Neue Durchströmturbinen sorgen für Steigerung der Erzeugung

Die Durchström-Turbine des Kraftwerks Mitteregger in der Salzburger Gemeinde Pfarrwerfen wurde vom Hersteller Ossberger nach einem Hochwasserschaden einer Generalüberholung unterzogen. Dank der nun vollautomatischen Steuerung erhielt die Anlage einen erheblichen Schub hinsichtlich Leistung und Erzeugungskapazität.

Foto: Ossberger

KLEINKRAFTWERKE CHRISTIANSMÜHLE UND MITTEREGGER VON OSSBERGER WIEDER IN BESTZUSTAND VERSETZT

Die Durchström-Turbinen der Ossberger GmbH + Co. KG genießen im Kleinwasserkraftsektor aus guten Gründen einen hervorragenden Ruf. Der bewusst simple Aufbau mit nur drei beweglichen Bauteilen gepaart mit höchster technischer Zuverlässigkeit und minimalem Wartungsaufwand überzeugen Wasserkraftbetreiber auf allen fünf Kontinenten. Ihre Stärken zeigen die bis zu 10 Megawatt Engpassleistung gefertigten Turbinen vor allem im Teillastbereich, womit sie auch bei schwankenden Zuflüssen eine effiziente Stromproduktion gewährleisten. Dass Ossberger auch das Revitalisierungshandwerk bestens beherrscht, stellten die Franken bei den Erneuerungen der Kleinkraftwerke Mitteregger in Salzburg und Christiansmühle in Rheinland-Pfalz unter Beweis. Beide Kraftwerksbetreiber stellen den Wasserkraftallroundern für die in jeglicher Hinsicht erfolgreichen Projekte Bestnoten aus.

Mit ihrem Einsatzbereich von 2,5 bis 200 m Fallhöhe und Ausbauwassermengen zwischen 400 l/s bis 17 m³/s decken die patentierten Durchström-Turbinen von Ossberger ein weites Anwendungsszenario im Kleinwasserkraftsektor ab. Die bis zu 10 Megawatt Engpassleistung gefertigten Turbinen funktionieren auch mit geringen Zuflussmengen zuverlässig und kommen mit variierendem Wasserdargebot sehr gut zurecht. Ermöglicht wird dies durch ein walzenförmiges Laufraddesign mit radial angeordneten Schaufeln. Mit der Aufteilung des Turbinengehäuses im Verhältnis 1/3 zu 2/3 kann die jeweils vorhandene Wassermenge optimal verwertet werden. Das Laufrad wird vom Triebwasser zuerst von au-

Maschinensatz des Kraftwerks Mitteregger vor der umfassenden Revitalisierung Foto: Ossberger

ßen nach innen durchströmt und tritt nach dem Durchfließen auf der gegenüberliegenden Seite wieder aus. Dank dieses konstruktionsbedingten Selbstreinigungseffekts wird eingetragenes Schwemmgut automatisch abgeführt und führt zu keinen Leistungseinbußen oder Funktionsstörungen. Zwar erreichen Durchström-Turbinen etwas geringere Spitzenwirkungsgrade als andere Turbinen – das gleichen die Maschinen allerdings durch ihren effizienten Betrieb in einem breiten Teillastspektrum wieder aus. Weitere Punkte, die für Ossberger-Turbinen sprechen, sind der simple Aufbau mit nur drei beweglichen Teilen, ihre hohe technische Zuverlässigkeit und die einfache Wartung, die keine Spezialwerkzeuge erforderlich macht.

REVITALISIERUNGEN MACHEN SINN

„In den vergangenen Jahren ist die Nachfrage nach Revitalisierungsprojekten merkbar nach oben gegangen“, sagt Christian Habermann, der stellvertretende technischer Leiter bei Ossberger. „Dank der robusten Bauweise dauert es in der Regel mehrere Jahrzehnte, bis Durchström-Turbinen einer größeren Sanierung bedürfen. Im Durchschnitt laufen unsere Maschinen 40 bis 50 Jahre ohne nennenswerte Probleme durch, Ausreißer nach oben sind dabei keine Seltenheit. Bei Sanierungsprojekten von Bestandsanlagen ist unser bis auf die Zeit vor dem 2. Weltkrieg zurückreichendes Archiv mit technischen Zeichnungen und Konstruktionsunterlagen eine wertvolle Unterstützung. Neue Bauteile können somit passgenau für den technischen Altbestand und vorhandene Schnittstellen gefertigt bzw. angepasst werden“, erklärt Christian Habermann und führt in weiterer Folge als neue Referenzen die Sanierungen der Wasserkraftwerke Mitteregger in Salzburg und Christiansmühle in Westdeutschland an, bei denen Ossberger seine Retrofit-Kompetenz eindrucksvoll unter Beweis gestellt hat.

