerdings können derzeit nur Schiffe die Passage nutzen, die nach den sogenannten Panamax-Maßen konstruiert wurden – und die sind nach heutigen Maßstäben bescheiden. Moderne Kreuzfahrt- und Containerschiffe sind wesentlich größer. Deshalb macht sich der Panama-Kanal bereit für „Post-Panamax“-Schiffe, deren Maximalmaße 49 m Breite und 366 m Länge betragen. Nach Fertigstellung der neuen Schleusenanlagen von Gatun am Atlantik und Miraflores am Pazifik können auch Kreuzfahrtschiffe wie die Queen Mary 2 oder Frachtschiffe mit bis zu 14.000 statt bisher 4.000 Containern Transportleistung die rund 80 km lange Fahrrinne passieren.

 

3.300 t Gewicht pro Schleusentor

Betrachtet man die neuen Schleusen, so erscheinen sie wie gewaltige Herzkammern des Welthandels, die unablässig Passagierschiffe, Tanker und Frachter durch die Wasserader pumpen. Ihre Herzklappen, die Schleusentore, sind ungefähr 60 Meter lang, 20 Meter hoch, 10 Meter dick und wiegen etwa 3.300 Tonnen. Die neuen Schleusenbecken sind 427 Meter lang, 55 Meter breit und haben eine Arbeitstiefe von 18,3 Meter. Für eine Füllung sind rund 430.000 m3 Wasser notwendig.

THYROTRONIC Gleichrichter
THYROTRONIC Gleichrichter

Gesteuert über Ventile fließt die ungeheure Wassermenge aus den höher gelegenen Rückhaltebecken über Rohrleitungen mit dem Durchmesser eines Eisenbahntunnels in die Schleusenbecken. Gibt es an den Schleusen Probleme, geraten auch die Märkte in Schwierigkeiten. Um das Risikovon Ausfallzeiten zu minimieren, muss der Betreiber ACP (Autoridad del Canal de Panama) deshalb höchste Anforderungen an die Qualität aller eingesetzten Materialien und Ausrüstungskomponenten stellen. Die gesamte Anlagen-überwachung in den Maschinengebäuden sowie die Steuerung der sechs Ventilstationen erfolgt in den acht Kontrollzentren. Alle Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen müssen gegen Netzstörungen oder Netzausfall gesichert werden. Dies erfolgt durch batteriegestützte Gleichstromversorgungen. Darüber hinaus verlangen diese betriebskritischen Anwendungen maßgeschneiderte, sichere USV-Anlagen mit individuellen Schaltungskonzepten.

 

Zuverlässig seit Jahrzehnten

Die Zuverlässigkeit einer batteriegestützten Ersatzstromversorgung wird sowohl von der Qualität der eingesetzten Batterie als auch von der Betriebssicherheit des Stromversorgungssystems bestimmt. Bei der Vergabe der für den Schleusenbetrieb relevanten Komponenten entschied sich das mit der Konstruktion beauftragte Unternehmen Grupo Unidos por el Canal (GUPC) für ein Konzept, das der Systemintegrator Energia Integral Andina (EIASA) aus Kolumbien vorgestellt hatte.

 

Blick auf die alten Schleusen, die nur „kleine“, sogenannte Panamax-Schiffe passieren können
Blick auf die alten Schleusen, die nur „kleine“, sogenannte Panamax-Schiffe passieren können
Die Befüllung einer Schleuse benötigt bei Einsatz der Rückhaltebecken 17 Minuten. Dabei fließt das Wasser durch ein Kanalsystem dessen Röhren den Durchmesser eines Eisenbahntunnels erreichen.
Die Befüllung einer Schleuse benötigt bei Einsatz der Rückhaltebecken 17 Minuten. Dabei fließt das Wasser durch ein Kanalsystem dessen Röhren den Durchmesser eines Eisenbahntunnels erreichen.

Die Befüllung einer Schleuse benötigt bei Einsatz der Rückhaltebecken 17 Minuten. Dabei fließt das Wasser durch ein Kanalsystem dessen Röhren den Durchmesser eines Eisenbahntunnels erreichen.

Prinzip der modularen Parallelarchitektur des Wechselrichters INVERTRONIC modular
Prinzip der modularen Parallelarchitektur des Wechselrichters INVERTRONIC modular

Dabei werden batteriegestützte Stromversorgungen basierend auf einer Kombination aus Monoblock Gleichrichtern (Baureihe THYROTRONIC) und modularen Wechselrichtern (Baureihe INVERTRONIC modular) eingesetzt. Die Systeme sind mit speziellen Anpassungstrafos für Netzspannungen von 480 V und mit Spannungskonstanthaltern ausgestattet. Die THYROTRONIC Gleichrichter versorgen die DC-Lasten und laden die Batterien im Standby-Betrieb auf. Diese von BENNING entwickelte Gleichrichterbaureihe hat sich seit vielen Jahrzehnten als außerordentlich zuverlässige und sehr wirtschaftliche Ersatzstromversorgung in der Industrie-, Petrochemie und Kraftwerkstechnik bewährt.

 

Höchste Verfügbarkeit, geringe TCO

Die dreiphasigen INVERTRONIC modular Wechselrichter in hot-plug Einschubtechnik sind mit IGBT und MOSFET Leistungshalbleitern sowie DSP Prozessoren ausgestattet. Durch die n + 1 Redundanz wird höchste Verfügbarkeit garantiert. Ein Einschubwechsel kann während des laufenden Betriebs in Eigen regie durchgeführt werden (hot-plug). Daraus resultiert eine verkürzte MTTR (Mean Time to Repair). Bei geforderter Redundanz ergeben sich aufgrund des hohen Wirkungsgrades auch im Teillastbereich Energieeinsparungen und ein geringerer Raumbedarf gegenüber konventionellen Systemen. Dieses verringert ebenfalls die TCO (Total Cost of Ownership). Das niedrigere Anlagenvolumen und Gewicht vereinfachen außerdem Transport und Einbringung der Anlage und reduzieren damit den Aufwand bei der Installation.

Bereitschaftsparallelbetrieb beipielsweise mit einem THYROTRONIC Gleichrichter
Bereitschaftsparallelbetrieb beipielsweise mit einem THYROTRONIC Gleichrichter

Erdbebensicher - UBC Zone 4


Aufgrund der besonderen tektonischen Situation sind alle Systeme erdbebensicher entsprechend UBC Zone 4 ausgelegt und nach UL-Normen gefertigt. Die individuell angepasste Meldephilosophie erfolgt über eine Modbus-TCP-Technik und ist über Glasfaser an die zentrale Leitstelle angebunden. Nach detaillierter Planungsphase und enger Abstimmung mit dem Kunden wurde die Fertigungsfreigabe im Sommer 2014 an BENNING erteilt. Bereits im Dezember 2014 werden die ersten Anlagen in Panama installiert. Bei der für Ende 2015 geplanten Eröffnung der neuen Schleuse werden insgesamt 80 THYROTRONIC Gleichrichtersysteme und 8 USV-Anlagen zum ausfallsicheren Betrieb beitragen.

 

Was die Zukunft bringt


Auch wenn die neuen Schleusen noch nicht eröffnet sind, wird bereits diskutiert, die alten Schleusen zu renovieren und eine weitere Schleusenkammer zu errichten. Darüber hinaus plant Nicaragua mit chinesischer Hilfe eine alternative Route zum Panamakanal zu bauen.

Weitere Informationen

Kontakt: Dirk Meyer
Telefon: +49 (0) 28 71 / 93 -261
E-mail: d.meyer@benning.de

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