zek Hydro - Ausgabe 6 - 2019 by zek Magazin

DEZEMBER 2019

Verlagspostamt: 4820 Bad Ischl · P.b.b. „03Z035382 M“ – 17. Jahrgang

Fachmagazin für Wasserkraft

HYDRO

SMALL AND MINI HYDROPOWE R SOLUTIONS

Start des Probebetriebs im KW Traunleiten Neues Doppel-Kraftwerk Dun Pfunders ist am Netz Kraftwerk Gulling liefert Strom für 5.000 Ennstaler Haushalte St. Galler Energieversorger schließt Mammutprojekt erfolgreich ab

“FROM WATER-TO-WIRE“

ANDRITZ HYDRO ist der weltweit führende Anbieter im Markt für Kleinund Kleinstwasserkraftwerke und liefert, basierend auf vordefinierten Modulen, das gesamte Spektrum der elektromechanischen Ausrüstung zur Unterstützung des gesamten

Lebenszyklus eines Wasserkraftwerks – „from water-to-wire“. Wir bieten optimierte Lösungen für alle Arten von Kleinwasserkraftwerken, bis zu einer Leistung von 30 MW pro Einheit.

In über 30 Jahren hat ANDRITZ Hydro mehr als 3.000 Maschinensätze mit einer Gesamtkapazität von fast 10.000 MW geliefert. Pro Jahr setzt ANDRITZ Hydro an die 120 Anlagen weltweit in Betrieb, die nachhaltig saubere Energie produzieren.

www.zek.at zek

ANDRITZ HYDRO GmbH ⁄ www.andritz.com/hydro

Umschlag zek Hydro 6_2019.indd 1 Ad_Image_CH_216x297_02-2019.indd Umschlag zek Hydro 06_2019.indd 1 1

09.10.2019 14:15:12

25.11.2019 12:29:07 25.11.19 08:28

Überraschend nachhaltig.

Wie kann erneuerbare Energie noch nachhaltiger werden? Amiblu Wasserkraft-Rohrsysteme Komplettlösung für maximale Leistung • Ausgezeichnete Durchflussraten • Hohe Druckstoßtoleranz • Beständig gegen Korrosion, Abrieb und UV-Strahlung • Leichtes Gewicht, einfaches Handling • Ideale Trassierung ohne Bögen • Mehr als 150 Jahre Lebensdauer

www.amiblu.com Umschlag zek Hydro 6_2019.indd 2

Kontaktieren Sie unser Amiblu Vertriebsteam oder unsere Partner für Österreich und die Schweiz: www.apr-schweiz.ch

www.etertec.at

Troyer steht für Spitzenqualität in der Herstellung von Wasserturbinen und Kraftwerksanlagen. Seit Generationen garantieren wir dank maßgeschneiderter Lösungen die optimale Nutzung der Wasserkraft für eine sichere, wirtschaftliche und ressourcenschonende Energiegewinnung. Troyer AG info@troyer.it Tel. +39 0472 765 195

25.11.2019 12:29:08

HYDRO

Zur Sache

WASSERKRAFT BLEIBT IN NAHER ZUKUNFT UNVERZICHTBAR

hne Zweifel wird die Klimakrise unter anderem auch eine tiefgreifende Transformation unserer Energiesysteme mit sich bringen. Und diese muss und wird sich relativ rasch vollziehen, vermutlich innerhalb der nächsten 20 Jahre. Welche Rolle die Wasserkraft im Energiemix der Zukunft einnehmen wird, darüber herrscht noch breit angelegtes Rätselraten. Einig sind sich die Experten nur dahingehend, dass Qualitäten wie Speicherbarkeit, Spitzen- und Regelenergieversorgung, dezentrale Einsatzoptionen sowie eine gute Prognostizierbarkeit weiterhin systemimmanente Vorteile darstellen, die auch mittel- bis langfristig für die Existenzberechtigung der ältesten Form der erneuerbaren Energienutzung sprechen. Was es bedeutet, auf ausreichende Wasserkraftreserven zurückgreifen zu können, wenn der Wind einmal auslässt, dafür lieferte unlängst der US-Bundesstaat Washington im pazifischen Nordwesten ein eindrucksvolles Beispiel. Journalisten sprachen von einem „Halloween-Fluch“, der beginnend mit dem Vorabend des Allerheiligentags über acht Tage lang jeglichen Windhauch vereitelte. Gerade einmal 0,35 Prozent trug in diesem Zeitraum die in den letzten Jahren ausgebaute Windenergie zur Versorgung des Bundesstaates bei. Da die Region bekannt ist für viel Nebel aber wenig Sonne, liegt der Anteil der Solarenergie in Washington generell unter 0,1 Prozent. In jenen 8 windlosen Tagen konnte sich Washington allerdings auf die Wasserkraft stützen, die aus den Kraftwerken am Snake und am Columbia River 78 Prozent des Energiebedarfs abdeckten, der Rest stammte aus Gas- sowie Kernkraftwerken. Ein Beispiel, das einerseits natürlich die gleichbleibende Bedeutung der Wasserkraft unterstreicht, anderseits aber auch aufzeigt, dass unterschiedliche Standorte mit unterschiedlichen Voraussetzungen auch unterschiedliche Schwerpunkte im Ausbau der erneuerbaren Ressourcen erfordern. Und dies gilt selbstredend nicht nur für den US-Bundesstaat im äußersten Nordwesten der USA. Beim Suchen neuer Perspektiven kann mitunter auch ein Blick in die Vergangenheit dienlich sein. Vor kurzem beging die Viktor Kaplan Gesellschaft im Wiener Palais Hansen Kempinski den 100. Jahrestag der Inbetriebnahme der ersten Kaplanturbine im niederösterreichischen Velm und gedachte dabei auch dem steinigen Weg, den der Erfinder mit seinem Patent bis zum finalen Durchbruch zu bewältigen hatte. Die bahnbrechende Idee der Kaplanturbine fiel dem Erfinder nicht einfach in den Schoß, gab Gerlind Weber, Raumforscherin und Enkelin von Viktor Kaplan, in ihrem Vortrag zu bedenken. „Kaplan hat sich nach anfänglichen Auftragsarbeiten für klassische Turbinen langsam vom Routinedenken gelöst. Er erkannte, wie man die Effizienz einer Turbine durch mechanische Veränderungen steigern kann, und konnte seine Idee erst nach jahrelangen Patentstreitigkeiten durchsetzen“, erklärte Weber. Zwei Aspekte, die heute noch als Leitgedanken für jeden Erfinder gültig sind: Zum einen hat Kaplan überholte Vorstellungen und Methoden verworfen, um damit neue Türen zu öffnen. Und zum anderen hat er große Beharrlichkeit und Standfestigkeit gegen zum Teil erhebliche Widerstände bewiesen. Vielleicht sollte sich heute der eine oder andere Erfinder an den Wasserkraftpionier aus Österreich orientieren? Wir freuen uns, dass wir Ihnen dazu eine Abhandlung von Prof. Dr. Helmut Jaberg von der TU Graz anbieten können, der nicht nur auf die historischen Hintergründe, sondern auch auf die Bedeutung der Kaplan-Turbine Bezug nimmt. (S82-85) Abschließend möchte ich mich wieder bei allen bedanken, die am Entstehen der vorliegenden Ausgabe mitgeholfen haben. Ich darf Ihnen, liebe(r) Leser(in) eine gute Zeit mit der neuen zek HYDRO und im Namen des gesamten zek-Teams zugleich einen stressfreien, erholsamen Jahresausklang, ein besinnliches Weihnachtsfest sowie einen guten Rutsch ins neue Jahr 2020 wünschen.

Ihr Mag. Roland Gruber (Chefredakteur) rg@zekmagazin.at

Editorial_Dez_19.indd 3

Dezember 2019

22.11.2019 10:14:50

HYDRO

Inhalt

17 KW GULLING

22 KW SCHANIELABACH

28 KW TRAUNLEITEN

34 KW PLONS

Aktuell

Standpunkt

Projekte

06 Interessantes & Wissenswertes SHORT CUTS

16 Reizwort Geschiebekontinuum – ein Plädoyer für mehr Sachlichkeit KOLUMNE PELIKAN

44 Effektive Stromerzeugung in neuem georgischem Kraftwerk KW BODORNA

Projekte

47 Pustertaler Gemeinde realisiert Doppel-Kraftwerk KW DUN

17 Ennstaler Kraftwerk versorgt 5.000 Haushalte mit Ökostrom KW GULLING 22 Kraftwerk macht Schluss mit Stromausfällen in Luzein KW SCHANIELABACH 28 Neues Kraftwerk startet in den Probebetrieb KW TRAUNLEITEN 03 Editorial 04 Inhalt 06 Impressum

34 St. Galler Energieversorger baut auf eigene Ressourcen KW PLONS

52 Arbeiten für neues Urner Kleinkraftwerk im Schlussspurt KW SCHÄCHEN 56 Steirer reaktiviert alten Standort zur Eigenstromversorgung KW OISCHINGBACH 59 Erneuertes Limmat-Kraftwerk vor der Wiederinbetriebnahme KW DIETIKON

Dezember 2019

Inhalt_Dez_19.indd 4

24.11.2019 16:53:43

HYDRO

Inhalt

KW BODORNA

KW DUN

KW SCHENNERPOLSTER

70 Anzeigen

100 JAHRE KAPLAN

zek HYDRO 06/2019

Amiblu U2 Troyer U3 Andritz Hydro U4

Veranstaltung

Technik

64 Int. Seminar Wasserkraftanlagen wirft seinen Schatten voraus VIENNAHYDRO 2020

78 Erste DIVE-HAX-Turbine für Mittelgefälle ist am Netz TURBINENTECHNIK

Projekte

80 Draukraftwerk bekommt höchste Fischtreppe Europas ÖKOLOGIE & TECHNIK

66 EW Murg modernisiert sein höchstgelegenes Kraftwerk KW MERLEN 70 Kraftwerk an der Ischl punktet mit Innovationen KW SCHENNERPOLSTER 73 Unesco-Welterbe-Ort nutzt Trink wasser zur Stromerzeugung TWKW HALLSTATT

AEM 26 APR. AG. 27 Arge Felbermayr Porr 33 Auma 09 Bernegger 20 BHM 29 Braun 16 Elin 13 EME 75 EN-CO 51 Energie AG 31 Etertec 57 EUT 47 EWA 55 FBS AG 27 F.EE 12 Geotrade 21 Gufler 49 Gugler Water Turbines 46 Hagenbucher 39 Hydropower Plant Digitalization Forum 11 Hydro Solar 24 IB Koch 87 IM-Maggia 69 Intertechno 57 Isopermaproof 35 Jank 72 Kek 40 Kobel 26 Kohlhofer ZT 17 Kössler 15 Lingenhöle 75 Maba 81 Muhr 63 Ossberger 54 Rittmeyer 61 Siemens 75 Sigrist 37 Strabag CH 39 TRM-Tiroler Rohre 77 Unterlercher 58 Verbund 07 Vienna Hydro 10 Wild Metal 23 WKV 43

82 100 Jahre Kaplanturbine: Die Bedeutung einer großen Erfindung JUBILÄUM 86 Batterie und Brennstoffzelle im Vergleich E-MOBILITÄT 88 Cloud-Lösung vereinfacht vor ausschauende Instandhaltung STELLANTRIEBE

76 Bau von Sarganser Kraftwerk voll im Gange KW RÖLLBACH

Inhalt_Dez_19.indd 5

Dezember 2019

25.11.2019 12:49:24

HYDRO

HERAUSGEBER

Mag. Roland Gruber und Günter Seefried

Foto: VERBUND

VERLAG

Das VERBUND-Kraftwerk Ybbs-Persenbeug feiert in diesem Jahr seinen 60. Geburtstag. Es gilt heute als Symbol des Wiederaufbaus in Österreich. Die Anlage wird bis zum Jahr 2020 rundum modernisiert.

Gruber-Seefried-Zek Verlags OG Lindaustraße 10, 4820 Bad Ischl Tel. & Fax +43 (0)6247-84 726 office@zekmagazin.at www.zek.at CHEFREDAKTION

Mag. Roland Gruber, rg@zekmagazin.at Mobil +43 (0)664-115 05 70 REDAKTION

Mag. Andreas Pointinger, ap@zekmagazin.at Mobil +43 (0)664-22 82 323 Mario Kogler, BA, mk@zekmagazin.at Mobil+43 (0)664- 240 67 74

Foto: VERBUND

MARKETING

Von 1954 bis 1959 wurde am ältesten Donau-Kraftwerk Österreichs gebaut. Es versorgt heute rund 305.000 Haushalte mit Strom.

Günter Seefried, gs@zekmagazin.at Mobil +43 (0)664-3000 393 ORGANISATION

Erika Gallent, office@zekmagazin.at Mobil +43 (0)664-2426 222 GESTALTUNG

Gruber-Seefried-Zek Verlags OG Lindaustraße 10, 4820 Bad Ischl Tel. & Fax +43 (0)6247-84 726 office@zekmagazin.at www.zek.at UMSCHLAG-GESTALTUNG

Foto: Nant de Drance

PS-KRAFTWERK NANT DE DRANCE: ERSTE FLUTUNG DER TRIEBWASSERWEGE Die Bauarbeiten im Pumpspeicherkraftwerk Nant de Drance schreiten zügig voran. Im November dieses Jahres wurde mit der Flutung der beiden Triebwasserwege ein neuer Meilenstein erreicht. Die Triebwasserwege verbinden den oberen Stausee Vieux Emosson mit dem tiefergelegenen Stausee Emosson. Zu ihnen gehören auch die beiden über 425 m hohen Vertikalschächte. Nach letzten Sicherheitstrockentests wurden die Triebwasserwege nun schrittweise geflutet. Diese erste Befüllung umfasst Dichtigkeits- und Funktionstests insbesondere an den Hauptschiebern. Nach der Füllung der beiden Druckschächte bis zum oberen Niveau – sprich Wasserstand des Stausees Vieux Emosson –, der für Stabilitäts- und Sicherheitstests mehrere Wochen beibehalten wird, folgen ab Anfang 2020 diverse mechanische und elektrische Prüfprogramme und Nasstests der sechs Maschinengruppen. Die Versuchs- und Messreihen werden mehrere Monate dauern, um den reibungslosen Betrieb der Maschinen zu gewährleisten. Die sechs Pumpturbinen mit jeweils 150 MW installierter Leistung werden schrittweise in Betrieb genommen, sodass das Pumpseicherkraftwerk ab Quartal 2021 voll einsatzfähig sein und nach Bedarf innerhalb kürzester Zeit große Mengen an Spitzenstrom liefern wird.

Impressum

Im November dieses Jahres wurden erstmalig die beiden Triebwasserwege des Pumpspeicherkraftwerks Nant de Drance geflutet – ein Meilenstein.

MEDIA DESIGN: RIZNER.AT Stabauergasse 5, A-5020 Salzburg Tel.: +43 (0)662/8746 74 E-Mail: m.maier@rizner.at DRUCK

Druckerei Roser Mayrwiesstraße 23, 5300 Hallwang Telefon +43 (0)662-6617 37 VERLAGSPOSTAMT

A-4820 Bad Ischl GRUNDLEGENDE RICHTLINIEN

zek Zukunftsenergie und Kommunaltechnik ist eine parteiunabhängige Fachzeitschrift für erneuerbare Energien und zukunftsorientierte Technologien sowie Management im kommunalen Bereich. ABOPREIS

Foto: Nant de Drance

KRAFTWERK YBBS-PERSENBEUG FEIERT DEN 60. GEBURTSTAG Als das Kraftwerk Ybbs-Persenbeug im Jahr 1959 nach fünfjähriger Bauzeit seinen Betrieb aufnahm, galt es als eines der wichtigsten Infrastrukturprojekte nach dem Zweiten Weltkrieg in Österreich und als Symbol des Wiederaufbaus. Die ersten Planungen für ein Kraftwerk an diesem Standort reichen bis an den Beginn der 1920er Jahre zurück. In diesem Jahr feiert das älteste Donau-Kraftwerk Österreichs, das heute von VERBUND betrieben wird, seinen 60. Geburtstag. Es gilt nicht nur als bedeutender Stromerzeuger, sondern auch als beliebtes Ausflugsziel für Radfahrer – die Anlage, die sich schön in die Naturlandschaft des Strudengaus und des Nibelungengaus einfügt, liegt direkt am Donau-Radwanderweg. Unter dem Projekttitel „Ybbs2020“ modernisiert VERBUND aktuell das Kraftwerk. Dabei werden bis kommendes Jahr die sechs alten Kaplan-Turbinen ersetzt, sowie Leittechnik und Steuerung auf den neuesten Stand gebracht. Dadurch wird die Effizienz des historischen Kraftwerks markant verbessert – und zwar um mehr als 77 Millionen kWh. Heute versorgt das Kraftwerk rund 305.000 Haushalte mit Strom aus der Kraft der Donau.

Aktuell

Ein Blick in die noch im Bau befindliche Maschinenkaverne des Kraftwerks Nant de Drance: Das leistungsstarke Pumpspeicherkraftwerk mit 900 MW kann ab Ende 2021 innert kürzester Zeit entweder Strom speichern oder Spitzenenergie liefern.

Österreich: Euro 73,00, Ausland: Euro 84,00 inklusive Mehrwertsteuer zek HYDRO erscheint 6x im Jahr. Auflage: 12.000 Stück Dem Ehrenkodex des Österreichischen Presserates verpflichtet

Dezember 2019

06_Kurznews_Dez.indd 6

25.11.2019 12:44:37

84035_V

HYDRO

Aktuell

Unsere Wasserkraft optimal vermarkten. Das ist: Unser Antrieb. Unsere Energie.

Bringen Sie Ihren Strom aus Wasserkraft erfolgreich mit uns auf den Markt.

Josef Mair Bürgermeister Außervillgraten | seit 2017 Partner von VERBUND

Mit Österreichs führendem Stromunternehmen haben Sie den stärksten Partner für Ihre Erzeugungsanlage immer an Ihrer Seite. Proﬁtieren Sie von unserer Erfahrung, Vermarktungsstrategie und unseren maßgeschneiderten Flexibilitätsprodukten. verbund.com/kleinwasserkraft

06_Kurznews_Dez.indd 7 84035_VB_B2B_KWKW_216x297_abf_Mair_ICv2.indd 1

21.11.2019 10:02:51 16.10.19 11:31

HYDRO

Aktuell

Foto: Heinzel Energy

Foto: zek

Zufriedene Gesichter am Tag der Eröffnung: Franz Baldauf (CFO Laakirchen Papier AG), Dr. Thomas Welt (CEO Laakirchen Papier AG), Alfred Heinzel, Ing. Fritz Feichtinger, DI (FH) Christian Hufnagel, Christoph Heinzel (GF Heinzel Energy) (v.l.)

Foto: zek

Angesichts der aktuellen Förderbedingungen in Italien stellen sich viele Südtiroler Konzessionsinhaber für kleine und mittlere Ableitungen die Frage, ob sie die entsprechenden Wasserkraftwerke überhaupt realisieren.

Foto: Marc Püntener

Foto: LEW

Die neue Maschine ermöglicht es, künftig an den Kraftwerken eine Wassermenge zwischen 9 und 80 m3 effektiv zu nutzen und so CO2-freien Strom zu produzieren.

Ein Blitz über dem nächtlichen Urnersee, ein eindrückliches Naturereignis, auch wenn es nur Bruchteile einer Sekunde dauert.

FEIERLICHE ERÖFFNUNG FÜR TRAUNKRAFTWERK DANZERMÜHL Nach 2,5-jähriger Bauphase hat das Wasserkraftwerk Danzermühl vor wenigen Wochen seinen offiziellen Betrieb aufgenommen und produziert nun jährlich rund 45 Gigawattstunden nachhaltigen Strom für die direkt anliegende Laakirchener Papierfabrik. Dies entspricht einem Jahresstrombedarf von über 11.000 Haushalten. „Es liegen intensive 2,5 Jahre hinter uns. Der Ersatzneubau hat sich nicht immer einfach gestaltet, dennoch konnten wir das Kraftwerk termingerecht fertigstellen. Durch die ausgezeichnete Zusammenarbeit mit allen beteiligten Firmen haben wir die uns gestellten Herausforderungen erfolgreich gemeistert“, resümiert Projektleiter DI (FH) Christian Hufnagel und ergänzt: „Der Probebetrieb, welcher bereits im Mai startete, ist über den Erwartungen gut verlaufen, und die ersten Tests zeigten hervorragende Leistungsergebnisse.“ [siehe dazu: zek Juni 2019] DURNWALDER SETZT SICH FÜR FÖRDERUNG DER WASSERKRAFT EIN Als Reaktion auf die von der italienischen Regierung stark eingeschränkten Fördermaßnahmen für kleine und mittlere Wasserkraftwerke hat der Südtiroler Senator Meinhard Durnwalder nun in Absprache mit dem Südtiroler Energieverband SEV beim Minister für wirtschaftliche Entwicklung Stefano Patuanelli interveniert. Wie das Südtiroler Nachrichtenportal Suedtirolnews.it berichtete, kündigte Durnwalder an, alle Mittel geltend zu machen, um eine Förderung der kleinen und mittleren Wasserkraftwerke zu erreichen. „Die Regierung will ein ‚Grünes Italien‘ schaffen und hat Klimaschutzinvestitionen in der Höhe von 50 Milliarden Euro für die kommenden 15 Jahre angekündigt“, wird Durnwalder zitiert. Für ihn umso unverständlicher, dass im kürzlich erlassenen Förderungsdekret für EE die Fördermaßnahmen für kleine und mittlere Wasserkraftwerke erheblich eingeschränkt wurden. NEUE TURBINE AM KRAFTWERK MARIA STEINBACH IN BETRIEB LEW Wasserkraft hat an der Illerstaustufe bei Maria Steinbach eine neue Turbine in Betrieb genommen. Dabei handelt es sich um eine Dotationsturbine, mit der sich die Wassermenge gezielt steuern lässt. Die Turbine wurde bereits im Frühjahr installiert. Mit der Inbetriebnahme der neuen Maschine in Maria Steinbach schließt LEW Wasserkraft ein umfassendes Projekt an der Iller ab. Hierbei wurden in den vergangenen vier Jahren drei Illerstaustufen umgebaut und mit Restwasserturbinen ausgestattet. Hintergrund des Umbaus ist die Europäische Wasserrahmenrichtlinie, die neben der Durchgängigkeit der Flüsse auch eine Mindestabgabemenge fordert. So müssen auch bei niedrigen Wasserständen mindestens 9m3/s in den Fluss abgegeben werden. Mit den neuen Turbinen lässt sich dies optimal steuern, sodass künftig auch bei niedrigen Wasserständen ausreichend Restwasser in der Iller fließt. WERKE VON MARC PÜNTENER IN DER EWA-GALERIE NIEDERVOLTA Die Winterausstellung in der Galerie Niedervolta von EWA unter dem Titel „Spirit of Uri“ zeigt Werke des Fotografen Marc Püntener. Seine atemberaubenden Landschaftsaufnahmen und Lichtstimmungen passen perfekt in die dunkleren Wintertage und laden dazu ein, Uris Landschaften neu zu entdecken. Die Ausstellung seiner Bilder in der Galerie Niedervolta vom 16. November bis 15. Dezember bietet Gelegenheit, den Fotografen Marc Püntener näher kennenzulernen und gleichzeitig, neue Perspektiven des Kantons Uri zu entdecken. „Marc Pünteners Werke zeigen die uralten, einmaligen Urner Landschaften von ganz neuen Seiten“, erklärt Werner Jauch, Vorsitzender der Geschäftsleitung von EWA. „Dafür braucht es die Offenheit für Neues und innovative Ideen. Eigenschaften, die auch EWA im Blut liegen und mitverantwortlich sind für unsere Entwicklung zum Gesamtenergiedienstleister.“ Marc Püntener ist sehr viel in der Natur unterwegs. Vor allem die Urner Berge haben es ihm angetan – das spürt man in seinen Bildern.

Dezember 2019

08_Kurznews_Dez.indd 8

21.11.2019 10:16:14

HYDRO

Aktuell

Foto: Energie AG

Technikvorstand Stefan Stallinger, Aufsichtsratspräsident und Wirtschaftslandesrat Markus Achleitner und Generaldirektor Werner Steinecker vor den neuen Schautafeln beim Kraftwerk Gmunden.

Anfang November erfolgte der Einbau der ersten von zwei neuen Maschinengruppen im Walliser Kraftwerk Tannuwald.

Foto: EES

ENERGIE AG FEIERTE 50-JÄHRIGES BESTEHEN VON KRAFTWERK GMUNDEN Anlässlich des 50-jährigen Bestehens des Energie-AG Kraftwerks Gmunden hatten Generaldirektor Werner Steinecker, Technikvorstand Stefan Stallinger und Aufsichtsratsvorsitzender Markus Achleitner am 21. November zu einem Festakt direkt bei der Anlage geladen. Das Kraftwerk Gmunden ist Teil der Traunkette, die mit 16 Anlagen von Gosau bis Traun-Pucking eine zentrale Säule der Wasserkraftproduktion in der Energie AG bildet. Zur Stromproduktion nutzt das Kraftwerk Gmunden seit 1969 zwei Kaplan-Rohrturbinen mit einer Gesamtleistung von 12,2 MW. Darüber hinaus kann über die Wehranlage und die Turbinen eine Wassermenge von insgesamt 360 m³/s abgeführt werden, womit der Anlage auch eine wichtige Funktion für den Gmun dner Hochwasserschutz erfüllt. Erst 2017 wurde beim Wehr Oberösterreichs erster Fischlift in Betrieb genommen, wodurch die Anlage auch ökologisch topfit für die nächsten 50 Betriebsjahre dasteht.

KOMPLETTERNEUERUNG VON WALLISER KRAFTWERK TANNUWALD Die Gesellschaft Energie Electrique du Simplon (EES) investiert 20 Mio. CHF in die Totalsanierung des Wasserkraftwerks Tannuwald im Kanton Wallis. Die sieben, 1981 in Betrieb genommenen Maschinengruppen werden durch zwei neue, leistungsfähigere Gruppen ersetzt. Anfang November wurde die erste Gruppe, bestehend aus einer Pelton-Turbine, einem Generator und einem Kugelschieber, installiert. Ebenfalls ersetzt werden die Transformatoren und elektrischen Leitungen. Bereits im Sommer 2019 war die 2,8 Kilometer lange Druckleitung, die das Ausgleichsbecken mit dem Kraftwerk verbindet, komplett erneuert worden. Die Wiederinbetriebnahme des Kraftwerks soll im Juni 2020 erfolgen. Mit den neuen Anlagen wird das Leistungspotential des Kraftwerks von 5,8 auf 6,8 MW deutlich erhöht. Die jährliche Produktion wird künftig rund 22 GWh betragen, das Erzeugungsplus liegt bei etwa 4 GWh/a.

AUMA TAUCHT AB Elektrische Stellantriebe für den dauerhaften Unterwassereinsatz AUMA Geräte sind seit Jahrzehnten in allen Klimazonen installiert und beweisen dort ihre Robustheit - im eiskalten Sibirien genau so, wie in der heißen und trockenen Sahara oder auch in der salzig feuchten Atmosphäre beim Offshore Einsatz. In der UW Ausführung sind sie auch für dauerhafte Überflutung geeignet, beispielsweise in langzeitig gefluteten Schächten oder permanent unter Wasser, wie es bei Stauwerken von Wasserkraftwerken vorkommt. Q Drehantriebe SA-UW mit Steuerung AC: dauerhaft überflutbare Version Q Schutzart IP68-C15 oder IP68-C60: überflutbar bis 15 m bzw. 60 m Wassersäule Q GS Getriebe in Schutzart IP68-20: überflutbar bis 20 m Wassersäule Erfahren Sie mehr über unsere Automatisierungslösungen. www.auma.com

anzeige_halbe_seite_zek_hydro.indd 1

Projekt Kurzmeldungen S_9 zek Hydro 6_19 Neu.indd 9

Dezember 2019

07.11.2019 10:18:30

22.11.2019 14:05:01

HYDRO

Aktuell

Das Verbund-Donaukraftwerk Jochenstein erzeugt im Regeljahr rund 850 GWh Strom für Österreich und Deutschland. An einer der insgesamt fünf Kaplan-Turbinen findet aktuell ein aufwändiger Wartungseinsatz statt.

Foto: Verbund

Foto: Artiste Photographe

Dr. Seleshi Bekele, äthiopischer Minister für Wasserversorgung, Bewässerung und Elektrizität, und Mark Claessen, Managing Director Voith Hydro East Africa im Beisein von Peter Altmaier, deutscher Bundesminister für Wirtschaft und Energie bei der Vertragsunterzeichung (v.l.).

WARTUNGSEINSATZ BEIM DONAUKRAFTWERK JOCHENSTEIN Am Donaukraftwerk Jochenstein vom Betreiber Verbund an der deutsch-österreichischen Grenze startete im Oktober eine aufwändige Anlagenwartung, die in Summe rund acht Wochen in Anspruch nehmen wird. Im Rahmen der Sanierungsarbeiten, bei dem unter anderem Taucher in bis zu 18 m Tiefe im Einsatz sind, wird eine der fünf Kaplan-Turbinen auf Herz und Nieren eingehend überprüft. Die Inspektionen betreffen den kompletten Maschinensatz, dabei werden Laufradflügel, Welle und Generator aufs Genaueste kontrolliert. Um den Wartungseinsatz zu ermöglichen, wurden die üblicherweise von Wasser umströmten Bauteile komplett trocken gelegt. Die zur Turbinen-Abschottung eingesetzten Taucher erledigten die Arbeiten bei anspruchsvollsten Bedingungen unter Wasser bei nur einem halben Meter Sichtweite. Mit der Maschinenwartung soll sichergestellt werden, dass das 1955 in Betrieb genommene Großkraftwerk auch weiterhin effektiv Strom erzeugen kann.

VOITH-SERVICE- UND WARTUNGSVERTRAG FÜR KW GILGEL GIBE II Der Technologiekonzern Voith hat im Rahmen des „G20 Investment Summit“ am 19. November in Berlin einen umfassenden Service- und Wartungsvertrag für das äthiopische Wasserkraftwerk Gilgel Gibe II unterschrieben. Das Abkommen unterzeichneten Dr. Seleshi Bekele, äthiopischer Minister für Wasserversorgung, Bewässerung und Elektrizität, und Mark Claessen, Managing Director Voith Hydro East Africa im Beisein von Peter Altmaier, deutscher Bundesminister für Wirtschaft und Energie. Im Mittelpunkt des 24-monatigen Service- und Wartungsvertrages steht die Optimierung der Stromproduktion des bestehenden Wasserkraftwerks Gilgel Gibe II mit einer Leistung von 420 MW. Zum Lieferumfang von Voith gehören die Verbesserung der Wartungssysteme, die Implementierung digitaler Lösungen und der Wissenstransfer durch spezielle Trainingsprogramme. Alle lokalen Maßnahmen werden ausschließlich durch äthiopische Voith-Experten durchgeführt.

