Aufrufe
vor 4 Jahren

6 | 2015

  • Text
  • Anlagen
  • Betrieb
  • Bild
  • Unternehmen
  • Kraftwerke
  • Zusatzfeuerung
  • Anforderungen
  • Strom
  • Deutschland
  • Beispielsweise

Special Strom- und

Special Strom- und Wärmeerzeugung Bild: RWE Nach den Ereignissen in Fukushima hat die Bundesregierung am 6. Juni 2011 den Entwurf des 13. Gesetzes zur Änderung des Atomgesetzes in den Bundesrat eingebracht, das schließlich am 6. August 2011 in Kraft getreten ist. Für die sieben vor 1980 in Betrieb gegangenen deutschen Kernkraftwerke sowie für das wegen Pannen abgeschaltete Kernkraftwerk Krümmel erlosch damit die Berechtigung zum Leistungsbetrieb. Sie sollen jetzt dauerhaft still gelegt werden. Im Bild das Kernkraftwerk Biblis. Ansatz zur Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen im Anlagenrückbau Schneller und wirtschaftlicher durch kombinierte Steuerung ANLAGENRÜCKBAU | Der Rückbau stillgelegter Industrieanlagen stellt eine Herausforderung für die Planung und Steuerung der logistischen Prozesse dar. Räumliche und gesetzliche Restriktionen erschweren dabei die Planung und Steuerung der Demontage- und Nachbearbeitungsprozesse. So kann der Rückbau eines stillgelegten Kernkraftwerks bis zu zehn Jahre dauern und Kosten von 4 Mrd. € verursachen [1]. Gelingt eine systematische Beherrschung der logistischen Prozesse, können Rückbauzeit und anfallende Kosten signifikant reduziert werden. Einen Ansatz hierzu bietet die Entwicklung eines Verfahrens zur kombinierten Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen. Autor Dipl.-Ing. Florian Mach, Jahrgang 1985, ist Projektingenieur am IPH - Institut für Integrierte Produktion gemeinnützige GmbH, Hannover und studierte Maschinenbau an der Leibniz Universität Hannover. Das Projekt „Entwicklung eines Verfahrens zur kombinierten Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen im Anlagenrückbau“ (UL 419/3-1) wird mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung des Forschungsvorhabens. Die wesentlichen Rückbauprozesse stillgelegter Industrieanlagen (zum Beispiel Kernkraftwerke oder Raffinieren) können üblicherweise in zwei Bereiche unterteilt werden: Demontage und Nachbearbeitung. Im Rahmen der Demontage erfolgt zunächst der reine Abbau bzw. das Auseinandernehmen von Anlagenkomponenten (zum Beispiel Rohrleitungen). Im Rahmen der Nachbearbeitung werden daraufhin die demontierten Komponenten weiter behandelt. Ziel der Nachbearbeitung im Rahmen kerntechnischer Rückbauprojekte ist beispielsweise die Freigabe von Anlagenkomponenten durch die zuständige Behörde, so dass diese der herkömmlichen Entsorgung zugeführt werden können. Dabei unterscheiden sich die erforderlichen Prozessschritte maßgeblich in Abhängigkeit von den demontierten Anlagenkomponenten bzw. der jeweiligen Reststoffklasse (zum Beispiel mineralische Stoffe, metallische Stoffe). Für demontierte 18 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6

