Dr. med. Volt

30.11.2011 | Text: Katrin Hanger | Bilder: Alexander Fischer, Charité Berlin

Notstromaggregat, Krankenhaus

Berlin, Universitätsklinikum Charité?
Berlin, Universitätsklinikum Charité

Woher kommt Strom? Aus elektrischen Leitungen, klar. Doch der Notstrom, woher kommt der? Das wissen nur die, die sich viel damit beschäftigen. Denn die Aggregate, die ihn erzeugen, stehen meist unsichtbar und „versteckt“ in einem nicht zugänglichen Kellerraum. Nicht so in Berlin: Mitten auf dem Gelände des Standortes Campus Charité Mitte des Universitätsklinikums Charité entstand für die Notstromaggregate ein zweigeschossiges Backsteingebäude. Durch große Schaufenster an den Längsseiten des Gebäudes – so mancher Boutiquebesitzer würde vor Neid erblassen – kann sich jeder ein Bild von Dr. med. Volt, den Notstromsystemen, machen.

Rund eine halbe Million Patienten im Jahr, 7.000 Operationen pro Monat und 20 Geburten pro Tag: Die Charité in Berlin ist das größte Universitätsklinikum Europas und eine der renommiertesten Unikliniken weltweit. Mehr als 13.000 Mitarbeiter arbeiten rund um die Uhr für das Wohl der Patienten. Sie überlassen nichts dem Zufall – auch nicht die Stromversorgung. Um den Krankenhausbetrieb im Falle eines Stromausfalles aufrechterhalten zu können, verfügt die Charité über ein umfangreiches Notstromsystem, bei dem sie auch auf Anlagen der Marke MTU Onsite Energy setzt. Neben Aggregaten mit Motoren der MTU-Baureihe 1600 am Standort Campus Virchow-Klinikum stehen im Südbereich des Standortes Campus Charité Mitte zwei Aggregate mit Motoren der Baureihe 4000. Neuester Zuwachs ist eine komplette, von MTU schlüsselfertig gelieferte Anlage für den Nordbereich des Campus Charité Mitte, die die alte Notstromanlage ersetzt.


Notstrom für rund 50 Stunden
Neben den beiden Dieselaggregaten mit MTU-Motoren des Typs 12V 4000 G23 gehören zu dieser schlüsselfertigen Anlage auch das Kühl-, Kraftstoff und Abgassystem, das Zu- und Abluftsystem sowie die Steuerung. Die Aggregate haben eine elektrische Leistung von insgesamt rund 1.700 Kilovoltampere (kVA). Dabei ist jedes Aggregat für eine elektrische Leistung von 850 kVA ausgelegt. Die Motoren selbst haben eine höhere Leistung, somit haben sie noch Reserven, wenn der Standort Campus Charité Mitte ausgebaut werden sollte. Ein Tank mit 2.000 Litern Diesel je Aggregat sowie ein weiterer 20.000-Liter-Vor rats tank gewährleisten eine Notstromversorgung für rund 50 Stunden.

Rückgrat für den Krankenhausbetrieb
Die Notstromsysteme versorgen wichtige Einrichtungen, wie den Hauptdiagnostikbereich, die Dermatologie und die Nuklearmedizin. Darüber hinaus hängen die Psychiatrie und Neurologie sowie die pathologische Diagnostik an der Notstromversorgung. In Letzterer werden Gewebsstücke oder Zellproben von Patienten im Labor untersucht. Im Ernstfall muss das innerhalb kürzester Zeit passieren. Auch die Hauptwärmestation und die Krankenhausküche beziehen ihre Energie im Notfall von den Aggregaten.

Blick in die technische Leitwarte der Charité am Campus Charité Mitte, im Hintergrund das Übersichtsschaltfeld für die elektrische Versorgung des Campus: Von hier aus haben die Mitarbeiter alles genau im Blick.?
Blick in die technische Leitwarte der Charité am Campus Charité
Mitte, im Hintergrund das Übersichtsschaltfeld für die elektrische
Versorgung des Campus: Von hier aus haben die Mitarbeiter
alles genau im Blick.

