Voith Turbo GmbH & Co. KG

Voith Hydro, Heidenheim, ein weltweit führender Anbieter von Wasserkraft- und Pumpspeicheranlagen, und das schwedische Unternehmen Mine Storage, ein Spezialist auf dem Gebiet unterirdischer Pumpspeicherkonzepte, geben eine Entwicklungspartnerschaft bekannt, um die Vorreiter in einem neuen Markt für unterirdische Pumpspeicher zu werden, den sogenannten Mine Storages (Bild 1).

Das Pariser Klimaabkommen hat deutlich gemacht, dass die Erderwärmung auf maximal 1,5 °C begrenzt werden muss, um einen globalen Klimakollaps zu verhindern. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, bei der Energieerzeugung auf saubere, erneuerbare und ressourcenschonende Technologien zu setzen. Daher ist ein Übergang von fossilen Brennstoffen zu kohlenstoffarmen und nachhaltigen Alternativen erforderlich – ein Schritt, den Voith Hydro und Mine Storage unterstützen möchten.

Für den weltweiten Ausstieg aus den fossilen Brennstoffen wird eine groß angelegte Speicherung von Energie benötigt. Heute werden mehr als 90 % der Energiespeicherung durch Pumpspeicherkraftwerke bereitgestellt, da sie eine schnelle Reaktion mit einer unvergleichlichen Flexibilität auf Schwankungen der Energienachfrage ermöglichen. Dadurch werden die Integration volatiler erneuerbarer Energiequellen wie Wind- oder Solarkraft ins Netz ermöglicht und das Netz stabilisiert. Beim derzeitigen Stand der Technik ist dies die einzige Möglichkeit, Energie in großem Umfang wirtschaftlich rentabel zu speichern.

Mine Storage konzentriert sich auf den schnell entstehenden Markt für groß angelegte, reaktionsschnelle Energiespeicherung und plant den Bau nachhaltiger Pumpspeicheranlagen in unterirdischen Bergwerken. Diese unterirdischen Bergwerke werden Minenspeicher genannt und können als „Batterien“ fungieren, die dabei helfen, das Stromnetz auszubalancieren, sodass viel mehr erzeugte Wind- und Solarenergie hinzugefügt werden kann, ohne dabei ein volatiles Stromnetz zu schaffen, das anfällig für Netzausfälle ist. Weltweit gibt es mehr als 1 Mio. stillgelegter Bergwerke. Mit einer ausgereiften und bewährten Energiespeichertechnologie können Mine Storages einen Wendepunkt für die Umwelt darstellen.

Die Nachbildung traditioneller Pumpspeicher mit oberen und unteren Speicherbecken in einer neuen Umgebung, wie z. B. in unterirdischen Bergwerken, kann den Übergang von fossiler Energie zu Ökoenergie beschleunigen. Mit der Bergbauumgebung gehen jedoch neue Anforderungen an die Technologie einher. Aus diesem Grund liegt die Herausforderung in der Kombination von branchenspezifischem Know-how aus unterschiedlichen Bereichen.

Voith Hydro steht seit Langem an der Spitze der Technologieentwicklung und wird sich diesen konkreten Herausforderungen stellen. In Zusammenarbeit mit Mine Storage ist das Unternehmen nun in der frühen Projektentwicklungsphase an zwei bestimmten Standorten in Schweden tätig, um die notwendigen technischen Lösungen zu entwickeln.

„Wir engagieren uns für nachhaltige Technologien und Konzepte mit dem Ziel einer dekarbonisierten Zukunft. Da Mine Storage einen innovativen Ansatz, ein beeindruckendes Tempo sowie Kompetenz in diesem Bereich gezeigt hat, freuen wir uns, nun unsere langjährige Expertise auf dem Gebiet der Pumpspeichertechnologie einzubringen, um gemeinsam erste Voith Group-Projekte zu entwickeln“, sagt Uwe Wehnhardt, Vorsitzender und CEO von Voith Hydro.

„Mine Storages können einen enormen Einfluss auf die globalen CO₂-Emissionen haben, indem sie die Skalierung der Erzeugung erneuerbarer Energien ermöglichen. Wir können nicht länger warten, sondern müssen jetzt handeln“, sagt Thomas Johansson, CEO von Mine Storage. „Voith Hydro hat eine große Flexibilität sowie ein gutes Verständnis für die Dynamik in der frühen Projektentwicklung unter Beweis gestellt. Ihr Ansatz und unsere gemein-same Vision des globalen Potentials machen diese Partnerschaft zu einem wertvollen Bestandteil unserer Strategie, einen Beitrag zum Ausstieg aus fossilen Brennstoffen zu leisten.“ (Voith/Si.)

