Innovativer Leistungsschalter verhindert Buschbrände

Die verheerenden „Black Saturday“-Buschbrände in Australien waren der Auslöser für eine wichtige Innovation: Der schnellste Leistungsschalter der Welt mit einer Reaktionszeit von nur 10 Millisekunden verhindert, dass defekte Stromleitungen und Polsicherungen Funken schlagen und Brände auslösen. Davon profitieren waldbrandgefährdete Gebiete weltweit. 

Von Garry Barker

Schon immer diente das Feuer dem Menschen als Wärmequelle und Werkzeug – und schon immer bedeutete Feuer auch Gefahr. Noch heute haben wir seiner zerstörerischen Kraft wenig entgegenzusetzen. Das zeigen unter anderem die verheerenden Waldbrände, die in vielen Gegenden der Welt riesige Flächen zerstören. Vor allem in Australien und Kalifornien, aber auch in Griechenland, Spanien, Portugal, Brasilien oder Indonesien, sind die Brände in den letzten Jahren nicht nur häufiger aufgetreten, sondern auch intensiver und destruktiver geworden. 

Klimawandel heizt den Wäldern ein

Der Klimawandel hat die Problematik der Buschfeuer unzweifelhaft verschärft. Hohe Temperaturen und starke Winde trocknen die Wälder aus und machen Unterholz und Grasland zu Zunder.

 

Solche Bedingungen sind es, die in Australien, insbesondere im Osten des Bundesstaats Victoria, Buschbrände begünstigen, die sich rasend schnell ausbreiten und eine Spur der Zerstörung hinterlassen.

 

Bei den katastrophalen Buschbränden vom 7. Februar 2009, später als „Black Saturday“ bezeichnet, kamen 180 Menschen ums Leben und 414 weitere wurden verletzt, als ganze Städte dem Feuer anheimfielen. Insgesamt wurden 3500 Gebäude, darunter mehr als 2000 Wohnhäuser, zerstört. Schätzungen zufolge starben mehr als 1 Million Wild- und Haustiere. Fast 500.000 Hektar Land wurde verbrannt; die Kosten wurden auf mehr als 1 Milliarde AUS$ (690 Millionen US$) geschätzt.

 

Dies war bei weitem der größte Schaden, den Buschbrände in Australien je angerichtet haben.

Berichterstattung aus der Katastrophenzone

Am 8. Februar 2009 fuhr ich mit einem Team von Telekommunikationsingenieuren zu den Überresten des winzigen Obstanbau-Fleckens Strathewen, etwa 10 Kilometer von Kinglake entfernt, um für die Melbourner Tageszeitung The Age über den Brand und seine Folgen zu berichten.

 

Hier waren 27 der 170 Einwohner ums Leben gekommen, eingekesselt von einem plötzlich bis zu 100 Meter aufragenden Flammeninferno, das eine Flucht unmöglich machte. Aus Häusern waren Aschehaufen geworden, die noch immer heiß waren. Geschwärzte, glühende Baumstämme lagen verstreut in der Landschaft. Der riesige Regenwassertank der Schule war ein Hügel aus geschmolzenem Kunststoff auf Erde, die durch Temperaturen von schätzungsweise 1500 Grad Celsius hellorange gebrannt hatte.

 

Hässlicher Brandgeruch lag schwer in der Luft. Im langen Tal, das nach Süden verlief, stach eine Reihe von Masten mit Hochspannungsleitungen heraus – wie als Zeichen dafür, dass das Verteilnetz bei der bevorstehenden Untersuchung in den Mittelpunkt des Interesses rücken würde.

Aus der Katastrophe lernen

An jenem Tag erreichten die Temperaturen in Melbourne 46,4 Grad Celsius – die bis dahin höchste jemals in der Stadt gemessene Temperatur – und die Luftfeuchtigkeit sank auf 2 Prozent, als heiße, trockene Nordwestwinde mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100 Kilometern pro Stunde aus dem wüstenartigen Zentrum Australiens heranrasten.

 

Die Regierung Victorias, alarmiert durch das Ausmaß der Zerstörung, ernannte eine Royal Commission, die die Ursachen der Brandkatastrophe sowie die Bereitschaft, die Organisationsstruktur und die Einsatzfähigkeit der Feuerwehr und anderer Schutzeinheiten untersuchen sollte.

 

Der Bericht, den die Kommission in der Folge verfasste, empfahl, nebst vielen weiteren Massnahmen, das Verteilnetz zu verbessern und zu modernisieren, um so „eine der Hauptursachen für die katastrophalen Brände in Victoria im Wesentlichen zu beseitigen“, sagte der Bericht. „Wir müssen aus den Erfahrungen der „Black Saturday“-Katastrophe lernen und uns besser auf Buschfeuer vorbereiten und besser auf sie reagieren.“

 

Die Kommission stellte fest, dass das alternde Stromnetz des Bundesstaats für den Ausbruch dreier Brände verantwortlich war, darunter der Brand in Kilmore East, etwa 80 Kilometer nördlich von Melbourne, wo Böen in Hurrikanstärke einen alten Holzmast umstürzten, der eine falsch gepolte SWER-Stromleitung trug. (SWER steht für Single-Wire Earth Return; es handelt sich dabei um einen Leitungstypen, der in vielen ländlichen Regionen weltweit eingesetzt wird. Anders als bei Dreiphasennetzen wird der Strom auf Mittelspannungsebene nur über einen elektrischen Leiter übertragen, als betriebsmäßige Rückleitung kommt die Erdung zum Einsatz.)

