Digitale Zwillinge für effizientere Wasserkraft

Sarawak Energy nutzt die reichlichen Niederschläge und Wasserressourcen auf der malaysischen Insel Borneo und liefert erschwingliche, zuverlässige und erneuerbare Energie innerhalb des Bundesstaats und darüber hinaus. Sarawak ist Malaysias größter Anbieter erneuerbarer Energien und erzeugt 3 452 MW Wasserkraft, wobei 2 400 MW dieser installierten Leistung aus seiner Anlage in Bakun stammen. Bakun liegt in einem abgelegenen Gebiet, drei bis vier Stunden von der nächstgelegenen Großstadt entfernt und ist das wichtigste Wasserkraftwerk, das von Sarawak betrieben wird. Daher wurde es für die Umsetzung des Plans für die Digitalisierung des Unternehmens zur Modernisierung und Optimierung des Geschäftsbetriebs ausgewählt.

Im Einklang mit seiner digitalen Roadmap wollte Sarawak digitale Zwillinge erstellen, um die Zusammenarbeit zu verbessern und die datengestützte Entscheidungsfindung zur Unterstützung des Betriebs und der Wartung der abgelegenen Wasserkraftwerke des Unternehmens zu erleichtern. „Digitale Zwillinge bilden eine Brücke zwischen den physischen und digitalen Plattformen unserer Wasserkraftwerke, indem sie relevante multidimensionale Informationen auf einer einzigen Plattform zusammenführen, um die Visualisierung von Anlagen und ihres Leistungsstatus zu ermöglichen“, so Paul Kan Wilson Jetan, Senior IT Executive bei Sarawak Energy. Mit dem Ziel, bis 2025 ein digitales Versorgungsunternehmen zu werden und die Nachhaltigkeit in den Bereichen Energie und Umwelt zu fördern, hat Sarawak ein Pilotprojekt für einen digitalen Zwilling für eines der Turbinen-Generator-Systeme im Kraftwerk Bakun gestartet.

Herausforderungen bei der Erstellung intelligenter Anlagenmodelle

Im Rahmen dieses Pilotprojekts mussten intelligente 3-D-Anlagenmodelle erstellt werden. Sarawak stand jedoch vor Herausforderungen, die auf fehlende oder ungenaue digitale Bestandszeichnungen des Geländes und der vorhandenen Anlagen zurückzuführen waren, sowie auf den eingeschränkten Zugang zum Gelände, langsame Netzwerke und Kompatibilitätsprobleme mit Anwendungen von Drittanbietern. „Die Entwicklung umfassender 3-D-Volumenmodelle für brachliegende Anlagen aus 2-D-Bestandszeichnungen und technischen Unterlagen ist ein kostspieliger und zeitaufwendiger Prozess“, so Jetan. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, erkannte Sarawak, dass das Unternehmen eine flexible, integrierte Technologie mit Anpassungsmöglichkeiten benötigte, um die Integration der Modellierung in Unternehmensanwendungen von Drittanbietern sicherzustellen.

Da keine digitale Bestandsdokumentation verfügbar war, musste Sarawak vor Projektbeginn zunächst die relevanten Daten und Dokumente einscannen und in ein digitales Format konvertieren. Außerdem benötigte das Unternehmen eine hochauflösende Lösung für die Kartierung per Drohne und das Laserscanning am Boden, um Daten und Bilder der bestehenden Bakun-Anlage zu erfassen und zu einem Reality Mesh zu verarbeiten. Um einen genauen digitalen Zwilling der Anlage zu erstellen, musste das Projektteam die kritischen Anlagen und die Geräte modellieren und die Modelle mit den digitalisierten Wartungsaufzeichnungen und technischen Unterlagen sowie dem 3-D-Realitätsmodell integrieren. Diese Digitalisierungsprozesse erforderten einen optimierten Technologieansatz für die effiziente und kostengünstige Entwicklung eines digitalen Wasserkraftwerks.