Der weltweit agierende Technologie-konzern Voith GmbH & Co. KGaA, Heidenheim, plant ein umfangreiches Maßnahmenpaket für seinen Konzernbereich Voith Turbo, um die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit des Bereichs langfristig zu sichern. Im Mittelpunkt steht dabei die Straffung der Produktionsbasis in Deutschland. Ziel ist es, zentrale, leistungsstärkere Standorte zu schaffen, an denen wesentliche Teile der Produktion gebündelt werden. Hierzu ist geplant, die Produktion in Sonthofen und Zschopau bis Ende 2020 aufzugegeben.

„Voith Turbo sieht sich mit einem steigenden Wettbewerbs- und Margendruck konfrontiert. Gleichzeitig steigt auch der Investitionsbedarf kontinuierlich, um in den von Voith Turbo belieferten Industrien unsere Position als Technologie- und Innovationsführer zu behaupten. Mit dem geplanten Maßnahmenpaket wollen wir Voith Turbo effizienter und schlagkräftiger aufstellen und so die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit des Konzernbereichs nachhaltig sichern“, sagte Uwe Knotzer, Vorsitzender der Geschäftsleitung Konzernbereich Turbo.

Im Einzelnen sehen die Planungen Veränderungen im Produktionsnetzwerk vor, vor allem in Deutschland. An den Standorten Sonthofen und Zschopau, wo Voith aktuell Produkte aus den Bereichen Industry und Mobility fertigt, ist es wirtschaftlich nicht sinnvoll, die Produktion fortzuführen. Es ist daher beabsichtigt, die Produktion in beiden Werken bis Ende 2020 einzustellen. Die entsprechenden Kapazitäten würden dann an andere bestehende Standorte des Konzernbereichs verlagert.

Die Konzentration auf weniger, dafür aber größere und klarer profilierte Standorte würde mit einem moderaten Stellenabbau in Deutschland einhergehen. Insgesamt fielen per Saldo rd. 230 Arbeitsplätze weg, weitere knapp 370 Stellen würden an andere Standorte verlagert. Das Maßnahmenpaket soll bis 2021 einen positiven Ergebniseffekt bei Voith Turbo im niedrigen zweistelligen Millionenbereich bringen.

Dazu Knotzer: „Der Konzernbereichsleitung von Voith Turbo ist bewusst, dass die geplanten Einschnitte an den betroffenen Standorten sehr schmerzhaft sind. Und wir wissen auch um die Verantwortung, die wir als Unternehmen tragen. Deshalb wollen wir die anstehendenden Veränderungen in enger Abstimmung mit den Arbeitnehmervertretern vor Ort so fair und sozialverträglich wie möglich umsetzen. Gleichzeitig sind wir fest davon überzeugt, dass die geplanten Maßnahmen unumgänglich sind, um Voith Turbo auch künftig in einem sich schnell wandelnden Umfeld auf der Erfolgsspur zu halten.“ (Voith/Si.)

Auf der diesjährigen MINExpo in Las Vegas hat die Voith Turbo GmbH & Co. KG, Heidenheim, erstmals ihre Turbokupplung TurboBelt 500 TPXL vorgestellt (Bild 1). Die füllungsgesteuerte Kupplung ist das erste Modell der neuen TPXL-Familie, welche die Vorteile des bewährten hydrodynamischen Antriebsprinzips mit intelligenter Steuerungstechnologie verbindet. Die integrierte Steuerung ermöglicht es, das Ausgangsdrehmoment der Kupplung exakt auf die Anfahrparameter des Gurtförderers auszurichten und es im Betrieb automatisch an die individuelle Beladungssituation anzupassen. Zusätzlich konnten die Ingenieure von Voith die Abmessungen der neuen Kupplung erheblich reduzieren, sodass die TurboBelt 500 TPXL gegenüber konventionellen Kupplungstypen bei gleicher Kraftübertragung nur das halbe Volumen benötigt. Neben den operativen Vorteilen bietet die neue Kupplungsfamilie auch attraktive Anschaffungs- und Betriebskosten.

Für Betreiber gestaltet sich der Einsatz der TurboBelt 500 TPXL denkbar einfach. Nachdem das am Gurt benötigte Drehmoment und die grundlegenden Anfahrparameter voreingestellt wurden, berechnet die Kupplung automatisch und in Echtzeit die optimale Füllmenge. Ausgestattet mit einer Self Learning-Funktion speichert sie gleichzeitig alle relevanten Betriebsdaten, um das Regelverhalten abhängig von der jeweiligen Belastungssituation und auf Basis bisheriger Erfahrungswerte optimal auf den Soll-Wert auszurichten.

