Bevor große Kraftwerke in Betrieb gehen, wird auf Simulationsanlagen getestet, ob alles funktioniert. Für mittlere und kleine Kraftwerke war dies bisher zu aufwendig und teuer. Dr. Michael Unkelbach (51) hat ein Softwaresystem erfunden, das innerhalb des Leittechniksystems für Kraftwerke Funktionen und Prozesse simulieren kann – der Bau von extra Anlagen ist damit überflüssig geworden.

Einfache Bedienung ist oberstes Gebot für den Betrieb von komplexen modernen Kraftwerken. Dr. Michael Unkelbach ist einer der Erfinder des Siemens-Leittechniksystems SPPA-T3000 , das als erstes und einziges Leittechniksystem nicht nur die Steuerung eines Kraftwerks vereinfacht, sondern auch zuverlässige Tests vor der Inbetriebnahme ermöglicht. Zunächst entwickelten Kollegen von Siemens in Princeton, USA, die Basisarchitektur. Dann begannen 2001 die Entwicklungsarbeiten bei Siemens Energy am Standort Erlangen. „Unser Ansatz war vom Siegeszug des Internets geprägt: Wir fragten uns, wie ein kleines Web-Unternehmen die Architektur eines Leittechniksystems aufbauen würde“, erinnert sich Unkelbach. Alle Leittechniksysteme bestanden – und für die meisten gilt das bis heute - bis dahin aus vielen einzelnen Software-Programmen, die jeweils eine Funktion regeln, beispielsweise Engineering, Bedienung, Diagnose, Dokumentation, Archivierung und andere. Diese Teilsysteme sind meist nur schwach integriert, die Datenkommunikation zwischen ihnen ist kompliziert und die Projektierung des Gesamtsystems daher aufwendig.

Beim Siemens-Leittechniksystem SPPA-T3000 dagegen sorgt die Architektur zusammen mit der verwendete Programmiertechnik Java dafür, dass alle einzelnen Programme über einen zentralen Server bei Bedarf geladen und ausgeführt werden. „Das Leittechniksystem ist damit wesentlich einfacher zu programmieren und zu bedienen“, erklärt Unkelbach. Turbinen und alle anderen Bauteilgruppen wie Kessel, Pumpen und Ventile werden über eine gemeinsame Plattform gesteuert, projektiert und diagnostiziert. Mit einem Klick erhält der Operator auf seinem Monitor die Übersicht über den aktuellen Betriebszustand der einzelnen Module des Kraftwerks, meist grafisch dargestellt. Das Leittechniksystem ist für alle Kraftwerkstypen geeignet.

Der Erfolg von SPPA-T3000 zeigt sich darin, dass es weltweit den Betrieb von über 400 Kraftwerken steuert und bei weiteren knapp 300 geplanten Kraftwerken eingesetzt werden wird. Stolz ist Unkelbach auch darauf, dass das neue Leittechniksystem auch in den USA und ganz Amerika gut ankommt. Viele Kraftwerke werden auch nachträglich mit SPPA-T3000 ausgerüstet. „Die Betreiber sehen den großen Vorteil darin, nicht mehr mit unterschiedlichen Optimierungs- und Diagnosesystemen arbeiten zu müssen“, sagt Unkelbach.

Der Leiter der Systemarchitektur-Entwicklung für SPPA-T3000 war von Anfang an überzeugt, dass das System sehr viele Möglichkeiten bietet, und dies stellt er mit der Erfindung seines Simulationssystems unter Beweis. Seine Idee: Das Leittechniksystem, das ja sowieso alle Software-Bausteine des jeweiligen Kraftwerks laden und ausführen kann, dient bereits in der Testphase als Simulationsanlage. Große Kraftwerke werden vor der ersten Inbetriebnahme erst einmal virtuell in Betrieb genommen, um zu prüfen, ob die Tausenden von Verbindungen und Einstellungen funktionieren. Dafür muss allerdings bisher ein so genannter Simulator entwickelt werden, also Software, die die physikalischen Funktionen und die Hardware der einzelnen Kraftwerksbaugruppen nachbilden kann. Für kleinere und mittlere Kraftwerke lohnte sich das aus Kostengründen nicht. Unkelbach hat daher mit seiner ausgezeichneten Erfindung Programme entwickelt, die wie ein Simulator funktionieren, aber als Bausteinbibliothek einfach in das Leittechnikprogramm integriert werden. Der Vorteil: Das Simulationsprogramm ist einfach zu konfigurieren, denn es müssen nur die Daten aus der Programmierung des Leittechnikprogramms übernommen werden. Alles läuft auf denselben Rechnern, weitere Hardware ist überflüssig.

Die Simulationssoftware leistet bereits bei den Einstellungen der Regelungsparameter wertvolle Dienste. „Der Ingenieur kann damit beliebig oft testen, wie die betreffende Baugruppe am besten arbeitet“, erklärt Unkelbach. Im Echtbetrieb hätte dies bereits erste Verschleißerscheinungen zur Folge. Außerdem wird die Simulationssoftware bei der Schulung der Kraftwerksoperateure verwendet. Softwareentwicklung war ursprünglich gar nicht Unkelbachs Kerndisziplin. Er studierte theoretische Kern- und Teilchenphysik an der Universität Erlangen. Bereits im Studium stellte Unkelbach fest, dass er gerne Programme entwarf, um komplizierte Modelle durchzurechnen. Bei Siemens fing Unkelbach nach einer kurzen Forschungstätigkeit an der Universität an und spezialisierte sich schnell auf die Entwicklung von Software-Werkzeugen. Er hat 12 Erfindungen gemeldet und kann 36 erteilte Einzelpatente in zehn Schutzrechtsfamilien verbuchen. Privat engagiert sich Unkelbach in seiner katholischen Kirchengemeinde, spielt Klavier und erkundet auf Reisen mit seinem Wohnmobil die Welt.