MIT INNOVATIONSFREUDE ZUM MARKTFÜHRER

Autor: Roland Gruber , 15.02.2016

Seit über 60 Jahren liefert die Firma Hitzinger von ihrem Standort in Linz Drehstromgeneratoren für die Wasserkraft und andere Branchenmärkte. Seine Generatoren zählen zum Non-Plus-Ultra auf dem Generatormarkt.

 

Welche Philosophie und welches Erfolgsrezept die Ingenieure antreiben, wollten wir von Ing. Helmut Roland erfahren. Der erfahrene Maschinenbau-Ingenieur beschäftigt sich seit 36 Jahren intensiv mit dem Thema Generatorbau – und leitet bereits seit mehreren Jahrzehnten die F & E-Abteilung im Hause Hitzinger. In einem ausführlichen Interview gewährte uns Ing. Roland interessante Einblicke in die Welt wahrlich leidenschaftlicher Elektromaschinenbauer.

Herr Roland, wenn Sie ein Wasserkraftwerk für sich selbst bauen würden, wie sollte der ideale Generator für Sie aussehen?
Roland: Ich würde mich zuerst fragen, was er alles können muss – und ihn dann bei uns für diese Anforderungen konstruieren und fertigen lassen. Der ideale Generator soll eben die gewünschten Anforderungen bestmöglich erfüllen.

Welche Fragestellungen und Anforderungen stehen hierbei zuoberst?
Roland: Natürlich geht es um den Wirkungsgrad und um Verluste, aber das ist beileibe nicht alles. Ich muss mich fragen, wie ich den Generator betreibe. Dabei muss ich als Betreiber selbstverständlich die Wasserganglinie kennen. Hinzu gesellen sich Fragestellungen, wie: Gilt es auf Geräuschemissionen zu achten? Spielt die mechanische Robustheit eine erhöhte Rolle? Kann es zu Druckstößen kommen? Oder zu Überschwemmungen? Und einiges anderes mehr.

Das heißt, der Generator wird für jeden Kunden passgenau gefertigt?
Roland: Ja, Sie werden bei uns keinen Generator finden, an dem nicht eine Kundennummer prangt. Es gibt bei uns keine anonyme Fertigung. Wir bauen den Generator hier von Grund auf: Von der magnetischen Auslegung angefangen, über das Isolationssystem bis hin zum passenden Verhältnis von Eisen zu Kupfer. Es ist Teil unserer Firmenphilosophie, im Vorfeld auf Fragen und Anregungen des Kunden einzugehen, ihn zu beraten und ihm letztlich eine Maschine zu liefern, mit der er über Jahrzehnte Freude hat.

Heißt das, dass auch Anregungen von den Kunden zur Weiterentwicklung der Generatoren führen können?
Roland: Genau das heißt es. Wir hatten schon häufiger Anstöße, die aus der Praxis gekommen sind. Ich würde sogar sagen, die meisten Anregungen kommen vom Markt. Man darf ja eines nicht vergessen: Innovation im Maschinenbau resultiert zumeist nicht aus einem Geniestreich, sondern erfordert im Grunde eine intensive Kommunikation.

Woher beziehen Sie weitere Anregung für die Weiterentwicklung der Hitzinger-Generatoren?
Roland: Da wäre zuerst einmal Service und Reparatur zu nennen. Ich besuche häufig Reparaturfirmen und schaue mir mit Vorliebe an, welche Problemstellungen vorliegen. Besonders interessant sind auch alte Generatoren aus den 1930ern und 1940ern. Wenn man sich beispielsweise alte Polwicklungen ansieht, erkennt man, dass sich die Ingenieure von anno dazumal im Rahmen ihrer Möglichkeiten wahnsinnig viel überlegt haben. Da kann man noch lernen, auch wenn sich gerade im Materialbereich schon sehr viel getan hat. Aber: Das soll nicht heißen, dass es nicht auch schon früher recht gute Materialien gegeben hätte.

Wie sieht das heute aus: Greifen Sie vermehrt auf neu entwickelte Materialien zurück?
Roland: Wir sind in diesem Punkt sehr offen, in der Anwendung aber sehr konservativ. Neue Materialien müssen aufwändige und sehr intensive Tests und Analysen durchlaufen. Zur Anwendung kommt nur, was zu 100 Prozent überzeugt. Man muss das auch etwas differenziert sehen: Gerade die eingesetzten Polyestermaterialien schauen wir uns ganz genau an. Es gibt zwar Normen, Richtlinien und beschleunigte Alterungstests. Aber wie lange ein derartiger Kunststoff dann am Ende hält, kann man doch nicht exakt vorhersagen. An den Windungen werden seit einiger Zeit hochwertige Isolierstoffe verwendet, die einige Verbesserungen mit sich bringen. Was das Stahlblech angeht, hat man heute dabei schon zahlreiche Optionen. Wir genießen den großen Vorteil, dass wir sehr eng mit der in Linz angesiedelten VOEST zusammenarbeiten. Diese bietet uns heute moderne Hochleistungsstähle an, die geringere Verluste haben und zudem mehr aushalten und können.