 

Verteilnetz als einer der Brandauslöser

Funken vom gerissenen Draht entzündeten das trockene Unterholz, und das durch den Sturm angefachte Feuer zog schnell nach Kinglake, 60 Kilometer nordöstlich von Melbourne, wo 120 Menschen starben und mehr als 1200 Häuser zerstört wurden. Andere Brände im Osten hinterließen weitere Verwüstungen. Der Bericht kam zum Schluss, dass das Stromnetz dringend modernisiert und gesichert werden musste.

 

Dem Stromversorger Powercor, der im gesamten westlichen Victoria und in Vororten von Melbourne tätig ist, wurde eine Frist von fünf Jahren bis 2021 gesetzt, um sein Netz zu sichern; ansonsten hätte er mit erheblichen finanziellen Sanktionen zu rechnen.

 

Ähnliche Bedingungen wurden auch mit AusNet, dem anderen großen, hauptsächlich im Osten Victorias tätigen Stromversorger, sowie mit verschiedenen kleineren, betroffenen Stromversorgern vereinbart. „Jedes Unternehmen hat eine Vielzahl von Herausforderungen, und wir arbeiten mit ihnen zusammen, um ihre vielfältigen und komplizierten Probleme zu lösen“, sagte Jonathan Granger, Leiter der Kommunikation bei Fire Safe Victoria. 

Zusammenarbeit zur Verhinderung von Buschbränden

„Als es darum ging, die Empfehlungen der Royal Commission zu erfüllen, suchte Powercor nach einem Partner mit einer Lösung, die die vorgeschriebenen Anforderungen erfüllte und eine zeit- und kosteneffiziente Installation ermöglichte“, sagte Dene Ward, Powercors Manager für Netzwerksicherheit und Brandprävention. „Siemens war bereit, mit uns zusammenzuarbeiten.“

 

Siemens und Powercor suchten gemeinsam nach einer Lösung, um Brände durch Übertragungsleitungen künftig zu verhindern. Powercor hatte schon vorher Versuche mit dem ursprünglichen Siemens Fusesaver durchgeführt, um Sicherungen bei temporären Fehlern zu schützen, wollte zusätzlich aber noch eine Recloser-Funktion haben. Diese schaltet bei einem Netzfehler mehrmals aus und wieder ein, was im Falle von temporären Fehlern die Ausfallzeiten beträchtlich reduziert.

 

Entwicklung und Tests brachten innert neuen Monaten den weltweit leichtesten und schnellsten Freiluft-Vakuum-Leistungsschalter mit Recloser hervor. Der Siemens Fusesaver hat eine Ausschaltzeit von 10 Millisekunden, verglichen mit 30 bis 50 Millisekunden bei vergleichbaren Geräten.

Hergestellt in Australien, auf der ganzen Welt zur Waldbrandprävention eingesetzt

Polsicherungen können während des Betriebs schmelzen und so Brände auslösen. Deshalb wünschte die Regierungsbehörde Energy Safety Victoria, dass sie aus Gefahrenzonen mit Buschbrandrisiko entfernt werden sollten. Ihr Bericht kam zum Schluss, dass der Fusesaver in der Lage sei, das Risiko „vollständig zu eliminieren“.

 

Mittlerweile hat Siemens eine neue Fabrik in Yatala, Queensland, eröffnet, um die wachsende weltweite Nachfrage nach dem Fusesaver zu decken. Das Produkt ist in der Lage, bis zu 80 Prozent der längeren Stromausfälle in ländlichen Netzen in mehr als 30 Ländern zu beseitigen.

 

Die Investitionen in die neue Fabrik, die sich über einen Zeitraum von fünf Jahren (2018-2022) auf insgesamt rund AUS$ 25 Millionen (US$ 17,3 Millionen) belaufen, werden die Forschung an und die Herstellung von intelligenten Infrastrukturprodukten für Energieversorger weltweit unterstützen.

 

Derweil steigen die Sommertemperaturen weiter an. In Melbourne lag der Jahreshöchstwert 2019 bei 47,5 Grad Celsius.

 

Länder auf der ganzen Welt werden sich den Folgen des Klimawandels anpassen müssen – darunter auch viele Regionen, die mit vermehrt mit Naturkatastrophen zu rechnen haben. Innovationen wie der Fusesaver können dazu beitragen, zumindest einige vermeidbare Katastrophen zu verhindern und so gefährdete Gebiete zu schützen.

Der Fusesaver hat eine außergewöhnlich kleine Stellfläche und ein geringes Gewicht, was eine schnelle und kostengünstige Installation erlaubt, eine schnelle Inbetriebnahme ermöglicht und verbesserte Anwendersicherheit bietet.

 

Mit seiner eingebauten Mikroprozessor-Steuerung und drahtloser Kommunikation verfügt der Fusesaver über konfigurierbare Funktionen für Schutz und mehrphasigen Betrieb, Störschriebe sowie Lastprofile und kann in ein SCADA-System integriert werden. Es handelt sich um ein potenzialfrei betriebenes Gerät, das direkt in der Freileitung hängt. Er versorgt sich selbst durch Energieauskopplung aus dem Leitungsstrom. Die Fehlererfassung erfolgt über einen extrem schnellen Schutzalgorithmus.

 

Erfahren Sie mehr über das Fusesaver-Projekt von Powercor und Siemens! 

02.09.2019

Autor: Garry Barker, Technologie-Redakteur in Melbourne. 

Bilder: Siemens / gettyimages / Austockphoto

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