Notstrom = Sicherheitsstrom + Ersatzstrom
„Die Notstromversorgung unterteilt sich in Sicherheitsstromversorgung und Ersatzstromversorgung“, erläutert Thomas Flügel, technischer Leiter der Charité. Die Sicherheitsstromversorgung versorgt alle elektrischen Anlagen, die bei einem Stromausfall das Leben und die Gesundheit der Patienten unmittelbar sicherstellen. Dazu gehören unter anderem ein Teil der Beleuchtung, Lüftungsanlagen, Anlagen für medizinische Gase, wie Sauerstoffanlagen, elektrische Anlagen für medizinische Geräte, wie beispielsweise Beatmungsgeräte, Kontrastspritzen und Überwachungsmonitore sowie Schwesternruf- und Brandmeldeanlagen. Die Ersatzstromversorgung hingegen umfasst alle elektrischen Anlagen, die notwendig sind, um den Krankenhausbetrieb aufrechtzuerhalten: Aufzüge, Beleuchtung, Teile der Küche, Wärme- und Kühlanlagen sowie Sterilisationseinrichtungen. Medizinische Großgeräte wie Herz-Lungen-Maschinen oder Brutkästen für Frühchen hängen nicht an diesem Tropf. Solche Geräte haben in der Regel eine eigene Notstromversorgung.

„Die Stromversorgung ist das Rückgrat für den Krankenhausbetrieb, ohne sie funktioniert nichts“, erklärt Flügel. „In einem Krankenhaus kann man nicht experimentieren, sondern muss sich hundertprozentig auf die Notstromanlage verlassen können.“

Wir haben die Schalldämmung so ausgelegt, dass die bei laufenden Aggregaten im Innenraum gemessenen 120 Dezibel – das entspricht einem Presslufthammer – draußen kaum zu hören sind.Jochen Thurner, MTU-Projektleiter


Komplettpaket von MTU
MTU hat als Gesamtdienstleister die komplette Planung des Projekts, einschließlich der Bauleitung übernommen und war damit für den Einbau weiterer Anlagen, wie den Kaminen zum Ausstoß der Abgase, dem Vorratstank sowie der Brandschottungen zuständig, die Wand- und Deckendurchbrüche so abschotten, dass sich ein mögliches Feuer nicht ausbreiten kann. Darüber hinaus richtete das MTU-Projektteam die Steuerungen der Aggregate selbst ein und setzte die Koordination zu externen Schnittstellen, wie der zentralen Notstromsteuerung um. „Wir waren froh, MTU als großes, erfahrenes Unternehmen in diesem Projekt an Bord zu haben“, so Thomas Siebeck, Geschäftsführer des IBB Ingenieurbüro Siebeck, das für die Charité die Bauüberwachung des Projektes übernahm. „Für uns war es wichtig, das große Know-how nutzen zu können, das hinter dieser Firma steckt.“ Bei der Projektierung der Anlage gab es zwei zentrale Anforderungen: Zum einen die strengen Lärmschutzauflagen der TA Lärm, da das Aggregatehaus neben den Patientengebäuden steht. „Wir haben die Schalldämmung so ausgelegt, dass die bei laufenden Aggregaten im Innenraum gemessenen 120 Dezibel – das entspricht einem Presslufthammer – draußen kaum zu hören sind“, erläutert Jochen Thurner, Projektleiter bei MTU. Zum anderen schreibt die TA Luft aufgrund der Innenstadtlage des Klinikstandortes Campus Charité Mitte strenge Abgasgrenzwerte vor. Diese erfüllt MTU durch den Einsatz emissionsoptimierter Motoren mit nachgeschalteten Dieselpartikelfiltern.

