Am 20. Dezember 2022 wurde das Wasserkraftwerk Baihetan nach 13 Jahren Bauzeit vollständig an das chinesische Stromnetz angeschlossen. Mit einer installierten Leistung von 16.000 MW bildet es das letzte Glied von Chinas „Korridor für saubere Energie“. Dabei handelt es sich um sechs riesige Wasserkraftwerke entlang des Jangtse-Flusses und seiner Nebenflüsse. Sie sollen einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung sauberer Energie in China leisten. Das neue Kraftwerk wird jährlich rund 62,443 Mrd. Kilowattstunden sauberen Strom erzeugen.

Das Baihetan-Kraftwerk ist am Unterlauf des Jinsha-Flusses errichtet. Es ist das zweitgrößte Wasserkraftwerk der Welt. Nur das 22.500-MW-Kraftwerk des Drei-Schluchten-Staudamms, das sich 1.300 Kilometer flussabwärts des Korridors befindet, ist größer.

Während beim Drei-Schluchten-Staudamm mit 32 großen 700-MW-Wasserkraftgeneratoren Strom erzeugt wird, ist das Baihetan-Kraftwerk mit nur 16 riesigen 1.000-MW-Turbinen ausgestattet, den größten Wasserkraftmaschinen, die je gebaut wurden.

Jumbo-Turbinen

Bei der großtechnischen Stromerzeugung aus Wasserkraft kommt es auf die Ausmaße der Turbinen an. Der Einbau von weniger, aber dafür größeren Turbinen senkt die Installations-, Wartungs- und Betriebskosten und erhöht den Wirkungsgrad der Energieumwandlung einer Anlage. Mit einem Spitzen-Wirkungsgrad von 96,97 Prozent sind die Baihetan-Turbinen nach Angaben des chinesischen Energieunternehmens China Three Gorges Corporation derzeit die effizientesten der Welt.

Die Konstruktion und der Bau von Turbinen dieser bisher noch nie da gewesenen Dimensionen war eine große technische Herausforderung. In verschiedenen Bereichen des Baihetan-Projekts war das Expertenwissen von SKF gefragt, zunächst im Inneren der riesigen 50 Meter hohen und 8.000 Tonnen schweren Turbineneinheiten. In jeder Turbine steuert ein Leitmechanismus den Durchfluss und die Richtung des einströmenden Wassers, bevor es den 2.000 Tonnen schweren Rotor im Herzen der Maschine erreicht. Der Leitmechanismus ist also entscheidend für die Stabilität, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz der jeweiligen Turbine.

Ein wichtiger Indikator für die Leistungsfähigkeit der Leitsystemkonstruktion ist die Leckagemenge um die sich bewegenden Teile. Der Turbinenhersteller hat SKF Dichtungen eingesetzt, um den theoretischen Wasseraustritt über das Leitwerk auf lediglich ein Zehntel der für solche Maschinen üblichen Werte zu reduzieren und den Gesamtwasseraustritt um die Hälfte zu verringern.

Das zylindrische Wasserleitsystem befindet sich im spiralförmigen Sitzring des Verdichtergehäuses, wo das Wasser in die Turbine einströmt. Die Buchsendichtung einer Leitschaufel ist ein wichtiges Bauteil. Sie verhindert, dass Druckwasser austritt und Ablagerungen in den Zapfen gelangen. Wenn die Buchse verschlissen ist, können Schiefstellungen der oberen, mittleren und unteren Zapfen auftreten. Dadurch vergrößert sich das vertikale Spiel der Leitschaufel, es tritt mehr Wasser aus und der Wirkungsgrad der Wasserenergieumwandlung wird stark beeinträchtigt.

Für das Baihetan-Projekt wurde SKF H-ECOPUR als Dichtungsmaterial für die Leitschaufeln gewählt. Es ist ein hydrolysebeständiges thermoplastisches Polyurethan-Elastomer mit guter Verschleißfestigkeit, geringer Druckverformung und hoher Reißfestigkeit. SKF lieferte auch eine Gleitringdichtung mit einem Durchmesser von 3,40 m aus dem Polyurethan-Spezialguss G-ECOPUR. Dieses Material eignet sich sehr gut für das Schweißen geteilter Dichtungsringe vor Ort und sorgt dafür, dass die Dichtungsleistung der eines einteiligen Dichtungsrings entspricht.

