Zustandsbewertung bestehender Druckrohrleitungen von Wasserkraftanlagen - Assessment-Strategien im Kontext der Anlagen in Südtirol

Stählerne Druckrohrleitungen in Wasserkraftanlagen führen das Triebwasser von der Wasserfassung über weite Strecken und oft sehr große Höhensprünge hinweg zu den Kraftwerksturbinen. Als gleichzeitige Strukturelemente und Transportleitungen stellen sie besonders hoch und komplex beanspruchte Stahlkonstruktionen dar. Für die Betreiber von Wasserkraftanlagen ist die Bewertung des Zustands von Druckrohrleitungen daher einer der wichtigsten Schritte im Zuge der Erteilung, Erneuerung und Aufrechterhaltung einer Nutzungskonzession durch die staatlichen Behörden. Für die Wasserkraftanlagen in der italienischen Autonomen Provinz Bozen - Südtirol wurden - aufgrund ihrer besonderen Bedeutung für die Energieversorgung des Landes und des Alters der Anlagen - in den letzten Jahren systematisch derartige Zustandsbewertungen (Assessments) durchgeführt. Für die Bewertung bestehender älterer Druckrohrleitungen im Hinblick auf die statisch-konstruktive Trag- und Betriebssicherheit muss dabei - aufgrund des Fehlens von einschlägigen Normen und Regelwerken mit allgemein anerkannten, durchgehenden Vorgehensweisen - auf die Expertise aus verschiedenen Literaturstellen und Fachbereichen zurückgegriffen werden. Das ist der Tatsache geschuldet, dass Druckrohrleitungen typische Eigenschaften sowohl eines (stählernen) Bauwerks als auch einer Hochdruckkomponente des Anlagenbaus aufweisen. Damit spielen die Ergebnisse von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfungen sowie die Anwendung fortschrittlicher numerischer Berechnungen und Nachweisverfahren eine besonders große Rolle. Dieser Beitrag vermittelt einen Überblick über die im Land Südtirol in den letzten Jahren durchgeführten Zustandsbewertungen bei Druckrohrleitungen und die dabei angewandten Methoden.

Assessment of existing steel penstocks in hydropower plants - strategies in the context of the installations in South Tyrol
Steel penstocks carry water over large distances and often steep changes of altitude from the water catchment to the turbines in the powerhouse. As structural elements and - simultaneously - fluid transport lines, they represent steel structural elements that are loaded in a very high and complex manner. For the operators of hydropower plants, the assessment of the structural condition and the associated risks of steel penstocks thus represents one of the crucial steps needed to obtain, renew and maintain an operating concession from public authorities. Assessments of this type were carried out systematically over the course of the last few years for the many hydropower plants in the Italian Autonomous Province of Bolzano - South Tyrol, due to their particular significance for the energy supply of the region and the advanced service life of many plants. The assessment of the structural health and safety of existing, ageing steel penstocks thereby requires expertise drawn from various disciplines and reports from literature, due to the fact that no encompassing, dedicated standard or code of practice for this task is currently available that fully reflects the current state of the art in the reliability and strength of steel structures for this type of components. In fact, steel penstocks in hydropower plants share some features with civil steelwork structures and others with pressure vessels and components. Non-destructive testing techniques as well as advanced, non-linear numerical calculations thus play a significant part. This article gives a summary of the methods and techniques recently applied for the assessment of steel penstocks in South Tyrol.