21st International Conference on Hydropower Plants Hydropower – Quo vadis? 11 – 13 November 2020 | Vienna, Austria Topics: Innovation, trends and future technologies Flexibilisation and smart grids Digitalisation on Machine- and Systemlevel technological aspects Pumped and energy storage Physical modelling and numerical simulations Experimental Investigations on models and prototypes

Sedimentation and Turbine Erosion Hydraulic systems and transient behaviour Operation and Maintenance Rehabilitation and Modernisation Small hydro Pumps Design rules, Standardisation and Legal aspects Sustainability and environmental impact

For more details referring to the topcis please visit our webpage: http://www.viennahydro.com INSTITUT FÜR ENERGIETECHNIK UND THERMODYNAMIK

Ins tute for Energy Systems and Thermodynamics

ine t: l d a c De bstra a 20 0 for 2 .

0 29.

Dezember 2019

Projekt Kurzmeldungen 10_12 zek Hydro 6_19 NEU.indd 10

24.11.2019 16:16:48

HYDRO

Aktuell

FIRSTFEIER BEIM TIROLER INN-KRAFTWERK KIRCHBICHL Ende Oktober wurde bei der großangelegten Erweiterung des TIWAG-Kraftwerks Kirchbichl die Firstfeier im Krafthaus begangen. Als nächste Schritte folgen der Innenausbau sowie die Errichtung des Entlastungsbauwerks. „Nach der Modernisierung und Erweiterung des Kraftwerks Kirchbichl können ab 2020 über 40.000 Haushalte mit sauberer Energie aus erneuerbarer Wasserkraft versorgt werden“, freute sich TIWAG-Eigentümervertreter LH Günther Platter. Im Zuge des Ausbaus wird auch der Triebwasserweg saniert und am Triebwassereinlauf sowie im Bereich des Krafthauses erweitert. Dazu wird die Anlage von November bis April 2020 stillgelegt. „Durch die Sanierung des Triebwasserweges und weiterer Anlagenteile ist der umweltschonende Betrieb des Kraftwerks Kirchbichl für die nächsten 90 Jahre möglich“, informierte TIWAG-Vorstandsdirektor Johann Herdina.

Foto: CKW

Das 1924 in seiner heutigen Form errichtete Stauwehr des Reuss-Kraftwerks Rathausen wird über die wasserarmen Wintermonate mit neuen Schützentafeln ausgestattet.

TIWAG-Vorstandsvorsitzender Erich Entstrasser zeigt sich gemeinsam mit Projektleiter Martin Pfennig (li.) und Thomas Bodner (re.) von der bauausführenden Firma Bodner Bau mit dem Fortschritt der Kraftwerksbaustelle in Kirchbichl zufrieden.

Foto: TIWAG

CKW ERNEUERT GESCHICHTSTRÄCHTIGES STAUWEHR Die Centralschweizerische Kraftwerke AG (CKW) ersetzen über die Wintermonate das Stauwehr des Kraftwerks Rathausen an der Reuss im Kanton Luzern. Mit Investitionen von 1,5 Mio. Franken schafft CKW die Basis dafür, dass die Anlage auch in Zukunft sauberen Strom produzieren kann. Mit dem Bau des Wasserkraftwerks Rathausen legten die Fabrikanten Eduard von Moos und Theodor Bell 1894 den Grundstein zur Gründung von CKW. Seit 125 Jahren produziert die Anlage mittlerweile Strom für die Region. Das aktuelle Wehr ist in dieser Form seit 1924 in Betrieb. Mit dem Blick in die Zukunft ist nun eine Komplettsanierung der drei Schützentafeln zur Wasserstandsregelung nötig geworden. Mit der Sanierung optimiert CKW als Erkenntnis aus dem Hochwasser 2005 die Höhe, um welche die Schützentafeln verstellt werden können. Mitte Februar soll der im Oktober begonnene Sanierungseinsatz abgeschlossen sein.

Der Anteil von an aus erneuerbaren Energieträgern erzeugtem Strom ist in Deutschland 2018 im Vergleich zu 2017 deutlich geringer ausgefallen.

Foto: zek

ERNEUERBARE IN DEUTSCHLAND 2018 MIT GEBREMSTEM WACHSTUM Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien hat in Deutschland im vergangenen Jahr weiter zugenommen – allerdings weniger stark als 2017. Auch der Zubau von Erneuerbaren-Anlagen erlahmte, meldete Mitte November die Online-Ausgabe des „Tagesspiegel“ in Bezug auf den aktuellen Monitoringbericht von Bundesnetzagentur und Bundeskartellamt. Daraus geht unter anderem hervor, dass Deutschland 2018 weniger Strom verbraucht hat als im Jahr davor. Die Nettostromerzeugung sank von 601,4 TWh in 2017 auf 592,3 TWh. Dabei produzierten Kohle-, Kern- und besonders Gaskraftwerke weniger, während die Strommenge aus erneuerbaren Energien von 204,8 TWh auf 210 TWh angestiegen ist. Allerdings: Der Anstieg der Stromerzeugung aus Erneuerbaren-Anlagen hat sich im Vergleich zum Vorjahr deutlich verlangsamt. Lag das Plus im Jahr 2017 noch bei 24,6 TWh, kamen 2018 nur noch 6 TWh dazu.

Projekt Kurzmeldungen 10_12 zek Hydro 6_19 NEU.indd 11

Dezember 2019

24.11.2019 16:16:48

HYDRO

Ein zentraler Punkt der gut besuchten Veranstaltung bildete eine Podiumsdiskussion mit ausgewiesenen Branchenexpertinnen und -experten.

Foto: LEE

2. BRANCHENTAG DER ERNEUERBAREN ENERGIEN IN BAYERN Mehr als 200 Besucher folgten der Einladung der Landesvertretung Erneuerbare Energien (LEE) Bayern und haben sich am 25. Oktober in Taufkirchen bei München über den aktuellen Stand der Erneuerbaren im Freistaat informiert. Nach der erfolgreichen Auftaktveranstaltung 2018 und der Gründung der LEE zu Beginn dieses Jahres gewinnt das Thema Klimaschutz und EE sowohl bundesweit als auch in Bayern zunehmend an Bedeutung. Trotzdem läuft die Entwicklung im südlichsten Bundesland schleppend, der Ausbau der Windenergie ist faktisch zum Erliegen gekommen. Die Forderung der Teilnehmer am 2. Branchentag war klar: weg mit der 10H-Regelung beim Wind, mehr Führungsstärke und mutige Entscheidungen für den Ausbau der EE seitens der Politik. Das Fazit des Tages zog Florian Weh von der LEE Bayern: Klimaschutz ist unsere Aufgabe, die nachfolgende Generation unser Auftraggeber. Die Erneuerbaren sind der Problemlöser."

127 m hohe Staumauer des sibirischen Mega-Wasserkraftwerks Bratsk mit einer installierten Leistung von 4.500 MW

Foto: Wikipedia/Dr. Meierhofer

SIBIRISCHE WASSERKRAFT LOCKT BITCOIN-SCHÜRFER NACH RUSSLAND Anfang November berichtete „wallstreet-online.de“ über die Produktion von Kryptowährung in Russland. Demnach ist das für sein kaltes Klima bekannte Ostsibirien ein wahrer Hotspot für Bitcoin-Schürfer. Dafür gibt es zwei zentrale Gründe: Zum einen die für Kühlzwecke idealen Klimabedingungen, welche im Jahresmittel bei -2 Grad liegen. Zum anderen kann das energieintensive Schürfen nach Kryptowährung mit preiswertem Strom abgedeckt werden. Erzeugt wird der Strom in Sibirien fast ausschließlich aus Wasserkraft, der Preis von 4 Cent/kWh gehört zu den günstigsten Tarifen rund um den Globus. Eine beträchtlichen Strommenge erzeugt das 4.500 MW-Kraftwerk am Bratsker Stausee, bis 1970 das leistungsstärkste Wasserkraftwerk weltweit. Das weltweite Interesse an den Infrastruktur-Hinterlassenschaften der Sowjetunion im Hinblick auf das Geschäft mit Kryptowährungen verspricht einen willkommenen Wirtschaftsimpuls für die Region.

2-düsige Pelton-Turbine im Kraftwerk Sogukpınar 2

Foto: F.EE

Aktuell

ENDSPURT AM KASKADEN-KRAFTWERK SOGUKPINAR IN DER TÜRKEI 80 km süd-östlich von Istanbul liegt in der Marmararegion im Westen der Türkei das Samanlı-Gebirge. Das Hauptaugenmerk des Betreibers ISU liegt eigentlich in der Wasserversorgung der Bevölkerung. Dazu wird das Roh-Trinkwasser aus dem Gebirge gesammelt und nach Bedarf über rund 16 km lange Rohrleitungen mit Durchmessern bis zu 900 mm hinab in die Provinz Kocaeli, nahe der Stadt Izmit, geleitet. Mit Fallhöhen von 37, 197 und 375 Metern kann hier zusätzlich auch Strom erzeugt werden. Anfang 2020 soll das vierstufige Kraftwerk Soğukpınar offiziell in Betrieb gehen. Dafür werden an mehreren Stellen Pelton- sowie Francis-Turbinen mit einem maximalen Durchfluss von 700 l/s in die Rohrleitungen integriert. Die F.EE-Unternehmensgruppe führt als Generalunternehmer die Automatisierungstechnik, Maschinen- und Elektrotechnik sowie die Mittelspannungstechnik aus und liefert auch die Turbinen und Generatoren. Um die Wasserversorgung auch bei einem Stillstand der Turbinen zu gewährleisten, wurden Bypassleitungen vorgesehen. Die Kaskade der vollautomatisierten Wasserkraftwerke wird im Regeljahr 6 GWh sauberen Strom erzeugen. Das Projekt wird durch die F.EE-Niederlassung in İzmit vor Ort betreut.

Dezember 2019

Projekt Kurzmeldungen 10_12 zek Hydro 6_19 NEU.indd 12

24.11.2019 16:16:49

HYDRO

Foto: Stuart Lane Foto: nemos

Die Plattform für Meeresenergie Ocean Energy Systems (OES) der Internationalen Energieagentur (IEA) schätzt das weltweite Potenzial für Gezeitenkraftwerke auf gut 300 TWh Strom pro Jahr.

Foto:Salzburg Energie AG Foto: AG

Aktuell

WENN WELLEN STROM ERZEUGEN Trotz einiger Rückschläge soll Meereskraft künftig einen erheblichen Teil unseres Strombedarfs decken, lautet es in einem Bericht von Jan Oliver Löfken auf golem.de. Dafür werden Ebbe und Flut, Strömungen und Wellen genutzt – in dezentralen Projekten bis hin zu Multi-MWAnlagen. 5 Mio. Liter Wasser pro Sekunde strömen durch 24 Turbinen mit je 10 MW Leistung. Seit mehr als 50 Jahren nutzt das Usine marémotrice de la Rance im Norden der Bretagne Ebbe und Flut zur Gewinnung von Strom. Mit einem Tidenhub von mehr als 8 m sind die Gezeiten an der Atlantikmündung der Rance besonders stark ausgeprägt. Ideale Bedingungen, um jedes Jahr etwa 500 GWh Strom zu erzeugen. Und das wegen der Regelmäßigkeit der Gezeiten mit einer planbaren Zuverlässigkeit und geringen Kosten von etwa vier Cent pro kWh. Da Gezeitenkraftwerke dieser Art eine Staumauer benötigen, taugen sie zudem als Pumpspeicher und liefern dazu netzausgleichende Regelenergie.

Das neue Kraftwerk wird 2,3 km tiefer an den Ölschützenspeicher verlegt.

KRAFTWERK ROTGÜLDEN WIRD KOMPLETT NEU GEBAUT Wie die Salzburger Nachrichten am 12. November in ihrer Printausgabe berichteten, wird die Salzburg AG das Kraftwerk Rotgülden in Muhr im Salzburger Lungau komplett erneuern. Das geplante Projekt wurde kürzlich in der jährlichen Gemeindeversammlung präsentiert und stieß dabei auf ein positives Echo. Gegenüber der SN bestätigte die Salzburg AG, dass das in den 1950er Jahren errichtete Krafthaus, den neuen Plänen nach rund 2,3 km tiefer gebaut werden soll. Die alten Maschinen haben bereits das technische Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht. Der Ausbau wird eine Steigerung der installierten Maschinenleistung um 1,3 MW auf nunmehr circa 4 MW möglich machen. Mit der Verlegung des Krafthauses geht auch eine ökologische Verbesserung einher, indem die bisherige Schwallbelastung in der Ausleitungsstrecke der Mur wegfällt. Laut SN sollen die geplanten Investitionskosten bei rund 10 Mio. Euro liegen. Der Baustart erfolgt voraussichtlich im Herbst 2020.

Wer Anlagen langfristig betreiben will, sollte über Schnittstellen hinaus denken.

Lifecycle-Partnerschaft heißt für uns, Produkte über den gesamten Produktlebenszyklus zu betreuen und dabei einen hohen Mehrwert für unsere Kunden zu generieren: von der Beratung, über die Entwicklung und die Fertigung bis zum Service vor Ort. Wir sind der Lifecycle-Partner für rotierende elektrische Maschinen und Lösungen, der für die besten Unternehmen weltweit arbeitet.

MOTOREN, DIE DIE WELT BEWEGEN. www.elinmotoren.at

Anzeige_lay_A5quer_201113.pdf

13_15_News_zek Hydro 6_19.indd 13

20.11.13

Dezember 2019

23.11.2019 20:44:32

Wenn Gletscher schmelzen, geben sie Raum frei, den man als Wasserreservoir oder zur Energieproduktion nutzen könnte.

10 PROZENT MEHR STROM DANK GLETSCHERSCHWUND Wie das Energieportal energate berichtete, haben Glaziologen der ETH Zürich und der WSL das weltweite Wasserspeicher- und Wasserkraftpotenzial abgeschätzt, das schmelzende Gletscher aufgrund des Klimawandels künftig frei geben könnten. Gemäss den Berechnungen könnte die Schweizer Wasserkraft bis Ende des Jahrhunderts 10 Prozent des aktuellen Elektrizitätsverbrauchs mehr produzieren, teilten die beiden Forschungsinstitute sinngemäß mit. Auf den ersten Blick steht dieses Ergebnis in Widerspruch zu Aussagen des Bundesamts für Energie BFE, welches des Ausbaupotenzial der Schweizer Wasserkraft Ende August nach unten korrigiert hatte. Da das BFE in seiner Beurteilung das Wasserkraftpotenzial, das in künftig eisfreien Gletschergebieten entstehen könnte, jedoch explizit ausgeklammert hatte und sich auf politisch, ökonomische Rahmenbedingungen wie etwa Restwasserbestimmungen konzentrierte, lassen sich die beiden Studien nicht direkt vergleichen.

Foto: Energie AG

EIDGENOSSEN BEFÜRCHTEN 10 PROZENT WENIGER STROM AUS WASSERKRAFT Mit dem Atomausstieg plante der Bund, die Wasserkraft in der Schweiz auszubauen, hieß es unlängst im SRF. Doch der Bau neuer Anlagen stockt. Nun befürchtet die Wasserkraftbranche, dass die Stromproduktion ab 2030 sogar einbrechen wird. Ab 2030 laufen viele 80-jährige Konzessionen der bestehenden großen Wasserkraftwerke aus. Die Betreiber der Staumauern und Turbinenanlagen müssen ihre Werke dann neu konzessionieren. Neue Konzessionen sind aber oft mit strengeren Umweltauflagen verbunden. Die Betreiber werden etwa dazu verpflichtet, mehr Wasser abzulassen, damit die Bäche nach den Staumauern talabwärts weniger austrocknen. Die so genannte Restwassermenge muss in vielen Fällen erhöht werden. Roger Pfammatter, Geschäftsführer des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes, fordert dazu auf, bei neuen Umweltauflagen „Maß zu halten“. Pfammatter befürchtet Produktionseinbrüche von 10 Prozent wegen neuer Umweltauflagen. Foto: Energie AG

Foto: Stuart Lane

Foto: WSL/Giovanni Kappenberger

KRAFTWERK SPULLERSEE: SANIERUNG FÜR 31 MILLIONEN EURO Das Kraftwerk Spullersee wurde in den Jahren 1919 bis 1925 von den ÖBB als Bahnstromkraftwerk errichtet. Nach fast 100 Jahren Stromerzeugung sind wesentliche Teile der Anlage am Ende ihrer technischen und wirtschaftlichen Lebensdauer angelangt. Damit auch künftig eine effiziente Nutzung und Herstellung von Bahnstrom gewährleistet werden kann, wird das Kraftwerk Spullersee von den ÖBB in den kommenden Jahren auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Zahlreiche Vorbereitungsmaßnahmen sind für die Generalsanierung notwendig. Unter anderem wird ein Erschließungstunnel hergestellt, um die in die Jahre gekommenen Druckrohrleitungen in Folge austauschen zu können. Zudem werden die Stützen für eine Materialseilbahn, die für den Bau benötigt wird, aufgestellt und eine Schutzeinhausung für die Arlbergbahnstrecke eingerichtet. Neben weiteren kleineren Sanierungsmaßnahmen folgt im Jänner 2020 die vorgeschriebene Seeentleerung.

Eine neue Studie des Bundes, die im September erschien, bestätigt die Befürchtungen der Wasserkraftbetreiber größtenteils. Die Experten gehen von deutlich höheren Produktionsverlusten als noch im Jahr 2012 aus.

Foto: Wikipedia

Das ÖBB-Kraftwerk Spullersee wird in den nächsten Jahren auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Im Jänner 2020 soll der Spullersee entleert werden. Das 100 Jahre alte Kraftwerk liefert rund 12 Prozent des Regelstrombedarfes der ÖBB.

Foto: Archiv

Aktuell

Foto: Stuart Lane

Foto: Wikipedia

HYDRO

Quebec wird künftig noch mehr Strom aus Wasserkraft produzieren können.

MEHR ENERGIE AUS WASSERKRAFT IN KANADA Die Erderwärmung bringt für Kanada mehr Regen und Schneeschmelze. Die Folge ist, dass das Land mehr Energie aus seinen Wasserkraftwerken ziehen kann. Das Phänomen wurde vor kurzem in der Fachzeitschrift Resources von Ali Nazemi beschrieben. „Kanada als Ganzes wird ein zusätzliches Potenzial für die Wasserkraftproduktion schaffen, insbesondere Quebec“, sagt Nazemi, Assistenzprofessor in der Abteilung für Bau-, Bau- und Umweltingenieurwesen an der Gina Cody School of Engineering and Computer Science. „Aber einige Orte werden enorm darunter leiden, insbesondere der Westen Kanadas.“ Laut dem Papier, über das das Wissenschaftsportal Sciense daily berichtete, werden die Wasserkraftwerke in Quebec ihr Leistungspotenzial in den Sommermonaten um bis zu 15 Prozent und im Winter um 7-8 Prozent steigern. In British Columbia, Alberta, den Northwest Territories und Nunavut soll das Produktionspotenzial hingegen um bis zu 10 Prozent sinken.

Dezember 2019

13_15_News_zek Hydro 6_19.indd 14

23.11.2019 20:44:34

HYDRO

Zur Sache

Service, Wartung und Modernisierung Kössler macht aus Wasser Kraft HyService von Kössler ist der bevorzugte Partner für den gesamten Lebenszyklus Ihrer Kleinwasserkraftanlage. Unsere Experten stellen sicher, dass Ihre Anlage während des gesamten Lebenszyklus effizient und mit maximaler Verfügbarkeit arbeitet.

Wir sorgen dafür, dass alles rund läuft: Wir beraten Sie, übernehmen Wartung, Modernisierung und Reparatur Ihrer Anlage und beschaffen kurzfristig Ersatzteile. Als erfahrener Komplettanbieter im Bereich Kleinwasserkraft bieten wir Ihnen maßgeschneiderte Servicelösungen aus einer Hand.

koessler.com

Editorial_Dez_19.indd 15

April 2016

24.11.2019 16:34:15

HYDRO

Standpunkt

Kraftwerksbetreiber müssen in unserer schnelllebigen Zeit nicht nur in technisch-wirtschaftlicher Hinsicht versuchen „dran zu bleiben“, sondern werden auch durch immer neue Fachausdrücke aus dem Bereich der Gewässerökologie gefordert. Es wäre schön und hilfreich, würden Ökologen eine ähnliche Lernbereitschaft im Bereich Technik und Wirtschaft zeigen. Der Begriff „Gewässerkontinuum“ ist hinlänglich geläufig und manifestiert sich in den Themen Restwasser und Fischaufstieg und bedeutet somit die Unterbrechungslosigkeit des Wasserkörpers als Lebensraum insbesondere aber nicht ausschließlich für Fische. „Geschiebekontinuum“ bedeutet folgerichtig den ungestörten Transport der überwiegend mineralischen Feststoffe – Schotter, Sand etc – an der Gewässersohle. Es steht auch außer Zweifel, dass dieses Sohlmaterial wichtige Lebensräume darstellt und auch Aufmerksamkeit verdient. Dieses sohlbildende Material ist das Ergebnis kontinuierlicher Erosion sowohl im Einzugsgebiet als auch im Gewässer – wie wären auch sonst unsere Täler entstanden – und kommt ganz und gar nicht regelmäßig und kontinuierlich und auch gewässerindividuell in großer oder sehr geringer Menge. Also eine hochdynamische Geschichte. Kraftwerken wird nun vorgeworfen, durch Wehranlagen würde dieses Geschiebekontinuum – also der Geschiebetransport – unterbrochen und wir sollten uns Lösungen einfallen lassen, die solche Unterbrechungen verhindern. Dieser Vorwurf hat allerdings keine allgemeine Gültigkeit. Dies deshalb, da der bei weitem überwiegende Teil der Geschiebefracht bei Abflüssen transportiert wird, die deutlich über dem Ausbaudurchfluss eines Kraftwerkes liegen, und Wehrverschlüsse bereits zur Wasserabfuhr vollständig oder teilweise geöffnet sind. Ein Rückhalt von Geschiebe liegt auch ganz und gar nicht im Interesse eines Kraftwerksbetreibers, der eine Verlandung seines Rückstaubereiches zumeist mit Argwohn beobachtet und tunlichst durch sofortige Weitergabe der Feststoffe verhindert. Betrachtet man die transportierten Kubaturen so ist ein Rückhalt auch gar nicht möglich. Kleine Rückstaubereiche können somit aus simplen physikalischen Gründen also gar keinen Einfluss nehmen. Auch die Behauptung, wonach durch allfällige Spülung von Rückstaubereichen heftige ökologische Gefährdungen auftreten, trifft auf kleinere Anlagen überhaupt nicht zu. Ein kundiger Kraftwerksbetreiber weiß, dass eine effektive Spülung hoher Abflüsse bedarf. Er wäre der Feind seines Kraftwerks, würde er bei geringen Abflüssen Spülvorgänge einleiten und wertvolles Triebwasser verschwenden. Auch schon bei kleineren Hochwässern treten aber bereits Geschiebetransport aber auch starker Schwebstofftransport auf, der sich in heftigen Trübungen des Wassers zeigt. Die Lebewesen in unseren Gewässern haben wohl gelernt, mit diesen natürlichen Ereignissen umzugehen. Manche Menschen haben leider die Eigenschaft aus Mücken Elefanten zu machen – mir ist die sachliche Betrachtung und Beurteilung eines Sachverhaltes allerdings wesentlich lieber. Weihnachten steht vor der Tür und ein hoffentlich zufriedenes Jahr geht für uns alle zu Ende. Bleiben Sie auch nächstes Jahr standhaft und mutig eintretend für unsere kleine Wasserkraft.

Foto: Pelikan

Reizwort Geschiebekontinuum

Das erhofft sich mit allen guten Wünschen und herzlichem Gruß

Ihr Pelikan

Innovations for waterpower all over the world.

Prof. Dr. Bernhard Pelikan

Trash Rack Cleaning Systems Hydro Mechanical Equipment BRAUN Maschinenfabrik Ges.m.b.H. Gmundner Str. 76 4840 Vöcklabruck / AUSTRIA E-Mail:office@braun.at

MASCHINENFABRIK

www.braun.at

Dezember 2019

Pelikan_zek6-19.indd 16

21.11.2019 10:23:27

HYDRO

Foto: Wien Energie

Projekte

Das neueste Kleinwasserkraftwerk von Österreichs größtem Energieversorger Wien Energie wurde im obersteirischen Aigen im Ennstal errichtet. Im Regeljahr kann die Ende September offiziell eingeweihte Anlage rund 16,4 GWh Strom für die Region aus dem hydroenergetischen Potential der Gulling erzeugen.

WASSERKRAFTWERK GULLING VERSORGT 5.000 ENNSTALER HAUSHALTE MIT GRÜNEM STROM Ende September lud die Wien Energie zur feierlichen Eröffnung ihres neuen Kleinwasserkraftwerks an der Gulling im obersteirischen Aigen im Ennstal. Zur Stromproduktion kann das am namensgebenden Gewässer errichtete Kraftwerk über 100 m an Fallhöhe sowie 5 m³/s an Ausbauwassermenge nutzen, wobei eine Ausleitungsstrecke von rund 3,4 km mittels GFK-Druckrohrleitung überwunden wird. Im optisch ansprechend gestalteten Krafthaus sorgt ein vom niederösterreichischen Kleinwasserkraftspezialisten Kössler ausgeführtes Maschinengespann, bestehend aus zwei baugleichen Francis- und einer Pelton-Turbine, für ein Maximum an Effizienz – bei allen Betriebszuständen. Das von Wien Energie realisierte Kraftwerk wird im Regeljahr durchschnittlich 17 GWh Ökostrom für die Region erzeugen.

er Bau eines Wasserkraftwerks im Gullingtal war ursprünglich von der Gemeinde Aigen und privaten Investoren initiiert worden. Die ersten Konzepte wurden bereits 2006 entwickelt, 2014 erhielt die geplante Anlage die Konzessionsgenehmigung. Nachdem sich die Projektbeteiligten dazu entschlossen hatten, das Vorhaben nicht selbst in die Realität umzusetzen, wurde ein Verkaufsprozess in Gang gesetzt, den im Jahr 2017 schließlich Wien Energie für sich entscheiden konnte. Als rechtlicher Rahmen wurde nach der Projektübernahme die Kraftwerk-Gulling GmbH gegründet, die zu 100 Prozent im Besitz von Wien Energie steht. Mit dem offiziellen Spatenstich im Oktober 2017 ging das Projekt in die Umsetzungsphase über, beim zek HYDRO-Lokalaugenschein Ende Juni 2018 waren die Rohrverlegung und die Errichtung der Wasserfassung schon weit fortgeschritten. Der Probebetrieb des in rund 1,5 Jahren Bauzeit errichteten Kraftwerks konnte im heurigen Frühjahr starten, mittlerweile produziert die Anlage seit mehreren Monaten im Regelbetrieb. Sowohl bei der Generalplanung, mit welcher die Salzburger Kohlhofer Ziviltechniker GmbH betraut wurde, als auch bei der baulich-technischen Ausführung setzte die Wien Energie auf bewährte Unternehmen mit langjähriger Branchenerfahrung. Für die Umsetzung der kompletten Erd- und Baumeisterarbeiten wurde eine Arbeitsgemeinschaft gegründet. Diese ARGE setzte sich aus der Granit-Bau GmbH, zuständig für den gesamten Hoch- und Tiefbau und der für die Rohrverlegung verantwortlichen Bernegger GmbH zusammen. Nach der Inbetriebnahme vertraut Wien Energie in Sachen Betriebsführung auf die Erfahrung des im Kleinwasserkraftbereich hochkompetenten E-Werks Gröbming. Inklusive des

Neubaus an der Gulling sorgen die Mitarbeiter des lokalen Energieversorgers und Netzbetreibers bei elf Kleinkraftwerken in der Region (insgesamt 18 Turbinen, vier Anlagen stehen zu 100 Prozent im Eigenbesitz) für die ordnungsgemäße Betriebsführung und Routinewartungen. 3,4 KM KRAFTABSTIEG IN GFK HERGESTELLT Die rund 3,4 km lange Druckrohrleitung verläuft vom Einlaufbauwerk an der Wehranlage bis zum Krafthaus komplett unterirdisch, wobei sich der Trassenverlauf zu weiten Teilen an der bestehenden Gemeindestraße orientiert. Ab der Mitte der Rohrtrasse verjüngt sich der Rohrquerschnitt von DN1800 auf DN1600. Der von den Montageprofis

Projekt KW Gulling zek Hydro 6_19 Neu.indd 17

Dezember 2019

22.11.2019 08:58:22

HYDRO

Das E-Werk Gröbming sorgt im Auftrag und in Abstimmung mit Wien Energie für eine ordnungsgemäße Betriebsführung der Anlage vor Ort. Vor der Steuerungs-Visualisierung sitzen Helmut Walcher (li.) vom Kraftwerks-Service und der technische Betriebsleiter Gerhard Seebacher.

Der komplette Stahlwasserbau an der Wehranlage – darunter Wehrklappen, Schützen, horizontale und vertikale Schutzrechen inkl. Rechenreinigungsmaschinen – wurde von der Salzburger GMT Wintersteller GmbH ausgeführt.

der Bernegger GmbH verlegte Kraftabstieg besteht zur Gänze aus glasfaserverstärkten Kunststoffrohren (GFK) der Marke SUPERLIT, die vom oberösterreichischen Vertriebsspezialisten Geotrade geliefert wurden. Neben den beständigen Materialeigenschaften stehen die GFK-Rohre für beste Fließbedingungen und ein bekannt anwenderfreundliches Muffensystem. Dank der Flexibilität der Rohrstöße innerhalb der Verbindungsmuffen sind – bei diesen Dimensionen – Abwinkelungen bis zu einem 1° möglich. Weitläufige Richtungsänderungen der Rohrtrasse konnten somit ohne zusätzliche Formstücke hergestellt werden. WEHRANLAGE MIT SEITENENTNAHME Die Wasserfassung des Kraftwerks wurde unmittelbar neben einem stillgelegten Steinbruch situiert. Geliefert und montiert wurden sämtliche Stahlwasserbaukomponenten von der GMT Wintersteller GmbH aus Salzburg. Für Wien Energie hatten die Stahlbau-Allrounder schon 2014 ein hydromechanisches Komplett-

paket bei der Wehranlagenerneuerung des niederösterreichischen Kraftwerks Opponitz bereitgestellt. Beim Kraftwerk Gulling wird das Gewässer ebenfalls mittels Wehrklappe gestaut und durch eine Seitenentnahme ausgeleitet. Bewegt wird das massive Bauteil in Fischbauch-Ausführung von einem einzelnen Hydraulikzylinder auf der orographisch linken Flussseite. Das seitliche Einlaufbauwerk wurde mit einem 12 m langen horizontalen Schutz rechen ausgestattet, für optimale Zuflussbedingungen sorgt eine ebenfalls von GMT gelieferte Rechenreinigungsmaschine. Die pegelgeregelte Maschine entfernt zuverlässig jegliches Treib- und Schwemmgut vom bekannt fischfreundlichen Horizontalrechen und führt dieses zu einer Spülklappe, von dort gelangt das Material auf direktem Weg in die Restwasserstrecke. Um die feinen Sedimente der Gulling aus dem Triebwasserweg zu filtern, schließt an den Einlaufbereich ein großzügig dimensioniertes Entsanderbecken mit zwei separaten Kammern an. Über einen Spülschütz werden die Anlandungen im Entsander kontinuierlich

Foto: zek

Foto: Wien Energie

Projekte

ins Gewässer zurückgegeben. Nach dem Entsander wurde ein zusätzlicher Feinrechen in vertikaler Ausführung installiert. Ein dazugehöriger Teleskop-Rechenreiniger befördert das dort angetriebene Laub und Holz in eine Spülrinne, über welches das Schwemmgut ins Gewässer zurückgelangt. Die vorgeschriebene Restwasserabgabe erfolgt dynamisch und bewegt sich in Abhängigkeit von der Jahreszeit und den jeweiligen Zuflüssen zwischen 940 l/s und 2.400 l/s. Ein fixer Anteil der Restwasserdotation (180 l/s) fließt ganzjährig über die am Querbauwerk vorbeiführende Fischaufstiegsanlage. Der Fischaufstieg führt die Gewässerbewohner der Gulling zuerst über einen aus Betonelementen gefertigten Vertical-Slot-Pass ins Oberwasser, die abschließende Passage bis zum Ausstiegsbereich wurde als naturnahes Gerinne parallel zur Wehranlage realisiert. DREI TURBINEN FÜR MAXIMALE EFFIZIENZ Im optisch ansprechend gestalteten Krafthaus sind die Betreiber dank einer dreifachen Maschinenkonstellation für sowohl trockene als

Dezember 2019

Projekt KW Gulling zek Hydro 6_19 Neu.indd 18

22.11.2019 08:58:25

HYDRO

Projekte

Die Montageprofis der in Oberösterreich ansässigen Bernegger GmbH waren für die Verlegung der 3,4 km langen, komplett in GFK-Rohren DN1800/1600 ausgeführten Druckleitung zuständig.