Sicherheit durch Festigkeit

Das Wasser, das die Baihetan-Turbinen speist, wird hinter einem 7 m breiten und 289 m hohen, doppelt gekrümmten Beton-Bogendamm gespeichert. Dieses gigantische Bauwerk mit der Höhe eines 100-stöckigen Gebäudes hält mehr als 20 Mrd. Kubikmeter Wasser zurück und wirkt einer hydraulischen Druckbelastung von 16,5 Mio. Tonnen entgegen.

Der Einbau von weniger, aber dafür größeren Turbinen senkt die Installations-, Wartungs- und Betriebskosten und erhöht den Wirkungsgrad der Energieumwandlung einer Anlage.

Der Damm wurde so konzipiert, dass ein sicherer Betrieb der Anlage auch unter extremen Bedingungen gewährleistet ist. Er soll auch bei einer Flutkatastrophe halten, wie sie nur einmal in tausend Jahren auftritt. Die Hochwasserentlastungsanlage besteht aus sechs Überläufen und sieben Grundablässen im Dammkörper sowie drei Hochwasserentlastungstunneln am linken Ufer. Der Wasserdurchfluss durch das Kraftwerk selbst erfolgt über einen Turm, der mit drei separaten Absperrvorrichtungen ausgestattet ist: ein Einlass mit geschichteter Strömung, ein Wartungstor und ein schnell schließendes Notfalltor, das den Wasserdurchfluss bei dynamischen Wasserverhältnissen innerhalb von vier Minuten unterbrechen kann.

Dieses schnell schließende Tor wird von der weltweit größten hydraulischen Hebevorrichtung betätigt. Der gewaltige Zylinder mit einem Außendurchmesser von 1,19 m und einem Innendurchmesser von 0,95 m bewegt einen keramikbeschichteten Kolben mit einem Durchmesser von 0,45 m und kann beim Betrieb eine Höchstkraft von 12.500 kN entwickeln. Das reicht aus, um etwa 800 Autos anzuheben.

Im Inneren des Zylinders sorgen spezielle SKF Gelenklager einer neuen Generation für Bewegung und Stabilität. Die Lager haben einen trocken geschmierten Außenring, der aus einer Kupferlegierung besteht, und einen Innenring aus rostfreiem Stahl. Sie zeichnen sich durch hohe Tragfähigkeit, geringe Reibung, Korrosionsbeständigkeit, extrem lange Lebensdauer und kompakte Bauweise aus.

Weitere SKF Technologie wird zur Abdichtung der Hebevorrichtung eingesetzt. Sie verhindert das Austreten von Hydraulikflüssigkeit unter hohem Druck und schützt die inneren Bauteile bei den rauen und feuchten Betriebsbedingungen am Staudamm vor Korrosion und Verschleiß. SKF ECOPUR S SFW wurde für die modernen Keramikbeschichtungen der Kolbenstange der Hebevorrichtung entwickelt. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch ein sehr gutes Reib- und Kriechverhalten und eine hohe Dichtungsfähigkeit aus. Er kann außerdem höhere Oberflächenrauheiten als herkömmliche Werkstoffe ausgleichen. Für die Hebevorrichtung in Baihetan lieferte SKF auch eine Hydraulikzylinder-Komplettlösung mit Chevron-Dichtungen, Abstreifern und Führungsringen.

Sichere, wirtschaftliche, erneuerbare und saubere Energie aus Wasserkraft ist für die Weiterentwicklung der Energieversorgung Chinas von enormer Bedeutung. Jede der 16 riesigen Turbinen im neuen Baihetan-Kraftwerk hat mehr als eine Million Bauteile. Allein das Wasserleitsystem besteht aus 7.300 Teilen. Davon ist die SKF Dichtung zwar nur ein kleines Element, aber auch sie ist für die Effizienz der Anlage von großer Bedeutung. Das SKF Dichtungssystem und die Gelenklager sind Schlüsselkomponenten der Baihetan-Hebevorrichtung. Sie bewirken, dass die enorme Leistung des weltweit zweitgrößten Wasserkraftwerks stets gut kontrolliert wird.