Ein Beitrag zur Druckstoßberechnung von Pumpspeicheranlagen

Der Betrieb von Pumpspeicheranlagen führt zwangsweise zu hochgradig instationären Strömungsvorgängen im Triebwasserweg einer Hochdruckwasserkraftanlage. Das Verlangen nach einem flexiblen Kraftwerksbetrieb mit möglichst kurzen Schaltzeiten von z. B. Pump- in Turbinenbetrieb setzt eine zuverlässige Vorausberechnung des transienten Strömungsverhaltens voraus. Mit Hilfe numerischer Simulationsmethoden können die dabei auftretenden Druckstöße und Massenschwingungen berechnet werden, um in weiterer Folge optimiert zu werden. Dazu müssen die relevanten Anlagenkomponenten, wie Wasserschloss, hydraulische Maschine oder Absperrorgane, möglichst genau modelliert werden. Da in kommerziell verfügbarer Druckstoßberechnungssoftware diese Komponenten nicht oder eventuell nur mangelhaft vorhanden sind, müssen geeignete Simulationsmodelle selbst entwickelt werden, um das transiente Verhalten von Pumpspeicheranlagen berechnen zu können. In diesem Beitrag wird die Vorgehensweise bei der Entwicklung von Simulationsmodellen am Beispiel einer Pumpturbine geschildert. Mittels geeigneter Vergleichsrechnungen werden die Berechnungsergebnisse mit dem Software-Paket Flowmaster inklusive eigener, bereits zuvor validierter Adaptionen verifiziert.