Demontage der beschädigten Turbine aus dem Maschinengebäude des Kraftwerks Christiansmühle in Bitburg.

Foto: Fischer

HOCHWASSER MIT FOLGEN

Am Standort der Anlage Christiansmühle in Rheinland-Pfalz wird die Kraft des Wassers bereits seit 1876 genutzt. Auf das ursprüngliche mechanische Wasserrad in einem Ausleitungskanal des Gewässers Nims folgte nach der Elektrifizierung die Errichtung eines Strom produzierenden Wasserkraftwerks. Mitte der 1970er Jahre wurde die Anlage auf dem Gebiet der Stadt Bitburg mit einer Ossberger-Turbine ausgerüstet „Im Juli 2021 nahm die Stromerzeugung leider ein jähes Ende“, erklärt Kraftwerksbetreiber Horst Michael Fischer: „Der 14. Juli war das Datum der verheerenden Unwetterkatastrophe im Ahrtal, die 135 Menschen das Leben gekostet hat. Glücklicherweise gab es bei uns in der Region keine Todesopfer zu beklagen, dennoch kam es zu enormen Schäden durch die Überflutungen.“ Das Maschinengebäude des Kraftwerks Christiansmühle wurde durch die Wassermassen überschwemmt und das Innenleben der Durchström-Turbine vom Treibgut komplett zerstört. Um die Stromproduktion nach dem Hochwasser möglichst schnell wieder in Gang zu setzen, war eine umfassende Erneuerung unumgänglich.

Technische Daten

KW Christiansmühle

• Ausbauwassermenge: 1.800 l/s • Bruttofallhöhe: 3 m

• Turbine: Durchström

• Engpassleistung: 38 kW • Hersteller: Ossberger • Generator: Asynchron • Nennleistung: 38 kW KW Mitteregger

• Ausbauwassermenge: 900 l/s • Bruttofallhöhe: 11 m

• Turbine: Durchström

• Engpassleistung: 90 kW • Hersteller: Ossberger • Generator: Asynchron • Nennleistung: 90 kW

Im März 2022 erfolgte die Montage der umfassend revitalisierten Maschine.

Foto: Fischer

ANLAGE SO GUT WIE NEU

Nach der Schadensaufnahme vor Ort und dem Abklärungsprozedere mit der Versicherung wurde das Turbinengehäuse zum Ossberger Werk ins süddeutsche Weißenburg transportiert. Dort wurde die für 1,8 m³/s Ausbauwassermenge und 3 m Fallhöhe konzipierte Maschine basierend auf den Originalplänen generalüberholt und mit neuen Komponenten bestückt. Neben dem komplett erneuerten Laufrad wurden unter anderem die Leitschaufellager auf eine wartungsfreie Variante umgerüstet. Ebenfalls neu ausgeführt wurden das zum Maschinensatz gehörende Getriebe und der auf 1.000 U/min ausgelegte Asynchron-Generator. Komplettiert wurde das Projekt durch das gesamte elektro- und leittechnische Equipment sowie das Hydraulikaggregat, das ebenfalls von Ossberger geliefert wurde. Die Wiederinbetriebnahme des Kraftwerks erfolgte ca. ein dreiviertel Jahr nach der Überschwemmung im Frühling

Die Sanierung der Anlage Christiansmühle beinhaltete auch die Lieferung des kompletten elektro- und leittechnischen Equipments.

Foto: Ossberger

Das Innenleben der Durchström-Turbine beim Kraftwerk Christiansmühle wurde umfassend erneuert. Komplett neu ausgeführt wurden das zwischengeschaltete Getriebe und der Asynchron-Generator. Besonders zu schätzen weiß der Betreiber den nun vollautomatischen Betrieb der zuvor nur manuell regelbaren Anlage.

Maschinengebäude des Kraftwerks Christiansmühle (mit Schrägdach) nach der Beseitigung der oberflächlichen Hochwasserspuren im September 2021.