Was bedeutet das konkret?
Roland: Konkret bedeutet das, dass wir nur mehr auf Stahlklassen zurückgreifen, die komplett temperaturbeständig sind. Und das trifft auch auf die verwendeten Beschichtungsmaterialien zu. Damit kann heute eine Pyrolyse im Wartungs- oder Sanierungsfall bei 450° bis 500° bedenkenlos durchgeführt werden. Das organische Material, das sich im Wicklungssystem befindet, wird gänzlich aufgelöst – Blech und Beschichtung bleiben unbeschädigt. Außerdem können wir aufgrund dieser Stahlqualität heute dünneres Blech verwenden. Das bringt Auswirkungen auf die Verluste und auch mehr Ertrag für den Kunden mit sich.

Das braucht vermutlich auch eine enge Abstimmung mit den Lieferanten?
Roland: Ja, wir versuchen mit allen unseren Lieferanten so eng wie möglich zusammenzuarbeiten. Das heißt, dass nicht nur die Lieferanten zu uns kommen und sich mit den Themen und Herausforderungen unserer Fertigung auseinandersetzen, sondern auch ich in den Entwicklungsabteilungen dieser Firmen willkommen bin und meine Anregungen einbringen kann. Auf diese Weise kommen immer wieder interessante Aspekte ins Haus.

Heute ist der Wirkungsgrad sehr weit ausgereizt, gibt es noch Anstrengungen, noch das eine oder andere Zehntel mehr „heraus zu kitzeln“?
Roland: Natürlich bleibt das ein Thema – und gehört auch zu unserer Firmenphilosophie. Aber grundsätzlich muss ich sagen, dass wir mit unseren Wirkungsgraden im internationalen Vergleich sehr gut liegen. In meiner 36-jährigen Laufbahn bei Hitzinger habe ich es noch nicht erlebt, dass einer unserer Generatoren den zugesicherten Wirkungsgrad nicht erreicht hätte.

An welchen Schrauben könnte man denn in Hinblick auf Wirkungsgradsteigerung noch drehen?
Roland: Ich denke, dass das Elektroblech einer der entscheidenden Faktoren ist. Trotzdem gilt es vorab immer zu hinterfragen, in welchem Bereich ich den Wirkungsgrad nach oben schrauben möchte, eher im Teillastbereich – oder im Volllastbereich, je nachdem in welchem Lastbereich die Maschine die meiste Zeit betrieben wird. In Summe muss sich für den Betreiber der höchste Ertrag ergeben. Bei Ausschreibungen größerer Energieversorgungsunternehmen wird aus gutem Grund jeder Arbeitspunkt der Maschine bewertet. Dabei werden häufig bereits viele Details im Vorfeld vorgegeben – angefangen vom Kupfer-Eisen-Verhältnis, über die Erregung bis hin zu diversen Materialfragen.

Ist man gerade bei derartig anspruchsvollen Kunden im Vorteil?
Roland: Es ist so, dass wir es lieben, mit Kunden zusammenzuarbeiten, die uns voll fordern. Es gibt nichts Schöneres für mich, als mit den Fachleuten von TIWAG, EVN, KELAG oder anderen EVUs, einen Generator bis ins Detail zu diskutieren. Dabei geht man nicht selten bereits in den ersten Gesprächen darauf ein, wie etwa die Kühlschlitze ausgeführt oder die Paketpressung gebaut, welche Art von Elektroblech, welche Beschichtung und welche Isolierung verwendet werden soll. Letztlich haben wir auch eine Freude, wenn der Kunde mit dieser Maschine seine Freude hat.

Wie gelingt es Hitzinger, das elektromagnetische Geräusch immer weiter zu minimieren?
Roland: Dies ist aus berechnungs- aber auch aus messtechnischer Sicht ein sehr komplexes und schwieriges Thema. Daher setzen wir in diesem Bereich auf eine enge Kooperation mit der Universität Linz. Das ACCM (Austrian Center for Competence in Mechatronics) misst mittels modernster Verfahren die Geräuschabstrahlung und versetzt uns damit in die Lage, ein vollständiges „Schallbild“ unserer Generatoren zu bekommen. Das wäre ansonsten für uns viel zu aufwändig.