Foto: zek

Der niederösterreichische Kleinwasserkraftspezialist Kössler lieferte drei hocheffektive Turbinen in Francis- und Pelton-Ausführung.

auch niederschlagsreiche Erzeugungsperioden bestens gerüstet. Der Zuschlag für die Ausführung des elektromechanischen Equipments ging im Zuge der Ausschreibung an den niederösterreichischen Kleinwasserkraft spezialisten Kössler. Dieser lieferte zusätzlich zu den drei Maschinengruppen auch die Turbinenabsperrorgane, die Verteilrohrleitung, einen Bypass zur Wasserumleitung bei Maschinenausfällen, die hydraulischen Turbinenregler sowie den auf 10 t Traglast ausgelegten Maschinenhauskran. Die Kombination aus zwei baugleichen horizontalen Francis- Turbinen und einer vertikalen 6-düsigen Pelton-Turbine sorgt dafür, dass die Anlage bei sämtlichen Zuflussbedingungen ein Maximum an Effizienz erreicht. Bei wenig Wasser kann die auf eine Ausbauwassermenge von 1 m³/s ausgelegte Pelton-Turbine ihre Qualitäten speziell im Teillastbetrieb unter Beweis stellen. Die auf jeweils 2 m³/s ausgelegten Francis-Turbinen wiederum können ihre Stärken vor allem bei ausreichend Wasserdargebot unter Volllast ausspielen. Gemeinsam kommen die drei Turbinen bei 102 m Brutto-

Technische Daten

gefälle und optimalen Zuflussbedingungen auf eine Engpassleistung von über 4,1 MW. Als Energiewandler dienen den Turbinen drei jeweils direkt gekoppelte Synchron-Generatoren des tschechischen Herstellers G&Em. Für die Francis-Maschinen wurden zwei jeweils mit 1.000 U/min drehende wassergekühlte Generatoren mit einer Nennscheinleistung von 1.993 kVA in horizontaler Ausführung geliefert. Der luftgekühlte vertikale Generator der Pelton-Turbine verfügt über eine Drehzahl von 500 U/min und kommt bei 400 V Spannung auf eine Nennscheinleistung von 933 kVA. Mittels Transformatoren wird der erzeugte Strom auf 30 kV-Netzspannung gewandelt und über ein Erdkabel ins öffentliche Versorgungsnetz eingespeist. Anlagenbetrieb und Stromproduktion funktionieren dem Stand der Technik entsprechend natürlich vollautomatisch. Die Überwachung und Regelung des Kraftwerks erfolgt in der zentralen Leitwarte von Wien Energie. Bei betrieblichen Störungen, die aus der Ferne nicht behoben werden können, wird der Bereitschaftsdienst des E-Werks

Gröbming alarmiert, der bei Bedarf innerhalb kurzer Zeit vor Ort Nachschau halten kann. Um sich mit den einzelnen Gewerken der Anlage vertraut zu machen, wurden die für die Betriebsführung zuständigen Mitarbeiter des E-Werks Gröbming in den Inbetriebnahmeprozess im heurigen Frühjahr miteinbezogen. LOKAL ERZEUGTER STROM FÜR 5.000 HAUSHALTE Bei der Eröffnungsfeier Ende September, zu der sich neben Vertretern aus Politik und Wirtschaft auch eine Vielzahl von interessierten Gemeindebewohnern beim Krafthaus eingefunden hatte, äußerte sich Michael Strebl, Vorsitzender der Wien Energie Geschäftsführung, sehr glücklich über den Projektabschluss: „Wien Energie investiert in den nächsten fünf Jahren eine halbe Milliarde in den Ausbau erneuerbarer Energielösungen. Das Kraftwerk Gulling ist ein Paradebeispiel für nachhaltige, lokale Energieerzeugung. Das ist Klimaschutz in der Region für die Region. Mit dem neuen Wasserkraftwerk werden vorhandene Ressourcen sinnvoll genutzt und wir können 5.000 Haushalte in der Region mit

Bei optimalen Zuflussbedingungen erreichen die auf jeweils 2 m3/s (Francis) sowie auf 1 m3/s (Pelton) ausgelegten Turbinen eine Engpassleistung von über 4,1 MW.

Foto: zek

• Ausbauwassermenge gesamt: 5 m3/s • Bruttofallhöhe: 102 m • Turbinen: 2 x Francis, 1 x Pelton • Q Francis horizontal: 2 x 2 m3/s • Q Pelton vertikal: 1 m3/s • Engpassleistung Francis: 2 x 1.850 kW • Engpassleistung Pelton: 890 kW • Hersteller: Kössler • Generatoren: 3 x Synchron • Nennleistung Geno 1&2: 2 x 1.993 kVA • Nennleistung Geno 3: 993 kVA • Hersteller: G&Em • Regelarbeitsvermögen: ca. 17 GWh/a

Projekt KW Gulling zek Hydro 6_19 Neu.indd 19

Dezember 2019

22.11.2019 08:58:25

HYDRO

Projekte

Im Oberwasserbereich geht der Fischaufstieg von einer technischen Vertical-Slot-Variante in ein naturnahes Gerinne über.

Foto: zek

Foto: Wien Energie

Die Betreiber freuten sich über hohes Publikumsinteresse bei der Eröffnungsfeier.

dem erzeugten Strom versorgen.“ Wien Energie Geschäftsführer Karl Gruber kam zu einem ähnlichen Fazit: „Topografie, Natur und Technik ergänzen sich hier an der Gulling auf optimale Art und Weise. Mit der Kraftwerksleistung von 4,1 MW können wir jedes Jahr rund 17 GWh sauberen Strom aus Wasserkraft für die Region gewinnen. Aus Ingenieurssicht ist die Anlage hervorragend gelungen und wir leisten gemeinsam einen Beitrag, damit die Region weiterhin so grün bleibt, wie sie heute schon ist.“ Wien Energie Projektleiter Josef Gradl betonte, dass große Bemühungen angestellt wurden, die Auswirkun-

gen auf die Umwelt und die Bevölkerung durch die Bauarbeiten möglichst gering zu halten. So erfolgte beispielsweise die Anlieferung des Rohrmaterials „Rohr in Rohr“ (DN1600 in DN1800), wodurch die notwendigen Transporte um die Hälfte reduziert werden konnten. Weiters wurde das Aushubmaterial der Rohrkünette gleich vor Ort im naheliegenden Steinbruch aufbereitet. Somit konnte eine Vielzahl von Materialfuhren eingespart sowie Fuhren durch das Ortsgebiet von Aigen vermieden werden. Für die Umwelt wurden doppelt so viele Bäume gepflanzt als gerodet, außerdem wurden vielfältige neue

Habitate auf den ökologischen Ausgleichsflächen geschaffen. Der Bürgermeister von Aigen im Ennstal Raimund Hager kann dem neuen Kleinkraftwerk in seiner Gemeinde ebenfalls ausschließlich Gutes abgewinnen: „Wir sind sehr stolz auf das neue Wasserkraftwerk, das unsere Region mit umweltfreundlichem Strom versorgt. Als Gemeinde Aigen haben wir dieses zukunftsweisende und für unsere Umwelt so wichtige Projekt stets unterstützt und uns besonders dafür eingesetzt, dass die gesamte Anlage im Einklang mit der Natur stehen wird. Diese Symbiose von Natur und Technik ist hier wunderbar gelungen.“

ROHSTOFFE

BAUWIRTSCHAFT UMWELTTECHNIK

FELSVERNETZUNG STEINSCHLAGSCHUTZ

ANKERUNG

DRUCKROHRLEITUNG

TEAMWORK

WIR BEWEGEN NACHHALTIG. Gradau 15 4591 Molln | www.bernegger.at

Dezember 2019

Projekt KW Gulling zek Hydro 6_19 Neu.indd 20

22.11.2019 08:58:26

HYDRO

Projekte

EXKLUSIV PARTNER

Schweiz, Liechtenstein und für Österreich für die

Rohrsysteme für Wasserkraftwerke GFK DN300 - DN4000

GUSS

und

• werden sowohl im Schleuder- als auch im Wickelverfahren herge-

DN80 - DN2000 • längskraftschlüssig (zugfest)

stellt • einlaminierte EPDM-Dichtung für sichere und einfache Montage

• ÖNORM geprüft • GRIS geprüft

• ÖNORM geprüft • ÖVGW geprüft

Ansprechpartner:

Herr FRANZ LEITNER Handelsges.m.b.H

+43 664 465 59 79

• Hochstraß 84 • 4312 Ried in der Riedmark • TEL +43 (0)Dezember 7236 31 402 21 • 2019 EMAIL office@geotrade.at

Projekt KW Gulling zek Hydro 6_19 Neu.indd 21

22.11.2019 08:58:26

HYDRO

Projekte

Foto: zek

Einige Väter des vorbildlich realisierten Wasserkraftwerks am Schanielabach auf einem Bild versammelt: Vorstandsmitglied Jann Flütsch, Gemeindepräsident Christian Kasper, Sven Liden, Vorsitzender des Kreditausschusses der Alternativen Bank Schweiz AG (ABS), Hydro-Solar Projektleiter Roman Reiner und der ehemalige Hydro-Solar Geschäftsführer und private Investor bei der Kraftwerk Schanielabach AG Markus Hintermann (v.l.).

KRAFTWERK SCHANIELABACH VERSORGT 1.500 HAUSHALTE UND MACHT SCHLUSS MIT STROMAUSFÄLLEN

er Luzeiner Gemeindepräsident Christian Kasper äußerte sich bei seiner Ansprache vor den geladenen Gästen bei der Anlagenbeschau äußerst positiv über das erfolgreich abgeschlossene Wasserkraftprojekt am Schanielabach. In seinen Ausführungen wies Kasper zu Beginn darauf hin, dass vom Kraftwerksbau vor allem der auf rund 1.459 m. ü. M. gelegene Ortsteil St. Antönien profitiere. Im Zuge des Projekts wurde die bis zur 2016 vollzogene Fusion mit Luzein noch eigenständige Gemeinde St. Antönien vom Graubündner Energieversorger Repower mit einem neuen Erdkabel an das lokale Stromnetz angeschlossen. Die Versorgungssicherheit der hochgelegenen Ortschaft konnte durch den neuen Teilabschnitt mit der Kabelleitung massiv erhöht werden, regelmäßige

Die Wasserfassung besteht aus einem 9,2 m breiten selbst reinigenden Coanda-Rechen der Südtiroler Wild Metal GmbH.

Foto: zek

Gebührend gefeiert wurde die Fertigstellung des Wasserkraftwerks Schanielabach in der Graubündner Gemeinde Luzein am 18. und 19. Oktober mit einer gediegenen Abendveranstaltung und einem Tag der offenen Tür. Bis zur Aufnahme des Probebetriebs im heurigen Juli nahmen die Bauarbeiten etwas mehr als ein Jahr in Anspruch. Für den rechtlichen Rahmen wurde die Kraftwerk Schanielabach AG gegründet. An der Gesellschaft beteiligt sind die Gemeinde Luzein und Projektinitiator Markus Hintermann, ehemaliger Geschäftsführer der für die Generalplanung zuständigen Hydro-Solar Water Engineering AG. In der Kraftwerkszentrale sorgt eine vom österreichischen Kleinwasserkraftspezialisten Kössler gefertigte 6-düsige Pelton-Turbine mit knapp 2,2 MW Engpassleistung für eine durchgängig effektive Stromproduktion. Bei einem Regelarbeitsvermögen von ca. 7,6 GWh deckt der Neubau den Jahresstrombedarf von rund 1.500 Durchschnittshaushalten.

Dezember 2019

Projekt KW Schanielabach zek Hydro 6_19 NEU.indd 22

22.11.2019 15:56:54

HYDRO

Die Bauphase nahm vom Mai 2018 bis Juli 2019 ca. 14 Monate in Anspruch.

Foto: Hydro-Solar

Mit dem Reservoir des Kopfbeckens im Oberwasserbereich der Wehranlage kann die pegelgeregelte Turbine in der Zentrale optimal gesteuert werden.

Foto: Wild Metal

Projekte

Stromausfälle bedingt durch Lawinen- oder Witterungsschäden gehören nun der Vergangenheit ein. Lobende Worte richtete Kasper an Jann Flütsch, Vorstandsmitglied der Kraftwerk Schanielabach AG und ehemaliger Gemeindepräsident von St. Antönien, der die Durchleitungsverträge der Druckrohrleitung mit den privaten Grundstückseigentümern ausgehandelt hatte. Spezieller Dank ging an Markus Hintermann, der gleichermaßen als privater Investor als auch in seiner Funktion als Generalplaner mit seinem Ingenieurbüro Hydro-Solar Water Engineering AG als treibende Kraft des Projekts agierte. 2015 KAM SCHWUNG IN DIE SACHE Markus Hintermann, der in seiner mittlerweile 28-jährigen Laufbahn als Kraftwerksplaner mehr als 50 Wasserkraftwerke errichtet hat, hatte die Planungsrechte für das Kraftwerk Schanielabach 2015 von der Alpiq EcoPower AG erworben. In seinen einleitenden Worten am Beginn der kurzweiligen Abendveranstaltung, moderiert vom musikalisch-humoristisch hochveranlagten Kabarettisten Flurin Caviezel, fasste Hintermann die zentralen Projektherausforderungen zusam-

men. In zeitlicher Hinsicht musste das Projekt im Jahr 2015 nach der Übernahme durch Hintermann innerhalb von nur rund sechs Monaten bei den kantonalen Behörden eingereicht werden, damit die Stromproduktion des Kraftwerks die kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) erhalten würde: „Im Verlauf des Verfahrens haben wir einige Schüttelfröste durchgemacht. Der Verlust der KEV-Förderung hat mehrmals gedroht. Zusätzlich drohten Kapazitätsengpässe beim Stromabtransport, die die Produktionserwartung geschmälert hätten. Auch die Interessenskonflikte bei den Durchleitungsrechten waren kein Pappenstiel. Es musste die Konzession durch die damals noch nicht fusionierten Gemeinden Luzein und St. Antönien innert kürzester Zeit erwirkt werden. Die Finanzierung galt es auch in frühester Zeit zu sichern. Zusammen mit den damaligen Gemeindevorständen der beiden Gemeinden haben wir im Januar 2015 die letzte Chance wahrgenommen, ein seit 2011 dahinplätscherndes Vorhaben umzusetzen. Und so behaupte ich: Wir haben es erfolgreich umgesetzt, und wir haben ein gutes Projekt umgesetzt.“

PROJEKTKOSTEN ERHEBLICH VERRINGERT Im Anschluss an die Ende 2017 ausgestellte Baubewilligung konnte das Projekt im folgenden Jahr voll in die Gänge komme. Auf die Gründung der Kraftwerk Schanielabach AG Anfang 2018 folgte im Mai bereits der Übergang in die Bauphase, diese sollte bis zum Beginn des Probebetriebs im Juli 2019 rund 14 Monate in Anspruch nehmen. Hintermann hebt hervor, dass ein wesentlicher Punkt zur erfolgreichen Realisierung darin bestand, die veranschlagten Projektkosten erheblich zu reduzieren: „Das ursprünglich veranschlagte Budget von 13,5 Mio. CHF wäre wirtschaftlich nicht rentabel gewesen. Als ich in das Projekt eingestiegen bin, wusste ich aufgrund meiner jahrzehntelangen Branchenerfahrung, dass wir das Kraftwerk auch um 10,5 Mio. CHF bauen können – und das haben wir auch eingehalten. Als privater Investor kann ich es mir ja gar nicht erlauben, ein beschlossenes Budget zu überziehen.“ Bei der Hydro-Solar Water Engineering AG kam es übrigens vor kurzem zu einer „Stabübergabe“. Unternehmensgründer Markus Hintermann veräußerte seine Mehrheitsanteile an die langjährigen Mitarbeiter und Kollegen Leif Kar-

Wild Metal GmbH • Stahlwasserbau • Patentiertes Coanda-System GRIZZLY • Rechenreinigungsmaschinen • Schütze • Rohrbrucheinrichtungen • Einlaufrechen • Komplette Wasserfassungssysteme aus Stahl Wild Metal GmbH Handwerkerzone Mareit Nr. 6 • I-39040 Ratschings (BZ)

Tel. +39 0472 759023 Fax +39 0472 759263

www.wild-metal.com info@wild-metal.com

Projekt KW Schanielabach zek Hydro 6_19 NEU.indd 23

We clean water Dezember 2019

22.11.2019 15:56:55

HYDRO

Dank dem Einsatz eines innovativen Flüssigbodenverfahrens, bei dem das Aushubmaterial direkt vor Ort zum Verfüllbaustoff umgewandelt wird, konnten rund 600 Lkw-Transporte im Projektgebiet eingespart werden.

cheter und Marco Weiskopf. Dem erfolgreichen Ingenieurbüro ist Hintermann als Minderheitsaktionär erhalten geblieben, Karcheter amtet seit der Übergabe als Geschäftsführer, Weiskopf hat die Funktion des Verwaltungsratspräsidenten übernommen. Der neue Geschäftsführer Karcheter zur Hydro-Solar-Unternehmensphilosophie: „Unsere unternehmerischen Wurzeln liegen ja im Kleinwasserkraftsektor, wodurch wir es gewohnt sind, mit vergleichsweise geringen Budgets zu arbeiten. Von anfänglichen Kleinund Kleinstanlagen haben wir uns in immer größere Leistungsdimensionen hochgearbeitet. Dank der schlanken Planungsstruktur, einer bewusst einfachen Denkweise und unserer lösungsorientierten Kommunikation können wir sehr ökonomisch wirtschaften. Dazu kommen die guten Kontakte von Markus Hintermann zu etablierten Unternehmen aus der Branche, was sich wiederum in günstigen Konditionen bei der Materialbeschaffung niederschlägt.“ WASSERFASSUNG MIT SELBSTREINIGUNGSEFFEKT Bei der Anlagenbeschau an der Wasserfassung in der Gemeinde-Fraktion Ascharina betonte Hintermann das geniale Funktionsprinzip des

Die 2.235 m lange Druckleitung besteht aus hochbeständigen GFK-Rohren der Serie Flowtite Grey vom Hersteller Amiblu und wurde zur Gänze in der Dimension DN1100 ausgeführt.

Foto: Hydro-Solar

Projekte

selbstreinigen Coanda-Rechen vom Südtiroler Stahlwasserbauspezialisten Wild Metal GmbH: „Der Feinrechen mit einem Spaltmaß von nur 0,8 mm sorgt dafür, dass feine Sande und Geschwemmsel automatisch über das Sieb gespült werden. Das Wasser wird vom Sieb ‚abgehobelt‘, wodurch es in sehr reinem Zustand in den Triebwasserweg eintritt. Das war der erste Coanda-Rechen, den ich bei einem meiner Kraftwerke eingesetzt habe, es wird aber sicher nicht der letzte gewesen sein.“ Neben dem insgesamt 9,2 m breiten Coanda-Rechen der Serie „Grizzly Power Protec“ lieferte Wild Metal je einen Spül- und Einlaufschütz, einen Absperrschieber für den Fischaufstieg sowie zwei Absperrschieber für die Dotieröffnung. Komplettiert wurde das Stahlwasserbaulos durch das Hydraulikaggregat für die Spül- und Einlaufschützen, die Ausführung der Steuerölleitungen und den aus Einlaufkonus und Staudruckpendel bestehenden Rohrabgang in die unterirdische Druckleitung. Unter der Fischaufstiegshilfe wurde ein großzügig dimensioniertes Kopfbecken angelegt. Das Becken ermöglicht eine optimale Steuerung der pegelgeregelten Turbine in der Kraftwerkszentrale, gleichzeitig dient das Reservoir als Feinstentsander. Ange-

landete Sedimente können über den Spülschütz direkt in den Bach zurückgeleitet werden. Abgesehen von einem Sockelbetrag von 207 l/s, der konstant das ganze Jahr über den Fischabstieg geleitet wird, wurde die Restwasserabgabe in Abhängigkeit zur Jahreszeit dynamisch festgelegt, die maximale Dotationsmenge beläuft sich auf 500 l/s. Der Fischaufstieg wurde in kompakter Form auf der orographisch linken Uferseite als technischer Vertical-Slot-Pass hergestellt, über insgesamt 17 Becken können die Gewässerbewohner den Höhenunterschied von rund 2,7 m am Querbauwerk überwinden. KRAFTABSTIEG IN GFK-AUSFÜHRUNG Die unterirdische Apparatekammer markiert gleichzeitig den Beginn des insgesamt 2.335 m langen Kraftwerksleitung. Hergestellt wurde die Druckleitung zur Gänze aus GFK-Rohren des Herstellers Amiblu in einer durchgängigen Dimension DN1100. Bei den verwendeten Rohren handelt es sich um die neueste Generation der Amiblu-Serie Flowtite Grey, die sich durch äußerste Schlag- und Abrasionsbeständigkeit auszeichnet. Die vom Vertriebsprofi APR Allpipes Rohrsysteme (Schweiz) AG in den Druckstufen PN6 bis

Foto: zek

Leif Karcheter (li.) hat vor kurzem die Mehrheitsanteile bei Hydro-Solar erworben und amtet nun als Geschäftsführer.

Dezember 2019

Projekt KW Schanielabach zek Hydro 6_19 NEU.indd 24

22.11.2019 15:56:55

HYDRO

Foto: zek

Projekte

Der österreichische Kleinwasserkraftspezialist Kössler fertigte die 6-düsige Pelton-Turbine mit vertikaler Welle. Bei vollem Wasserdargebot von 2.000 l/s schafft das Herzstück des Kraftwerks Schanielabach eine Engpassleistung von 2.196 kW.

Foto: zek

Als wirkungsgradstarker Energiewandler dient ein direkt mit der Turbinenwelle gekoppelter Synchron-Generator mit Wasserkühlung vom deutschen Traditionshersteller AEM Dessau GmbH.

Technische Daten • Ausbauwassermenge: 2 m3/s • Bruttofallhöhe: 136 m • Nettofallhöhe: 125 m • Turbine: 6-düsige Pelton • Düsenregelung: elektrisch • Drehzahl: 500 U/min • Laufrad Ø: 920 mm • Engpassleistung: 2.196 kW • Hersteller: Kössler GmbH & Co KG • Generator: Synchron • Nennscheinleistung: 2.364 kVA • Spannung: 900 V • Hersteller: AEM Dessau GmbH • Regelarbeitsvermögen: ca. 7,6 GWh

Im gleichen Graben wie die Kraftwerksleitung verläuft ein Glasfaserkabel zur digitalen Kommunikation und Überwachung zwischen Zentrale und Wasserfassung sowie ein beträchtliches Teilstück der neuen Stromleitung nach St. Antönien. Auf dem ersten Abschnitt von der Gemeinde Küblis im Tal bis zur Zentrale des neuen Kraftwerks Schanielabach verlegte Repower das Kabel in einem Triebwasserstollen, mit welchem ein Teil der Ausbauwassermenge zu einem bestehenden Repower-Eigenkraftwerk nach Küblis geleitet wird. Mit dem neuen Erdkabel schlugen die Wasserkraftbetreiber und die Repower AG, die den erzeugten Strom des Kraftwerks Schanielabach vertreibt und bei Bedarf Unterstützung bei betrieblichen Situationen leistet, zwei Fliegen mit einer Klappe. So erforderte der leistungsstarke Maschinensatz ohnehin

6-DÜSIGE PELTON-TURBINE AUS ÖSTERREICH Das Zentralengebäude im Gebiet Gadastätt besteht zum Schutz vor potentiellen Lawinenabgängen bergseitig aus Massivbeton, talseitig aus einer verkleideten Holzfachwerkskonstruktion. Bei der elektromechanischen Ausstattung setzten die Betreiber auf die Kompetenz des österreichischen Kleinwasserkraftspezialisten Kössler, der sich bei der Aus-

Mit dem Kraftwerk Schanielabach kann im Regeljahr der Strombedarf von rund 1.500 Durchschnittshaushalten abgedeckt werden. Der Graubbündner Energieversorger Repower AG verlegte für den Neubau ein der Erzeugungskapazität entsprechendes Erdkabel – davon profitiert vor allem der hochgelegene Luzeiner Ortsteil St. Antönien.

Projekt KW Schanielabach zek Hydro 6_19 NEU.indd 25

die Verlegung einer entsprechend dimensionierten Anbindung an das lokale Stromnetz. Gleichzeitig kann die nun komplett unterirdisch zwischen Küblis und Ascharina verlaufende Stromleitung nicht mehr durch Umweltschäden in Mitleidenschaft gezogen werden. Nun verläuft nur mehr das abschließende kurze Teilstück des Stromkabels von Ascharina nach St. Antönien als Freileitung.

Foto: Hydro-Solar

PN16 gelieferten Rohre bieten darüber hinaus beste Fließbedingungen und ein montagefreundliches Muffendesign. Von der Wasserfassung zur rund 136 m tiefer gelegenen Zentrale orientiert sich die Rohrtrasse größtenteils entlang der Kantonsstraße, darüber hinaus verläuft die Leitung im unteren Drittel durch einen Waldabschnitt und über einen Steilhang. Beim Steilstück wurde die Rohrleitung mit mehreren Betonfixpunkten befestigt, ansonsten wurde die Rohrbettung mit Kies sowie einer speziellen Flüssigboden-Umhüllung ausgeführt. Dank des Flüssigbodenverfahrens, mit welchem der Bodenaushub zu einem hochwertigen Verfüllbaustoff aufbereitet wird, ersparte man sich logistischen Aufwand zum Materialaustausch im Ausmaß von rund 600 Lkw-Fahrten zwischen Küblis und der Baustelle am Berg.

Dezember 2019

22.11.2019 15:56:56

HYDRO

Projekte

Markus Hintermann erläuterte den zahlreichen Besuchern am Tag der offenen Tür die Wirkungsweise eines Coanda-Rechens anhand eines Musters.

Foto: Hydro-Solar

Am an die Kraftwerkszentrale anschließenden Hang wird nach Ende der Bauarbeiten bald wieder das Gras sprießen. Das abgearbeitete Triebwasser der Anlage Schanielabach wird direkt in die Wasserfassung des Repower-Kraftwerks Küblis geleitet. Die Parallelschaltung der Kraftwerksanlage an das örtliche Netz 10 kV erfolgt über eine Blockschaltung. Dabei wird der Generator 900 V direkt an den Trafo 900/10 kV angeschlossen. Die Parallelschaltung erfolgt dann 10 kV-seitig in der Mittelspannungsanlage.

schreibung für die Lieferung des Herzstücks des Kraftwerks durchsetzte. Die Niederösterreicher fertigten eine 6-düsige Pelton-Turbine mit vertikaler Welle, mit der sowohl bei vollem Wasserdargebot als auch bei stark reduzierten Zuflussbedingungen beste Wirkungsgrade erzielt werden. Zur Regelung der Düsen wurde die Maschine mit sechs elektrischen Stellmotoren bestückt, deren präzise Funktion und platzsparenden Eigenschaften bei Betreiber Hintermann hohen Anklang finden: „Da die Düsenantriebe statt auf hydraulischem Wege elektrisch geregelt werden, be-

steht in der Zentrale kein Bedarf für ein großes Hydraulikaggregat und entsprechende zusätzliche Verrohrungen. Das innovative System der Firma Kössler hat sich bestens bewährt.“ Bei vollem Wasserdargebot erreicht die im Frühjahr montierte Turbine eine Engpassleistung von 2.196 kW. Komplettiert wurde das Kössler-Lieferprogramm durch das Einlaufrohr in der Zentrale, das Turbinenabsperrorgan und einen wirkungsgradstarken Synchron-Generator des deutschen Traditionsherstellers AEM. In der Wasserkraftbranche sind die seit über sieben Jahrzehnten von

AEM in Dessau gefertigten Maschinen vor allem für ihre hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer bekannt und geschätzt. Die kinetische Bewegungsenergie des Pelton-Lauf rads wird von dem direkt in vertikaler Richtung mit der Turbinenwelle gekoppelten Generator in elektrischen Strom umgewandelt. Ein in das Generatorengehäuse integrierter Kühlkreislauf, der mit einem im Unterwasser platzierten Wärmetauscher verbunden ist, sorgt für optimale Betriebstemperaturen bei der Stromgewinnung. Wie die Turbine dreht der auf 2.364 kVA Nennscheinleistung

Wassermantelkühlung. Wenn in einem Wasserkraftprojekt der Fokus auf Design und einem geringen Geräuschpegel liegt, dann ist eine AEM-Maschine mit Wassermantelkühlung die perfekte Wahl. Im Gegensatz zu Maschinen mit Aufsatzkühlern, wird bei wassermantelgekühlten Maschinen das Kühlwasser direkt durch den Gehäusemantel geleitet. Das Wasser umströmt geführt den Rücken des Ständerblechpaketes und führt somit dessen Wärme ab.

Foto: Hydro-Solar

APR Allpipes Rohrsysteme (Schweiz) AG lieferte das gesamte Rohrmaterial für den Kraftabstieg zwischen Wasserfassung und Zentrale.

Flüsterleise und kompakter. Ein wesentlicher Vorteil ist die enorme Reduzierung der emittierten Geräusche, denn die Mantelkonstruktion hat eine stark dämpfende Wirkung. Durch den effektiveren Einsatz des Kühlwassers hat eine Maschine mit Wassermantel einen deutlich geringeren Wassermengenbedarf. Außerdem sind sie deutlich kompakter. Für Wasserkraft mit Zukunft: Senden Sie Ihre E-Mail an wasserkraft@aemdessau.de, www.aemdessau.de WASSERKRAFTGENERATOREN VON DEN SPEZIALISTEN.

