Walliser Kraftwerk bringt Öko strom und ökologische Vorteile

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Im Herbst des Vorjahres produzierte das neue Kleinwasserkraftwerk Wiler-Kippel im Lötschental zum ersten Mal sauberen Strom aus dem hydroenergetischen Potential des Gewässers Lonza. Im Regeljahr kann die Anlage, deren optisch ansprechende Zentrale vom BKW-Architekten Stephan Schneider gestaltet wurde, 14,4 GWh Ökostrom erzeugen.

WALLISER KRAFTWERK WILER-KIPPEL SORGT FÜR SAUBEREN STROM UND ÖKOLOGISCHE AUFWERTUNG

In Kooperation mit den Gemeinden Wiler und Kippel hat die BKW Energie AG ein neues Wasserkraftwerk im Walliser Lötschental realisiert. Das Kraftwerk Wiler-Kippel ging im Herbst des Vorjahres erstmals in Betrieb und nutzt das hydroenergetische Potential der Lonza, wobei bis zu 12 m³/s Ausbauwassermenge über eine ca. 1,5 km lange Druckrohrleitung DN2000 in die Zentrale geleitet wird. Dort erreichen zwei identisch konstruierte Francis-Turbinen in horizontalachsiger Ausführung unter Volllast eine Engpassleitung von ca. 4,9 MW. Im Regeljahr kann das neue Kraftwerk rund 14,4 GWh Ökostrom produzieren. Darüber hinaus wurden eine Vielzahl von Kompensationsmaßnahmen durchgeführt und eine ganze Reihe von ökologischen Aufwertungen in den Lötschentaler Gemeinden Wiler und Kippel geschaffen.

Das Lötschental im Oberwallis ist das größte nördliche Seitental der Rhone und wird von mehr als 20 „Dreitausendern“ umrahmt. Diese beeindruckende Naturkulisse macht das von rund 1.500 Einwohnern besiedelte Tal zu einer beliebten Touristendestination für Wanderausflüge und Skisport. Neben den Einnahmen aus dem Tourismus zählt auch die Stromgewinnung aus Wasserkraft zu einem nicht unerheblichen Wirtschaftsfaktor für die zum UNESCO-Weltkulturerbe gehörende Region. So erzeugt etwa das 1975 in Betrieb genommene Speicherkraftwerk der Lötschen AG mit knapp 650 m Fallhöhe und 110 MW Engpassleistung im Regeljahr rund 330 GWh Strom.

Blick auf die Gemeinde Kippel von der Seilbahngondel auf die Lauchernalp. Foto: zek

Foto: zek Innenansicht einer Entsanderkammer mit dem patentierten HSR-System.

An der Wasserfassung auf dem Gemeindegebiet von Wiler werden bis zu 12 m³/s Triebwasser ausgeleitet. Foto: BKW

LANGE VORLAUFZEIT

Das jüngste Wasserkraftwerk im Lötschental, das Kraftwerk Wiler-Kippel am Gewässer Lonza, hat im Herbst 2021 erstmals sauberen Strom produziert. Den rechtlichen Rahmen des Projekts bildet die Kraftwerke Wiler-Kippel AG, an der die namensgebenden Gemeinden Wiler und Kippel zu jeweils 33 Prozent beteiligt sind. Die restlichen Gesellschaftsanteile stehen im Besitz der BKW Energie AG, die mit der Gemeinde Wiler zwischen 2008 und 2010 bereits das Kraftwerk Millibach realisiert hat. „Noch während der Bauphase des Kraftwerks Millibach fanden Gespräche zwischen den Gemeinden Wiler, Kippel und der BKW statt, um das brachliegende Energiepotential der Lonza auf deren Gemeindegebiet für die Errichtung eines weiteren Wasserkraftwerks zu nutzen. Die daraufhin von der BKW ausgearbeitete Machbarkeitsstudie fand bei den Gemeinden guten Anklang, woraufhin beschlossen wurde ein Vorprojekt auszuarbeiten und durch den Kanton prüfen zu lassen. Im Herbst 2011 wurde ein Partnervertrag zwischen den Gemeinden und der BKW mit der Absicht unterzeichnet, das neue Kraftwerk gemeinsam zu planen und zu betreiben. Seinerzeit schien das Vorhaben einfach realisierbar – doch dies währte leider nur von kurzer Dauer“, erklärt BKW-Projektleiter Patrick Manz. Kurze Zeit nach der Vertragsunterzeichnung wurde das Lötschental von einem verheerenden Unwetter heimgesucht, das gravierende Schäden verursachte und das Flussbett der Lonza nachhaltig veränderte. Das bereits weit fortgeschrittene Vorprojekt musste im Hinblick auf den Hochwasserschutz und potentieller Naturgefahren umfassend überarbeitet werden. Bis 2013 wurde schließlich ein bewilligungsfähiges Konzessionsgesuch ausgearbeitet. Obwohl die Umweltverbände dem Projekt 2014 grünes Licht erteilten, gab es vom Kanton zunächst ein Veto. Der Grund für den Einspruch waren die ungenügende Leistung der bestehenden Abwasserreinigungsanlagen bzw. die gesetzlichen Einleitbedingungen für das gereinigte Wasser in die künftige ca. 1,5 Kilometer lange Restwasserstrecke. Erst nachdem sich die Gemeinden mit dem Kanton in einem 3,5 Jahre dauernden Bewilligungsverfahren auf die Errichtung und Finanzierung einer konventionellen Kläranlage geeinigt hatten, erhielt auch das neue Wasserkraftwerk 2018 die Konzession. „Das anschließende Plangenehmigungsverfahren gestaltete sich wesentlich zügiger und dauerte nur elf Monate. Im März 2019 wurde die rechtskräftige Baubewilligung erteilt, die bereits im Herbst 2018 durchgeführten Vorbereitungsarbeiten wurden separat bzw. vorzeitig genehmigt. Der offizielle Spatenstich erfolgte schließlich am 15. Mai 2019“, so Patrick Manz.