Ein Qualitätsmerkmal eines guten Synchrongenerators ist auch die Drehzahlfestigkeit. Wie kann ein Hersteller diese gewährleisten?
Roland: Essentiell dabei ist, dass die Mechanik bereits beim grundmagnetischen Schnitt berücksichtigt wird. Man kann in dieser Hinsicht sehr viel in der Rotorgeometrie machen. Wir haben dazu ein paar Konstruktionsvarianten in petto, etwa ob man Kerbradien macht oder zusätzliche Polabstützungen eingebaut werden. Die Prinzipien der von uns entwickelten Polabstützungen und der Wickelstützkeile werden dabei automatisch in unser Berechnungsprogramm aufgenommen.

Spielt auch das verwendete Harz eine Rolle?
Roland: Absolut, wir verwenden ein ganz spezielles Harz für unsere Rotoren, für die Statoren kommt ein anderes zum Einsatz. Um hier höchstmögliche Sicherheiten zu bekommen, haben wir unzählige Tests und Rissproben unter allen vorstellbaren Temperaturen durchgeführt. Zusätzlich haben wir aber auch viele unterschiedliche Isolierungen auf den Drähten getestet und das Optimum herausgefiltert. Diese Aspekte fließen dabei nicht einmal in unsere angegebenen Sicherheitstoleranzen mit ein, sie sind quasi ein zusätzlicher, ungenannter Sicherheitspuffer.

Hitzinger hat in den letzten Jahren den Sprung in die größere Bauklasse bis zu 4 MVA geschafft? War dafür sehr viel Entwicklungsarbeit erforderlich?
Roland: Das war tatsächlich schwieriger, als es klingt. In der Mechanik ist es so, dass die Auswirkungen bei doppeltem Gewicht keineswegs proportional ansteigen, sondern vielmehr exponentiell. Aber zum Glück können wir uns dabei auf unsere ausgezeichneten Ingenieure verlassen, die gerade in Hinblick auf Schwingungen, Festigkeit, oder Lagerauslegung hervorragende Berechnungen abliefern. Alle Parameter werden letztlich in einem eigens von uns über Jahrzehnte entwickeltem Software-Programm einkalkuliert.

Können Sie uns etwas mehr über dieses Berechnungsprogramm verraten?
Roland: Dieses Programm kann man in keinem Software-Laden kaufen, wir haben es schrittweise, über Jahrzehnte immer weiter ausgefeilt und weiterentwickelt. Damit wird jede Maschine separat mechanisch und elektrisch berechnet. In Sekundenschnelle durchläuft das Programm eine Vielzahl von großteils selbst erarbeiteten Algorithmen, Vorgaben, Modulen, Ausschlusskriterien etc., um am Ende eine bereits verwertbare Bauvorschrift auszuwerfen. Um dieses Programm beneiden uns viele. Es wurde auch so adaptiert, dass Mitarbeiter im Verkauf bereits mit wenigen Parametervor-gaben einem Kunden einen realen Entwurf zeigen können. Auch für Turbinenbauer ist dies interessant, da wir mit den Laufraddaten – so das Laufrad fliegend auf der Welle gelagert ist – den kompletten Antriebsstrang auslegen können. Das ist ein mächtiges Werkzeug.

Hitzinger liefert ja auch sehr erfolgreich Schiffsgeneratoren in die ganze Welt. Würden Sie sagen, dass man ein gewisses Know-how aus diesem Bereich auch auf den Hydro-Bereich übertragen konnte?
Roland: Natürlich, nehmen Sie nur das Beispiel Vibration: Für ein Minensuchboot etwa ist es geradezu von überlebensnotwendiger Bedeutung, dass die Vibrationen absolut minimal bleiben. Da konnten wir einiges an Know-how quertransferieren. Im Marine-Bereich sind die Einsatzbedingungen häufig extrem, was ein hohes Qualitätsniveau nach sich zieht. Für die Langlebigkeit unserer Generatoren haben wir da auch für den Wasserkraftbereich etwas mitnehmen können. Oder nehmen wir das Thema Salzwasser: Es kommt immer wieder vor, dass Maschinen mit Salzwasser in Berührung kommen – auch das sollte für einen Hitzinger-Generator kein Problem darstellen.

Hat man auch von den Erfahrungen aus dem Bereich „dieselelektrische Maschinen“ für die Bahn Profit ziehen können?
Roland: Auch das! Wir haben hier Maschinen für Russland geliefert, für die keine Zusatzheizung gewünscht wurde – die aber nach einer Nacht mit -40° C Außentemperatur problemlos wieder losfahren muss. Dabei darf keine Isolation zerbrechen. Auch dieses Know-how konnten wir bereits für Wasserkraft-Generatoren nutzen. Viele unserer Bahn-Generatoren arbeiten heute in ganz kalten und auch in ganz heißen Gebieten.