Ermöglicht wird dies durch das Plug and Play-Design der TurboBelt 500 TPXL. Eine integrierte Steuerung mit Controller, eine eigene Pumpe sowie eine neue Ölversorgungseinheit sind Teil des Kupplungskonzepts. So sind die Komponenten optimal aufeinander abgestimmt und ebnen neben dem intelligenten Regelmechanismus auch den Weg für die prädiktive, also bedarfsorientierte und kostenoptimierte Instandhaltung der Kupplung. Die Steuerung überwacht die gesamte Sensorik der Kupplung und stellt betriebskritische Informationen, wie beispielsweise den Zustand des Ölfilters oder den aktuellen Lagerverschleiß, jederzeit mittels Fernzugriff bereit.

Als geschlossenes System kann die Kupplung einfach und ohne lange Produktionsunterbrechungen in Betrieb genommen werden. Um die Integration in neue wie auch bestehende Antriebsstränge zu gewährleisten, bietet Voith neben einer abtriebsseitig gelagerten Variante zur direkten Motoranbindung auch beidseitige Lager für den freistehenden Einsatz.

Dank des hydrodynamischen Funktionsprinzips erfolgt die Leistungsübertragung mit der TurboBelt 500 TPXL verschleißfrei und ohne mechanische Verbindung. Neue Schaufelräder mit XL-Profil verdoppeln die Leistungsdichte der Kupplung gegenüber konventionellen Kupplungstypen. Zur Übertragung der gleichen Kraft wird so nur noch das halbe Volumen benötigt.

Der hydrodynamische Kreislauf der Kupplung begrenzt das Drehmoment im Antriebsstrang auf einen fest definierten Wert. Das schützt den Gurt und alle Antriebskomponenten vor Schäden durch Überlast. So werden Wartungs- und Instandhaltungskosten minimiert und die Lebensdauer der Anlage erhöht. Durch die kontrollierte Füllungssteuerung lassen sich Motoren lastfrei zeitlich gestaffelt hochfahren. Stromspitzen, die beim Einschalten zwangsläufig entstehen, werden so deutlich minimiert und das Stromnetz entlastet.

Parallel zur integrierten Controllereinheit, die u. a. die Ölzufuhr in den Arbeitskreislauf steuert, ist die TurboBelt 500 TPXL auch mit einer Feldbus-Einheit ausgestattet. So legt Voith mit der Kupplung bereits den Grundstein für den vernetzten Bergbau der Zukunft. Durch synchronisierte Komponenten über den gesamten Förderprozess können Betreiber neben einer hohen Förderleistung und gesteigerter Produktivität auch von einer verbesserten Arbeitssicherheit profitieren.

Neben der füllungsgesteuerten Kupplung beinhaltet das Voith-Portfolio mit dem Zwischenantrieb TurboBelt TT Linear Booster Drive, Speicherschleifen, Spannstationen, Trommeln sowie Rutschen- und Schurrensystemen Komponenten über den gesamten Transportprozess. Dies bietet bereits heute vielfältige Möglichkeiten, Gurtfördersysteme hinsichtlich ihrer Gesamtbetriebskosten und Investitionskosten zu optimieren, eröffnet mit Blick in die Zukunft aber auch zusätzliches Potential für Automatisierungskonzepte und umfassendes Condition Monitoring.

 

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Bei der Zerkleinerung von abgebautem Gestein und sonstigen Materialien stellen nicht zerkleinerbare Objekte ein ernstes Risiko für den Produktionsprozess und die installierten Systeme dar. Zur Begrenzung von Drehmomentbelastungen ohne gleichzeitige Betriebsunterbrechung hat die Voith GmbH, Heidenheim, ihre SlipSet Kupplung so ausgelegt, dass im Fall von Überlastsituationen diese vorübergehend durchrutscht und somit als Stoßdämpfer wirkt (Bild 1). Das jüngst von Voith entwickelte Kupplungsüberwachungssystem (CMS 310) bietet zusätzliche Vorteile, indem es Statusinformationen in Echtzeit und Leistungsanalysen zur Verfügung stellt. Diese können in einer speziellen Webschnittstelle oder auf einem HMI-Panel dargestellt sowie in ein bestehendes Überwachungssystem integriert werden.

Zu harte oder zu große Teile, die in der Brechkammer oder zwischen den Walzen steckenbleiben, können zum Stillstand des Systems führen. Da der Motor und die Eigendynamik des Antriebssystems weiterhin Drehmomente liefern, überhitzt die sich daraus ergebende Überlastung den Motor oder führt zum Versagen des Antriebssystems. Zur Vermeidung von kostenintensiven Reparaturen bzw. Stillständen können Riemenantriebe durch Direktantriebe ersetzt werden, die mit einer integrierten drehmomentbegrenzenden Kupplung geschützt sind.

