CAF als Brandschutzsystem in der Stromerzeugungsindustrie

Die moderne Gesellschaft benötigt immer mehr elektrischer Energie, die hauptsächlich durch Generatoren in Kraftwerken produziert wird. Diese Generatoren werden durch Verbrennungsmotoren, Kernkraft oder zunehmend durch alternative Energien wie Wind- und Wasserkraft betrieben. Auch Solarenergie wird immer wichtiger. Weitere essentielle Bestandteile unserer Stromnetze sind Transformatoren und Umspannwerke. Alle diese verschiedenen Energiequellen und Komponenten müssen vor Bränden geschützt werden, um Betriebsunterbrechungen zu vermeiden.

Abgesehen von der Solarenergie findet die eigentliche Stromerzeugung in den Generatoren statt, die über Getriebe mit der Antriebsquelle verbunden sind. Ihr Schmieröl stellt ein erhebliches Brandrisiko dar, zumal die Oberflächen der Generatoren und die Betriebstemperaturen den Entzündungspunkt des Öls überschreiten können. Selbst kleine Generatoren, Getriebe und Transformatoren können Hunderte Liter Öl enthalten, während große Systeme Tausende Liter Öl für die Schmierung und Kühlung benötigen. Ein Ölleck infolge von Dichtungsverschleiß, eines mechanischen Fehlers oder eines Materialrisses kann zu einer Brandgefahr mit schwerwiegenden Folgen für das Kraftwerk führen, wenn keine oder nur unzureichende Brandschutzsysteme installiert sind. Die Kosten für Sach- und Systemschäden können in die Millionen gehen. Darüber hinaus wird die Anlage je nach Schwere des Schadens und der Verfügbarkeit von Ersatzteilen oder Ersatzkomponenten für Monate oder Jahre außer Betrieb sein.

Windkraftanlagen sind zusätzlich Risiken wie Blitzschlägen, Fehlern in der elektrischen Installation, Funkenflug durch Überlastung mechanischer Bremsen und funkenbildenden Arbeiten während der Wartung und Reparatur ausgesetzt. Außerdem sind die energieerzeugenden Komponenten von brennbaren Materialien umgeben, die für die Verkleidung oder die Rotorblätter verwendet werden. Zusätzlich ist der Zugang für Löschzwecke oft erschwert, wenn nicht unmöglich.

Die Häufigkeit von Bränden ist relativ gering, und genaue Statistiken sind nicht öffentlich verfügbar. Schätzungen zufolge liegt die Wahrscheinlichkeit zwischen 1:2.000 und 1:20.000. Eine Wahrscheinlichkeit von 1:2.000 bedeutet, dass in einem Windpark mit 100 Turbinen während einer Betriebsdauer von 20 Jahren mit einem Brand zu rechnen ist. Selbst bei einer Wahrscheinlichkeit von 1:20.000 liegt die Chance noch bei 10 %.

Auch bei Transformatorenbränden variieren die veröffentlichten Zahlen, aber in der Praxis ist im Laufe einer 40-jährigen Betriebszeit bei 2,4 % bis 4 % aller Transformatoren mit einem Brand zu rechnen. Ein Transformatorbrand führt in den meisten Fällen zu einem Totalschaden, wenn er nicht rechtzeitig erkannt und bekämpft wird. Daher ist ein effektives Brandschutzsystem unerlässlich, um nicht nur den Transformator selbst, sondern auch umliegende Anlagen zu schützen und die Umweltverschmutzung zu minimieren.

Fest installierte Branderkennungssysteme erhöhen die Sicherheit der Anlagen und können sich angesichts der potenziellen Kosten für Ersatz und Ausfallzeiten als wirtschaftlich erweisen. Es gibt verschiedene Systeme zur Brandbekämpfung in Kraftwerken. Herkömmliche Sprinkler- oder Sprühwasserlöschanlagen, die nur Wasser verwenden, sind unpraktisch und haben nicht die gleiche Löschwirkung wie Schaum, insbesondere bei der Bekämpfung von Ölbränden. Gaslöschanlagen oder Wassernebel haben gute Ergebnisse gezeigt, sind aber auch nicht unbedingt die optimalen Methoden bei Ölbränden. Neueste Tests haben gezeigt, dass CAF-Systeme bei der Bekämpfung von Bränden in der Stromerzeugungsindustrie besonders wirksam sind, insbesondere bei Ölbränden.