2022. Wenige Monate später wurde im Sommer noch ein automatischer Turbinenregler inklusive einer komplett neuen SCADA-Steuerung installiert, für dessen Einbau sich der Betreiber im Nachhinein entschieden hat. Horst Michael Fischer findet ausschließlich lobende Worte für sein im Prinzip völlig neues Wasserkraftwerk mit 38 kW Engpassleistung: „Die Firma Ossberger hat hervorragende Arbeit geleistet. Mit der modernen Steuerung läuft die Anlage nun völlig automatisiert, was im Gegensatz zur zuvor manuellen Bedienung einen erheblichen Komfortgewinn bedeutet.“ In Kombination mit dem neuen Generator mit verbesserten Wirkungsgraden sorgt die vollautomatische Regelung nun für ein Maximum an Wirtschaftlichkeit und eine ganzjährig effektive Stromproduktion am Traditionsstandort.

WASSERKRAFTNUTZUNG SEIT 1740

Beim Wasserkraftwerk Mitteregger in der Salzburger Gemeinde Pfarrwerfen wird das hydroenergetische Potential des Gewässers bald seit 300 Jahren genutzt. Historische Aufzeichnungen belegen, dass am Standort im Pongau bereits 1740 erstmals ein Wasserrecht verliehen wurde. Die Ausleitungsanlage befindet sich am Wenger Bach, der von seinem Ursprung in der Gemeinde Werfenweng Richtung Salzach fließt und dabei eine ganz Reihe von Kleinkraftwerken antreibt. Das Wasserkraftwerk Mitteregger, bei dem 1980 eine Ossberger-Turbine installiert wurde, diente früher zur Stromversorgung eines Sägewerks. „Nach der Stilllegung des Sägebetriebs versorgt die Anlage heute den verbliebenen Maschinen- und Holzhandel am Standort. Ungefähr die Hälfte der erzeugten Energie wird zur Deckung des Eigenbedarfs genutzt, der Rest wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist“, so Betreiber Richard Mitteregger. 2019 wurde das Kraftwerk in Folge eines Hochwassers schwer in Mitleidenschaft gezogen. Die auf 900 l/s Ausbauwassermenge und 11 m Fallhöhe ausgelegte Durchström-Turbine wurde durch enorme Mengen an Treibgut, die in die Ausleitungsstrecke gelangt waren, erheblich beschädigt. Nach dem Hochwasser lief die Anlage zwar noch ungefähr ein weiteres Jahr, eine zufriedenstellende Leistung konnte aber nicht mehr erzielt werden.

Foto: Ossberger

LEISTUNG ENORM GESTEIGERT

Im Jahr 2020 gab der Betreiber schließlich die Komplettsanierung seines zuvor manuell geregelten Kleinkraftwerks in Auftrag, wobei auch eine neue Rechenreinigungsmaschine an der Wasserfassung installiert wurde. Die Durchström-Turbine erhielt von Ossberger ein umfassendes Revitalisierungspaket, das Getriebe und der Generator wurden von zwei Salzburger Unternehmen überholt. „Im Prinzip haben wir das gesamte Innenleben der Maschine erneuert. Dazu zählten ein neues Laufrad inklusive Lagerung, die Instandsetzung der Leitschaufeln und die Reparatur von diversen Verschleißerscheinungen. Die Leitschaufellager wurden durch eine wartungsfreie Ausführung ersetzt und der Korrosionsschutz erneuert. Nach einem werksseitig durchgeführten Probelauf konnte die Maschine im Bestzustand wieder eingebaut werden“, so Christian Habermann. Ebenfalls im Ossberger-Lieferumfang enthalten war das neue elektro- und leittechnische Equipment des Kraftwerks, mit der sowohl ein vollautomatischer Betrieb als auch der Fernzugriff via Online-Anbindung ermöglicht wird. Der nun von einem Hydraulikaggregat bewegte Leitapparat sorgt in Kombination mit der von Ossberger optimal auf die Wassergangslinie am Standort eingestellten Maschine für ein Höchstmaß an Effizienz. „Die Modernisierung der Anlage hat sich auf alle Fälle bezahlt gemacht. Vor dem Hochwasserschaden erreichte die Turbine höchstens 70 kW, nun schafft die Maschine bei vollem Zufluss knapp 90 kW Maximalleistung“, betont Richard Mitteregger.

Foto: Fischer