Betriebsbereit in zehn Sekunden
Fällt der Strom aus, starten die beiden Notstromaggregate vollautomatisch über Starterbatterien – zwei pro Aggregat. Zum Starten benötigt wird allerdings nur ein Startsystem, das andere dient der zusätzlichen Sicherheit. Der Startbefehl kommt von der übergeordneten Notstromsteuerung, die alle Verbraucher im Blick hat. Bei einem Spannungseinbruch startet der Motor nach einer Sekunde und läuft auf die Nenndrehzahl von 1.500 Umdrehungen pro Minute hoch, bei der er 50 Hertz erzeugt. Damit er möglichst schnell zur Verfügung steht, befindet sich der Motor stets im vorgewärmten Zustand. Aufgrund des hohen Drehmoments hat der Motor ein schnelles und hohes Lastaufschaltvermögen. Innerhalb von zehn Sekunden hat das Aggregat die Betriebsbedingungen mit stabilen Spannungs- und Frequenzwerten erreicht. Ab diesem Moment kann Last zugeschaltet werden. Dieses hohe Lastaufschaltvermögen kommt der Charité zu Gute: So können alle für die Sicherheitsstromversorgung vorgesehen Verbraucher auf einmal zugeschaltet werden. Weitere Verbraucher folgen je nach Plan und Bedarf.

In einem Krankenhaus kann man nicht experimentieren, sondern muss sich hundertprozentig auf die Notstromanlage verlassen können.Thomas Flügel, Technischer Leiter Charité Berlin


Strombedarf wie Leistung eines Kraftwerkblocks
Der Notstrom kommt mit einer Betriebsspannung von 10.000 Volt aus dem Generator und muss über einen Transformator erst wieder auf eine benutzbare Niederspannung heruntertransformiert werden. Bei Notstromanlagen arbeitet man normalerweise mit viel niedrigerer Spannung, so genannter Niederspannung, damit der Strom sofort benutzbar ist. Nicht im Fall der Charité: „Wir benutzen diese Hochspannung von 10.000 Volt auch für unser internes Stromnetz, da wir mit hohen Leistungen arbeiten müssen“, erläutert Flügel. Der Standort Campus Charité Mitte beispielsweise hat einen Strombedarf von rund 12,5 Megavoltampere, das entspricht etwa der Leistung eines Kraftwerkblocks. „Der Vorteil ist, dass wir uns direkt mit dem öffentlichen Netz synchronisieren können. Zudem kann der Strom über weite Strecken verlustärmer verteilt und die Notstromversorgung aller Gebäude über Zentralen abgewickelt werden.“

Generalprobe unter realen Bedingungen
Ehe die Notstromsysteme nach Berlin geliefert wurden und im Juli 2010 in Betrieb gingen, hatte MTU diese auf dem eigenen, hochmodernen Aggregate-Prüfstand in Friedrichshafen mit Hilfe einer simulierten Lastaufschaltung umfassend getestet. Zusätzlich probt Flügel regelmäßig den Ernstfall – mit dem Krankenhauspersonal und den Notstromsystemen. Einmal im Monat gibt es einen Testlauf, um sicherzustellen, dass die Notstromsysteme einwandfrei laufen. Der dabei produzierte Strom wird in das Krankenhausnetz eingespeist.

Energie zum „Anfassen“
Viele Menschen sind schon neugierig vor den großen Schaufenstern stehen geblieben, Kinder haben ihre Handabdrücke auf dem Glas hinterlassen, einige haben sich vielleicht auch die Nase platt gedrückt. Denn hier gibt es die Energie fast „zum Anfassen“. Eigentlich haben Schaufenster die Funktion, die Leistungsfähigkeit und Kompetenz eines Handelsunternehmens darzustellen. In diesem Fall machen sie elektrische Energie für den Notfall für Menschen sicht- und vorstellbar.

Matthias Lück, Hochspannungselektriker und Mitarbeiter der Charité, kontrolliert die Belastung eines Versorgungsabgangs in der Hauptschaltanlage des Charité-Nordrings.?
Matthias Lück, Hochspannungselektriker und Mitarbeiter der Charité,
kontrolliert die Belastung eines Versorgungsabgangs in der
Hauptschaltanlage des Charité-Nordrings.



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