WASSERFASSUNG IN MASSIVBAUWEISE

Da sich insbesondere der Perimeter der Wasserfassung in der Gefahrenzone von Lawinen sowie von Hochwassern der Lonza und ihren Seitenbächen befindet, wurden aufwändige Maßnahmen zur Arbeitssicherheit getroffen. Um beispielsweise die Risiken eines Nassschneelawinenniedergangs frühzeitig zu er-

Foto: zek Mit dem eingehausten, aus 17 Becken bestehenden Fischaufstieg (VerticalSlot-Pass) am linken Ufer der Wasserfassung wurde eine sichere Passage für die Gewässerlebewesen zwischen Ober- und Unterwasserbereich geschaffen.

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kennen, wurden die Talflanken mittels Radartechnologie auf Bewegungen überwacht. Die Wasserfassung wurde nach den Erfahrungen des Unwetters aus dem Jahr 2011 für die Abfuhr eines 300-jährlichen Hochwassers ausgelegt. Darüber hinaus wurde das Bauwerk der Wasserfassung höchst massiv ausgeführt, damit diese auch Lawinen- oder Murenabgänge möglichst unbeschadet übersteht. Grundsätzlich besteht die Wasserfassung aus einem Wehr mit fester Wehrschwelle. Hinzu kommen eine bewegliche Wehrklappe zum Aufstauen der Lonza und ein Grundablassschütz mit aufgesetzter Klappe. Unterwasserseitig wird das Wehr durch ein Tosbecken vor Unterkolkung geschützt. Zur Gewährleistung der ökologischen Durchgängigkeit sorgt ein Fischaufstieg auf der orographisch linken Gewässerseite in technischer Vertical-Slot-Ausführung. Die Ausleitung von maximal 12 m³/s Ausbauwassermenge erfolgt zunächst über einen Grobrechen. Danach fließt das Wasser in den Kiesfang und gelangt im Anschluss durch den vertikalen Feinrechen inklusive dazugehöriger Rechenreinigungsmaschine weiter in das zweigeteilte Entsanderbecken in patentierter HSR-Ausführung. Am Ende der Sandfangkammern befindet sich das Absperrorgan der Druckrohrleitung mit der Rohrbruchsicherung. Das anschließende Einlaufbecken, in dem die Sonden der pegelgeregelten Turbinen untergebracht sind, markiert den Beginn der Druckrohrleitung. Projektleiter Patrick Manz weist auf eine Besonderheit der Wasserfassung hin: „Über dem Einlaufbecken befindet sich ein Raum, in dem in Bälde zwei Pumpen installiert werden. Mit diesen Pumpen können die Lauchernalp-Bergbahnen während der Wintermonate, in denen das Kraftwerk stillsteht, Wasser für die Beschneiungsanlage des nahegelegenen Skigebiets auf der Lauchernalp entnehmen. Zu diesem Zweck wird von der neuen Wasserfassung noch eine Leitung zum Kraftwerk Millibach verlegt. Von dort wird das Wasser zukünftig über die bestehende Druckleitung nach oben befördert und kann somit zur Herstellung von Kunstschnee verwendet werden.

Bauarbeiten am rechten Ufer der Wasserfassung im März 2020.

Die knapp 1,5 km lange Druckrohrleitung DN2000 besteht aus längskraftschlüssigen Stahlrohren mit armierter Betonummantelung und betonierter Innenbeschichtung.