Dezember 2019

Projekt KW Schanielabach zek Hydro 6_19 NEU.indd 26

22.11.2019 15:56:57

Foto: Hydro-Solar

Foto: zek

HYDRO

Projekte

Foto: Wild Metal

Podiumsgespräch mit Repower-Projektleiter Robert Pleisch, Vorstandsmitglied Jann Flütsch, Moderator Flurin Caviezel und Investor/Initiator Markus Hintermann (v.li.).

Der Überflug von Stahlwasserbauer und Drohnenpilot Markus Wild zeigt das ganze Ausmaß der Wasserfassung am Schanielabach.

Anwendung des innovativen Flüssigbodens der FSB System AG. Das aufbereite Aushubmaterial sorgt für eine optimale Bettung der Kraftwerksleitung und ermöglicht eine schnelle Wiederverfüllung des Rohrgrabens.

sowie 900 V Spannung ausgelegte Generator mit exakt 500 U/min. Nach der Turbinierung wird das abgearbeitete Triebwasser unmittelbar vor der bestehenden Wasserfassung des Repower-Kraftwerks Küblis rückgeleitet. Um die leittechnische Ausstattung des neuen Kraftwerks kümmerte sich die Schweizer Kobel Elektrotechnik AG. Die im Klein wasserkraftsektor vielfach bewährten Automatisierungsspezialisten installierten in der Zentrale und an der Wasserfassung SPS-Steuerungen der neuesten Generation, die mittels Lichtwellenleiter untereinander kommunizieren. Via gesicherter Online-Verbindung kann die Anlage durch eine anwenderfreundliche Steuerungsvisualisierung rund um die Uhr mittels PC, Tablet oder Smartphone aus der Ferne überwacht und gesteuert werden.

Störfälle und Alarmierungen werden von der Steuerung automatisiert an den Bereitschaftsdienst der Gemeinde übermittelt, wodurch im Anlassfall sofort reagiert werden kann. Insgesamt drei an der Fassung und der Zentrale installierte Videokameras ermöglichen den Bedienern darüber hinaus jederzeit eine komfortable visuelle Fernkontrolle des aktuellen Anlagenzustands.

suchern die Gelegenheit, sich beim Tag der offenen Tür im Oktober selbst einen Eindruck vom hydroenergetischen Vorzeigeprojekt im Prättigau zu verschaffen. Bereits einen Tag zuvor erhielten die geladenen Gäste bei den Podiumsgesprächen im Rahmen der Abendveranstaltung Einblick in die zahlreichen Herausforderungen des Projekts. Markus Hintermann zeigte sich an beiden Tagen sehr glücklich über sein jüngstes Wasserkraftwerk und richtete ausführliche Dankesworte an alle Beteiligten. Zusätzlich zu der mit dem Kraftwerksbau gesicherten Stromversorgung der hochgelegenen Siedlungen kann mit der neuen Anlage am Schanielabach der Jahresstrombedarf von umgerechnet rund 1.500 Haushalten abgedeckt werden.

STROM FÜR 1.500 HAUSHALTE Im Anschluss an den Anfang Juli aufgenommenen Probebetrieb, bei der die elektrohydraulischen Komponenten unter Realbedingungen getestet wurden, erfolgte wenige Wochen darauf Mitte August bereits der Übergang in den Regelbetrieb. Rund zwei Monate später nutzte eine Vielzahl von Be-

Flüssigboden APR Allpipes Rohrsysteme (Schweiz) AG Bachmatten 9 CH - 4435 Niederdorf

Tel.: +41 (0)61 963 00 30 Fax: +41 (0)61 963 00 35 info@apr-schweiz.ch www.apr-schweiz.ch

FB System AG Bachmatten 9 CH-4435 Niederdorf

Projekt KW Schanielabach zek Hydro 6_19 NEU.indd 27

Telefon: + 41 (0) 61 963 00 33 E-Mail: info@fbs-ﬂuessigboden.ch

Dezember 2019

22.11.2019 15:56:59

HYDRO

Projekte

Foto: zek

Von der Gründungssohle bis zum Dach misst das neue Krafthaus in Traunleiten fast 32 m in der Höhe. Nach der Fertigstellung ragt vom harmonisch ins Gelände integrierten Bauwerk nur die obere Gebäudehälfte aus dem Unterwasserbereich der Traun. Im Regeljahr wird die umfassend erneuerte Anlage Ökostrom für rund 30.000 Haushalte erzeugen.

ERNEUERTES KRAFTWERK TRAUNLEITEN IN OBERÖSTERREICH ERZEUGT AB 2020 STROM FÜR 30.000 HAUSHALTE Nach rund zwei Jahren Umsetzungsphase startete beim Ersatzneubau des Kraftwerks Traunleiten nahe der oberösterreichischen Stadt Wels im Herbst der Probebetrieb. Vom Krafthaus über den rund 2 km langen Ausleitungskanal bis hin zur mit zwei jeweils 44 m breiten Fischbauchklappen ausgeführten Wehranlage wurden sämtliche zentralen Anlagenkomponenten erneuert, vergrößert oder saniert. Rund 48 Mio. Euro investierte die Wels Strom GmbH in die Errichtung ihres mit Abstand größten Wasserkraftwerks. Als leistungsstarke Stromerzeuger kommen beim neuen Kraftwerk Traunleiten zwei Kaplan-Bulb Turbinen von ANDRITZ Hydro zum Einsatz. Rund 91 GWh beträgt das Regelarbeitsvermögen der rundum modernisierten Anlage.

Fast-Verdopplung der Ausbauwassermenge den betrieblichen Erfordernissen entsprechend sicher ins Krafthaus leiten zu können, wurde während der vergangenen zwei Jahre der rund 2,4 km lange Ausleitungskanal sa-

niert und erweitert, der Stahlwasserbau an der Wehranlage grundlegend erneuert und ein neues Kraftwerksgebäude mit hocheffektiven Maschinensätzen errichtet. Betreiber und Auftraggeber Wels Strom GmbH, die im

Die Luftaufnahme von der Baugrube am Krafthaus vom Sommer 2018 zeigt den beträchtlichen Bauaufwand des mit 48 Millionen Euro budgetierten Großprojekts. Umgesetzt wurden die kompletten Hoch- und Tiefbauarbeiten von der bewährten Arbeitsgemeinschaft FELBERMAYR-PORR.

Foto: eww

er offizielle Spatenstich für den Neubau des Traditionskraftwerks an der Traun fand im Beisein von zahlreichen Vertretern aus Politik und Wirtschaft am 28. September 2017 statt. Nach Abschluss eines mehrjährigen Behörden- und UVP-Verfahrens konnte die Erneuerung des fast 120 Jahre in Betrieb stehenden Kraftwerks schließlich in die Bauphase übergehen. Das grundlegende Funktionsprinzip der Anlage – das Triebwasser wird mittels Wehrklappe aufgestaut und durch einen offenen Wehrkanal zur Turbinierung geführt – blieb beim Neubau unverändert. Auch die beiden 1965 und 2006 jeweils links- und rechtsufrig an der Wehranlage errichteten Restwasserkraftwerke blieben von den Bauarbeiten unberührt. Dank der umfassenden Erneuerung kann am Anlagenstandort, an dem sich die Traun während des vergangenen Jahrhunderts um rund 6 m eingetieft hat, nahezu das Doppelte an Ausbauwassermenge turbiniert werden. Um diese Dezember 2019

Projekt KW Traunleiten 2019 zek Hydro 6_19.indd 28

21.11.2019 18:23:37

HYDRO

Projekte

Detailaufnahme der Rechenreinigungsmaschinen-Putzharke vom Vorarlberger Branchenspezialisten Künz. Der Rechenreiniger sorgt für freien Durchfluss am 70 m langen horizontalen Schutzrechen beim Kraftwerkseinlauf.

GeneralPlaner & f a c h i n G e n i e u r e

Verkehr

Kraftwerke Industrie

Foto: zek

Spezialthemen Öffentliche Auftraggeber

mehrheitlichen Besitz der eww ag sowie der Energie AG Oberösterreich steht, investierte rund 48 Millionen Euro in das Projekt. PROJEKTGEBIET ÖKOLGISCH AUFGEWERTET Bei einer Anlagenführung Ende Oktober äußerten sich Wels Strom-Projektleiter Gerald Kalchauer und Geschäftsführer Franz Gruber sehr wohlwollend über das kurz vor der Vollendung stehenden Projekt. Gruber betonte die umfassenden Ausgleichsmaßnahmen, die im Zuge der Bauarbeiten für die Umwelt durchgeführt wurden: „In Summe flossen ca. 5 Prozent des gesamten Investitionsvolumens in die ökologischen Maßnahmen. Dazu zählt etwa die Revitalisierung eines bestehenden Altarms, der durch die Neuerrichtung eines 300 m langen Nebengerinnes erreicht wurde. Um die ökologische Durchgängigkeit in beide Flussrichtungen zu gewährleisten, wurde beim Ausleitungskanal eine Fischabstiegsmöglichkeit geschaffen. Für die Vogelpopulation haben wir einen geschützten Bruthügel errichtet. Als Kompensation für die notwendigen Abholzungen wurden Wiederaufforstungen im Verhältnisse 2:1 durchgeführt.“ In punkto Fischwanderung verweist Projektleiter Kalchauer auf zwei zentrale Optimierungen, die im Zuge des Neubaus vorgenommen wurden. So wurde im Bereich des Turbinenauslaufs, an dem eine für Fische attraktive Lockströmung herrscht, ein direkter Verbindungskanal zur Restwasserstrecke errichtet. Der 65,5 m lange Tunnel hat einen Querschnitt von 2,6 x 3,3 m, ist für Wartungszwecke begehbar und wurde als zusätzlicher Lockreiz mit einer Beleuchtung ausgestattet. Mittels dieser Verbindung werden die ansonsten beim Krafthaus anstehenden Gewässerbewohner in die Restwasserstrecke geleitet, wo diese den vorhandenen technischen Schlitzpass an der Wehranlage zum Aufstieg ins

Oberwasser nutzen können. Um den Fischen auch die zur Wanderung ins Unterwasser zu ermöglichen, wurde am Krafthaus eine separate Abstiegsmöglichkeit hergestellt. Dazu wurde in der Nähe des Einlaufbereichs ein Rohr DN600 installiert, das mit bis zu 200 l/s dotiert wird, ein bewusst tief situierter Einschwimmbereich ermöglicht auch bodennahen Lebewesen die Passage flussabwärts. HERAUSFORDERNDE ZEITSCHIENE Verantwortlich für die Generalplanung des Projekts war die BHM INGENIEURE – Engineering & Consulting GmbH. Das interdisziplinäre Ingenieurunternahmen agiert in den Bereichen Industrie, Verkehr, Kraftwerke sowie für öffentliche Auftraggeber oder Spezialthemen und hat sich dank einer Vielzahl von nationalen und internationalen Referenzprojekten einen branchenübergreifend hervorragenden Ruf erarbeitet. Auch beim unlängst fertiggestellten Ersatzneubau des Kraftwerks Danzermühl der Papierfabrik Laakirchen, rund 30 Flusskilometer weiter westlich gelegen, konnte BHM seine Kompetenz voll unter Beweis stellen. Josef Feldbauer, BHM-Geschäftsführer und Projektleiter in Generalunion, resümiert: „Die ambitionierte Zeitschiene zur Projektumsetzung stellte für alle Beteiligten eine Herausforderung dar, letztlich konnte der Bau wie vorgesehen innerhalb von zwei Jahren abgeschlossen werden. In planerischer Hinsicht mussten wir mehr als 500 Pläne liefern – das entspricht im Schnitt 1 Plan pro Arbeitstag der Bauzeit. Für mich persönlich war dieses Projekt eine Herzensangelegenheit, da ich kommendes Jahr meinen 65. Geburtstag feiern und mich anschließend aus dem Berufsleben verabschieden werde. Außerdem wohne ich in der Nähe des Kraftwerks, somit ist mir die Betreuung vor Ort besonders leicht gefallen.“ Die kom-

Wasserkraft Wärmekraft Biomasse Sonderprojekte

BHM INGENIEURE Engineering & Consulting GmbH Europaplatz 4, 4020 Linz, Austria Telefon +43 732 34 55 44-0 office.linz@bhm-ing.com

feldkirch • linz • Graz schaan • PraG

ZEK_D+E_58x262_4C.indd 1

Projekt KW Traunleiten 2019 zek Hydro 6_19.indd 29

Dezember 2019 05.02.2019

12:38:26

21.11.2019 18:23:38

HYDRO

Projekte

Wels Strom GmbH-Projektleiter Gerald Kalchauer (li.)und Geschäftsführer Franz Gruber zeigten sich rundum zufrieden mit dem kurz vor der Vollendung stehenden Vorzeigeprojekt im oberösterreichischen Zentralraum.

Foto: zek

Für die komplett erneuerte und instandgesetzte Wehranlage lieferte die Bilfinger Industrial Services GmbH zwei jeweils 44 m breite Wehrklappen.

pletten Hoch-und Tiefbauarbeiten auf der sich über 2 Kilometer erstreckenden Baustelle – während der Bauphase wurden rund 160.000 m³ Erdreich bewegt sowie ca. 40.000 m³ Beton und 10.000 t Stahl verbaut – erledigte eine Arbeitsgemeinschaft bestehend aus der FELBERMAYR GmbH und PORR AG. Die Kooperation der beiden im Bausektor hocherfahrenen Unternehmen hatte sich schon beim Kraftwerk Danzermühl bestens bewährt.

mechanischen Antriebe mit Triebstock und Zahnrädern werden die neuen Wehrklappen nun jeweils einseitig mit Hydraulikzylindern bewegt. Geliefert und montiert wurde die komplette Stahlwasserbauausstattung an der Wehranlage, darunter auch drei jeweils 7 x 4,9 m messenden Einlaufschützen am Beginn des Einlaufkanals, von der Bilfinger Industrial Services GmbH. Um das im Kraftwerkumfeld befindliche Wohngebiet vom Baustellenverkehr zu entlasten, wurde an der nahegelegenen Autobahn eine temporäre Baustellenabfahrt geöffnet. Somit konnten Schwertransporte wie die überbreiten, jeweils aus drei Teilen zusammengesetzten Wehrklappen oder die massiven Turbinengehäuse auf direktem Wege ins Projektgebiet befördert werden. i

44 M BREITE WEHRKLAPPEN X 2 Die Wehranlage des Kraftwerks, auch als Welser Traunwehr bekannt, wurde laut Josef Feldbauer 1898 als schräg angeordnetes Sturzwehr mit fester Wehrschelle und einer Wehrschwellenbreite von 90 m errichtet. Nach dem Umbau 1936 in eine Schusswehranlage erfolgte 1949 schließlich eine neuerliche Adaptierung, bei der erstmals Wehrklappen eingebaut wurden. Nun sollte im Rahmen der Kraftwerkserneuerung die Wehranlage grundlegend statisch ertüchtig werden, indem ein neuer, auf Bohrpfählen gegründeter Wehrkörper hergestellt wurde. Die zentralen Komponenten der Wehranlage, die beiden jeweils 44 m breiten Wehrklappen, wurden dabei ebenfalls komplett neu ausgeführt. Anstelle der vormals

70 M BREITER HORIZONTAL-EINLAUFRECHEN Um die fast verdoppelte Ausbauwassermenge effizient und sicher zum Krafthaus leiten zu können, musste der Oberwasserkanal entsprechend adaptiert werden. Dazu wurde die Ausleitungsstrecke an ihrem Beginn erheblich verbreitert, weiter unten im Krafthausbereich erfolgte hingegen eine Erhöhung des Kanals. Darüber hinaus wurde die Kanalentleerung dafür genutzt, das rund 120 Jahre alte Gerin-

Der rund 2,4 km lange Oberwasserkanal wurde für die erheblich gesteigerte Ausbauwassermenge entsprechend verbreitert und erhöht.

Technische Daten • Ausbauwassermenge: 150 m3/s • Nettofallhöhe: 13,58 m • Wehrklappen: 2 x 44 m • Horizontalrechen: 70 x 4,5 m • Turbinen: 2 x Kaplan-Bulb • Drehzahl: 2 x 200 U/min • Laufrad Ø: 2 x 3.100 mm • Engpassleistung: 2 x 8,72 MW • Hersteller: ANDRITZ Hydro • Generatoren: 2 x Synchron • E-/Leittechnik: SCHUBERT Elektroanlagen • Regelarbeitsvermögen: ca. 91 GWh/a

Foto: zek

ne umfassend zu sanieren. Die Erweiterung des Oberwasserkanals bringt in erzeugungstechnischer Hinsicht den positiven Nebeneffekt mit sich, dass nun auch bei verringertem Wasserdargebot im Teillastbetrieb die gesamte zur Verfügung stehende Fallhöhe genutzt werden kann. Gerald Kalchauer betont, dass die Funktionalität des Kraftwerkseinlaufs höchste Priorität besitzt: „In der Vergangenheit hatten wir beim Turbineneinlauf saisonal immer wieder mit Steinmoos und dem Bewuchs von Algen zu kämpfen, was sich in weiterer Folge als Erzeugungsverlust niedergeschlagen hat.“ Anstelle des vormals vertikal ausgeführten Schutzrechens wurde der neue Turbineneinlauf mit einem fischfreundlichen Horizontalrechen ausgeführt. Der vom Vorarlberger Stahlwasserbauspezialisten Künz gelieferte Schutzrechen misst imposante 70 m in der Länge sowie 4,5 m in der Höhe und zählt damit wohl zu den größten Exemplaren dieser Bauart im mitteleuropäischen Raum. Die Reinigung des 315 m² großen Rechenfeldes übernimmt eine ebenfalls von Künz gefertigte Hochleistungsrechenreinigungsmaschine, zur Entfernung von sperrigem Schwemmgut wie Baustämmen wurde die Maschine mit einem zusätzlichen mobilen Greifarm ausgestattet. Ein Reinigungszyklus entlang des gesamten

Dezember 2019

Projekt KW Traunleiten 2019 zek Hydro 6_19.indd 30

21.11.2019 18:23:39

HYDRO

Projekte

bleiben von den Maschinensätzen nach dem Einbau und der Endmontage nur die Verstelleinrichtungen der Leitapparate sichtbar. Den Zuschlag zur Ausführung der beiden Turbinen inklusive Synchron-Generatoren erhielt der international renommierte Wasserkraftexperte ANDRITZ Hydro. Jede der identisch konstruierten Maschinen wurde auf eine Ausbauwassermenge von 75 m³/s und eine Net-

tofallhöhe von 13,58 m konzipiert, womit jede Turbine eine Engpassleistung von 8,72 MW erreichen kann. Die jeweils mit 3.100 mm Durchmesser gefertigten 5-flügeligen Laufräder drehen wie die direkt mit der Turbinenwellen gekoppelten Generatoren mit exakt 200 U/min. ANDRITZ-Projektleiter Martin Heutele erklärte bei der Inbetriebnahme vor Ort, dass die Hauptbauteile der Turbi-

Entgeltliche Einschaltung

TURBINEN SCHAFFEN 17,7 MW Josef Feldbauer weist darauf hin, dass das neue Krafthaus trotz seiner Größe harmonisch in das bestehende Umfeld eingebunden wurde: „Immerhin nimmt die Grundfläche des Gebäudes eine Fläche von knapp 2.000 m² ein, der Höhenunterschied von der Gründungssohle bis zum Dach beträgt 31,75 m. Was im Bauzustand noch spektakulär ausgesehen hat, stellt sich nach der Verfüllung der Baugrube und der Flutung der Anlage vergleichsweise harmlos dar. Nach der Fertigstellung ragt nur knapp die halbe Höhe des Bauwerks über dem Unterwasserspiegel hervor.“ Wer nach Abschluss der Bauarbeiten die technische Ausstattung der Anlage begutachten möchte, muss sich im Krafthaus ins unterste Geschoss begeben. Wie bei horizontalen Kaplan-Turbinen in Bulb-Ausführung üblich,

ANDRITZ Hydro lieferte zwei identisch konstruierte Kaplan-Turbinen in Bulb-Ausführung. Bei vollem Wasserdargebot schaffen die hocheffektiven Maschinen eine gemeinsame Engpassleistung von 17,7 MW.

Foto: zek

Rechenfeldes mit einer lichten Weite von 60 mm nimmt maximal rund 8 Minuten in Anspruch. Dabei entfernt die Putzharke der auf Schienen fahrbaren Maschine zuverlässig jegliches Geschwemmsel vom Schutzrechen und gibt dieses Richtung Unterwasser ab. Somit entfällt für die Betreiber die ansonsten obligatorische Rechengutentsorgung, in ökologischer Hinsicht bleibt das organische Material dem Gewässerhaushalt der Traun erhalten.

Damit ihr Kraftwerk mit voller Kraft werkt Energie AG Oberösterreich Tech Services

Wir planen, errichten, reparieren und warten Kraftwerksanlagen sowie Strom-, Gas- und Datennetze. Über weitere Details informieren Sie gerne unsere Berater, Tel.: +43 5 9000-3177, E-Mail: techservices@energieag.at techservices.energieag.at

Projekt KW Traunleiten 2019 zek Hydro 6_19.indd 31

Tech Services

Dezember 2019

21.11.2019 18:23:40

HYDRO

Blick in die Krafthaus-Baugrube im Sommer 2018

Foto: zek

Projekte

SCHUBERT Elektroanlagen GmbH sorgt für die elektro- und leittechnische Ausstattung.

ne von den Experten der technischen Versuchsanstalt (TÜV AUSTRIA TVFA Prüfund Forschungs-GmbH) genauestens unter die Lupe genommen wurden. Das Einbetonieren der Turbinengehäuse erfolgte im heurigen Jänner, parallel dazu wurden weitere Turbinenkomponenten im ANDRITZ-Werk im deutschen Ravensburg gefertigt, vormontiert und der Versuchsanstalt zur Endabnahme übergeben. Im Anschluss an die finalen Überprüfungen wurden die Bauteile nach einer getakteten Logistiksequenz auf die Baustelle transportiert und mittels Mobilkränen Stück für Stück eingehoben. „Bei der aktuellen Nassinbetriebnahme werden die Turbinen bei allen möglichen Einsatzszenarien ausgiebig getestet. Damit wird überprüft, ob die Maschinen auch die Leistung erbringen, die vom Betreiber erwartet wird – und die wir verkauft haben. Gleichzeitig ist damit sichergestellt, dass die Anlage auch bei Ausnahmesituationen oder Störfällen ordnungsgemäß funktioniert“, so Heutele. Die Stromproduktion des Kraftwerks erfolgt dem Stand der Technik entsprechend natürlich vollautomatisch. Zur Ausführung der entsprechenden elektro- und leittechnischen i

Ausstattung wurde der Automatisierungsspezialist SCHUBERT Elektroanlagen GmbH beauftragt. Der Hard- und Software-Lieferumfang der Niederösterreicher beinhaltete Schaltschränke, Verkabelungen sowie die Siemens-Steuerungen SIMATIC S7-300 und das Prozessleitsystem WinCC für verschiedene Anlagenteile. Dazu zählen sowohl die Wasserhaushaltsautomatik der Wehrsteuerung als auch die Verkabelung und Einbindung der 10 kV-Mittelspannungsschaltanlage in das Prozessleitsystem. Schubert sorgte darüber hinaus für die Anbindung von Eigenbedarfsanlagen, Sumpfpumpen, Sperrwasseranlagen und Gebäudeleittechnik. Komplettiert wurde der Auftrag mit den Schaltschränken für die Hilfsbetriebe und der Lieferung einer stationären Batterieanlage. INTERNATIONALES VORZEIGEPROJEKT AUS OÖ Beim Rundgang über das Kraftwerksgelände vergaß Wels Strom-Projektleiter Kalchauer nicht, auf die gute Zusammenarbeit mit der Energie AG hinzuweisen: „Als reine Betreibermannschaft hatten wir zu wenig Erfahrung für den anstehenden Kraftwerksneubau an der Traun, weswegen wir uns vor allem im

Foto: Künz

Foto: BHM

Ein Reinigungsdurchgang des Hochleistungsrechenreinigers am 70 m langen und 4,5 m hohen Rechenfeld nimmt maximal 8 Minuten in Anspruch.

Die Kraftwerkserneuerung war an eine Vielzahl von ökologischen Begleitmaßnahmen im Projektgebiet gekoppelt. Dazu zählte unter anderem die Revitalisierung eines rund 300 m langen Nebengerinnes im oberwasserseitigen Staubereich.

baulichen Bereich externe Unterstützung seitens der hochkompetenten Energie AG geholt haben.“ Geschäftsführer Gruber hält fest: „Ich bin der Meinung, dass der Neubau des Kraftwerks Traunleiten eines der besten Projekte von Wels Strom darstellt, aber auch eines der besten Projekte, die ich in einer Funktion begleiten durfte. Bei überregionaler Betrachtung ist das Projekt Traunleiten tatsächlich ein Vorzeigeprojekt: Wir haben die Kosten nicht überschritten und bewegen uns innerhalb des gesetzten Terminplans. Außerdem müssen wir uns in qualitativer Hinsicht keinerlei Sorgen machen, und haben darüber hinaus auch in arbeitsrechtlicher Hinsicht alles richtig gemacht. Kurzum ein Projekt, das über Österreich hinaus alle internationalen Standards erfüllt – und unsere Eigentümer sehr glücklich macht, nicht nur uns.“ Für die nachhaltige Stromproduktion im oberösterreichischen Zentralraum stellt das neue Kraftwerk Traunleiten, das Anfang kommenden Jahres seinen Regelbetrieb aufnehmen soll, definitiv einen Gewinn dar. Mit einem Regelarbeitsvermögen von rund 91 GWh wird die Anlage künftig den Jahresstrombedarf von rund 30.000 Haushalten abdecken.

Dezember 2019

Projekt KW Traunleiten 2019 zek Hydro 6_19.indd 32

21.11.2019 18:23:41

HYDRO

Projekte

Im Schulterschluss zum nachhaltigen Erfolg: Innerhalb von weniger als zweieinhalb Jahren haben die PORR Bau GmbH und die Felbermayr Bau GmbH & Co KG gemeinsam das neue Wasserkraftwerk Traunleiten errichtet. Es ist bereits im Probebetrieb und wird jĂ¤hrlich rund 90 Gigawattstunden nachhaltigen Strom produzieren. Wir freuen uns, mit unserem Know-how und unserer Expertise einen wichtigen Beitrag fĂźr die Region geleistet zu haben.

Projekt KW Traunleiten 2019 zek Hydro 6_19.indd 33

Dezember 2019

21.11.2019 18:23:41

HYDRO

Projekte

ST. GALLER ENERGIEVERSORGER BAUT AUF EIGENE WASSERKRAFTRESSOURCEN

Foto: zek

Foto: Rittmeyer

Der künstlich angelegte Chapfensee auf 1.030 m ü.M. wird seit Jahrzehnten von der St. Galler Gemeinde Mels für die Stromerzeugung genutzt. Nun wurden im Rahmen eines Mammutprojekts die beiden Staumauern saniert, das angeschlossene Kraftwerk Chapfensee-Plons erneuert und erweitert und um zwei Oberstufen ergänzt.

Es war ohne Zweifel ein Mammutprojekt für das EW Mels, das im Sarganserland seit Jahrzehnten seine Abnehmer mit Strom aus Wasserkraft versorgt: Im Zuge eines umfassenden Erneuerungs-, Sanierungs- und Erweiterungsprojekts, in das die Gemeinde in Summe rund 25,8 Millionen CHF investierte, konnte einerseits die Betriebssicherheit wiederhergestellt und anderseits ein beachtliches Erzeugungsplus von über 7 GWh erzielt werden. Neben der Sanierung der beiden Staumauern und der Erneuerung des Traditionskraftwerks Chapfensee-Plons wurden noch zwei weitere Kleinwasserkraftwerke sowie ein zusätzliches Trinkwasserkraftwerk errichtet. Nachdem sich der bürokratische Weg bis zur Konzession über 18 Jahre und der darauffolgende bis zur endgültigen Baugenehmigung noch einmal über 3,5 Jahre hinzogen, konnte das Gesamtprojekt im Wesentlichen in knapp zwei Jahren realisiert werden. Seit Dezember 2018 sind die neuen Anlagen in Betrieb und bewähren sich im täglichen Einsatz.

eit Jahrzehnten setzt man in der 8.600-Einwohner-Gemeinde Mels im Kanton St. Gallen auf die Wasserkraft. Bis heute stellt sie das Rückgrat der Energieversorgung dar, welche dem gemeindeeigenen EW Mels obliegt. Über ein 65 Kilometer langes Mittelspannungsnetz und ein 208 Kilometer langes Niederspannungsnetz versorgt das EWM heute knapp 4.600 Kunden. Eine zentrale Rolle in der Nutzung eigener Ressourcen kam dabei seit jeher dem Kraftwerk Chapfensee-Plons zu, das 1948 in Betrieb genommen wurde. Das Kraftwerk nutzt dabei die Speicherkapazität des Chapfensees von 430.000 m3 sowie die natürliche Gefällestufe von 550 m zwischen dem künstlich angelegten See auf 1.030 m Seehöhe und dem Maschinenhaus. Als Ende 1996 die Konzession dafür auslief, beschlossen die Verantwortlichen des EW Mels um eine Erweiterung der Konzession anzusuchen. „Wir hatten damals schon eine Oberstufe in Form des KW Weissenstein im

KW Plons.indd 34

Kopf und strebten demgemäß eine Konzessionserweiterung an“, erzählt der Geschäftsleiter des EW Mels, Erich Riget, und merkt lakonisch an: „Wir hätten nicht damit gerechnet, dass es bis zur Umsetzung am Ende so lange dauern würde. Vom ersten Brief der Konzessionserneuerung bis zur finalen Baubewilligung brauchte es 21,5 Jahre. Heute habe ich davon zwei Schränke mit Papieren.“ HANDLUNGSBEDARF WAR GEGEBEN Dabei lag im Grunde bereits dringender Handlungsbedarf vor. Das in die Jahre gekommene Kraftwerk Chapfensee-Plons benötigte zunehmend häufiger Unterhalts- und Wartungsarbeiten, es bedurfte ebenso einer dringenden Sanierung der Druckrohrleitung und der beiden Staumauern am Speicher Chapfensee. Die einzelnen Arbeiten waren nicht zuletzt deshalb mehrfach aufgeschoben worden, weil über eine lange Phase lediglich eine Übergangsbewilligung, jedoch keine

rechtskräftige Neukonzession vorgelegen war. Die rund 1.625 m lange Druckrohrleitung vom Chapfensee bis zur Zentrale Plons wies bereits Anzeichen von Stahlkorrosion auf. Zudem hatte Windwurfholz Dellen in die Oberfläche der Rohre geschlagen, und die Stützen der oberirdisch aufgeständerten Druckrohrleitung drohten gegebenenfalls bei Erdrutschen abzugleiten. „Für den Fall, dass wir die Sicherheit der Anlage nicht mehr gewährleisten hätten können, wäre das Kraftwerk abzuschalten gewesen – mit eklatanten wirtschaftlichen Folgen“, erklärt Erich Riget. Die altersbedingten Mängel betrafen aber auch bereits die beiden Staumauern an Ostund Nordseite des Speichersees. Im Zuge einer Absenkung des Sees zeigte sich, dass gerade im Bereich der Stauhöhe massive Schäden entstanden waren. Frostschäden und Materialausbrüche sowie eine zunehmende Undichtigkeit der Staumauern waren die unliebsamen Folgen.