CAF steht für Compressed Air Foam (Druckluftschaum). Es handelt sich hierbei um besonders effektiven und homogenen Löschschaum, der durch ein spezielles Verfahren hergestellt wird.

Löschschaum wird generell aus drei Komponenten hergestellt:

• Wasser
• Schaummittel
• Luft

Zunächst muss ein Schaummittelkonzentrat präzise dem Löschwasserstrom zugemischt werden, um sogenanntes Premix zu erzeugen. Zu diesem Premix kommt Luft als dritte Komponente hinzu, die für die Verschäumung sorgt.

Das Premix aus Wasser und Schaummittel wird mit Hilfe eines Schaum-Zumischsystems hergestellt. Ein häufig verwendetes Zumischsystem für CAF ist das FireDos GEN III. Dieses System besteht aus einem drucklosen, atmosphärischen Vorratsbehälter für das Schaummittel, einem Wassermotor, der in die Löschwasserleitung integriert ist, sowie einer Kolbenpumpe (Zumischpumpe), die direkt mit dem Wassermotor gekoppelt ist. Wassermotor und Kolbenpumpe bilden eine kompakte Einheit. Sobald die Löschwasserpumpen eingeschaltet werden und Löschwasser fließt, beginnt sich der Wassermotor zu drehen. Die direkte Kopplung des Wassermotors mit der Zumischpumpe bewirkt eine sofortige Einspeisung des Schaummittels in das Löschwasser. Ändert sich die Durchflussmenge, wird die Schaummittelmenge sofort und automatisch angepasst.

Der Vorteil dieses Systems liegt in seiner Unabhängigkeit von externen Energiequellen sowie einer präzisen und sofortigen Zumischung, unabhängig von Löschwasserdruck und Durchflussmenge. Nach der Installation und Inbetriebnahme benötigt das System keine weitere Einstellung oder Kalibrierung, da der Wassermotor und die Kolbenpumpe volumetrische Geräte sind, die fest miteinander verbunden sind. Schaummittelkonzentrat kann jederzeit, auch während des Betriebs, nachgefüllt werden. Das System ist auch in der Lage, hochviskose Schaummittel zu dosieren.

Die Zumischrate jedes Zumischsystems muss jährlich getestet werden. Mit der von FireDos entwickelten und gelieferten wassermotorbetriebenen Zumischpumpe kann das abgegebene Schaummittelkonzentrat über eine Rückführleitung gemessen und in den Vorratstank zurückgefördert werden. Die Zumischrate wird aus dem Verhältnis des Löschwassers und der Schaummittelmenge berechnet. Es wird kein Premix erzeugt; und wenn das Schaummittel in den Tank zurückgeführt wird, muss kein Schaummittel nachgefüllt und kein Premix entsorgt werden.

CAF (Compressed Air Foam) ist ein einzigartiges Schaumherstellungsverfahren, das einen homogenen Löschschaum aus mikroskopisch kleinen Blasen erzeugt. Bei diesem Herstellungsverfahren von Löschschaum wird entweder komprimierte Luft oder Stickstoff verwendet. Druckluft und Premix (Schaum-Wasserlösung) werden in einer Mischkammer zusammengeführt. In der Mischkammer findet der Übergang von der Flüssigkeit zum Schaum statt. In einem CAF-System wird in der Mischkammer ein fertiger Schaum hergestellt, der speziell für die gegebene Anwendung konzipiert ist.

Mit einem CAF-System kann Schaum mit einer spezifischen Schaumdichte erzeugt werden. Die Schaumqualität von CAF übertrifft bei weitem jeden anderen Schaumerzeugungsprozess. CAF ist ein hochwertiger Löschschaum, der eine schnelle Brandbekämpfung und einen starken Schutz vor Wiederentzündung bietet. Die Abdeckung von brennbaren Flüssigkeiten und die Verhinderung einer Akkumulation von brennbaren oder explosiven Gasen ist mit CAF länger und sicherer als mit einem herkömmlichen Schaumherstellungsverfahren.

CAF wurde in Kapitel 8 der NFPA 11 aufgenommen. Die Ausbringungsrate ist im Vergleich zu herkömmlichem Schaum deutlich geringer, und Tests haben gezeigt, dass die Gesamtmenge des verwendeten Schaummittels zur Brandbekämpfung um bis zu 70 % reduziert werden konnte. CAF kann sowohl mit AFFF, AR-FFF als auch mit fluorfreien Schaummittelkonzentraten verwendet werden. Die häufigsten Anwendungen sind für Metalle, Kohlenwasserstoffe sowie polare Flüssigkeiten und Lösungsmittel. Das CAF-System von ACAF Systems, zusammen mit dem FireDos GEN III-Zumischsystem, wird in der Stromerzeugungsindustrie eingesetzt.