Voith SlipSet Kupplungen bestehen aus einer doppelwandigen Hohlmuffe, wobei Reibung durch unter Druck stehendes Hydrauliköl erzeugt wird. Bei Drehmomentspitzen, welche die voreingestellte Drehmomentbegrenzung überschreiten, löst die Kupplung unmittelbar die Schlupffunktion aus und schützt das System so vor höheren Belastungen. Dauert die Blockierung länger an, rutscht die Kupplung weiter bis die Rotationsenergie vollständig absorbiert ist. Sobald der Antrieb gestoppt wurde, kann die Blockierung entfernt werden. Der Auslösepunkt für die Schlupffunktion kann bei einer Skala von 1 bis 20.000 kNm auf 50 bis 100 % der Maximalbelastung eingestellt werden. Aufgrund ihrer kompakten Abmessungen ist die SlipSet Kupplung einfach in optimaler Position im Antriebsstrang einzubauen. Da die Schlupffunktion des SlipSet das Eingangsmoment vom Abtriebsdrehmoment des Antriebsstrangs trennt, ermöglicht es eine detaillierte Überwachung der Kupplung und der damit verbundenen Kräfte.

Das SPS-basierte Kupplungsüberwachungssystem CMS 310 von Voith wurde entwickelt, um die Produktintelligenz zu steigern und eine unterbrechungsfreie Leistungsüberwachung zu ermöglichen. Das System basiert auf der Kalkulation der Eingangsgröße der drehmomentbegrenzenden Kupplung und den Ausgangsdrehstellungen. Die Messungen werden dabei von Induktivgebern vorgenommen, die auf jeder Seite angebracht sind. Mit dem Durchrutschen der Kupplung stellt sich eine Pulsdifferenz zwischen den Sensoren ein. Die Differenz im Hinblick auf die relative Position wird festgehalten und in Echtzeit zum Schwimmwinkel neu berechnet.

Bei Eintritt eines Schlupfereignisses informiert das CMS den Betreiber über eine Webschnittstelle oder ein optionales HMI-Panel für geschlossene Systeme. Je nach Informationslage kann der Betreiber dann entweder die Leistungsaufnahme oder die Materialzufuhr anpassen oder einen kontrollierten Stillstand einleiten. Dadurch wird die Maximalleistung der Brechmaschine gewährleistet, da der Betreiber die Motorleistung auf die volle Kapazität der Maschine anpassen kann.

Der verwendete Profinet-Kommunikationsstandard vereinfacht die individuelle Integration relevanter Daten aus dem Voith CMS in bestehende Überwachungssysteme. Spezielle Überwachungsaktionen sind deshalb nicht erforderlich. Zusätzlich kann man jedoch standardmäßig für eingehende Analysen auf das Verlaufsprotokoll zugreifen sowie auf Produkteinstellungen und Produktinformationen in der Webschnittstelle.

Da das CMS von Voith auch die Anzahl und Dauer der Schlupfereignisse der SlipSet Kupplung aufzeichnet, lässt sich zugleich auch anstehender Wartungsbedarf proaktiv abbilden. Die Kupplungswartung kann so zeitlich auf Instandsetzungsarbeiten für andere Komponenten abgestimmt werden, wodurch nicht nur ungeplanten Stillständen vorgebeugt wird, sondern auch geplante Stillstände reduziert werden.

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Die Voith GmbH, Heidenheim, hat während des laufenden Betriebs einen TT-Antrieb im Gurtförderer H2 des Steinkohlenbergwerks Prosper-Haniel in Bottrop der RAG Aktiengesellschaft installiert und mit dem späteren Einbau eines weiteren TT-Antriebs eine Gesamtlösung vorgelegt, mit dem das Bergwerk eine nachhaltige Kostenreduzierung erreicht.

Mit dem Einbau des ersten TT-Antriebs ermöglichte Voith dem Bergwerk Prosper-Haniel, einen stark beschädigten Stahlseilgurt (ST5000) bis zum nächsten geplanten Stillstand weiter zu nutzen und damit einen ungeplanten Stillstand und entsprechenden Produktionsausfall zu vermeiden. Beim folgenden geplanten Stillstand baute Voith dann einen zweiten TT-Antrieb in den Gurtförderer H2 ein. Die Gurtzugkräfte konnten damit weiter herabgesetzt werden und Prosper Haniel ist seither in der Lage, den Gurtförderer mit einem kostengünstigen Textilgurt (PVG2000/1) zu betreiben. Der Gurtförderer H2 transportiert die abgebaute Steinkohle auf einer Länge von 1.270 m und überwindet dabei eine Höhe von 186 m. Seine Betriebsgeschwindigkeit liegt bei 3,2 m/s und seine Kapazität bei 2.000 t/h.