Dezember 2019

24.11.2019 16:44:05

HYDRO

Projekte

GEMEINDE STIMMT KREDIT ZU Um ein Flickwerk teurer Einzelmaßnahmen zu verhindern und um zugleich die Nutzung der eigenen Wasserkraftressourcen noch effizienter zu gestalten, fasste das EW Mels den Beschluss, sämtliche Sanierungs-, Erneuerungs- und Erweiterungsmaßnahmen in ein Gesamtprojekt zusammen. Im Spätherbst 2015 stellte der Gemeinderat daher dem Volk den Antrag, dem Kredit für die geplanten Sanierungs- und Erweiterungsarbeiten in der Höhe von 25,8 Millionen CHF zuzustimmen. Dr. Guido Fischer, Gemeinderatspräsident von Mels, argumentierte zugunsten des Baukredits, indem er auf die bereits vorliegende Zusage der KEV (Kostendeckende Einspeisevergütung) verweisen konnte. Dank des Umstands, dass mit Ende Februar dieses Jahres der Mindestpreis für den erzeugten Strom für 25 Jahre aus „KEV-Geldern“ gesichert war, war der Gemeindesäckel keiner zusätzlichen Belastung ausgesetzt. Ein wichtiger Begleitumstand, der letztlich auch zu einem klaren Votum der Gemeindebürger für den Baukredit führte. Mit der KEV-Förderung ist sichergestellt, dass die aus der Investition resultierenden Kosten, wie Abschreibungen und Zinsen, gedeckt sind. Die Investitionskosten haben damit auch keinen Einfluss auf den Steuerfuß der Gemeinde. UMWELTVERTRÄGLICHKEIT WIRD GROSS GESCHRIEBEN Natürlich galt es bereits im Vorfeld, ein Höchstmaß an Umweltverträglichkeit des Projektes anzustreben. Mit der Kraftwerkssanierung wurde in der Folge auch eine vom Baudepartement des Kantons St. Gallen Foto: Emch + Berger

Foto: zek

Auf der Oberfläche der Staumauer wurde eine spezielle Abdichtungsschicht aufgetragen, die für die rauen Bedingungen im alpinen Bereich konzipiert ist.

Die Firma Isopermaproof aus dem Bündner Thusis gilt als absoluter Spezialist in Sachen Staumauersanierung. Auch im Fall der Chapfensee-Staumauern wurde das Unternehmen seinem guten Ruf gerecht.

Foto: EWA

Foto: Emch + Berger

Foto: Rittmeyer Foto: Rittmeyer

Frostschäden und Materialausbrüche hatten die beiden Staumauern so geschädigt, dass vermehrt Sickerwässer festgestellt wurden.

2009 erlassene Schutz- und Nutzungsplanung für die Region Chapfensee umgesetzt. Demzufolge wurde auf die hydroelektrische Nutzung des Oberlaufs des Cholschlagerbachs verzichtet, zudem wurde unter anderem auf der Alp Mädems eine Naturschutzzone ausgewiesen, der Überleitkanal vor dem Chapfensee sowie der Schmelzikanal in Plons sollten renaturiert werden. „Gerade der Schmelzibach war früher nur ein einfacher Kanal. Nach der nun erfolgten Renaturierung ist er wieder ein wunderschöner Bach. Das wurde natürlich auch von der Bevölkerung sehr positiv aufgenommen. Doch alleine die Renaturierung des Schmelzibachs hat rund 1 Million CHF gekostet“, so Erich Riget. Bereits bei der Planung wurde mit großer Rücksicht auf die Natur vorgegangen: Zum Beispiel wurde im Bereich der neuen Oberstufen-Anlage eine leichte Korrektur der Trasse vorgenommen. Dieser kleine Schwenk bedeutete in weiterer Konsequenz, dass man rund 1.200 m2 weniger Rodungsfläche, als ursprünglich bewilligt, benötigte. Das Konzessionsprojekt samt Umweltverträglichkeitsbericht wurde von den Umweltverbänden positiv aufgenommen. Von deren Seite erfolgte letztlich auch keine einzige Einsprache gegen das Projekt. Die gesamte Planung wurde vom Planungsbüro Emch + Berger vom Standort Brig umgesetzt. Ihnen zur Seite standen ihre Subunternehmen Rebau Engineering AG aus Poschiavo und SP Swisscontrolling GmbH aus Niederteufen. Die Oberbauleitung hatte die UBAG Ingenieur & Planer AG aus Samstagern inne, der zudem noch die Bauherrenvertretung oblag.

KORROSIONSSCHUTZ SPRITZBETON/SPRITZMÖRTEL ABDICHTUNGEN

isopermaproof.ch

KW Plons.indd 35

Dezember 2019

24.11.2019 16:44:11

HYDRO

Projekte

Foto: Rittmeyer

Auf rund 1.065 m ü.M. wurde das neue Kraftwerk Weissenstein errichtet. Hier wird das Wasser aus dem ebenfalls neuen Ausgleichsbecken Mädems turbiniert.

STAUMAUERSANIERUNG BRINGT SICHERHEIT Mit rund 3 Millionen CHF schlug die Sanierung der beiden Staumauern am Speichersee Chapfensee durchaus erheblich zu Buche. Doch die Arbeiten waren angesichts der Zunahme von Sickerwässern unumgänglich geworden. Dass man die Sanierung in das gesamte Kraftwerksprojekt mit integrierte, war insofern nachvollziehbar, als dadurch die erwartete Stillstandszeit des Kraftwerks für die Staumauersanierung mit dem generellen Stillstand während der Umbauphase der anderen Anlagenteile zusammenfiel – und somit keine speziellen Ausfallskosten entstanden. Bei den Staumauern handelt es sich um klassische Gewichtsstaumauern. Die Ableitung von allfälligen Hochwässern wird durch einen Grundablass sowie durch einen Überlauf an Für das neue Kraftwerk Weissenstein wurde eine 2.750 m lange Druckrohrleitung, bestehend aus duktilen Gussrohren DN300/DN400, verlegt.

der Mauer an der Nordseite gewährleistet. Neben der herkömmlichen Reparatur und Sanierung der aufgetretenen Schäden lag das Hauptaugenmerk auf der Abdichtung der Staumauern. Zu diesem Zweck wurde eine spezielle Abdichtungsschicht aufgetragen, die für die rauen Bedingungen im alpinen Bereich konzipiert ist und viele Jahre Betriebssicherheit garantieren soll. Nachdem der See im September 2017 für die Arbeiten abgesenkt wurde, konnte er im März 2018 wieder befüllt werden. Umgesetzt wurden die Sanierungsarbeiten erfolgreich von der Firma Isopermaproof aus Thusis, die das bewährte Dichtungssystem PP-DAM vollflächig auf den tragfähigen Untergrund applizierte. Dadurch braucht es keine Drainage zwischen Abdichtung und Mauerwerk. Das System PP-DAM liefert eine absolut dichte und dauerhafte Lösung, die dank des speziellen Aufbaus selbst durch meterdicke Eisschichten nicht in Mittleidenschaft gezogen wird. Außerdem können dank der enormen Reißdehnung und Reißfestigkeit der Abdichtungsmembrane Bewegungen der Staumauer problemlos aufgenommen werden.

QUELLEN FÜR STROMERZEUGUNG GENUTZT Im Zuge des Vorprojekts wurden unter anderem auch Variantenstudien für die Oberstufe angestellt, um zu eruieren, wie die einzelnen Gewässer bestmöglich genutzt werden könnten, beziehungsweise welche Kombinationsmöglichkeiten energiewirtschaftlich sinnvoll wären. Am Ende kristallisierte sich eine Variante heraus, in deren Gesamtkonzept auch die Nutzung der Quellen Mädems miteinfloss. Bislang war das Wasser im Gebiet Mädems bereits gefasst, aber nicht hydroelektrisch genutzt worden. Der Plan sah nun vor, dass auf 1.065 m ü. M. das neue Kraftwerk Weissenstein entsteht, in dem das Wasser aus dem Ausgleichsbecken Mädems turbiniert wird. Neu angelegt wurde dazu das Ausgleichsbecken Mädems, ein auf 1.655 m ü.M. gelegenen Speicher mit 500 m3 Fassungsvermögen, in den mehrere Quellen einmünden. Vom Ausgleichsspeicher wurde für eine maximale Ableitung von 130 l/s eine Druckrohrleitung bis zur Zentrale Weissenstein verlegt. Die 2.750 m lange Leitung überwindet dabei einen natürlichen Höhenunterschied von 583 m. Zum Einsatz kamen zug- und schubgesicherte Rohre aus duktilem Guss der Dimension DN400 / DN300, die vom Spezialisten für Rohre und Armaturen, der Firma TMH Hagenbucher AG aus Zürich, geliefert wurden. NEUES KRAFTWERK WEISSENSTEIN In dem kleinen Zentralengebäude auf rund 1.065 m ü. M. wurde ein qualitativ hochwertiger Maschinensatz installiert, der zugleich hohe Verfügbarkeit und Effizienz in der Performance garantiert. Konkret fiel die Wahl auf eine horizontalachsige, 2-düsige Peltonturbine, gefertigt, geliefert und montiert von der Firma Andritz HYDRO aus Jonschwil. Die

KW Plons.indd 36

photo: zek

Foto: Rittmeyer

Foto: zek

Foto: Emch + Berger

Das Wasser des Ausgleichsbeckens Mädems wird von einer 2-düsigen Peltonturbine aus dem Hause Andritz Hydro abgearbeitet. Sie ist auf eine Ausbauleistung von 650 kW ausgelegt.

Dezember 2019

24.11.2019 16:44:17

HYDRO

Foto: EW Mels

Auf 1.655 m wurde neu das Trinkwasserkraftwerk Mädems errichtet. Hier wurde eine SIGRIST Cross Flow Turbine in voll trinkwassertauglicher Ausführung installiert, die im Jahr durchschnittlich rund 120.000 kWh sauberen Strom ans Netz liefert.

Foto: EW Mels

Projekte

Die Fassung Cholschlagerbach wurde mit einem Seiteneinzug realisiert, der ein Maximum an Robustheit gewährleisten soll.

Maschine aus der Fertigung des Branchenprimus wurde optimal an die hydraulischen Bedingungen, also an die 130 l/s Ausbauwassermenge und die Fallhöhe von 583 m ausgelegt. Bei einem Nenndruck von 59 bar erreicht die Maschine eine Ausbauleistung von 650 kW. Die Turbine ist dabei direkt an das Wellenende des 3-phasigen Synchrongenerators aus dem Hause Hitzinger gekoppelt, der mit der hohen Nenndrehzahl von 1.500 Upm angetrieben wird. Im Regeljahr steuert der Maschinensatz im neuen Kraftwerk Weissenstein seit seiner Inbetriebnahme rund 2,36 GWh sauberen Strom zur Gesamtproduktion bei. TRINKWASSERKRAFTWERK MÄDEMS Das Trinkwasser, das aus den hochgelegenen Quellen in das neue Ausgleichsbecken Mädems geleitet wird, kann heute ebenfalls – zumindest zu einem Teil – der hydroelektrischen Nutzung zugeführt werden. Zu diesem Zweck wurde vor der Einmündung in den kleinen Speicher noch eine Trinkwasserturbine installiert. Dabei handelt es sich um eine kleine Durchströmturbine, die vom Schweizer Klein-Turbinenspezialisten Sigrist AG Turbinenbau aus Sachseln gefertigt und geliefert wurde. Die Maschine mit der Bezeichnung SIGRIST Cross Flow T16 ist zu 100 Prozent

„Swiss made“ und absolut trinkwasserkonform. Die Maschine ist zwar klein, beherbergt aber durchaus viel technisches Know-how. Sie besticht nicht nur durch ihre Wartungsarmut, sondern auch durch überzeugende Wirkungsgrade, wie im Rahmen von umfangreichen Tests auf dem Prüfstand der Fachhochschule Nordwestschweiz festgestellt wurde. Die Turbine des Trinkwasserkraftwerks Mädems ist auf 70 l/s bei einer Fallhöhe von 46 m ausgelegt. Dabei erreicht die Querstromturbine – wie sie auch genannt wird – bei einer Drehzahl von 1.000 Upm 21,5 kW. Immerhin 120.000 kWh trägt die Maschine im Regeljahr zur Gesamterzeugung des EW Mels bei. WASSERFASSUNG MIT SIPHON-SYSTEM Als weitere Oberstufe zum bestehenden KW Chapfensee-Plons bot sich letztlich die bislang ungenutzte Kaskade von der Fassung Cholschlagerbach bis zum Chapfensee an. Auch hier sollte ein neues, modernes Kleinwasserkraft integriert werden. Den Plänen von emch + Berger zufolge sollte das Wasser nun in einer Anlage abgearbeitet werden, die komplett unterirdisch angelegt werden sollte. Zu diesem Zweck wurde nicht weit vom Zentralenstandort Weissenstein die bestehende Wasserfassung Cholschlagerbach am selben

DOPPEL-COANDA IN SPEZIALANORDNUNG Auch im Inneren der Fassung wurden höchst innovative Wege beschritten: Bevor das Wasser in den angeschlossenen Sandfang strömt, wird es über einen Doppel-Coanda-Rechen

sigrist-integral-runner.ch

KW Plons.indd 37

Foto: EW Mels

Durch die vorgesetzten Stahlbohlen entsteht im Querschnitt eine Art Siphon, der effektiv das Einströmen von Geschwemmsel verhindert.

SIGRIST Cross Flow T16

sigrist-ag.ch

Standort komplett neu errichtet. In deren Konzept ließ der erfahrene Wasserkraftbetreiber Erich Riget seine Erfahrung und sein Know-how einfließen: „Mir war in diesem Punkt wichtig, dass die Fassung an einem alpinen Wildbach robust und betriebssicher gebaut wird. Daher haben wir gemeinsam mit unserem Planungspartner emch + Berger eine Fassung mit Seiteneinzug konzipiert, über deren Einlauffenster ein kleiner Vorsprung herausragt. Darauf hat man dann längsseitig Stahlblanken vorgesetzt. Somit haben wir im Querschnitt eine Art Siphon geschaffen, der effektiv größeres Geschwemmsel, aber auch Steine und Geröll abhält.“ Dieses bislang wenig bekannte System bewähre sich mittlerweile, so der Betreiber, in der Praxis bestens. Durch den Neubau konnte der Zufluss um rund ein Drittel auf nunmehr 1,8 m3/s erhöht werden. Eine neue Dotierwassereinrichtung wurde implementiert, damit ständig ausreichend Restwasser in das Bachbett des Cholschlagerbachs abgegeben wird.

Dezember 2019

24.11.2019 16:44:19

HYDRO

Foto: EW Mels

Eine ganz spezielle Anordnung der Coanda-Rechen (Wild Metal) findet sich im Inneren der neuen Fassung Cholschlagerbach. Das Wasser fließt hier von der Mitte über die links und rechts angeordneten Coanda-Systeme.

Foto: Rittmeyer

Projekte

Das neue Kraftwerk Chapfensee wurde gänzlich unterirdisch angelegt und ist in der malerischen Naturlandschaft fast unsichtbar.

Druckrohre der Dimension DN1000 zum Einsatz. Dabei handelt es sich um GFK-Rohre der Marke Hobas. STROM AUS DEM UNSICHTBAREN KRAFTWERK Was das Konzept des KW Chapfensee so elegant macht, ist vor allem die Tatsache, dass sämtliche Komponenten des Kraftwerks unterirdisch angelegt wurden – und selbst vom unterirdischen Krafthaus nur sehr wenig aus der Landschaft ragt. Das Herz dieses „unsichtbaren“ Kraftwerks bildet erneut eine Durchströmturbine, wenngleich ganz anderer Dimension wie jene im Trinkwasserkraftwerk Mädems. Der traditionsreiche Wasserkraftallrounder Wasserkraft Volk AG, kurz WKV, aus Gutach im Breisgau steuerte dazu eine 420 kW starke Cross-Flow-Turbine bei, die auf eine Ausbauwassermenge von 1.780 l/s und eine Fallhöhe von 29 Meter ausgelegt wurde. Die leistungsstarke Turbine mit zwei verschieden großen Leitklappen treibt über eine Kupplung einen 3-phasigen Synchrongenerator aus dem Hause Hitzinger an. In Summe wird das „Power-Couple“ im Regeljahr rund 1,7 GWh ans Netz liefern. Die Turbine für das KW Chapfensee wurde ebenfalls wohl bedacht gewählt. Einerseits ging es den Betreibern darum, an dieser Stelle

Foto: AF-Iteco

Foto: Rittmeyer

Foto: Rittmeyer Foto: EW Mels

Das unterirdische Kraftwerk Chapfensee beherbergt eine leistungsstarke Durchströmturbine vom Fabrikat WKV, die auf eine Leistung von 450 kW ausgelegt ist.

KW Plons.indd 38

eine sehr wartungsarme, aber zugleich auch effiziente und betriebssichere Maschine zu installieren. Darüber hinaus bietet die Turbine noch ein Qualitätsmerkmal, das man kaum bei vergleichbaren Turbinen findet: Sie hält sich auch bei wenig Wasser noch extrem lange am Netz. Dazu Erich Riget: „Wir wollten es genau wissen und haben ausgetestet, ab wann die Maschine in die Knie geht. Dabei sind wir mit der Beaufschlagung bis auf 8 kW runtergefahren, erst darunter ging sie vom Netz. Das sind weniger als 2 Prozent der Nennleistung, eine derartige Belastbarkeit nach unten kenne ich sonst von keiner anderen Maschine.“ Im Hinblick darauf, dass im Januar und Februar sehr wenig Wasser zur Verfügung steht, ein nicht zu unterschätzender Pluspunkt. DIFFIZILER RÜCKBAU DER DRL Der größte Sprung in Sachen Erzeugungsplus gelang allerdings mit dem Ausbau und der Erneuerung des bestehenden Kraftwerks Chapfensee-Plons. Doch für die Umsetzung war eine ganz Reihe durchaus aufwändiger baulicher Maßnahmen erforderlich. Für die Neuerrichtung der Druckrohrleitung vom Chapfensee bis zur Zentrale Plons galt es zuerst einmal, die alte Rohrleitung rückzubauen. Und dies sollte einige Herausforderungen mit sich brinDie komplette Leittechnik für sämtliche Kraftwerke wurde von der Rittmeyer AG aus Baar realisiert.

Foto: Rittmeyer

geführt. Von einem zentralen Überfall in der Mitte des Beruhigungsbeckens strömt das Wasser links und rechts über die beiden parallel zueinander angebrachten Coanda-Rechen. Im Konkreten wurden hier Coanda-Systeme vom Typ Grizzly Protec vom Südtiroler Branchenspezialisten Wild Metal installiert, die sich mittlerweile hundertfach in alpinen Fassungen bewähren – auch wenn Erich Riget zu Beginn etwas skeptisch war: „Ich konnte mir zu Anfang nur schwer vorstellen, dass dieses Patent mit dem feinen Lochblech gut funktioniert. Daher haben wir gleich nach der Installation einen Tauglichkeitstest beschlossen und haben mit einer leistungsstarken Pumpe Schmutzwasser mit 2,5 m3/s darüber geleitet – und es hat wunderbar funktioniert. Inzwischen bin ich von dem System überzeugt.“ Die Rechen verhindern den Eintrag von Material >1 mm und hält Makroorganismen effizient vom Triebwasserweg fern. Geliefert wurde der Coanda-Rechen, ebenso wie das Gros des stahlwasserbaulichen Equipments des Projekts, vom erfahrenen Stahlbauunternehmen Wild Armaturen AG aus Jona-Rapperswil. Für den Kraftabstieg wurde hier eine Druckrohrleitung aus GFK-Rohren erdverlegt. Konkret kamen dabei über eine Länge von 640 m

Dezember 2019

24.11.2019 16:44:26

HYDRO

Foto: EW Mels

Projekte

Die alte Rohrleitung wurde rückgebaut, die neue in der Dimension DN800 vom Team der STRABAG entlang der alten Trasse erdverlegt. Die duktilen Gussrohre, geliefert von TMH Hagenbucher, erwiesen sich aufgrund ihrer einfachen Verlegbarkeit als ideale Lösung.

Foto: EW Mels

Um die Rohrschüsse in den 315 m langen Stollen einzubringen, wurden diese auf kleinen Spezialwagen zum Einbauort verfahren.

gen. Mit dem Rückbau der bestehenden Stahldruckrohrleitung vom Durchmesser DN500/DN600 wurde das Bauunternehmen STRABAG mit Sitz in Schlieren betraut, die – abgesehen vom 315 m langen Stollenabschnitt – die komplette Leitung über eine Länge von 1.305 m in Zusammenarbeit mit der Firma Ecoservizi Valposchiavo rückbaute und der fachgerechten Entsorgung zuführte. Im Detail wurden sämtliche bestehenden Fixpunkte sowie die alten Aufständerungen der oberirdischen Leitung abgebrochen. Dieses Material wurde ebenso wie alte Druckleitung in ein Zwischenlager abtransportiert. Echte Spezialisten in Sachen Schadstoffsanierung erforderte dann jener Abschnitt, in dem die alte DRL durch den Stollen verlief. „Die Druckrohrleitung war mit Schadstoffen PCB und Schwermetallen belastet, sodass wir für die 315 m Rohrleitung Spezialisten engagieren mussten“, erinnert sich Erich Riget. Die Firma Mettler-Prader aus Chur nahm sich in der Folge ebenfalls in Zusammenarbeit mit Ecoservizi Valposchiavo des Problemfalls an. Für einen professionellen Rückbau wurde die Druckrohrleitung im Stollen in eine reißfeste Spezialfolie eingepackt, um sowohl die Umwelt als auch die Atemwege der Arbeiter vor Ort zu schützen. Anschließend wurde die Rohrtrennmaschine mittels eines Rings um das Rohr gespannt. Entlang dieses Rings rotierte in der Folge ein hydraulisch betriebenes Messer, das im sogenannten Kaltschnittverfahren Stück um Stück des Rohres abtrennt. Die anfallenden Späne werden in einer Wange aufgefangen und von den Spezialisten von Mettler-Prader fachmännisch entsorgt. Die Rohrstücke wurden im Anschluss mittels Wasserhöchstdruck dekontaminiert. Innerhalb eines Monats, von Ende Oktober 2017 bis Ende November 2017 wurde dieser Spezialauftrag erfolgreich abgewickelt.

ROHRVERLEGUNG BEI EIS UND SCHNEE Für die Verlegung der neuen Druckrohrleitung DN800 wurde schließlich ebenfalls die STRABAG mit den Tiefbauarbeiten, also dem Aushub der Rohrtrasse betraut. Die Hauptarbeiten dabei umfassten den Aushub von rund 3.500 m3 Lockergestein sowie 3.000 m3 Felsmaterial, inklusive zweier Bach- und vierer Straßenquerungen. Außerdem wurden Kontrollschächte und Fixpunkte in Ortbetonweise errichtet. Zusätzlich wurden im Abstand von 50 m Lehmriegel in der Trasse eingebaut. Während die Firma Mettler-Prader die Druckrohrleitung unteridisch verlegte, war das Team der STRABAG zusätzlich noch mit der Verlegung der Kabelrohranlagen über eine Länge von 2.600 m betraut. Im Mai 2018 konnten die Tiefbauarbeiten für die Rohrverlegung abgeschlossen werden.

Rohre und Armaturen TMH Hagenbucher AG · Friesstrasse 19 · CH-8050 Zürich T 044 306 47 48 · info@hagenbucher.ch · www.hagenbucher.ch

STRABAG AG, Hauptstr. 34, 8867 Niederurnen, Tel. +41 55 617 23 23, tiefbau.ch@strabag.com, www.strabag.com

90x65mm_3mm_SSP_STRA_CH_Plons_20191119.indd 1

KW Plons.indd 39

Alles aus einem Guss

21.11.19 13:56

Dezember 2019

39 25.11.2019 12:37:57

HYDRO

Projekte

Foto: zek

Das Herz der neuen Anlage besteht aus einer 2-düsigen Peltonturbine aus dem Hause WKV. Die Maschine treibt einen 3-phasigen WKV-Synchrongenerator an. Im Vergleich zur alten Maschine, die auf 4,5 MW ausgelegt war, kommt die neue Turbine auf eine Ausbauleistung von 7,2 MW.

Was die Wahl des eingesetzten Rohrmaterials anging, kann man ebenfalls nicht von einer Standardlösung sprechen: Die Verantwortlichen des EW Mels entschieden sich mit dem Gussrohrsystem der Firma TMH Hagenbucher für eine höchst robuste und langlebige Lösung. Konkret handelt es sich dabei um Rohre, die innen mit einer Zementmörtelschicht ausgekleidet sind und außen eine Panzerung aus Faserzementmörtel tragen. Über eine Gesamtlänge von 1.680 m wurden Rohre DN800 der Druckklassen K9, K10, K12 und K16 verlegt. Dass man mit diesem qualitativ sehr hochwertigem Rohrmaterial die richtige Wahl getroffen hatte, sollte sich schon sehr früh zeigen: Da der ursprünglich avisierte Termin für die Rohrverlegung im August 2017 nicht gehalten, sondern erst im November desselben Jahres mit den Arbeiten begonnen werden konnte, bedurfte es eines Rohrtyps, der sich auch unter schwierigsten äußeren Bedingungen verlegen ließ. Schnee und Minusgrade waren die Begleitumstände im Spätherbst, als man mit der Verlegung begann. Kein anderes Rohrmaterial kann unter derartigen Witterungsbedingungen ohne besondere Schutzmaßnahmen eingebaut werden. Dies sollte sich in diesem Spätherbst sehr deutlich zeigen. Für eine zügige Verlegung nutzte das Verlegeteam Hilfsmittel wie eine Materialseilbahn oder Forstfahrzeuge auf den schmalen Gebirgspfaden. Duktile

Gussrohre mit FZM-Panzerung und der bewährten BLS/TFK-Schubsicherung eignen sich hervorragend für hohe Drücke. In Summe lieferte TMH Hagenbucher für das Gesamtprojekt in Mels Druckrohrsysteme für eine Gesamtlänge von knapp 6 km. MASCHINE ERFÜLLT DIE ERWARTUNGEN Entgegen den ersten Pläne verzichteten die Bauherren aus Mels auf einen Umbau des alten Kraftwerksgebäudes in Plons. „Ursprünglich war ein Maschinenensemble, bestehend aus zwei unterschiedlichen Maschi-

...und der Strom fliesst

Ihr Partner für Energielösungen in der Hoch- und Mittelspannung

www.kekgmbh.ch Knobel Engineering Kandertal GmbH | CH-3714 Frutigen | +41 33 671 01 01 | info@kekgmbh.ch

Dezember 2019

191120_Inserat_Zek_Zeitschrift.indd 1

KW Plons.indd 40

Die schweren Maschinenteile wurden per Tieflader ins Krafthaus hineingefahren, dann über Panzerwalzen bis zum Montageort gerollt – und dann eingehoben.

Foto: EW Mels

Eine sichere und zuverlässige Stromversorgung ist unser Ziel. Von der Planung, über die Umsetzung bis zur Übergabe eines Gesamtsystems realisieren wir Ihr Vorhaben.

22.11.2019 11:49:29

24.11.2019 16:44:30

HYDRO

MASCHINENTECHNIK AUS EINER HAND Bei einer Fallhöhe von 529 m und einer Ausbauwassermenge von 1,5 m3/s ist die WKV-

Rund 22,8 GWh liefert das rundum erneuerte KW Plons heute ans Netz des EW Mels.

Turbine auf eine Ausbauleistung von 7,2 MW ausgelegt. Das Laufrad treibt den Rotor des direkt gekoppelten 3-Phasen-Synchrongenerators an, der ebenfalls aus der eigenen Fertigung von WKV stammt. Der 35 Tonnen schwere Generator verfügt über eine Wasserkühlung mit einem geschlossenen Wärmekreislauf und ist auf 8.000 kVA ausgelegt. Zusätzlich weist der leistungsstarke Energiewandler eine externe Ölschmieranlage für die Generator-Lagerschmierung auf. Außerdem ist im Hinblick auf einen stabilen Inselbetrieb an der Generator-

Im Gegensatz zu Druckrohrleitung und Maschinenausrüstung blieb das Zentralengebäude unverändert.

Foto: EW Mels

nensätzen, vorgesehen. Damit wäre ein Umbau des bestehenden Zentralengebäudes unumgänglich gewesen. Wir haben aber mit unseren beiden Partnern emch + Berger sowie der Kek (Knobel Engineering Kandertal GmbH) umgeplant, und mit dem gewählten Turbinentyp eine Lösung gefunden, die wir in die bestehenden Kubaturen einpassen konnten – auch wenn dies dazu führte, dass die neue Maschine heute in einer diagonalen Ausrichtung im Krafthaus steht“, so Erich Riget. Die Wahl fiel somit auf eine einzelne Turbine, die sich am besten für die herrschenden Hochdruckbedingungen eignen sollte: eine 2-düsige Peltonturbine aus dem Hause WKV, die nicht nur dank hoher Wirkungsgrade, sondern auch dank einer ausgesprochenen Laufruhe überzeugt. „Die Maschine ist so leise, dass man sich daneben mühelos unterhalten kann“, schwärmt Erich Riget. Er spricht von „echter deutscher Wertarbeit“, die alle Erwartungen übererfüllt habe. Die beiden Steuerungsdüsen sowie der Strahlablenker werden über Hydraulikzylinder geöffnet, geschlossen werden sie per Federkraft. Die Anlage verfügt über ein hydraulisches Drehzahlregler-Aggregat, das für den Inselbetrieb geeignet ist und durch sehr schnelle Reaktionszeiten gekennzeichnet ist. „Diese Turbine reagiert dank des speziellen Regleraggregats und der Rittmeyer-Steuerung wirklich sehr schnell, was für den Inselbetrieb eine wichtige Voraussetzung darstellt. Sie ist ein echter Ferrari“, freut sich Joachim Kipp, Senior Commissioning Engineer bei WKV.

Foto: Rittmeyer

Projekte

welle eine extra Schwungmasse angebracht. Der ebenfalls von WKV mitgelieferte Kugelhahn wird über einen Hydraulikzylinder geöffnet und über ein Fallgewicht geschlossen. Außerdem wurde ein kleines Bypasssystem mit Absperrarmatur und Energievernichtungsventil zum Entleeren der kompletten Druckrohrleitung installiert. Generell beinhaltete das Auftragspaket für WKV die komplette Montage inkl. der Inbetriebnahme. Dass man beim Maschinensatz für das neue Kraftwerk Chapfensee-Plons auf einen einzigen Ausrüster vertraute, hat durchaus gute Gründe, wie Erich Riget darlegt: „Es macht einfach Sinn, dass man nur einen Ansprechpartner hat, wenn es um etwaige maschinelle Probleme geht. Uns haben die Maschinen von WKV wirklich überzeugt.“ KOMPETENTE AUFGABENTEILUNG Umgesetzt wurde die gesamte elektromaschinelle Ausrüstung unter der Ägide des renommierten Branchenunternehmens Knobel Engineering Kandertal GmbH aus Frutigen, die für die Projektierung von Elektromechanik und Leittechnik für die Anlagen KW Plons, KW Weissenstein und KW Chapfensee verantwortlich zeichnete. Darüber hinaus wurde das Unternehmen aus dem Kanton Bern mit den Ausschreibungen Elektromechanik, Elektrotechnik und Leittechnik dieser Kraftwerke, ebenso wie mit dem Ausführungsprojekt, sowie der Bauleitung Elektromechanik betraut. Hinzu kamen noch die Planung und Begleitung der Inbetriebnahme der Kraftwerke.