Der Hauptvorteil von CAF liegt im kompakten und effizienten Design, bestehend aus einem CAF-Generator mit Stickstoffpaket, einem Schaumzumischsystem mit einem atmosphärischen Schaummitteltank, einer Wasserzufuhr sowie den Rohrleitungen und Auslassvorrichtungen wie CAF-Düsen, Schaumkammern oder Löschmonitoren. Das Design ist sehr flexibel.

Fest installierte Sprühsysteme sind für den Schutz dreidimensionaler Anlagenteile ausgelegt, wie sie in Kraftwerken verwendet werden. Bei diesen Systemen soll der Schaum auf alle Flächen des Objekts sowie auf den Boden gesprüht werden. Dies basiert auf dem gleichen Prinzip wie bei Wassersprühsystemen für dieselbe Anwendung, aber da CAF bei der Bekämpfung von Bränden mit brennbaren Flüssigkeiten effektiver ist als Wasser, stellen CAF-Systeme eine gute Lösung dar, wenn Öle im Einsatz sind. Aufgrund der verbesserten Abdeckung der brennbaren Flüssigkeit, der längeren Schaumbeständigkeit und der ausgezeichneten Hafteigenschaften auf Oberflächen bietet CAF Vorteile gegenüber Wassernebel und Gaslöschanlagen, die sich auflösen bzw. verflüchtigen, sobald die Reservoirs erschöpft sind.

Der CAF-Generator ist einfach zu bedienen, es gibt keine beweglichen Teile und die FireDos GEN III-Zumischsysteme sind rein mechanisch. Weitere Vorteile des kombinierten ACAF- und FireDos-Systems unterscheiden sich nicht von den Vorteilen, die herkömmliche Schaumlöschanlagen bieten:

• Geringere Ausbringungsmenge, d.h. weniger Schaummittel und Wasser erforderlich
• Stabilerer Schaum ermöglicht eine schnellere Brandkontrolle mit einem höheren Rückzündungsschutz und hohen Hafteigenschaften
• Alle Komponenten sind FM-geprüft und zugelassen
• Das CAF-System hat keine beweglichen Teile
• Das Zumischsystem ist rein mechanisch - es wird keine elektrische Energie benötigt
• Das System ist auch für die Verwendung von hochviskosen und fluorfreien Schaummitteln ausgelegt
• Das System hat kompakte und vielseitige Installationsmöglichkeiten
• Durch die Möglichkeit, die Zumischrate zu testen ohne Premix oder Schaum zu erzeugen, ist das System kosteneffizient und umweltfreundlich

Das folgende Beispiel zeigt ein fest installiertes ACAF CAF-System mit HDN-₅ CAF-Düsen. HDN-₅ ist eine FM-zugelassene, stationäre CAF-Sprühdüse für den horizontalen Einbau. Diese CAF-Düse ist ideal für den Einsatz in stationären CAF-Sprühsystemen, wie sie in der stromerzeugenden Industrie verwendet werden. Die einzigartige, von ACAF patentierte zentrale Nabe und die Sprühdüsen verleihen der HDN-₅ den größten Abdeckungsbereich aller FM-zugelassenen CAF-Düsen in horizontaler Position. Das Gehäuse besteht standardmäßig aus Edelstahl 304 mit Sprühdüsen aus Messing. Auf Anfrage ist auch Edelstahl 316 erhältlich. Die Positionierung der Düsen und die Versorgungsleitungen müssen gemäß dem FM-zugelassenen Konstruktionshandbuch von ACAF erfolgen.

Brände in der Stromerzeugungsindustrie sind zwar selten, stellen aber ein erhebliches Risiko für den Anlagenbetreiber, die Gemeinschaft und die Umwelt dar. Das Verständnis der Brandgefahr und der sich daraus ergebenden Folgen eines Vorfalls sowie die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Branderkennung und -bekämpfung sind entscheidend für den Schutz der elektrischen Infrastruktur und die Gewährleistung einer kontinuierlichen sicheren und zuverlässigen Energieversorgung. Der Einsatz eines CAF-Systems ist eine verlässliche Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen. Weitere Informationen über CAF-Systeme und die wassermotorbetriebene Zumischtechnik finden Sie unter acafsystems.com und Stationäre Zumischsysteme von FireDos.