Der Voith TurboBelt TT Linear Booster Drive (Bild 1) ist ein leistungsstarker Zwischenantrieb für Gurtförderer. Er verlängert den Einsatz von Gurten in bestehenden Anlagen und erhöht deren Kapazität. In neuen Gurtförderanlagen senkt er die Anforderung an die Gurtqualität, was zu einer deutlichen Kostenersparnis führt.

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Voith übernimmt Teile des Fördertechnik-Spezialisten Hese mit Sitz in Gelsenkirchen. Der heutige Fabrikstandort von Hese in Gelsenkirchen wird nicht übernommen. Das Unternehmen hatte am 12. November 2014 Antrag auf Eröffnung eines Insolvenzverfahrens gestellt. Die übernommenen Bereiche sollen künftig in die Division Mining & Metals des Konzernbereichs Voith Turbo eingegliedert werden.

Hese ist im Bereich Bergbau bekannt für die Entwicklung des Traggurt-Treibgurt-Antriebs (TT-Antrieb). Mit TT-Antrieb können Gurtbandanlagen bei gleicher Gurtqualität über längere Strecken unterbrechungsfrei betrieben und ihre Leistungsfähigkeit erhöht werden. Zusätzliche Bandübergaben sind nicht nötig, die Staubentwicklung wird reduziert und das Haufwerk geschont.

TT-Antriebe zählen auch aktuell zu den wichtigsten Hese-Produkten im Bereich der Bergbaufördertechnik, neben Förderbandtrommeln in unterschiedlichen Durchmessern und der ebenfalls von Hese entwickelten einziehbaren Spurlatte. Sie wird im Schacht eingebaut und ermöglicht eine schnellere Durchfahrt von Förderkörben im Sohlenbereich. Daneben hat sich Hese im Bereich der Schüttgutfördertechnik mit Anlagenkomponenten und Gesamtsystemen einen Namen gemacht.
Die Division Mining & Metals, in den die übernommenen Teile von Hese integriert werden sollen, entwickelt und fertigt u. a. Kupplungstechnologien sowie Antriebspakete. Die Produkte kommen bei der Förderung und dem Transport von Rohstoffen im Unter- und Übertage-Bergbau zum Einsatz. Sie tragen weltweit dazu bei, dass der Industrie wichtige Rohstoffe wie Kohle, Kupfer, Eisenerz und Nickel zur Verfügung stehen.

Voith Turbo, ein Konzernbereich der Voith GmbH, ist Spezialist für intelligente Antriebslösungen und Systeme. Kunden aus Branchen wie Öl und Gas, Energie, Bergbau und Metallbearbeitung, Schiffstechnik, Schienen- und Nutzfahrzeuge setzen auf Technologien von Voith Turbo.

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Voith hat kürzlich die 1000. Turbokupplung vom Typ TPKL gefertigt. Diese Kupplung wird an den chinesischen Kohleminenbetreiber DaTong Coal Mining Group geliefert. Das Unternehmen hat in der Vergangenheit bereits gute Erfahrungen mit den Turbokupplungen von Voith gemacht: Insgesamt vier Turbokupplungen Typ TPKL werden an die Mine geliefert. Die füllungsgesteuerten Kupplungen kommen zukünftig in einem 6,4 MW leistungsstarken Gurtfördererantrieb mit anspruchsvollen Anforderungen zum Einsatz. Der 3.160 m lange untertägige Gurtförderer wird von vier 1.600 kW-Motoren angetrieben. Mit einer geplanten Kapazität von 4.000 t pro Stunde soll der Gurtförderer mit einer Steigung von 14° Kohle nach übertage transportieren.

Voith startete im Jahr 1997 mit der Produktion von TPKL Turbokupplungen. Dieser Kupplungstyp wurde speziell für anspruchsvolle Gurtfördereranwendungen im Bergbau entwickelt. Die Kupplung bietet eine Drehmomentbegrenzung für ein sanftes Anfahren des Gurtförderers. Bei Mehrmotorenantrieben ermöglicht sie einen aktiven Belastungsausgleich. Dank einer Stillstandsrückkühlung können mehrmals in Folge Anfahrvorgänge durchgeführt werden. (Voith Turbo GmbH & Co. KG/Si)