In welchem Bereich hat sich beim Generatorbau in den letzten Jahren am meisten getan?
Roland: Eindeutig im Bereich der Netzparallelbetriebsbedingungen. Smart Grids heißt das Zauberwort, das heute die Antwort auf die Herausforderungen durch die Einspeisung von volatilen Energieformen wie Wind- und Sonnenergie darstellen soll. Daher sollen heute die in der Wasserkraft eingesetzten Generatoren dazu beitragen, das Netz stabil zu halten. Wenn etwa netzseitig ein Kurzschluss ist, darf nicht – wie bisher – eine sofortige Trennung erfolgen. Vielmehr muss der Überstrom weiter ins Netz geliefert werden, damit es wieder aufgebaut werden kann. Ein Netzbetreiber kann heute vorgeben, wie viel Wirkleistung und wie viel Blindleistung der jeweilige Generator ans Netz liefern darf. Die Vorschriften dafür liegen schon seit einiger Zeit vor, noch wird es aber nicht überall so streng ausgelegt. Aber das wird kommen – und darauf sind unsere Generatoren natürlich vorbereitet.

Bieten Sie Kunden in diesen komplexen Fragen auch Beratung an?
Roland: Ja, und das ist auch sehr wichtig, denn die Anforderungen hinsichtlich Netzparallelbetrieb unterscheiden sich auch von Land zu Land stark. Darüber hinaus gibt es auch übergeordnete, europäische Vorgaben, die es zu berücksichtigen gilt. Wir bauen dem Kunden seinen Generator so, dass er für diese neuen Aufgaben gerüstet ist – mit der Option für eventuelle Nachrüstungen.

Können auch ältere Generatoren nachgerüstet werden?
Roland: Nicht unbedingt. Bei älteren Modellen muss im alten Modus weitergefahren werden. In diesem Fall muss man eben mit dem Netzbetreiber sprechen, wie und vor allem wie lange das noch möglich ist.

Führen Sie ein umfangreiches Dokumentationsarchiv?
Roland: Ja, wir haben dafür eine eigene Abteilung. Immer wieder fragen Reparaturfirmen an, ob wir spezifische Maschineninformationen, Konstruktionsunterlagen oder Wicklungsdaten von alten Generatoren im Archiv haben. Üblicherweise ist das bei Generatoren kein Problem, auch wenn sie 30 oder 40 Jahre alt sind.

Produziert Hitzinger neben den bekannten Synchronmaschinen auch Asynchrongeneratoren oder sogar Permanentgeneratoren für die Wasserkraft?
Roland: Ja, wir haben bereits Asynchronmaschinen gebaut. Diese haben auch einen tollen Wirkungsgrad, sind aber nur im sehr niedrigen Leistungsbereich einsetzbar und sind schwer regelbar. Die Nachfrage dafür ist auch entsprechend gering. Was die PMG angeht, so haben wir sie ebenfalls bereits bis ins Teststadium produziert, sind von der Technik aber wieder abgerückt. Wir zweifeln zum jetzigen Stand der Dinge daran, dass sie sich durchsetzt. Aber man sollte trotzdem nicht ausschließen, dass diese Technologie in der Zukunft vielleicht doch noch stärkere Bedeutung gewinnt.

Hitzinger liefert ja in die ganze Welt. Bringt dieser hohe Grad an Internationalisierung zusätzliche Herausforderung mit sich?
Roland: Nein, für uns spielt es keine Rolle, welches Spannungsniveau gefordert ist, welche anderen elektrischen Eigenschaften die Maschine haben muss, oder welchen Korrosionsschutz sie benötigt: Wir bauen jeden Generator für den jeweiligen Auftrag.

Sehen Sie noch Potenzial für Verbesserungen?
Roland: Ich sehe jeden Tag Chancen für Verbesserungen, speziell wenn ich daran denke, wie viele Anfragen und Anregungen wir täglich hereinbekommen. Aber das macht uns besonders Spaß, wenn der Kunde mit besonderen Ansprüchen und Fragestellungen kommt – und wir ihm das liefern können. Wir haben keinen Katalog von Generatoren, aus dem wir einen wählen, der passt. Wir wollen uns mit den Fragen des Kunden beschäftigen, sodass wir am Ende das ideale Produkt für ihn finden. Diese Philosophie hat uns auch an diesen Punkt gebracht, an dem wir heute stehen. Die Kommunikation spielt dabei eine ganz zentrale Rolle.

Vielen Dank!

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