KW Plons.indd 41

Dezember 2019

24.11.2019 16:44:34

HYDRO

Projekte

In der Leitwarte des EW Mels laufen alle Fäden zusammen. Von hier aus können sämtliche Anlagen kontrolliert und gesteuert werden. Dank der neuen Erzeugungskapazitäten produziert man heute mehr Strom aus regionalen Ressourcen als im eigenen Netz verbraucht wird.

Foto: zek

Foto: Rittmeyer

Das abgearbeitete Wasser aus dem KW Chapfensee fließt direkt dem Stausee zu.

Im Auftrag von KeK erarbeitete der Schweizer E-Technik- und Automatisierungsspezialist Rittmeyer AG aus Baar in der Folge ein richtungsweisendes Leittechnik-Konzept, dasmaximale Kommunikations- und Steuerungsmöglichkeiten gewährleisten sollte. Die Leittechnik konnte nach modernsten Kriterien und den individuellen Vorstellungen der Betreiber konzipiert werden. (Detailbericht dazu in zek HYDRO 5/2019) i

SCHRITT IN DIE „RECHNERISCHE AUTARKIE“ Mit Dezember letzten Jahres konnten sämtliche relevanten Arbeiten des Großprojektes in

Mels abgeschlossen und die Kraftwerke in den Probebetrieb genommen werden. Erich Riget zeigt sich stolz auf das gelungene Mammutprojekt, das in den Stoßzeiten bis zu 13 zeitgleich laufende Baustellen aufwies. Vor allem, dass man es in einer Nettobauzeit von circa 14 Monaten realisieren konnte, freut ihn besonders und lässt ihn die ausgezeichnete Kooperation mit den beteiligten Partnern betonen. „Wenn man bedenkt, dass die Vorlaufzeit bis zur finalen Bewilligung 21,5 Jahre in Anspruch genommen hat, war die bauliche Umsetzung im Vergleich dazu ein Klacks“, sagt der Geschäftsleiter des Unternehmens.

Er verweist dabei auch auf die beachtliche Steigerung in Sachen Stromproduktion, die sich aus der Erneuerung des KW Chapfensee-Plons sowie den realisierten Oberlieger-Kleinkraftwerken ergeben hat. In Summe werden heute in einem Durchschnittsjahr um rund 7 GWh mehr ans Netz geliefert. „In unserem Netz haben wir bislang 34 GWh an Eigenstrom verkauft. Dank unserer neuen Anlagen speisen wir heute im Schnitt 35,5 GWh Strom in unser Verteilnetz. Das bedeutet, dass wir den wichtigen Sprung über die ‚Energieneutralität‘ geschafft haben und nun rein rechnerisch autark sind“, freut sich Erich Riget.

Technische Daten TWKW Mädems

KW Chapfensee

KW Weissenstein

KW Plons

• Ausbauwassermenge: 70 l/s

• Ausbauwassermenge: 1.780 l/s

• Ausbauwassermenge: 130 l/s

• Ausbauwassermenge: 1.500 l/s

• Netto-Fallhöhe: 46 m

• Netto-Fallhöhe: 29 m

• Netto-Fallhöhe: 590 m

• Netto-Fallhöhe: 529 m

• Turbine: Durchströmturbine

• Turbine: Pelton 2-düsig

• Fabrikat: Sigrist AG

• Fabrikat: WKV

• Fabrikat: Andritz HYDRO

• Fabrikat: WKV

• Leistung: 21,5 kW

• Leistung: 420 kW

• Leistung: 650 kW

• Leistung: 7.200 kW

• Drehzahl: 1.000 Upm

• Drehzahl: 375 Upm

• Drehzahl: 1.500 Upm

• Drehzahl: 750 Upm

• Generator: Asynchron Generator

• Generator: Synchron Generator

• Fabrikat: VEM / Kobel

• Fabrikat: Hitzinger

• Fabrikat: WKV

• Jahresproduktion: 120.000 kWh

• Jahresproduktion: 1,7 GWh

• Jahresproduktion: 2,36 GWh

• Jahresproduktion: 22,8 GWh

Druckrohrleitungen: • Zuleitung Schwiwaldquellen:

630 m DN250

• ÜL Weissenstein-Chapfensee GFK: 617 m DN1000

• Zuleitung Rietquellen:

815 m DN200

• DL Chapfensee-Plons:

• DL Tüfenboden-Weissenstein:

KW Plons.indd 42

Eckdaten:

983 m DN400 1.864 m DN300

• DL total:

1.683 m DN800

6592 m

• Rohrmaterial: Guss / Vertrieb: TMH Hagenbucher

• • • • •

Antrag Konzession (Ern. + Erw.) KW Plons : April 1996 Konzessionserteilung: Juni 2014 Baubewilligung: Oktober 2017 Staumauersanierung: Okt. 2017 - März 2018 Beginn Netzparallelbetrieb: Dezember 2018

Dezember 2019

25.11.2019 12:38:48

HYDRO

Projekte

Generatoren für Generationen!

n High efficiency Generatoren bis 40 MVA n Perfekte Lösungen für alle Wasserturbinen n Spannung bis 15 kV n Garantie bis zu 5 Jahren n Weltweiter After-Sales-Service n Wirkliches „Made in Germany“

Wasserkraft Volk AG

KW Plons.indd 43

sales.geno@wkv-ag.de

+49(0) 7685 9106-0

www.wkv-ag.com

24.11.2019 16:44:39

HYDRO

Projekte

n der ehemaligen Sowjetrepublik Georgien nimmt die Georgian Water and Power Ltd. (GWP) eine führende Rolle bei der Wasserversorgung der Hauptstadt Tiflis ein. Versorgt werden von der GWP rund 1 Million Einwohner, staatliche Institutionen sowie Industrie- und Gewerbekunden. Zum Aufgabengebiet des über 3.000 Mitarbeiter beschäftigenden Unternehmens zählt dabei sowohl die Wasserversorgung als auch die Entsorgung. Darüber hinaus nutzt GWP seine Infrastruktur zur Stromgewinnung aus Wasserkraft an insgesamt drei Standorten. Das mit Abstand größte Kraftwerk befindet sich am Fuß des 1986 durch einen Dammbau errichteten Zhinvali-Reservoirs, welches einen wesentlichen Anteil zur Wasserversorgung von Tiflis und der Umlandregion beisteuert. In der vom Reservoir gespeisten Wasserkraftanlage erzeugen zwei auf jeweils 65 MW-Engpassleistung ausgelegte Francis-Turbinen im Regeljahr rund 365 GWh Strom. Neben der Großanlage Zhinvali betreibt die GWP noch das Kraftwerk Tetritskhevi mit einer installierten Leistung von rund 12 MW. Das dritte und neueste Wasserkraftwerk hat der Energiekonzern erst im Vorjahr in der Ausleitungsstrecke des Kraftwerks Zhinvali

Für das georgische Kraftwerk Bodorna fertigte der Kleinwasserkraftspezialist GUGLER Water Turbines GmbH aus Oberösterreich eine Kaplan-Turbine in horizontaler Pit-Ausführung mit einer Engpassleistung von 2.556 kW. Um die Montage vor Ort so unkompliziert wie möglich zu gestalten, wurde der Maschinensatz in weiten Teilen vormontiert ausgeliefert.

beim Bodorna Reservoir in Betrieb genommen. WESTEUROPÄISCHE TECHNIK IM KAUKASUS HOCH IM KURS Bei der technischen Ausstattung des Neubaus Bodorna vertraute GWP auf das Know-how der weltweit renommierten GUGLER Water Turbines GmbH aus Österreich. Mit der Ausnahme Australien konnten die Oberösterreicher, die in ihrer Firmenhistorie mehr als 1.000 Turbinen gefertigt haben, bislang ihre Kompetenz auf allen Kontinenten unter Beweis stellen. In der Kaukasusrepublik Georgien, an der Grenze zwischen Europa und Asien, hatte GUGLER vor einigen Jahren bereits ein Kraftwerk mit seinen bekannt hochwertigen Lösungen ausgestattet. Den Zuschlag zur Lieferung eines elektromechanischen Kom-

plettpakets für das Projekt Bodorna sicherte sich GUGLER im Rahmen einer internationalen Ausschreibung, der Auftrag stellte gleichzeitig die erste Zusammenarbeit mit der GWP dar. GUGLER-Projektleiter Stefan Hartl weist darauf hin, dass sich das Land seit seiner Abspaltung von der Sowjetunion in wirtschaftlicher Hinsicht stark westlich orientiert hat, bei Infrastrukturprojekten haben westeuropäische Technik und Know-how generell einen hohen Stellenwert. Dies zeigte sich unter anderem auch bei der Generalplanung des Projekts, mit deren Ausführung ein Schweizer Ingenieurbüro beauftragt wurde. ENERGIEPOTENTIAL VORMALS UNGENUTZT Das neue Kraftwerk am rund 1 Million m³ fassenden Bodorna Reservoir – benannt nach der rund 800 Einwohner zählenden Ortschaft Foto: GWP

Im Oktober des Vorjahres wurde am rund 45 km nördlich der Landeshauptstadt Tiflis gelegenen Bodorna Reservoir ein neues Wasserkraftwerk des Energieversorgers Georgian Water and Power Ltd. offiziell eingeweiht. Den Auftrag zur Lieferung der kompletten elektromechanischen Ausstattung erteilten die Betreiber an die international hochaktive GUGLER Water Turbines GmbH aus Österreich. Errichtet wurde das Kleinkraftwerk an einem neu geschaffenen Auslass des Reservoirs, wobei 32 m³/s Ausbauwassermenge und eine Bruttofallhöhe von 8,1 m zur Stromgewinnung genutzt werden können. Als Herzstück der neuen Anlage lieferte GUGLER eine horizontale Kaplan Turbine in Pit-Bauweise. Unter Volllast schafft das Kraftpaket eine Engpassleistung von mehr als 2,5 MW. Die erzeugte Energie im Ausmaß von rund 15 GWh im Regeljahr wird von der GWP zur Stromversorgung der eigenen Infrastrukturanlagen genutzt.

Foto: GUGLER

ÖSTERREICHISCHE TECHNIK SORGT FÜR EFFEKTIVE STROMERZEUGUNG BEIM KW BODORNA IN GEORGIEN

Nach einer Bauzeit von rund 10 Monaten wurde der Neubau am Bodorna Reservoir Anfang Oktober 2018 offiziell in Betrieb genommen.

Dezember 2019

Projekt KW Bodorna zek Hydro 6_19 NEU.indd 44

22.11.2019 09:17:49

HYDRO

Bodorna – entstand zwischen November 2017 und Oktober 2018 innerhalb von rund zehn Monaten Bauzeit. In infrastruktureller Hinsicht fungiert das Bodorna Reservoir als Unterbecken des noch viel größeren Zhinvali-Reservoirs im Norden. Zur Verbindung der beiden Wasserspeicher dient ein rund 10 km langer unterirdischer Kanal mit 8 m Durchmesser. Von Bodorna aus wird das Wasser schließlich weiter Richtung Hauptstadt verteilt, wo es vor der Verwendung im öffentlichen Trinkwassernetz entsprechend aufbereitet wird. Die Errichtung eines Wasserkraftwerks am Bodorna Reservoir konnte mit vergleichsweise geringem Bauaufwand in die Realität umgesetzt werden. Das grundsätzliche Konzept des Projekts bestand darin, neben dem alten Speicherauslass, an dem die potentielle Energie des ausströmenden Wassers bislang quasi vergeudet wurde, einen neuen Ausleitungskanal sowie ein dazugehöriges Wasserkraftwerk zu errichten. Nach der Turbinierung fließt das abgearbeitete Triebwasser über einen offen ausgeführten Unterwasserkanal wieder in den ursprünglichen Gewässerverlauf zurück.

Foto: GUGLER

Projekte

Die Leitapparat-Verstelleinrichtung der Turbine sowie das im stählernen Pit montierte Getriebe und der damit gekoppelte Synchron-Generator sind für Wartungszwecke optimal zugänglich. Im Regeljahr kann der hocheffektive Maschinensatz rund 15 GWh Strom produzieren.

Technische Daten • Ausbauwassermenge: 32 m3/s • Bruttofallhöhe: 8,1 m • Turbine: Kaplan-Pit • Laufrad Ø: 2.240 mm • Engpassleistung: 2.556 kW • Hersteller: GUGLER Water Turbines GmbH • Generator: Synchron • Drehzahl: 750 U/min • Nennscheinleistung: 2.900 kVA • Hersteller: Marelli • Regelarbeitsvermögen: ca. 15 GWh/a

Viel Fingerspitzengefühl war beim Einheben der rund 60 t schweren Baugruppe gefragt.

TURBINE SCHAFFT ÜBER 2,5 MW Zur Stromgewinnung kann das Kraftwerk Bodorna insgesamt 32 m³/s Ausbauwassermenge und eine Bruttofallhöhe von 8,1 m nutzen, unter Volllast kommt die Turbine auf eine Engpassleistung von 2.556 kW. Für optimale Zuflussbedingungen sorgt ein am Einlaufbereich des Kraftwerks installierter vertikaler Schutzrechen. Aufgrund des geringen Anteils von Treibgut im Wasser konnte auf den Einbau einer Rechenreinigungsmaschine verzichtet werden. Hartl ergänzt, dass die Turbine mit ihrem Laufraddurchmesser von 2.240 mm konstruktionsbedingt gut mit Geschwemmsel zurechtkommt, wodurch der Stababstand des Schutzrechens relativ großzügig ausgefallen ist. Damit der Synchron-Generator des Maschinensatzes möglichst kom-

Projekt KW Bodorna zek Hydro 6_19 NEU.indd 45

pakt ausgeführt werden konnte, wurde die Verbindung zwischen der langsam drehenden Turbine und dem auf 750 U/min ausgelegten Energiewandler mittels Getriebelösung hergestellt. Das Getriebe und der in horizontaler Richtung gekoppelte Synchron-Generator in luftgekühlter Ausführung wurden im nach oben hin offenen Pit des Kraftwerks situiert. Kontrollen oder Wartungen können somit bei optimaler Zugänglichkeit durchgeführt werden. Zum Verstellen von Laufrad und Leitapparat der doppeltregulierten Kaplan-Maschine dient ein Hydraulikaggregat, das oberhalb

Foto: GUGLER

VORMONTAGE SPART ZEIT BEIM EINBAU Als Herzstück des Kraftwerks lieferte GUGLER eine horizontale Kaplan-Turbine in Pit-Ausführung, eine für die hydraulischen Gegebenheiten und die nutzbare Fallhöhe am Anlagenstandort ideale Lösung. „Um die Montage auf der Baustelle so einfach wie möglich zu gestalten, wurde die Maschine bei ihrer Fertigung schon zu weiten Teilen vormontiert. Der Einbau vor Ort konnte somit innerhalb weniger Tage erfolgen. Vom fertigen Maschinensatz fehlten im Prinzip nur das Saugrohr und der Generator, die ausgelieferte Baugruppe setzte sich aus der Turbine inklusive Laufradring und Leitapparat sowie Pit-Gehäuse und Getriebe zusammen“, erklärt Ste-

fan Hartl. In logistischer Hinsicht stellten die Abmessungen des fast kompletten Maschinensatzes mit einem Gewicht von rund 60 t wiederum erhöhte Anforderungen hinsichtlich des Transportaufwands dar. Der Weg nach Georgien führte die Baugruppe zuerst auf dem Landweg vom im italienischen Friaul beheimateten Fertigungsbetrieb zum Hafen nach Triest. Von dort verlief die Reise zuerst auf dem Seeweg über das Mittelmeer zum türkischen Hafen Mersin und weiter via Lkw zum Bestimmungsort in den Kaukasus. Nach der Ankunft auf der Baustelle konnte der Maschinensatz unter Einsatz zweier Mobilkräne innerhalb kurzer Zeit eingehoben und montiert werden, gleich im Anschluss folgten die sekundären Betonarbeiten. Nach Abschluss der Bautätigkeiten im Krafthaus ging es zügig weiter mit den Installationen der elektrotechnischen Ausstattung, diese wurde im Obergeschoss des Gebäudes untergebracht.

Dezember 2019

22.11.2019 09:17:50

Projekte

Foto: GWP

Foto: GUGLER

HYDRO

Für den Kraftwerksbau am Bodorna Rervoir, dessen Fassungsvermögen rund 1 Million m3 beträgt, wurde ein neuer Ausleitungskanal geschaffen. Das Bild zeigt das Schützenhaus am Beginn des Einlaufbauwerks.

An der Inbetriebnahmefeier des GWP-Prestigeprojekts nahm als Ehrengast auch der georgische Minister für regionale Entwicklung und Infrastruktur Ilia Begiashvili teil. Dieser machte in seiner Rede deutlich, dass dem Projekt Bodorna zukünftig noch viele weitere folgen sollen, um die wirtschaftliche Entwicklung des Landes anzutreiben.

des Pits platziert wurde. Darüber hinaus beinhaltete das GUGLER-Komplettpaket die auf einem SCADA-System basierende Anlagensteuerung, die Mittelspannungsschaltanlage, einen Transformator sowie ein Dieselaggregat zur Notstromversorgung. SCHRITT IN DIE RICHTIGE RICHTUNG Nach Abschluss der Montage- und Installationsarbeiten, die in kooperativer Weise unter GUGLER-Supervision von vorwiegend lokalen Kräften durchgeführt wurde, konnte die Anlage schließlich im Herbst 2018 in den Probebetrieb übergehen. Bereits Anfang Ok-

tober wurde die Fertigstellung des GWP-Prestigeprojekts im Rahmen einer Inbetriebnahmefeier entsprechend gewürdigt. Zu den hochrangigen Teilnehmern der von großem Medienecho begleiteten Veranstaltung zählte unter anderen der für regionale Entwicklung und Infrastruktur zuständige georgische Minister Ilia Begiashvili. In seiner Ansprache betonte Begiashvili, dass die wirtschaftliche Entwicklung des Landes stark von einer zuverlässigen und flächendeckenden Stromversorgung abhänge. Der Ausbau entsprechender Infrastruktur sowie die Errichtung von auf erneuerbare Energieträger fokussier-

Kaplan Turbinen Pelton Turbinen Francis Turbinen

ten Erzeugungsanlagen müsse auch in Zukunft stetig vorangetrieben werden. Unter diesen Voraussetzungen bezeichnete der Minister die Fertigstellung des Kraftwerks Bodorna, in dessen Bau rund 3,9 Millionen Euro investiert wurden, als einen wichtigen Schritt in die richtige Richtung, dem zukünftig noch viele weitere folgen sollen. Mit ihrem neuesten Wasserkraftwerk kann die GWP alljährlich rund 15 GWh Strom aus eigener Kraft erzeugen, der von den Betreibern in symbiotischer Form direkt zum Betrieb der energieintensiven Wasserversorgungsanlagen verwendet wird.

• Weltweit aktiv • Modernisierungen • Finanzierung und After-Sales-Service • Schlüsselfertige Anlagen • Höchste Qualität und Wirkungsgrad • Betreiber Know-How • Langjährige Erfahrung

bis zu 25MW

Liquid Energy - Solid Engineering 46

info@gugler.com www.gugler.com

Dezember 2019

Projekt KW Bodorna zek Hydro 6_19 NEU.indd 46

22.11.2019 09:17:50

HYDRO

Projekte

Foto: zek

Seit Anfang Oktober dieses Jahres befindet sich das neue „Doppel-Kraftwerk“ Dun in der Südtiroler Gemeinde Vintl im Probebetrieb. Im Inneren des neuen Zentralengebäudes sind die beiden Maschinensätze untergebracht, die das Wasser aus unterschiedlichen Ableitungen verarbeiten. In Summe erzeugen beide im Regeljahr rund 6,5 GWh sauberen Strom.

PUSTERTALER GEMEINDE REALISIERT DOPPELKRAFTWERK MIT LANGER VORGESCHICHTE Zwischen den ersten Plänen und der Inbetriebsetzung des neuen Kraftwerks Dun im unteren Pustertal lagen fast zwei Jahr zehnte. Die Gründe für den langen Vorlauf sind mannigfach, sie waren aber zu einem wesentlichen Teil den langwierigen Diskussionen über die Beteiligungen im Vorfeld sowie der fehlenden Rechtssicherheit hinsichtlich der italienischen Förder situation geschuldet. Letzten Sommer konnten die beiden Projektpartner, die Gemeinde Vintl und die Energiegenossenschaft Pfunders, schließlich mit den Bauarbeiten beginnen. Seit Anfang Oktober dieses Jahres ist das Kraftwerk, das genau genom men aus zwei Anlagen mit jeweils einer eigenen Ableitung besteht, im Probebetrieb. Mit den beiden vertikalachsigen, mehr düsigen Peltonturbinen aus dem Hause Geppert liefert das neue Kraftwerk Dun in der Ortschaft Pfunders jährlich durch schnittlich 6,5 Gigawattstunden sauberen Strom ans Netz. Damit ist die Gemeinde Vintl heute rein rechnerisch in der Lage, das gesamte Gemeindegebiet mit den vier Fraktionen mit Wasserkraftstrom zu versorgen.

bgleich die Gemeinde Vintl mit ihren vier Weilern Niedervintl, Obervintl, Weitental und Pfunders alles mitbringt, was Touristen an Südtirol schätzen, spielt der Fremdenverkehr hier bislang noch keine allzu große Rolle. „Ein Grund dafür ist sicherlich, dass sich hier in Vintl schon seit langem einige größere und zum Teil auch sehr erfolgreiche Betriebe angesiedelt haben. Dank dieses wirtschaftlichen Privilegs ist der Ausbau des Tourismus bei uns ein wenig zu kurz gekommen“, erzählt der Bürgermeister der 4-Fraktionen- Gemeinde Vintl, Dr. Walter Huber, mit ein wenig Bedauern. Er verweist darauf, dass man in Vintl daher schon immer auf andere wirtschaftliche Einnahmequellen baute. Dazu zählt neben einer starken Industrie seit längerem auch die Energiewirtschaft, im Speziellen die Wasserkraft. „Wir sind 2001 auf Gemeindeebene mit einem Gesamtkonzept gestartet,

SUCHE NACH GEMEINSAMEN NENNER „Im Vorfeld wurde viel über die Beteiligungsstruktur der Kraftwerksgesellschaft debattiert. Dabei galt es, unterschiedliche Interessen unter einen Hut zu bringen – private ebenso wie jene der betroffenen Weiler. Es brauchte also seine Zeit, bis die Betreibergesellschaft stand“,

dessen Kern die Realisierung von drei Wasserkraftwerken bildete“, so Bürgermeister Huber. Während eines davon in den folgenden Jahren gebaut und in Betrieb genommen werden konnte, sollte sich die Geschichte um das dritte Kraftwerk, das E-Werk Dun, über viele weitere Jahre hinziehen.

KW DunVar_5s.indd 47

Dezember 2019

24.11.2019 16:49:12

HYDRO

GRÜNES LICHT AM ENDE DES TUNNELS Die 2013 erteilte Ableitungskonzession sollte allerdings noch keineswegs grünes Licht bedeuten. Noch fehlte die Zustimmung für die staatliche Ökostromförderung. „In Summe beläuft sich das gesamte Projekt auf eine Investitionssumme von 8 Millionen Euro. Wirtschaftlich sinnvoll darstellen ließ es sich nur auf Basis der Ökostromförderung – und die blieb uns anfänglich verwehrt“, erzählt der Bürgermeister, der heute zugleich Präsident der Betreibergesellschaft ist. In den Jahren 2013 und 2014 schaffte man es nicht auf die Liste jener 125 Ökostromprojekte im Kon-

für einen Baubeginn im Spätsommer überarbeitet und angepasst werden mussten“, erinnert sich der Bürgermeister. Für die beauftragten Bauteams sollten sich dadurch zusätzliche Herausforderungen ergeben. ZWEI KRAFTWERKE UNTER EINEM DACH Streng genommen handelt es sich beim Kraftwerk Dun um zwei getrennte Kraftwerke, deren Maschinensätze unter einem Dach untergebracht wurden. Mit dem Weitenbergerbach und dem Pfundererbach werden zwei unterschiedliche Bäche genutzt, es wurden zwei separate Wasserfassungen, zwei separate Druckrohrleitungen errichtet und das Triebwasser wird in unterschiedlichen Turbinen abgearbeitet, sogar die Rückgabekanäle und die Einspeisungen sind voneinander getrennt. Die strikte Trennung der beiden Anlagen rührt von den unterschiedlichen Leistungsdimensionen her, die letztlich ein unterschiedliches Niveau des Fördertarifs nach sich ziehen. Gemeinsam haben die Anlagen, dass es sich um Hochdruck-Anlagen handelt. Das abgearbeitete Wasser gelangt nach der Rückgabe direkt zur Wasserfassung der Ableitung nach Meransen, wo das Wasser durch einen 11,3 km langen Stollen zum Großkraftwerk Mühlbach geleitet wird. Das neue Kraftwerk Dun stellt somit eine Art Oberlieger-Anlage zu jener in der Nachbargemeinde dar.

Robustes Tirolerwehr als Wasserfassung in der schwer zugänglichen „Duner Klamm“.

Foto: zek

Foto: EUT

Denkbar schwierige äußere Umstände für die Bauarbeiten in der Duner Klamm, wo die Wasserfassung für die Ableitung Weitenbergerbach in Form eines Tirolerwehrs mit einem angeschlossenen Doppelkammer-Entsander gebaut wurde.

tingent der staatlichen Ökostromförderung, im Jahr darauf wurde sie ausgesetzt. Erst 2016 gelang der Sprung auf den Listenplatz, wenn auch denkbar knapp. Walter Huber: „Auf der Liste mit 125 Projekten wurde unser Projekt an der 123. Stelle gereiht. Dieses knappe Hineinrutschen bedeutete für uns in der Folge eine weitere Verzögerung. Der Grund dafür waren die Rekurse einiger Projektwerber, die es nicht auf die Liste geschafft hatten. Die Rekurse richteten sich in erster Linie gegen die Kriterien der Erstellung der Liste.“ Angesichts des schwelenden Rechtsstreits waren die Banken in der Folge sehr zögerlich mit Kreditvergaben geworden. Doch die Projektinitiatoren unter der Führung von Walter Huber kämpften weiter – und wurden schließlich zwei Jahre später für ihren langen Atem belohnt. „Im Frühling 2018 sind die Rekurse zurückgezogen worden. Damit herrschte nun Rechtssicherheit, sodass die Banken grünes Licht für den Kredit gaben. Bauen konnten wir damit aber immer noch nicht, da sich vor uns noch eine weitere Hürde aufgebaut hatte: Die Ableitungskonzession verfällt, sollte nicht innerhalb von fünf Jahren gebaut werden – und genau dieses Szenario drohte uns. Obwohl wir diesen bürokratischen Stolperstein glücklicherweise relativ rasch aus dem Weg räumen konnten, bedeutete diese letzte Verzögerung in weiterer Konsequenz, dass die Planungen

Foto: BRAUN

erinnert sich Walter Huber. 2013 war es schließlich soweit: Das Projekt KW Dun erhielt die entsprechenden Ableitungskonzessionen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die neue Betriebsgesellschaft zu 30 Prozent von der Gemeinde Vintl, zu weiteren 30 Prozent von der landeseigenen SEL, sowie zu 40 Prozent von der eigens dafür gegründeten Energiegenossenschaft Pfunders gehalten. Doch dies sollte sich noch ändern. Mit einer Gesetzesänderung, wonach sich das Land Südtirol aus Wasserkraftprojekten unter einer installierten Leistung von 3 MW zurückzieht, fielen die Beteiligungen des Landes beim Kraftwerk Dun an die Gemeinde Vintl zurück, die heute 60 Prozent der Anteile hält.

Verlegung der Druckrohrleitung aus duktilen Gussrohren für die Ableitung Pfundererbach DN600 im Steilhang durch die Baufirma Ploner. Foto: Glanzer

Die beiden voneinander getrennten Druckrohrleitungen der Ableitungen Pfundererbach DN600 und Weitenbergerbach DN800 vor der Einmündung in die neue Zentrale des Kraftwerks Dun auf rund 1.370 m Seehöhe.

Foto: Glanzer

Foto: EUT

Projekte

Dezember 2019

KW DunVar_5s.indd 48

24.11.2019 16:49:16

HYDRO

Die Rohrbruchklappen werden im Notfall über ein Fallgewicht geschlossen.

Foto: zek

Foto: KELAG

Foto: zek

Projekte

An der Fassung Pfundererbach auf 1.625 m Seehöhe wurde ein Coanda-Rechen vom Südtiroler Stahlwasserbauspezialisten Gufler Metall installiert.

SCHWIERIGE BEDINGUNGEN IN DER KLAMM Beide Kraftwerke sind im hochalpinen Bereich situiert. Während die Wasserfassung der Ableitung Weitenbergerbach auf 1.460 m Seehöhe gelegen ist, wurde jene der Ableitung Pfundererbach sogar auf 1.626 m errichtet. „Bedingt durch die Verzögerung der Erteilung der GSE-Zusage bis Mitte Sommer ergaben sich sowohl für die Errichtung der Fassungen als auch für die Verlegung der Druckrohrleitungen wesentliche Änderungen und zusätzliche Herausforderungen“, erklärt der Projektleiter Geom. Markus Gruber vom Brixener Planungsbüro EUT Engineering GmbH. „Nachdem die Verträge für die Rohrverlegung erst im September unterzeichnet werden konnten, war die Verfügbarkeit der Rohre erst im Oktober gegeben“, so Gruber. Grundsätzlich stellte der Bau der Fassung am Weitenbergerbach eine erhebliche Herausforderung dar. Das lag vor allem an den beengten räumlichen Bedingungen in der engen Duner Klamm, die zudem auch von Steinschlag und im Winter durch Lawinenabgänge gefährdet ist. Zudem gilt der Weitenbergerbach auch als echter Wildbach, der nach Regenfällen schnell anschwillt und zudem große Mengen an Sedimentfracht mit sich bringt. „Aus diesem Grund haben wir uns hier für ein

liert, der von der Firma Gufler Metall aus Moos in Passeier geliefert und montiert wurde. Das circa 9 m breite Coanda-System ist auf ein Schluckvermögen von 500 l/s ausgelegt. Die Vorteile von Coanda-Rechen im alpinen Bereich ist bekannt: Sie sind einerseits sehr wartungsarm und filtern andererseits effektiv und zuverlässig Sedimente aus dem anströmenden Triebwasser. Hinzu kommt, dass Coanda-Rechen auch im Winter bei Eis und Schnee in der Regel ausgezeichnet funktionieren. Der gesamte Stahlwasserbau wurde vom bekannten Branchenprofi Gufler Metall geliefert, angefangen von den elektrisch bzw. hydraulisch betriebenen Schützen für beide Fassungen bis hin zu den Rohrbruchsicherungsklappen mit Fallgewicht und Auslösemechanismus, Ausbaustück und MiniHydraulikanlage – einmal in der Dimension DN800 für die Anlage Weitenbergerbach und STAHLWASSERBAU AUS DEM PASSEIERTAL einmal in der Dimension DN600 für die AusDie unerwarteten Verzögerungen für den leitung Pfundererbach. Für die Fassung am Baustart vereitelten den Baustart an der WasWeitenbergerbach steuerte Gufler Metall serfassung im hinteren Pfunderertal für 2018 nicht nur das 7 m breite Tirolerwehr bei, sonkomplett. Die Witterungsbedingungen im KG sowie das Einlaufdern auchMetall zwei Feinrechen, Spätherbst über 1.600 m erforderten eine Gufler Handwerkerzone Nr. 2 rohr mit Konus und Anschlussflanschen für Verschiebung der Arbeiten in den Frühling 39013 Moos in Passeier die Druckrohrleitung DN800. Mit dem Dop2019. Tel. 0473 643861 pel-Kraftwerk Dun konnte das erfahrene UnIm Gegensatz zur Fassung am WeitenbergerFax 0473aus 648656 bach wurde hier ein Coanda-Rechen instalternehmen dem Passeiertal einmal mehr klassisches, robustes Tirolerwehr entschieden. Außerdem haben wir einen langen Doppelkammer-Sandfang mit 22 m Länge angeschlossen, um die Sedimente vom Triebwasserweg fernzuhalten“, erklärt Markus Gruber. Aufgrund des verspäteten Baubeginns bei der Fassung Weitenbergbach und der dort eingeschränkten Arbeitsmöglichkeiten wurde eine zusätzliche Baustelleneinrichtungsfläche samt Zugangsturm errichtet, da parallel zu den Betonarbeiten am Einlaufbauwerk noch der Aushub fertig gestellt werden musste. Bis Wintereinbruch wurde das gesamte Einlaufbauwerk sowie die Hälfte der Entsanderkammern errichtet. Mit Frühjahr 2019 wurden die Arbeiten wieder aufgenommen, das Fassungsbauwerk konnte bis Mitte Juli dieses Jahres fertiggestellt werden.