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DRUCKROHRLEITUNG MIT STAHLSEELE

Bei der zur Gänze erdverlegten Druckrohrleitung ohne Hoch- oder Tiefpunkte setzten die Betreiber ebenfalls auf eine äußerst massive Lösung. Der insgesamt 1.464 m lange Kraftabstieg mit dem Innendurchmesser DN2000 besteht aus Stahlrohren mit armierter Betonumhüllung und einer Innenbeschichtung aus Beton von einem französischen Hersteller. „Bei der Materialauswahl waren die ausschlaggebenden Kriterien der Hochwasserschutz respektive Auftrieb, die Größe der Leitung sowie der geringe Aufwand zur Hinterfüllung. Zwar waren die Material- und Transportkosten, aber auch der Aufwand bei der Verlegung höher als bei glasfaserverstärkten Kunststoffrohren. Durch die einfachere Hinterfüllung mit lokalem Aushubmaterial, der Längskraftschlüssigkeit der Leitung sowie dem Widerstand gegen äußere Einwirkungen stellte diese Materialauswahl die sinnvollste Lösung dar. Zudem wurde bei der Positionierung der Druckleitung darauf geachtet, dass die Bilanz des Aushub- und Füllmaterials neutral bleibt und keine Abtransporte bzw. Deponien nötig waren“, so der Projektleiter. Dank der längskraftschlüssigen Muffenverbindungen der pro Laufmeter ca. 2,8 t schweren Rohre, konnten geringfügige Richtungsänderungen ohne betonierte Fixpunkte hergestellt werden. Bei größeren Abwinkelungen der Trassenführungen mit Formstücken wurden die Stahlseelen nach dem Zusammenfügen an den notwendigen Fixpunkten zusätzlich von innen miteinander verschweißt, um die Längskraftschlüssigkeit zu gewährleisten.

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Foto: BKW Die Trassenführung des äußerst massiven Kraftabstiegs orientierte sich am Verlauf der Lonza.

Die beiden Francis-Spiralturbinen in horizontalachsiger Ausführung stammen von der Südtiroler Troyer AG. Unter Volllast erreicht jede Maschine 2.450 kW. Kühlwasser-Verteilrohrleitung für die Generatoren und die ölgefüllten Transformatoren.

ZENTRALE MIT TURBINENZWILLINGEN

Die von einem Architekten optisch ansprechend gestaltete Zentrale des Kraftwerks wurde in eine südöstlich ausgerichtete Hanglage eingebunden und zu weiten Teile mit Erde angeschüttet. Somit wurde das Gebäude optimal in die Landschaft integriert und ist gleichzeitig vor Lawinenabgängen geschützt. Selbstverständlich zählen bei einem Wasserkraftwerk in erster Linie die inneren Werte. Im Fall des Kraftwerks Wiler-Kippel bilden zwei identisch konstruierte Francis-Turbinen vom Südtiroler Kleinwasserkraftexperten Troyer AG die leistungsstarken Herzstücke der Anlage. Jede der beiden horizontalachsigen Maschinen wurde auf eine Ausbauwassermenge von 6 m³/s und eine Nettofallhöhe von 50,6 m ausgelegt. Unter Volllast erreichen die Maschinen jeweils 2.450 kW Engpassleistung. Die elektronischen Turbinenregler steuern via Hydraulikaggregate die hydraulischen Zylinder der Leitapparate und sorgen somit für eine sichere und stufenlose Regelung der Maschinen. Die Laufräder der Turbinen treiben mit exakt 500 U/min zwei direkt gekoppelte Generatoren des deutschen Premiumherstellers Wasserkraft Volk AG (WKV) an. Die 12-poligen bürstenlosen Synchron-Maschinen wurden in enger Abstimmung mit BKW exakt auf die Kundenbedürfnisse hin ausgelegt und leisten bei einer Nennspannung von 6,3 kV bis zu 3.800 kVA. Ein Luft-Wasser-Kühler auf dem Generator sorgt bei den vollständig geschlossenen Maschinen für die nötige Kühlung, das Kühlmedium wird über einen im Unterwasser platzierten Wärmetauscher auf die nötige Temperatur abgekühlt. „Ebenfalls im Zentralgebäude untergebracht sind zwei Maschinentransformatoren, mit denen der erzeugte Strom auf die 16 kV-Spannungsebene des lokalen Verteilnetzes umgewandelt wird. Analog zu den Generatoren sind auch die beiden Transformatoren an das Kühlwassersystem angeschlossen. Für die Stromversorgung der Kraftwerkstechnik ist ein Eigenbedarfstransformator 16 kV / 400 V installiert“, erklärt Patrick Manz. Die Zu- und Abschaltung der elektrischen Energie der zwei Maschinengruppen ins lokale Verteilnetz erfolgt über eine Mittelspannungsschaltanlage. Der Großteil des elektrotechnischen Equipments sowie die Leittechnik der Anlage wurde von der BKW in Eigenregie installiert bzw. programmiert.