Strom- und Wärmeerzeugung Special operative Planung Koordination des Auftragsdurchlaufs in der Demontage Rohrleitungen können beispielsweise die Schritte: Zerlegung in Rohrviertel, Dekontamination durch Trockenstrahlen und Freigabe aus der behördlichen Überwachung (zum Beispiel durch Freimessen) anfallen. Für demontierte Kabelsätze muss dementgegen zunächst eine Trennung von Isolierung und Leiter erfolgen (zum Beispiel Kabelschäler, Kabelschredder), bevor die Reststoffe dekontaminiert (zum Beispiel durch Oberflächenreinigung) und freigegeben werden können. Die mengenmäßige und zeitliche Struktur, in der Anlagenbauteile von stillgelegten Industrieanlagen demontiert und in nachgelagerten Prozessschritten weiterbehandelt werden, ist entscheidend für die Erreichung angestrebter Rückbauziele (zum Beispiel hohe Kapazitätsauslastung, niedrige Bestände, kurze Rückbauzeit). Bei der Demontage von Anlagen und anschließender Nachbearbeitung der demontierten Teile resultieren in der Praxis jedoch häufig signifikante logistische Defizite. Diese Defizite in Form massiver Belastungsstreuungen an den Arbeitssystemen der Nachbearbeitung entstehen beispielsweise durch eine unzureichende Kopplung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen (zum Beispiel infolge einer isolierten Steuerung) oder einer mangelhaften Berücksichtigung rückbauspezifischer Besonderheiten (zum Beispiel Reihenfolgerestriktionen aufgrund aufwendiger Umrüst- oder Reinigungsvorgänge). In der Folge entstehen lange Durchlaufzeiten für den Rückbau, große Pufferbestände sowie abwechselnde Kapazitätsengpässe und Unterauslastungssituationen, die mit erheblichen Mehrkosten verbunden sind. Abschätzen von Vorgabezeiten für Demontageoperationen Clusterung von Produkten für Demontage nach ähnlichen Abfolgen Ablaufplanung in der Demontage aus übergeordneter Sicht Isolierte Planung von Demontagereihenfolge/ - ablauf aus Objektsicht Kapazitäts-/ Ressourcenplanung strategisch-taktische Planung Informationsgewinn über Demontageprozess aus bestehendem Wissen Bild 1 Aufgaben der Demontageplanung und -steuerung. Rückbau Kampagne n […] Kampagne 2 Kampagne 1 Integration von Planungs-/ Steuerungsaufgaben in konventionelle PPS- Systeme Stand der Forschung: Ansätze der Demontageplanung und -steuerung Ansätze zur Planung und Steuerung von Rückbauprozessen zielen im Allgemeinen darauf ab, am Ende des Produktlebenszyklus recycelte Komponenten in die Erstellung neuer Produkte einfließen zu lassen und somit Stoffströme zu optimieren. Die Demontageplanung und -steuerung (DPS) stellt dabei ein Pendant zur konventionellen Produktionsplanung und -steuerung (PPS) dar. So werden die komplexen Aufgaben der DPS analog zu konventionellen PPS-Systemen sukzessive gelöst [2]. Einen Überblick über die Aufgaben, die im Rahmen der Demontageplanung und -steuerung (DPS) adressiert werden, gibt Bild 1. Diese können im Wesentlichen der strategischen und operativen Planung zugeordnet werden. So fokussieren zahlreiche DPS-Ansätze der operativen Planung auf die Demontageablaufplanung. Das Vorliegen eines effizienten Demontageablaufs für eine zurückzubauende Anlage ist Voraussetzung für die Beherrschung der logistischen Prozesse. Weitere Ansätze beschäftigen sich beispielsweise mit dem Abschätzen von Vorgabezeiten für Demontagetätigkeiten [3] oder der Kapazitäts- und Ressourcenplanung im Rahmen von Rückbauprozessen [4]. Ansätze der strategischen Planung beschäftigen sich mit der Clusterung von Produkten nach Bearbeitungswegen, der Planung effizienter Demontagereihenfolgen oder der Integration von Planungsund Steuerungsaufgaben in bestehende PPS-Systeme [2]. Die Entwicklung von DPS-Ansätzen wird durch Prozessähnlichkeiten von Produktion und Demontage und die sich dadurch eröffnende Möglichkeit, vorhandene Ansätze der PPS anzupassen, erleichtert [2]. So sind neben spezifischen DPS- Ansätzen prinzipiell auch konventionelle Ansätze aus der Fertigungssteuerung für eine Steuerung der Demontage und Nachbearbeitung geeignet. Einen konzeptionellen Rahmen hierfür bietet etwa das Modell der Fertigungssteuerung nach Lödding [5]. Bestehende allgemeine und adaptierte Ansätze der DPS fokussieren jedoch ausschließlich die Demontage. Eine Interaktion mit anschließenden Prozessen (hier insbesondere mit den Arbeitssystemen in der Nachbearbeitung) und hieraus folgende Implikationen für die logistische Zielerreichung des gesamten Rückbauprojekts werden nicht berücksichtigt. Auch erfolgt keine hinreichende Berücksichtigung der spezifischen Besonderheiten (vergleiche nachfolgenden Abschnitt) komplexer Rückbauprojekte, wie die von Kernkraftwerken. Die Erreichung angestrebter Rückbauziele ist daher nur begrenzt möglich. Besonderheiten von Rückbauprozessen stillgelegter Industrieanlagen Gegenüber Recycling- und Rückbauprozessen von konventionellen Produkten zeichnen sich die Rückbauprozesse stillgelegter Industrieanlagen durch eine Vielzahl zu berücksichtigender Besonderheiten aus. So sind neben den eingangs genannten Randbedingungen eine Vielzahl weiterer Besonderheiten zu berücksichtigen. Zu nennen sind hier insbesondere Formaler Akt zur Anmeldung von Demontageaktivitäten bzgl. anfallender Massen, Zeiträume und geplanter Behandlungswege. Arbeitsauftrag n […] Arbeitsauftrag 2 Arbeitsauftrag 1 Bild 2 Gliederung von kerntechnischen Rückbauprojekten in Kampagnen. Arbeitsaufträge zu einer spezifischen Kampagne bzw. einem spezifischen Anlagenteil bilden geschlossene Demontagestrukturen. BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6 19

Ausgabenübersicht