Info@guflermetall.it

Gufler Metall KG Gufler Metall Nr. KG2 Handwerkerzone

Stahlwasserbau, Schweißen von Druckrohrleitungen, Stahlbau - Schlosserarbeiten, Inox- Arbeiten

Handwerkerzone Nr. 2 39013 Moos in Passeier 39013 Passeier Tel.Moos 0473in643861 Tel. Fax0473 0473643861 648656 Fax 0473 648656 Info@guflermetall.it Info@guflermetall.it

Foto: BRAUN

Stahlwasserbau, Stahlwasserbau, Schweißen von Druckrohrleitungen, Schweißen von Druckrohrleitungen, Stahlbau - Schlosserarbeiten, Stahlbau - Schlosserarbeiten, InoxInox- Arbeiten Arbeiten

KW DunVar_5s.indd 49

Dezember 2019

25.11.2019 12:42:00

HYDRO

Projekte

Die gesamte elektro- und steuerungstechnische Ausrüstung wurde von der Firma EN-CO realisiert.

Foto: zek

Während die größere 6-düsige Turbine, die das Wasser aus dem Weitenbergerbach turbiniert, auf eine Nennleistung von 810 kW kommt, erreicht die kleinere 4-düsige Maschine der Ableitung Pfundererbach eine Nennleistung von 1.085 kW. Beide Turbinen wurden vom Tiroler Wasserkraftspezialisten Geppert designt, geliefert und montiert.

AUFWÄNDIGE ROHRVERLEGUNG IM STEILHANG Durch teilweise sehr schwieriges, felsiges Terrain wurde einerseits die Druckrohrleitung für die Ableitung Weitenbergerbach über eine Länge von 1.123 m in DN800 unterirdisch verlegt. Über insgesamt 1.965 m erstreckt sich die Druckrohrleitung für die Ableitung Pfundererbach in DN600. Die gesamten Rohrverlegungsarbeiten waren durchaus anspruchsvoll. In Summe mussten vier Unterquerungen der Bäche erstellt werden, dabei wurde die Leitung in einem Rohrgraben verlegt, der stellenweise auf bis zu 9 m Tiefe hinunterreichte, um eventuelle Hoch- oder Tiefpunkte zu vermeiden. Die Mindestüberdeckung lag bei 1,5 m. Dem Bauteam von Ploner Bau, bzw. dem beauftragten Subunternehmen Brunner & Leiter aus Weißenbach im Ahrntal, gelang es innerhalb von 5 Monaten die insgesamt fast 3,2 km langen Druckrohrleitungen für das neue Doppel-Kraftwerk zu verlegen. Parallel zu den Gussrohren wurden im Rohrgraben auch ein Kabel für die Stromversorgung sowie LWL- Kabel für Internet und Kraftwerkssteuerung mitverlegt. Im Nachhinein findet Bürgermeister Walter Huber durchwegs lobende Worte für die einheimischen Baufirmen, die nicht nur schnell und kompetent gearbeitet hätten, sondern sich darüber hinaus auch stets sehr flexibel präsentiert hätten: „Mit der baulichen Umsetzung können wir sehr zufrieden sein. Es gab zahlreiche Aufgaben zu meistern, wie etwa den Bau einer temporären Bachquerung oberhalb der Maschinenhausbaustelle im ersten Bauabschnitt, bevor die neue Zufahrtsbrücke errichtet wurde. Oder: Dass es der Kooperation von Gasser Markus und Brunner & Leiter gelungen ist, die Zufahrtstraße zum Gasthof auf der Bodenalm auch in den Zeiten des Schmelzwassers permanent offen zu halten. Das war eine logistische Meisterleistung.“

Foto: EUT

SCHUTZ VOR EISBRUCH UND LAWINEN Ein keineswegs unwesentlicher Bestandteil des gesamten Bauvorhabens betraf eine Ausgleichsmaßnahme, die sowohl baulich als auch wirtschaftlich höchst aufwändig war – und noch nicht fertig realisiert wurde: eine nagelneue Steinschlag-Galerie am Eingang zur Duner Klamm.

Um die neue Zentrale des Kraftwerks per Lkw erreichen zu können, wurde eine neue Zufahrt sowie eine neue Brücke errichtet, an der Belastungsproben und Verformungsmessungen durchgeführt wurden.

Foto: zek

seine Qualitäten im Stahlwasserbau unter Beweis stellen und kann damit auf eine weitere Referenz in seiner Firmengeschichte verweisen.

„Durch diese Engstelle mit teilweise überhängenden Wänden führt der Weg hinauf zu einem Weiler der Fraktion Pfunders, in dem noch einige Höfe angesiedelt sind. Der höchstgelegene noch bewirtschaftete Hof auf 1.620 m Seehöhe liegt in diesem Bereich. Um diesen Bewohnern eine bessere und vor allem sicherere Zugänglichkeit zu gewährleisten, hat man sich als Ausgleichsmaßnahme darauf geeinigt, hier eine neue Galerie zu errichten“, erzählt Bürgermeister Huber. „Wir haben den ersten Teil der insgesamt 270 m langen Galerie bereits 2017 gebaut, bevor es mit den spezifischen Kraftwerksarbeiten begann. Der zweite Teil wird kommendes Jahr finalisiert. In der Zwischenphase galt es alle Energien auf die Umsetzung unseres Doppel-Kraftwerks zu bündeln.“ Rund 800.000 Euro flossen alleine in die neue Steinschlag-Galerie. Für die Bewohner im hinteren Teil des Tals ein wahrer Segen. Schließlich war der Weg bislang nicht nur gefährdet durch Steinschlag und Eisbruch, sondern im Winter immer wieder durch Lawinenabgänge versperrt. HARMONISCH IN LANDSCHAFT INTEGRIERT Auf rund 1.370 m Seehöhe, etwas oberhalb von jener Stelle, wo das Wasser des Pfundererbachs in die Wasserfassung der Eisackwerke eingespeist wird, wurde der Platz für das neue Maschinenhaus gewählt. Es wurde nach den Plänen von EUT Engineering an jener Stelle errichtet, an der zuvor ein altes Wärterhäuschen stand, das der SEL gehörte. „Hier wohnte einst der Schleusenwärter, der für die Ableitung zum Kraftwerk Mühlbach verantwortlich war. Das alte Gebäude war schon in die Jahre gekommen und nicht mehr sehr ansehnlich. Wir haben es von der SEL erworben, es war der ideale Standort für die neue Anlage“, so Walter Huber. Um das neue Maschinenhaus mit dem Lkw erreichen zu können, wurde eine eigene Zufahrt mit einer Brücke errichtet. Im Zuge der Bauarbeiten für Maschinenhaus und Rohrkünette stießen die Bauteams immer wieder auf jene markanten grünen Findlinge aus Serpentin-Gestein, für

Dezember 2019

KW DunVar_5s.indd 50

24.11.2019 16:49:26

HYDRO

Projekte

dererbach bei einer Netto-Fall- zeugen, der in unmittelbarer Nähe des neuen höhe von 250 m und einer Krafthauses ins 20 kV-Netz der Edyna, einer Ausbauwassermenge von maxi- Alperia-Tochtergesellschaft, eingespeist wird. mal 500 l/s eine Ausbauleis- Für die Gemeinde Vintl bedeutet die Inbetung von 1.112 kW. Die Dü- triebnahme des Kraftwerks das Ende eines senregelung wird bei beiden langen und mühsamen Wegs. Vorrangig stellt Turbinen mittels elektrischer das Kraftwerk aber eine wichtige Einnahmequelle für die 4-Fraktionen-Gemeinde dar. In Antriebe vorgenommen. Geliefert wurden die beiden Vintl weiß man um die nachhaltige BedeuMaschinensätze im Juni bzw. tung dieser Anlage, die dazu beiträgt, dass die Juli dieses Jahres. Nachdem Südtiroler Gemeinde heute mit ihrer BeteiliAnfang September die Tro- gung am Kraftwerk Winnebach in Terenten ckeninbetriebnahme erfolg- und ihrem 1,7 GWh-Trinkwasserkraftwerk reich durchgeführt werden immerhin selbst rund 8 GWh Ökostrom im konnte, folgte einen Monat Jahr erzeugt. Rein rechnerisch reicht dies zweispäter die Nassinbetriebnahme fellos aus, um sämtliche Haushalte der 3.300-Seelen-Gemeinde mit Strom aus eigeder beiden Maschinensätze. Für die gesamte elektro- nen Wasserkraftressourcen zu versorgen. mechanische Ausrüstung des Kraftwerks zeichnete das Konsortium EN-CO/Geppert verantwortlich, das sich im Rahmen der Ausschreibung durchsetzen konnte. Die Südtiroler-Tiroler Kooperative hat in den letzten Jahren schon häufig das gemeinsame Know-how unter Beweis gestellt. Während der E-Technik-Spezialist EN-CO aus Ratschings für eine moderne und effiziente Steuerung und Automatisierung der Anlage sorgt, liefert der traditionsreiche Turbinenbauer aus Hall leistungsstarke Turbinen am Puls der Zeit. Das neue Kraftwerk Dun gilt als weitere Referenz der gelungenen Zusammenarbeit. Foto: zek

Die Verantwortlichen in Vintl bewiesen bei der Realisierung des neuen Kraftwerks einen langen Atem: Kraftwerksleiter Sebastian Brunner und Bürgermeister Dr. Walter Huber. (vl)

die das Gemeindegebiet bekannt ist. Die Findlinge wurden nicht nur sehr passend in die Landschaft integriert und im Umfeld der neuen Maschinenzentrale aufgestellt, darüber hinaus beschloss man auch, das grüne Gestein als ortstypisches Element für die Gebäudefassade zu verwenden. Das neue Maschinenhaus fügt sich damit hervorragend in die Naturlandschaft ein, ohne seinen technischen Charakter zu verleugnen. KLEINERE MASCHINE MIT MEHR POWER Im Inneren beherbergt das großzügige Gebäude die beiden Maschinensätze der jeweiligen Ableitungen. Es handelt sich entsprechend ihrer Auslegung um unterschiedlich große, vertikalachsige Peltonturbinen aus dem Hause Geppert, die jeweils einen direkt gekoppelten Generator vom Fabrikat Hitzinger antreiben. Interessanter Weise stellt der kleinere der beiden Maschinensätze den leistungsstärkeren Teil des Doppel-Kraftwerks dar. In diesem Fall gilt: Fallhöhe schlägt Triebwassermenge. Während die 6-düsige Turbine der Ableitung Weitenbergbach auf eine Fallhöhe von 98,5 m und einen maximalen Durchfluss von 950 l/s ausgelegt ist und damit auf eine Ausbauleistung von 836 kW kommt, erreicht der Maschinensatz Pfun-

energy-control.it

ENDE EINES STEINIGEN WEGS Seit 4. Oktober dieses Jahres ist das neue Doppel-Kraftwerk im Probebetrieb. Die ersten Wochen liefen bereits sehr erfolgversprechend, wie auch der verantwortliche Kraftwerksleiter Sebastian Brunner bestätigt: „Derzeit arbeiten die Firmen ENCO und Geppert noch an den Feinjustierungen. Aber grundsätzlich läuft die Anlage bereits sehr ruhig und effektiv. Bis zum Frühling, wenn die Schneeschmelze einsetzt, werden die beiden Maschinen dann perfekt vorbereitet sein.“ Zusammen werden die beiden Anlagen im Regeljahr rund 6,5 GWh sauberen Strom er-

Technische Daten Doppel-Kraftwerk Dun Ableitung Pfundererbach • • • • • •

Ableitung Weitenbergerbach

Netto-Fallhöhe: 250,5 m Ausbauwassermenge: 500 l/s Turbine: Vertikale Peltonturbine Düsenzahl: 4 Fabrikat: Geppert Drehzahl: 1.000 Upm Ausbauleistung mech.: max. 1.112 kW Generator: Synchron 3-phasig Fabrikat: Hitzinger Druckrohrleitung: Länge: 1.965 m Ø DN600 Guss n

• Stahlwasserbau: Gufler Metall • Steuerung & Automatisierung: EN-CO

• • • • • •

Netto-Fallhöhe: 98,5 m Ausbauwassermenge: 950 l/s Turbine: Vertikale Peltonturbine Düsenzahl: 6 Fabrikat: Geppert Drehzahl: 500 Upm Ausbauleistung mech.: max. 836 kW Generator: Synchron 3-phasig Fabrikat: Hitzinger Druckrohrleitung: Länge: 1.123 m Ø DN800 Guss

• Regelarbeitsvermögen total: 6,5 GWh

• Planung: EUT Engineering • Inbetriebnahme: Anf. Oktober 2019

KW DunVar_5s.indd 51

Dezember 2019

25.11.2019 12:42:23

HYDRO

Foto: EWA

Projekte

Nach gut einem Jahr Bauzeit nähert sich das Kraftwerksprojekt Schächen im Kanton Uri seinem Abschluss. Aktuell laufen die Inbetriebsetzungsarbeiten an der kleinen „Winterturbine“, um das Kraftwerk noch vor dem Jahreswechsel ans Netz zu bringen. Im Regelbetrieb erzeugen die drei Maschinensätze genug Strom, um damit rund 3.600 Urner Haushalte versorgen zu können.

KRAFTWERK SCHÄCHEN IM SCHLUSSSPURT An der Baustelle des Kraftwerks Schächen im Kanton Uri herrscht konzentrierte Betriebsamkeit. Das Projekt befindet sich in der finalen Phase seiner Umsetzung. Während letzte Maßnahmen an der neuen Wasserfassung vorgenommen werden, arbeiten Spezialisten bereits an der Trockeninbetriebsetzung der kleinen „Winterturbine“, die noch vor dem Jahreswechsel den Betrieb aufnehmen und Strom erzeugen wird. Die beiden großen Maschinensätze werden plangemäß mit Einsetzen der Schneeschmelze im kommenden Frühjahr bereit für den Vollbetrieb des Kraftwerks sein. Das neue Kraftwerk Schächen, das von den bewährten Projektpartnern EWA, Kanton und Korporation Uri, realisiert wird, nutzt den letzten verfügbaren Teil in der Kaskade des Schächen vor dessen Einmündung in die Reuss. Im Regeljahr wird es Strom für rund 3.600 Urner Haushalte liefern.

er Schächen liegt dem EWA gewisser maßen in der DNA“, sagt Werner Jauch, Verwaltungsratspräsident der KW Schächen AG und Vorsitzender der Ge schäftsleitung von EWA. Schließlich kommt dem Gewässer innerhalb der 80 größeren Ur ner Bächen tatsächlich eine besondere Bedeu tung zu: Bereits 1894 hatte der Urner Re gierungsrat eine Konzession für die hydroelektrische Nutzung des Bachs erteilt – und wenig später errichtete EWA sein erstes Kraftwerk am Schächen, das im Februar 1895 in Betrieb ging. Es war die Geburtsstunde des EWA. Im Laufe der Jahre folgten weitere Kleinkraftwerke, die den Bach Stück für Stück, Kaskade für Kaskade energetisch nutz bar machten. Effektiv ungenutzt blieb bis zu letzt nur der unterste Abschnitt des Schächens – von der Rückgabe des Kraftwerks Bürglen bis zur Einmündung in die Reuss. Somit er scheint es folgerichtig und konsequent, dass das EWA hier den kraftwerkstechnischen „Lückenschluss“ anstrebte. 2009 startete man mit der Projektidee in das

Vorprojekt – nicht ahnend, dass sich in der Folge doch einige massive Hürden auftürmen würden. „Wir waren von Beginn an mit un terschiedlichen Herausforderungen konfron tiert: Es begann mit der Zusammensetzung der wirtschaftlichen Trägerstruktur, die in diesem Fall etwas Zeit benötigte, und setzte sich fort mit dem UVP 1. Stufe und dem UVP 2. Stufe, sowie einer aufwändigen Kon zessionsbewilligung. Wir sahen uns auch mit Einsprachen konfrontiert. Zum Glück konn ten wir diese in einem konstruktiven Dialog ausräumen – und sind froh, dass das im Kan ton Uri noch so gut funktioniert“, freut sich Werner Jauch. UMSETZUNG MIT BEWÄHRTEN PARTNERN Die aufwändige Vorarbeit der erfahrenen Wasserkraftplaner und Betreiber des EWA sollte letztlich auch den erhofften Erfolg brin gen. Nachdem der Urner Landrat im Septem ber 2016 die erforderliche Nutzungskonzessi on erteilt hatten, wurde im November 2016 die Kraftwerksgesellschaft – die KW Schächen

AG – gegründet. Sie wird heute von EWA mit 51 Prozent, dem Kanton mit 34 Prozent so wie der Korporation Uri mit 15 Prozent ge halten. Wie bei vorangegangenen Kraft werksprojekten hatten sich also auch beim KW Schächen die drei bewährten Partner er neut gefunden. Nachdem die beiden Gemein den Schattdorf und Bürglen ihrerseits grünes Licht signalisierten, stand dem Baubeginn im Herbst letzten Jahres nichts mehr im Weg. Als eine der größten Herausforderungen des Projektes sah man sich mit der in Planung begriffenen „West-Ost-Verbindung WOV“, konfrontiert, die für eine Verkehrsentlastung im Urner Talboden sorgen soll. „Da die WOV auch das RUAG-Areal, wo die Zentrale des neuen Kraftwerks situiert ist, tangiert, war von Beginn an eine enge Abstimmung mit den Verantwortlichen des Verkehrsprojekts unum gänglich. Und diese Koordination hat letztlich sehr gut funktioniert“, resümiert Werner Jauch zufrieden. Doch es sollten noch andere Her ausforderungen im Zuge des Baufortschritts auftauchen, die für rauchende Köpfe sorgten.

Dezember 2019

KW Schächen.indd 52

22.11.2019 16:32:07

HYDRO

Die neue Wasserfassung wurde direkt unterhalb des Auslaufs des bestehenden Traditionskraftwerks Bürglen angelegt, eine eigene Entsandung ist somit obsolet.

Blick ins Innere der Rohrleitung DN1600, die über die gesamte Länge von 2,5 Kilometer mit dem bewährten Flowtite-System von Amiblu erstellt wurde.

res aufgeschüttet. Leider war das Wetter im Advent äußerst nass – und die Baupiste wur de zweimal weggeschwemmt“, erzählt Simon Kempf, Projektleiter Energie, und erläutert im Detail, warum dieses Malheur zu einer echten Bedrohung für das Projekt wurde: „Hätte es beim dritten Anlauf nicht geklappt, hätten wir dieses Baulos um ein ganzes Jahr verschieben müssen – und damit hätte unser Terminplan nicht mehr gehalten.“ Ein derar tiges Worst-Case-Scenario wollte man sich nicht ausmalen: Schließlich ist die KEV-Zu sage an den Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Anlage gebunden. Sollte das Kraftwerk nicht vor dem Jahreswechsel Strom ans Netz liefern, fällt die Anlage aus der KEV-Förde rung. Alleine aus diesem Grund durfte beim dritten Versuch mit der Baupiste im Bach bett nichts mehr schiefgehen – und zum Glück tat es das auch. Die Rohrleitung wur de mustergültig in die Böschung unterhalb der Häuserreihe verlegt, sodass davon heute nichts mehr sichtbar ist.

Foto: Glanzer

Um in diesem Abschnitt die Rohrleitung in die Böschung zu integrieren, wurde eine Baupiste aufgeschüttet, die zweimal vom Hochwasser weggeschwemmt wurde.

Beim dritten Anlauf klappte es: Mit großem baulichen Aufwand wurde die Druckrohrleitung in der orographisch linken Böschungsseite des Schächens verlegt.

KW Schächen.indd 53

dem Bereich Klausenstraße, war zwar im Vor feld schon bekannt, dass man im Untergrund auf Trinkwasserrohre stoßen würde. Was nicht bekannt war: Die Rohre waren älter als angenommen und im Grunde auszutauschen. „Es war natürlich verständlich, dass die Ge meinde die Gelegenheit nutzen und die Roh re gleich ersetzen wollte. Aber wir wollten natürlich weiterarbeiten. Der kleine Unter bruch bedeutete für uns eine kleine Verzöge rung, die wir aber wieder aufholen konnten“, erinnert sich Simon Kempf. Generell stellten die beengten Platzverhältnis se schwierigste Voraussetzungen für die Rohr verlegung dar. Um den Schnitt mit den Hö henquoten einzuhalten, wurde die neue Druckrohrleitung, bestehend aus GFK-Roh ren vom Typ Flowite DN1600 vom eidge nössischen Systemlieferanten APR Schweiz, in Tiefen von bis zu 10 m verlegt. Erschwe rend kam das Verkehrsmanagement hinzu: Schließlich galt es, die sehr dicht befahrenen Straßen zumindest einspurig befahrbar zu er halten. „Speziell im unteren Bereich, wo wir mit der Leitung die stark befahrene Gotthard straße queren mussten, brachte die Ver kehrsführung einige Knacknüsse für uns. Das war sehr anspruchsvoll“, blickt Werner Jauch

Foto: EWA

ARBEITEN UNTER BEENGTEN BEDINGUNGEN Zudem bereitete den Verantwortlichen noch ein weiterer Trassenabschnitt Kopfzerbre chen: Im oberen Bereich der Druckleitung,

Foto: EWA

DRUCKROHRVERLEGUNG ALS NAGELPROBE Wie erwartet, war es vor allen Dingen die Ver legung der Druckrohrleitung von der Fassung unterhalb des KW Bürglen bis hinunter zur neuen Zentrale am RUAG-Areal, die letztlich jede Menge Know-how und Erfahrung erfor derte. Werner Jauch: „Wir waren uns dessen bewusst, dass wir mit der Druckrohrleitung, die ja immerhin 2,5 km lang ist, hier im Ur ner Talboden Wohn-, Wirtschafts- und In dustriezonen kreuzen, also Bereiche, in denen jede Menge Einbauten zu erwarten waren. Letztlich war dies baulich auch die große Na gelprobe für alle Beteiligten.“ Abgesehen vom obersten Bereich verläuft die Trasse vorrangig in der linken Böschungsseite des Schächen. Als besonders diffizil entpuppte sich ein Bereich im oberen Leitungsdrittel, wo die angrenzenden Wohn häuser bis direkt an die Böschung heran rei chen. „Von der Häuserseite aus konnte man hier nicht bauen, was bedeutete, dass wir vom Bach aus die Rohrleitung errichten mussten. Zu diesem Zweck wurde eine Bau piste im Bachbett aufgeschüttet. Natürlich konnten wir aufgrund der Hochwassersitua tion hier nur im Winter bauen. Daher wurde diese Baupiste Anfang Dezember letzten Jah

Foto: Glanzer

Foto: EWA

Foto: zek

Projekte

Dezember 2019

22.11.2019 16:32:12

HYDRO

Foto: Glanzer

Foto: zek

Foto: EWA

Projekte

Aktuell liegt das Hauptaugenmerk auf der kleinen „Winterturbine“ – eine Durchströmturbine aus dem Hause Ossberger, die einen AEM-Generator antreibt. Im Hinblick auf die KEV-Förderung muss sie noch vor dem Jahreswechsel ans Netz.

zurück. Für ihn steht heute außer Frage, dass die größte Herausforde rung im Projekt der kurze Zeitrahmen zwischen der Projektfortschritts meldung 2 und der geplanten Inbetriebnahme war: „Diese zwei Jahre einzuhalten ist bei kleineren Anlagen schon eine Herausforderung. Im Fall des KW Schächen war es eine regelrechte Herkulesaufgabe“, so der Verwaltungsratspräsident der KW Schächen AG. INBETRIEBSETZUNG VON WINTERMASCHINE IM GANGE Doch aktuell haben die Verantwortlichen der Projektbetreiber keinen Grund mehr, sich große Sorgen zu machen. Das Kraftwerksprojekt liegt voll in der Zeit, die letzten Arbeiten gehen gut voran. Anfang November wurde die Anlage, die zuvor mit Baustrom versorgt worden war, mit der 15 kV-Stromleitung zusammengeschaltet und verfügt so mit bereits über Netzspannung. Die Druckprobe an der 2,5 km langen Druckrohrleitung wurde zuvor durchgeführt. Sie konnte auf Anhieb erfolgreich abgewickelt werden, sodass die wichtigste Voraussetzung für die Nass-Inbetriebsetzung gegeben ist. Mit Stand Mitte November wird allerdings zuvor noch an der Trockeninbetriebnahme der kleinen „Winterturbine“ gearbeitet. Dabei handelt es sich um eine Durch strömturbine vom Fabrikat Ossberger – eine Maschine, die vor allem für ihre Robustheit und Wartungsarmut berühmt ist. Was die „Cross-Flow-Turbine“ darüber hinaus auszeichnet, sind ihre unge wöhnliche Toleranz hinsichtlich niedriger Lasten. Das heißt, dass die Maschine auch noch bei sehr niedrigem Wasserdargebot mit einem moderaten Wirkungsgrad am Netz verbleibt – bis deutlich unter der 5

Reges Interesse an der noch nicht fertig installierten Wasserkrafttechnik herrschte am Tag der offenen Baustelle, als Ende September auf Einladung der Betreiber rund 800 Interessierte aus der näheren Umgebung zur Besichtigung gekommen waren.

Prozent-Marke. Die Turbine ist bereits verkabelt, die Techniker der Fir ma Troyer, die für die maschinentechnische und steuerungstechnische Ausrüstung des Kraftwerks verantwortlich zeichnet, bereiten indes die Trockeninbetriebnahme vor. Nach geglückter Trockeninbetriebsetzung sollte der Nassinbetriebsetzung in der dritten November-Woche nichts mehr im Wege stehen. Dann wird die Druckrohrleitung befüllt, und das zweizellige Laufrad, ausgelegt auf eine Nennleistung von 0,66 MW, erst mals von der Kraft des Schächen angetrieben. Damit ist das große Ziel der Energieproduktion vor dem Jahreswechsel in greifbare Nähe gerückt. „Es müsste schon mit dem Teufel zugehen, wenn wir dieses Ziel jetzt nicht erreichen“, sagt Simon Kempf. GROSSE MASCHINEN FOLGEN IM FRÜHLING Doch auch wenn das Augenmerk derzeit auf den kleinen Maschinen satz gerichtet ist, so stehen die anderen Arbeiten daneben natürlich kei neswegs still. Bei den beiden größeren Turbinen, die ihrerseits wieder unterschiedliche Bau- und Leistungsgrößen aufweisen, werden die letz ten Betonarbeiten abgeschlossen. Nachdem die Fundamente für die Turbinen vergossen wurden, konnten bereits die direkt gekoppelten Generatoren aufgesetzt werden. Im Wesentlichen sind die baulichen Arbeiten im Krafthaus abgeschlossen - ein Umstand, der sich positiv auf die Inbetriebsetzungsarbeiten und das gesamte technische Equip ment aufgrund fehlender Staubentwicklung auswirkt. Konkret handelt es sich bei den installierten Turbinen um leistungsstar ke Francis-Turbinen aus der Fertigung des Turbinenspezialisten Troyer

Technische Daten

• Gewässer: Schächen

• Kraftwerkstyp: Laufkraftwerk

• Ausbauwassermenge: 6,5 m3/s

• Fallhöhe: 81 m

• Turbinen: Anzahl: 3 Stück

• Engpassleistung: 4,9 MW

• Kleine Maschine: Durchströmturbine

• Fabrikat: Ossberger

• Große Maschinen: Francis-Turbinen

• Fabrikat: Troyer AG

• Kleiner Generator: Synchron AEM

• Große Generatoren: Synchron WKV

• Druckrohrleitung: L: 2.500 m

• Durchmesser: DN1600

• Material: GFK

• Fabrikat: Amiblu / APR Schweiz

• Elektromechanik: Troyer AG

• Steuerungstechnik: Troyer AG

• Regelarbeitsvermögen: 16,4 GWh

• Inbetriebnahme: Dezember 2019

Dezember 2019

KW Schächen.indd 54

22.11.2019 16:32:14

HYDRO

Projekte

WERTSCHÖPFUNG FÜR URI Insgesamt investieren die drei Projektpartner in das neue Kraftwerksprojekt 21,4 CHF. Die Investition in das Kraftwerk Schächen wird auch neue Werte generieren“, ist Werner Jauch überzeugt. „Wir steigern die Produktion von sauberem, nachhaltigem Strom aus Urner Wasserkraft und leisten damit einen Beitrag an die Energiestrategien des Bundes und des Kan tons Uri. Darüber hinaus bringt das Kraftwerk einen beachtlichen wiederkehrenden volks wirtschaftlichen Nutzen. Von der Gesamtin vestition fließen über 75 Prozent oder 16 Mil lionen Franken in Form von Aufträgen an Unternehmen in Uri. Die Wasserzinsen aus dem Kraftwerk belaufen sich künftig auf 240.000 Franken pro Jahr. Weiter generiert der Betrieb zusätzliche Steuereinnahmen für die Gemeinden Bürglen und Schattdorf sowie den Kanton Uri plus neue Wertschöpfung für Uri. Und schließlich sichert das Projekt auch bestehende Arbeitsplätze.“ Dass sich die öf

Neben der kleinen Durchströmturbine sind zwei unterschiedlich große Francis-Turbinen vom Fabrikat Troyer in der neuen Maschinenzentrale installiert. Zusammen kommen die drei Maschinen auf eine Engpassleistung von 4,9 MW. Im Regeljahr sollen rund 16,4 GWh ans Netz geliefert werden. Für Betrieb und Geschäftsführung ist EWA zuständig.