Integrierte Technologie erleichtert das digitale Gebäudemanagement

„Um den Prozess zu optimieren, wurde bei dem Pilotprojekt in Bakun die Bentley-Lösung zur Entwicklung hybrider 3-D-Modelle eingesetzt, die aus 3-D-Volumenmodellen für die kritischen Anlagen und 3-D-Realitätsmodellen für den Rest des Turbinen-Generator-Systems bestehen“, erläutert Jetan. Sarawak nutzte „ContextCapture“, um 136 GB an Drohnenaufnahmen zu hoch detaillierten Realitätsmodellen zu verarbeiten, die durch „Lidar“-Scans ergänzt wurden. Mit „MicroStation“ und den offenen Modellierungsanwendungen von Bentley entwickelte das Projektteam die 3-D-Volumenmodelle sowie die Rohrleitungs- und Instrumentenfließschemata und verknüpfte die Dokumentation für Anlageninstandhaltung und Engineering miteinander, um intelligente 3-D-Modelle zu erstellen.

Um die Anlagen besser zu visualisieren und eine nahtlose Integration mit Unternehmensanwendungen von Drittanbietern bei minimaler Konfiguration sicherzustellen, verwendete Sarawak „PlantSight“. Die maßgeschneiderte digitale Zwillingslösung ermöglicht es Sarawak, Daten zu wichtigen Betriebsleistungskennzahlen zu visualisieren und umsetzbare Erkenntnisse für fundiertere Entscheidungen hinsichtlich der Verwaltung der Bakun-Anlage zu gewinnen. „Neben der Ingenieurarbeit für die digitalen Zwillinge hat das Team auch eine 3-D-Präsentation des Pilotprojekts im Wasserkraftwerk Bakun mit „LumenRT“ entwickelt, um unseren Geschäftspartnern die Möglichkeiten von digitalen Zwillingen zu präsentieren“, so Jetan.

Digitalisierung sorgt für Einsparungen

Während der Entwicklung des digitalen Zwillings nutzte Sarawak die kollaborative Modellierungs- und Visualisierungstechnologie von Bentley und konnte so den Zeitaufwand für die Entwicklung der Bestandspläne um 70 % verkürzen. Eine digitale interaktive Plattform erleichtert die Kommunikation in Echtzeit und den Betrieb aus der Ferne, wodurch die Anzahl der Mitarbeitenden vor Ort um etwa 30 % minimiert und optimiert werden kann. Außerdem wird die Häufigkeit der Fahrten zum Wasserkraftwerk Bakun um 40 % reduziert, was zur Verringerung des CO₂-Fußabdrucks beiträgt. Die Integration eines digitalen Zwillings mit Lösungen für die Anlagenleistung und die Verbindung mit Echtzeit-Überwachungssystemen verbessert die Visualisierung und Kontextualisierung der Betriebs- und Wartungsdaten. Es wird erwartet, dass dadurch Kosteneinsparungen und eine höhere Zuverlässigkeit und Effizienz der Wasserkraftanlage erzielt werden.

Auch optimierte Wartung

„Das Pilotprojekt hat bewiesen, dass digitale Zwillinge für den Fernbetrieb von Wasserkraftwerken von entscheidender Bedeutung sind“, unterstreicht Jetan. Es zeigt die Möglichkeiten digitaler Zwillinge als eine der Schlüsseltechnologien zur Optimierung und Modernisierung des Betriebs und der Wartung von Wasserkraftwerken. Die digitale Zwillingslösung ist Teil der digitalen Roadmap von Sarawak, die darauf abzielt, Geschäftsprozesse umzugestalten und den Wert seiner Daten zu nutzen, um die Effizienz und Produktivität zu steigern. Sie ermöglicht eine effizientere Nutzung der Wasserressourcen für eine nachhaltigere Entwicklung der Wasserkraft in Sarawak und unterstützt damit die saubere Energiewende.