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Die Wasserkraft Volk AG lieferte zwei direkt mit den Francis-Laufrädern gekoppelte Drehstrom-Synchron-Generatoren. Wie die Turbinen rotieren die auf 3.800 kVA Nennscheinleistung ausgelegten Generatoren mit 500 U/min. Foto: zek

Technische Daten

• Ausbauwassermenge: 12 m³/s • Nettofallhöhe: 45,6 m • Druckrohrleitung: 1.464 m • Ø: DN2000 • Turbinen: 2 x Francis-Spiral • Wellen: Horizontal • Drehzahl: 500 U/min • Engpassleistung: 2 x 2.450 kW • Hersteller: Troyer AG • Generatoren: Synchron • Spannung: 2 x 6.300 V • Nennscheinleistung: 2 x 3.800 kVA • Kühlsystem: Wasser • Hersteller: Wasserkraft Volk AG • Fischaufstieg: Vertical-Slot-Pass • Regelarbeitsvermögen: ca. 14,4 GWh/a

Foto: zek BKW-Projektleiter Patrick Manz Foto: zek

Visualisierung der Kraftwerkssteuerung

UMFASSENDE ÖKOLOGISCHE KOMPENSATION

Patrick Manz lässt nicht unerwähnt, dass im Rahmen des Kraftwerksbaus eine ganze Reihe von ökologischen Ausgleichsmaßnahmen umgesetzt wurden. Dazu zählten unter anderem die Verbreiterung der Lonza vis-à-vis der ehemaligen Abwasserreinigungsanlage der Gemeinde Wiler. Der zuvor an dieser Stelle beidseitig hart verbaute Bach wurde orographisch links aufgeweitet und die Uferseite um mehrere Meter zurückversetzt. Das neue Ufer wurde flacher angelegt und der Uferschutz mit Blöcken und ingenieurbiologischen Maßnahmen wie dem Pflanzen von Weidenstecklingen verbessert. Ein Stück weiter bachabwärts wurde durch das Anlegen eines Seitengerinnes der ökologische Lebensraum für die Tiere und Pflanzen vervielfältigt und aufgewertet. Das Gelände eines ehemaligen Campingplatzes, das sich nach dem Unwetterereignis im Jahr 2011 in der ausgewiesenen Hochwasserzone befand, wurde ebenfalls renaturiert. Zusätzlich wurde der dort von Bleirückständen belastete Boden im Zuge eines Altlastensanierungsprojekts abgetragen und fachgerecht entsorgt. Ein ungenutzter Fußballplatz war während der Bauphase ein integraler Bestandteil des Materialbewirtschaftungskonzepts. Nach Abschluss der Bauarbeiten wurde auf der neu geschaffenen Geländeterrasse eine für die Landwirtschaft optimal nutzbare Fläche zur Verfügung gestellt. Auch zwei neue Teiche wurden im Zuge der ökologischen Ausgleichsmaßnahmen angelegt. Die Teiche bilden ideale Lebensräume für zahlreiche bedrohte Tier- und Pflanzenarten, außerdem dient der Bereich bei sehr starken Hochwasserereignissen als Retentionsraum. Ein weiterer von Hangwasser und einer kleinen Zuleitung gespeister Teich wurde auf der rechten Seite der Lonza angelegt. Dieser bietet ein natürliches Habitat mit optimalen Bedingungen für amphibische Lebewesen wie den Grasfrosch oder den Bergmolch. „Es bereitet mir Freude und macht mich auch ein bisschen stolz, dass die vielfältigen ökologischen Ausgleichsmaßnahmen von der Tier- und Pflanzenwelt sowie der Bevölkerung sehr gut angenommen werden“, sagt der Projektleiter.

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WASSERKRAFTPROJEKT IM LÖTSCHENTAL EIN VOLLER ERFOLG

Die Inbetriebnahme des Kraftwerks und der anschließende Probebetrieb erfolgte im Herbst des Vorjahres, seit dem Frühjahr 2022 läuft die Anlage im Regelbetrieb. „Glücklicherweise wurden die Bauarbeiten von größeren Unwettern oder Hochwasserereignissen verschont, wodurch das Projekt in der geplanten Zeit fertiggestellt werden konnte. Wegen der anhaltend trockenen Witterung wird der Stromertrag im ersten Betriebsjahr etwas geringer ausfallen als erwartet. Hinzu kamen enorme Mengen an Geschiebetrieb während der Sommermonate. Die deswegen häufigen Spülvorgänge an der Wasserfassung wirkten sich natürlich ebenfalls auf die Energieproduktion aus. Zur Optimierung des Geschiebemanagements sind noch weitere Maßnahmen notwendig – das ist bei neuen Kraftwerken in ihren ersten Betriebsjahren keine Seltenheit. Im Großen und Ganzen kann man definitiv von einem gelungenen Projekt sprechen“, resümiert Patrick Manz.