Foto: zek

AG aus Sterzing, die jeweils einen direkt ge koppelten Synchrongenerator des bayerischen Traditionsherstellers WKV antreiben. In Sum me erreichen alle drei Maschinen eine Eng passleistung von 4,9 MW. Für eine Inbetriebsetzung der großen Maschi nen fehlt in der aktuellen Niederwasserphase noch das Wasser im Schächen. In den nächsten Wochen soll dann Schritt für Schritt die Inbetriebnahme der beiden größeren Fran cis-Turbinen erfolgen, sodass diese im Früh ling kommenden Jahres bereit sind, wenn das Schmelzwasser den Schächen anschwellen lässt. Neben der maschinentechnischen Aus rüstung stattet die Troyer AG die Anlage auch mit der erforderlichen Automatisierungs- und Steuerungstechnik aus, wobei dabei das An passen der SICAM Steuerung und Zenon Oberfläche an den Standard des EWA die zen trale Herausforderung für die Spezialisten der Troyer AG darstellt.

fentliche Hand in der Höhe von immerhin 49 Prozent an dem Kraftwerksprojekt beteiligt, ist nicht zuletzt auch ein starkes Zeichen für die Urner Wasserkraft. STROM FÜR 3.600 HAUSHALTE Einmal im Regelbetrieb wird das neue Kraft werk Schächen im Jahr durchschnittlich 16,4 GWh sauberen Strom aus der Kraft des Schä chens erzeugen. Das reicht aus, um circa 3.600 Urner Haushalte zu versorgen. Für EWA nimmt das KW Schächen im Ranking seiner Kraftwerke den Rang der viertgrößten Anlage ein. Dies allerdings nur bis Ende nächsten Jahres, wenn das in Bau befindliche, größere Kraftwerk Erstfeldertal ans Netz ge hen wird. Außerdem kommt der Anlage, die im Umfeld der „Wiege“ des EWA realisiert wurde, ein besonderer Stellenwert zu: Immer hin wird der Urner Energiedienstleister sein 125-jähriges Bestandsjubiläum feiern, wenn das Kraftwerk im kommenden Jahr feierlich

eröffnet wird. Aller Voraussicht soll es im Juni soweit sein. Angesichts der Komplexität und des hohen Aufwands, den das Kraftwerksprojekt mit sich gebracht hatte, kann Werner Jauch bereits heute ein zufriedenes Resümee ziehen: „Dieses Werk in Betrieb zu nehmen, ist schön und macht uns stolz. Ich bin stolz, dass unser haus eigenes Kraftwerksteam so viel Know-how, aber auch Ausdauer und Kreativität mitbringt, um ein derartig schwieriges Projekt zu meis tern.“ Und dies wird durchaus auch von den Projektpartnern sowie dem Gros der Bevölke rung so gesehen. Nicht umsonst gelang es den Projektbetreibern, am Tag der offenen Baustel le Ende September dieses Jahres rund 800 Be sucher anzulocken, die sich den Blick hinter die Kulissen der Bauarbeiten sowie der Wasser krafttechnik nicht entgehen ließen. Ein deutli ches Zeichen dafür, dass man mit dem neuen KW Schächen auch ein Urner Identifikations objekt geschaffen hat.

Ihr Partner für Kraftwerksdienstleistungen Planung, Projektierung, Realisierung von Wasserkraftwerken Betriebs- und Geschäftsführung Wasserkraftwerke Energiehandel und Portfoliomanagement Ökostromprodukte und Zertifikatehandel

ewa.ch

KW Schächen.indd 55

Dezember 2019

22.11.2019 16:32:16

HYDRO

Projekte

Das Kraftwerk Oischingbach auf dem Gemeindegebiet Etmißl im steirischen Bezirk Bruck-Mürzzuschlag erzeugt nach einer aufwändigen Revitalisierung an einem alten Kraftwerksstandort seit Herbst 2016 wieder Strom. Das Herz der neuen Anlage bildet ein moderner Maschinensatz, bestehend aus einer 3-düsigen Peltonturbine des Osttiroler Wasserkraftspezialisten Unterlercher mit direkt gekoppeltem Hitzinger-Synchron-Generator. Die neue Turbine liefert bei einer Höhendifferenz von 122 m und einem Schluckvermögen von 110 l/s rund 450.000 kWh Ökostrom pro Jahr. Damit können im Schnitt circa 100 Vier-Personen-Haushalte versorgt werden.

Von November 2015 bis September 2016 wurde dieses aufwändige Kraftwerksprojekt am Oischingbach umgesetzt. Die Erstinbetriebnahme des KW Oischingbach erfolgte Anfang September 2016.

erinnert sich Christian Wöls an die Anfänge. Mit dem Bewilligungsprozedere startete er im Jahr 2013. „Danach haben sich die behördlichen Genehmigungen ein wenig hingezogen. Erst im August 2015 wurde dem Projekt offiziell grünes Licht erteilt“, so Wöls weiter. Kurze Zeit später konnten die Bauarbeiten an Wasserfassung, Druckrohrleitung und Krafthaus beginnen. EFFIZIENZ UND NACHHALTIGKEIT VEREINT Ein wesentliches Kriterium in der Vorplanungsphase war, dass die neue Anlage mit dem jahreszeitlich stark schwankenden Wasserdargebot des Oischingbachs zurechtkommen und bei Teillast effizient arbeiten sollte. Zugleich sollten aber auch die ökologischen Gesichtspunkte nicht zu kurz kommen. Dieser planerischen Herausforderung stellten sich die Fachplaner von interTechno EnFoto: zek

ein Ziel war es, den familieneigenen landwirtschaftlichen Betrieb wieder mit Eigenstrom zu versorgen. Vor diesem Hintergrund entwickelte Dipl. Ing. (FH) Christian Wöls aus dem steirischen Etmißl die Idee, einen alten Kraftwerksstandort zu reaktivieren, an dem einst schon sein Großvater ein kleines Kraftwerk betrieben hatte. In der Folge entwickelte er eigens ein Anlagenkonzept, das er allerdings vorab noch auf seine wirtschaftliche und technische Tauglichkeit prüfen lassen wollte. Als wichtige Entscheidungshilfe konnte er die „Beratungsaktion Kleinwasserkraft Steiermark“ in Anspruch nehmen – eine Landesinitiative, die bei der Vorplanung mit Fördermitteln im niedrigen vierstelligen Bereich zur Seite stand. „Das reichte zumindest für eine grobe Kosten-Nutzen-Rechnung – die hat uns aber gezeigt, dass unser Konzept funktioniert“,

Foto: zek

STEIRER REAKTIVIERT ALTEN STANDORT ZUR EIGENSTROMVERSORGUNG

Im Einlaufbereich fließt das Wasser über das Tiroler Wehr in den 13 m langen, 1,2 m breiten und 2 m tiefen Entsander, wird dort gereinigt und gelangt dann durch den Auslaufschütz weiter in die Druckleitung.

gineering GmbH aus dem steirischen Gleisdorf. Das Planungsteam verfügt über mehrjährige Erfahrung in der Planung und Ausführung von Wasserkraftanlagen im Inund Ausland und genießt einen ausgezeichneten Ruf, den auch Christian Wöls aufgrund seiner Erfahrungen bestätigt: „Das Team von interTechno Engineering hat einen super Job gemacht. Das Planungsbüro unter der Führung von DI Martin Konrad hat sich als sehr kompetenter und verlässlicher Partner erwiesen.“ FASSUNGSBAUWERK MIT VIELEN FUNKTIONEN Um dem starken Geschiebeandrang im Oischingbach Herr zu werden, wurde vom Team InterTechno ein 31 m³ fassender Sandfang konzipiert. Hier können sich die Sedimente absetzen, bevor das gereinigte Wasser in die Druckrohrleitung gelangt. Die Spülung erfolgt vollautomatisch – entweder per Zeitintervall-Vorgabe, oder manuell, oder über einen Niveausensor im Inneren des Entsanders. Beim Spülvorgang wird das Triebwasser auf ein Minimum reduziert und der Turbinenbetrieb auf rund 15 Prozent zurückgefahren. „Das ermöglicht eine effektive Spülung, ohne die Anlage abzustellen – das bedeutet natürlich auch einen wirtschaftlichen Vorteil“, sagt Wöls und verweist darauf, dass zumindest nicht alles vollautomatisch abläuft: „Ab und zu müssen wir den Grobrechen von Eis, Laub oder Ästen befreien. Das geschieht dann doch noch von Hand“, so der Betreiber.

Dezember 2019

KW-Oischingbach_Layout_01.indd 56

22.11.2019 23:37:59

HYDRO

Foto: zek

Foto: KW Joser

Der Baustart begann oben an der Wasserfassung.

Foto: KW Joser

Projekte

Die 3-düsige und vertikal montierte Peltonturbine von Maschinenbau Unterlercher kommt mit den hydraulischen Bedingungen hier am Standort hervorragend zurecht.

Foto: KW Joser

Nach und nach arbeitete man sich mit der GFK-Druckrohrleitung DN350 bis zum Krafthaus hinunter.

Die Turbine kommt ins Untergeschoß des Krafthäuschens und vermeidet so Geräuschemissionen.

In das Querverbauwerk wurde auch ein Dotierschütz für die Restwassermenge integriert. Die behördliche Dotationsvorschreibung wurde jahreszeitlich gestaffelt vorgegeben. Für die wanderwilligen Fische wurde entsprechend den ökologischen Vorschreibungen ein naturnahes Umgehungsgerinne angelegt. Das Dotationswasser wird über dieses Umgehungsgerinne abgegeben. Als Leitfischart ist hier die Bachforelle heimisch.

GERINGES GEWICHT ERLEICHTERT VERLEGUNG Bei der Wahl der Druckrohrleitung spielten Überlegungen hinsichtlich Robustheit und Handling, aber auch Wirtschaftlichkeit im Betrieb die zentrale Rolle. Aus diesem Grund entschied sich der Betreiber zusammen mit seinem Planungsbüro für GFK-Rohre vom Typ Flowtite. Das Rohrsystem des internationalen Anbieters Amiblu wird in Österreich exklusiv von der Firma Etertec aus KlausenLeobersdorf vertrieben. FLOWTITE Rohre werden nach dem Wickelverfahren in kontinuierlicher Endlosfertigung hergestellt und bringen aufgrund ihrer Materialeigenschaften hervorragende Eigenschaften für den Einsatz in der Wasserkraft mit. „Die GFK-Rohre vom Typ Flowtite sind leicht, extrem robust und sehr einfach zu verlegen. Wir haben hier Rohre verwendet, die über eine enorme Ringsteifigkeit und hohe axialer Festigkeit verfügen“, bestätigt auch der zufriedene Betreiber. Er verweist auch darauf, dass die Rohre eine extrem glatte Innenoberfläche aufweisen, wodurch Reibungsverluste minimal gehalten werden können. Konkret erstreckt sich der Kraftabstieg des KW Oischingbach über eine Länge

KW-Oischingbach_Layout_01.indd 57

von 1.980 m. Die Rohrsysteme in der Dimension DN350 wurden dabei komplett erdverlegt. Trotz einiger Erschwernisse, wie zeitlich begrenzter Straßensperren, konnte die Druckrohleitung recht zügig und ohne nennenswerte Schwierigkeiten verlegt werden. Die positive Druckprüfung erfolgte Mitte August 2016. ANTRIEB AUS DREI DÜSEN Als ideale maschinelle Lösung für die hydraulischen Bedingungen des neuen Kraftwerks stellte sich relativ rasch eine vertikalachsige 3-düsige Peltonturbine heraus. Konstruiert, geliefert und in Betrieb genommen wurde diese vom Team des mittlerweile sehr etablierten Wasserkraftunternehmens Unterlercher GmbH aus Hopfgarten in Defereggen. Die Maschine überzeugte den Betreiber in ihrem Konzept nicht nur aufgrund ausgezeichneter Wirkungsgrade, sondern auch, weil sie in niederschlagsarmen Zeiten noch effektiv Strom liefern kann. „Die Turbine kann auf ein Leistungsniveau von bis zu 10 kW absinken und bleibt dabei immer noch am Netz. Erst darunter schaltet sie ab. Das bedeutet, dass

Dezember 2019

22.11.2019 23:38:02

HYDRO

wa-Control – ein eingespieltes Team, das letztlich auf ganzer Linie überzeugte“, resümiert Christian Wöls. EIGENE STROMVERSORGUNG FÜR DEN HOF Das Maschinenhaus wurde äußerlich so gestaltet, dass es sich mustergültig in die steirische Naturlandschaft einfügt. Von außen wirkt es eher wie ein Heuschober als ein Kraftwerk. Es befindet sich in Talsohle in unmittelbarer Nähe zum genutzten Oischingbach. Im Inneren ist modernste Wasserkrafttechnik untergebracht, die dafür sorgt, dass das Kraftwerk am reaktivierten Standort heute im Regeljahr rund 455.000 kWh erzeugt. „Wir hatten ursprünglich mit 5.000 kWh weniger gerechnet, sind also sehr zufrieden mit diesem Stromertrag“, freut sich der Betreiber. Er kann heute den Hof zur Gänze mit dem Strom aus dem eigenen Kleinkraftwerk versorgen. Der nicht verbrauchte Überschussstrom wird für eine Laufzeit von 13 Jahren über einen Fixtarif vergütet. Rund 800.000 Euro und viel Herzblut hat der Betreiber in sein Kraftwerksprojekt investiert. Er ist guter Hoffung, dass sich über das Resultat – den CO2-freien Strom aus dem eigenen Kraftwerk – auch noch seine Enkel freuen werden können.

Foto: zek

wir sie bis weit unter 10 Prozent ihrer Ausbauleistung fahren können“, erklärt Christian Wöls. Die 3-düsige Turbine ist auf eine Fallhöhe von 122 m und eine Ausbauwassermenge von 110 l/s ausgelegt und erreicht dabei eine Nennleistung von 118 kW. Mit 600 Upm treibt sie einen Generator vom Fabrikat Hitzinger an, an dessen Wellenende das Peltonlaufrad der Turbine direkt gekuppelt ist. Im Paket hatte der Osttiroler Turbinenspezialist auch die Elektro- und Leittechnik über die SOWA-CONTROL mitangeboten und durfte sich letztlich über den Zuschlag freuen, den er im Rahmen des Ausschreibungsverfahrens des Planungsbüros interTechno Engineering erhielt. „Beide Firmen haben gehalten, was sie versprochen haben und haben echte Handschlagqualität bewiesen“, so Wöls. Er betont, dass Sowa-Control-GF Dipl.-Ing. Andreas Jünemann persönlich die Elektroinstallation sowie die Inbetriebnahme vorgenommen hatte. Sämtliche Parameter sind über Endgeräte verfügbar und per Fernwartung von überall auslesbar und die Anlage fernsteuerbar. Das Kraftwerk verfügt über eine eigene SIM-Karte, bei einer Störung wird mittels SMS benachrichtigt. „Was mir bei dieser Konstellation am besten gefallen hat, war die Zusammenarbeit von Unterlercher und So-

Projekte

Alle Einflussgrößen sind über Endgeräte verfügbar und per Fernwartung von überall steuerbar.

Technische Daten: • Druckleitung: GFK DN350 Type FLOWTITE • Länge: 1.980 m • Lieferant: ETERTEC GmbH & Co KG • Bruttofallhöhe: 122 m • Ausbauwassermenge: 110 l/s • Turbine: 3-düsige Peltonturbine • Hersteller: Maschinenbau Unterlercher GmbH • Engpassleistung: 118 kW • Jahresproduktion: 450.000 kWh • Generator: Hitzinger • Leistung: 2.250 kVA • Elektrotechnische Ausführung: SOWA-CONTROL • Betreiber: KW Joser GmbH

Kontaktdaten Plon 34 • A-9961 Hopfgarten i.D. Tel.: 0043/4872 5638 Mail: unterlercher.b@ Foto: zek

maschinenbau-unterlercher.at

Pelton-turbinen

Durchström-turbinen

www.wasserkraft-unterlercher.at 58

Dezember 2019

KW-Oischingbach_Layout_01.indd 58

22.11.2019 23:38:04

HYDRO

Projekte

Foto: EKZ

Das Laufwasserkraftwerk auf der städtischen Grien-Insel in Dietikon wurde im Zuge einer umfassenden Erneuerung auf den aktuellen Stand der Technik gebracht. Betreiber EKZ investierte rund 39 Millionen Schweizer Franken in das Großprojekt, bei dem neben den Modernisierungen und dem Bau eines Restwasserkraftwerks eine ganze Reihe von ökologischen Maßnahmen im Fokus stand.

TECHNISCH KOMPLETT ERNEUERTES LIMMAT-KRAFTWERK DIETIKON KURZ VOR DER WIEDERINBETRIEBNAHME Rund 1,5 Jahre nach Baubeginn wurde im Oktober das rundum modernisierte und um eine Restwasseranlage ergänzte Laufwasserkraftwerk Dietikon dem Nasstest unterzogen. Aktuell befindet sich der Wiederinbetriebnahmeprozess in vollem Gange. Abgesehen von der elektromechanischen Modernisierung stand eine Vielzahl von ökologischen Ausgleichsmaßnahmen im Zentrum des Projekts. So wurden das Limmatufer und der nördliche Teil der Grien-Insel, auf der sich die weitläufige Anlage befindet, aufwändig renaturiert. Für die ökologische Durchgängigkeit sorgen zwei Fischwanderhilfen an Haupt- und Dotierkraftwerk, deren Einlaufbereiche mit fischfreundlichen Horizontalrechen ausgestattet wurden. Geliefert wurde der gesamte Stahlwasserbau – der rund 33 m lange und 6,5 m hohe Horizontalrechen beim Hauptkraftwerk zählt zu den größten Exemplaren im deutschsprachigen Raum – vom bayerischen Branchenspezialisten Muhr. Die insgesamt drei Kaplan-Turbinen – 2 x in Schacht-, 1 x in Bulb-Bauweise – fertigte Andritz Hydro, der Schweizer Automatisierungsexperte Rittmeyer lieferte die elektro- und leittechnische Ausstattung. Anfang 2020 wird das Kraftwerk Dietikon mit um rund 18 Prozent gesteigerter Erzeugungskapazität in den Regelbetrieb übergehen. chen Leistungssteigerung vor Augen sollte das Kraftwerk zwischen 1931 und 1933 umfassend erneuert und vergrößert werden. Dies beinhaltete sowohl die Erweiterung des Ober- und Unterwasserkanals als auch die Errichtung einer neuen Wehranlage und des Maschinenhauses, in dem zwei vertikale Kaplan-Schacht-Turbinen eingebaut wurden.

LANGWIERIGES KONZESSIONSVERFAHREN Knapp vor der Jahrtausendwende startete 1999 die EKZ, die als Energieversorger und Netzbetreiber mit ca. 1.400 Mitarbeitern Baustelle des Dotierkraftwerks am Beginn des Oberwasserkanals im Jänner 2019.

Projekt KW Dietikon zek Hydro 6_19 NEU.indd 59

Mit diesem Anlagenkonzept erzeugte das Kraftwerk bis zur aktuellen Erneuerung über acht Jahrzehnte zuverlässig Strom.

Foto: EKZ

m rund 12 km westlich vom Zentrum der Kantonshauptstadt Zürich gelegenen Dietikon hat die gewerbliche Wasserkraftnutzung eine lange Tradition. Auf der Grien-Insel im Stadtkern – das Gebiet sollte erst durch einen zwischen 1857 und 1860 parallel zur Limmat gegrabenen Ausleitungskanal zur Insel werden – diente das hydroenergetische Potential erstmals ab 1860 für den Betrieb mechanischer Transmissionen einer Weberei. Ab 1888 wurden schließlich die ersten elektrischen Turbinen im Kraftwerk installiert, der erzeugte Strom sollte wenige Jahre später bereits eine Reihe von weiteren Betrieben versorgen. 1894 wurde vom Regierungsrat der Einbau von drei neuen Turbinen genehmigt, 14 Jahre darauf ging das Kraftwerk in den Besitz der Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (EKZ) über. Da sich zu Ende der 1920er Jahre gravierende Abnutzungserscheinungen am Kraftwerk gezeigt hatten, sah sich die EKZ mit der schwerwiegenden Entscheidung konfrontiert: die Anlage entweder stillzulegen oder zu sanieren. Man entschied sich für letztgenannte Option. Mit dem Ziel einer deutli-

Dezember 2019

22.11.2019 16:04:41

HYDRO

ANDRITZ Hydro lieferte für das Hauptkraftwerk und das Dotierkraftwerk drei hocheffektive Maschinensätze. In der Maschinenhalle des Hauptkraftwerks kommen erneut zwei vertikale Kaplan-Schacht-Turbinen mit direkt gekoppelten Synchron-Generatoren zum Einsatz. Bei einer Bruttofallhöhe von 4,5 m und einer Ausbauwassermenge von jeweils 47,5 m3/s erreicht jede Turbine eine Engpassleistung von 1,75 MW.

Foto: Rittmeyer

rund 9 Prozent des jährlichen Schweizer Gesamtstrombedarfs abdeckt, mit den Vorbereitungen zur Konzessionserneuerung ihres Traditionskraftwerks. Das Wasserkraftbetreibern wohlbekannte Spannungsfeld zwischen Wirtschaftlichkeit und Ökologie sorgte beim Kraftwerk Dietikon für ein außergewöhnlich langwieriges Verfahren – erst 2017 erteilte der Kanton Zürich die finale Baubewilligung. Alfredo Scherngell, Leiter Wasserkraft bei der EKZ und zentraler Projektkoordinator, betont hinsichtlich des langen Verfahrenszeitraums, dass die Herausforderung der Konzessionserneuerung darin bestand, die Anliegen und Interessen einer Vielzahl von Parteien – Behörden, Vereine, Verbände, Anwohner – unter einen Hut zu bringen. Darüber hinaus erweiterte die EKZ nach der Einführung des geförderten Ökostromtarifs (KEV-Förderung) im Jahr 2009 das Modernisierungsprojekt um den Bau eines Restwasserkraftwerks am Wehrsporn der Grien-Insel, was eine wei-

tere Verzögerung mit sich brachte. Damit konnte die im Zuge der Neukonzessionierung erhöhte Restwasserabgabe von bis zu 15 m³/s weiterhin zur Stromproduktion genutzt werden, zusätzlich sollte die durchschnittliche Jahreserzeugung des Kraftwerks Dietikon um 18 Prozent gesteigert werden. In ökologischer Hinsicht war die Konzessionserneuerung an eine ganze Reihe von Maßnahmen gekoppelt. Dazu zählen neben der obligatorischen Herstellung von Fischauf- und Abstiegsmöglichkeiten umfangreiche Renaturierungsmaßnahmen im unter Naturschutz stehenden Auenwald, der die nördliche Hälfte der Grien-Insel einnimmt. Um den Gewässerbewohnern eine optimale Passage zu ermöglichen, wurden beim Haupt- und Dotierkraftwerk technische Multistruktur-Schlitzpässe errichtet. Für den Fischabstieg und die Geschwemmselabfuhr wurde ein bestehender Eiskanal am Kraftwerk entsprechend umgebaut.

Die Steuerung der Wehranlage wurde im Zuge der Modernisierung ebenfalls in das Kraftwerks-Leitsystem von Rittmeyer integriert.

Von der Kaplan-Bulb-Turbine – hauptverantwortlich für das 18-prozentige Erzeugungsplus – im Dotierkraftwerk ist nach dem Einbau nur mehr der Leitapparat-Verstellmechanismus sichtbar.

Foto: zek

Foto: EKZ

Projekte

BAUSTART IM VORJAHR Kurz nach der finalen Baubewilligung Ende 2017 ging das Großprojekt Anfang 2018 in die Umsetzungsphase über. Im Februar starteten die Arbeiten zur Errichtung des Dotierkraftwerks, wenige Monate später wurde im Mai der rund 600 m lange Oberwasserkanal entleert und das Hauptkraftwerk, dessen altgediente Maschinen bis zuletzt Strom produziert hatten, stillgelegt. Zeitlich parallel zu den Hoch- und Tiefbauarbeiten erfolgten die Renaturierungsmaßnahmen im Projektgebiet. Beim Hauptkraftwerk, dessen Grundstruktur wie geplant unverändert geblieben ist, stellte der Turbinentausch eine beträchtliche Herausforderung dar, erklärt Scherngell: „Die vorhandenen Pläne aus den 1930er Jahren waren eher mangelhaft, vor dem Baubeginn wusste man nicht konkret darüber Bescheid, wie das Bauwerk bei seiner Errichtung bewehrt wurde. Erst mit Beginn der Abbrucharbeiten hat man gesehen, dass die Baustruktur doch nicht in so gutem Zustand ist wie angenommen. Der zuständige Planer hatte wirklich keine leichte Aufgabe.“ EKZ-Projektleiter Roland Sutter fasst die Situation im Krafthaus während der Bauphase mit einem Schmunzeln prägnant zusammen: „Das Loch wurde immer größer.“ ALLE TURBINEN VON ANDRITZ HYDRO Die Bauform der Maschinensätze beim Hauptkraftwerk in Form zweier identisch konstruierter Kaplan-Schacht-Turbinen mit direkt gekoppelten Synchron-Generatoren blieb unverändert. Wie beim Dotierkraftwerk konnte sich ANDRITZ Hydro, Weltmarktführer im Groß- und Kleinwasserkraftsektor, den Zuschlag für die elektromechanische Ausstattung sichern. Scherngell ergänzt, dass ANDRITZ Hydro für das Projekt einen aufwändigen Modellversuch im Maßstab 1:10 erstellte, um die Maschinen in Sachen Effizi-

Dezember 2019

Projekt KW Dietikon zek Hydro 6_19 NEU.indd 60

22.11.2019 16:04:42

enz und Wirkungsgrad bestmöglich für den Standort zu optimieren. Ebenso wurde dem Thema Fischschutz bei der Turbinenauslegung hohe Aufmerksamkeit zuteil. Anstelle der vormals 4-flügeligen Laufräder wurden die neuen Läufer mit einem Durchmesser von 3.300 mm mit jeweils drei Flügeln gefertigt. In Kombination mit der vergleichsweise langsamen Nenndrehzahl von 115,38 U/min kann die Fischmortalität somit konstruktionsbedingt erheblich minimiert werden. Für die Stromproduktion stehen jeder Turbine eine Bruttofallhöhe von 4,5 m sowie eine Ausbauwassermenge von jeweils 47,5 m³/s zur Verfügung. Bei vollem Wasserdargebot schafft jede der doppeltregulierten Maschinen eine Engpassleistung von je 1,75 MW. Um die Schallemissionen der Anlage möglichst gering zu halten, wurden die Generatoren mit einer Nennscheinleistung von je 1.900 kVA mit einer Wasserkühlung ausgestattet. Projektleiter Sutter ergänzt, dass mit dem zusätzlichen Restwasserkraftwerk in Abhängigkeit vom jeweiligen Wasserdargebot zahlreiche Betriebsvarianten mit den insgesamt drei Turbinen möglich sind. ERZEUGUNGSSTEIGERUNG DANK DOTIERKRAFTWERK Die Errichtung des Dotierkraftwerks im Süden der Grien-Insel sorgt dafür, dass Erzeugungseinbußen der Anlage Dietikion trotz der erhöhten Restwasserabgabe mehr als nur ausgeglichen werden. Mit dem Neubau am Wehrsporn können zwischen den Monaten Oktober und März 10 m³/s sowie während April und September 15 m³/s turbiniert werden, wodurch sich die Jahresproduktion von vormals rund 17 GWh auf 20 GWh massiv steigert. Hauptverantwortlich für dieses 18-prozentige Erzeugungsplus ist eine Kaplan-Bulb-Turbine mit horizontaler Welle. Diese schafft bei einer Bruttofallhöhe von 3,5 m bei vollem Wasserdargebot – die Maschine wurde für eine maximale Ausbauwassermenge von 25 m³/s ausgelegt - eine Engpassleistung von 770 kW. Wie

Screenshot: Rittmeyer

HYDRO

Projekte

Visualisierung der Kraftwerks-Leittechnik von Rittmeyer.

bei Kaplan-Turbinen in Bulb-Ausführung üblich, ist vom Maschinensatz im Untergeschoss des Gebäudes nur der Leitapparat sichtbar, das Gehäuse und der vom Triebwasser umspülte Generator bleiben nach der Fertigstellung im Verborgenen. Die Nenndrehzahl der ebenfalls mit einem 3-flügeligen Läufer DN1950 ausgestatteten Maschine beträgt exakt 200 U/min, zum Verstellen von Leitapparat und Laufradflügeln dient ein Hydraulikaggregat. ELEKTRO- UND LEITTECHNIK VOM AUTOMATISIERUNGSPROFI RITTMEYER Selbstverständlich kam es im Rahmen der baulichen und elektromechanischen Erneuerungen des Kraftwerks Dietikon auch zu einem umfassenden elektro- und leittechnischen Update. Ausgeführt und installiert wurde das Automatisierungs-Komplettpaket für Haupt- und optimale Position Hauptelement Dotierkraftwerk vom Schweizer Branchenspezialisten Rittmeyer aus Breite/1,61 bzw Drittelregel Baar. Rittmeyer Inbetriebnahme-Techniker Rainer Obrist wies beim zek HYDRO-Lokalaugenschein Mitte Oktober darauf hin, dass bei der Steuerung des Projekts Dietikon speziell die komplexe Wasserhaus-

Ihre Anlage

ist wie keine andere. Wir bringen Ihr Wasserkraftwerk in die Zukunft. www.rittmeyer.com

Mess- und Leittechnik für die Wasser- und Energiewirtschaft

Projekt KW Dietikon zek Hydro 6_19 NEU.indd 61

Dezember 2019

22.11.2019 16:04:43

HYDRO

Projekte aus dieser feinmaschigen Auslegung resultierenden Strömungsverluste werden durch die Größe des Rechens sowie eine strömungsoptimierte Form und Ausrichtung der Rechenstäbe sowie der zwölf Unterstützungsträger kompensiert – Fischschutz und Wirtschaftlichkeit lassen sich so bestens vereinbaren“, erklärt Muhr-Fachredakteur Florian Kufner und führt weiter aus, dass das rund 211 m² messende Rechenfeld von einer Rechenreinigungsmaschine (RRM) der Baureihe HYDRONIC H-8000 V sauber gehalten wird. Die RRM ist mit einem wartungsarmen Omega-Kettenantrieb ausgestattet, mit einer Schubkraft von rund 30 kN sorgt die Maschine für eine zuverlässige Reinigungsleistung bei allen Bedingungen. Um sperriges Treibgut oder angeschwemmtes Langholz vom Einlauf zu entfernen, wurde die Maschine um einen Ladekran mit Holzgreifer ergänzt. Ebenso können damit die Dammtafeln am Bypass-Einlauf gesetzt und gehoben werden. Hohe Anforderungen stellte die EKZ laut Kufner an das Stemmtor, das den Zufluss zum Bypasskanal am Kraftwerk reguliert. Zu diesem Stemmtor wird von der RRM das vom Einlaufrechen entfernte Schwemmgut befördert und schließlich über den Bypass abgeleitet. Der Antrieb für das Stemmtor durfte nur über einen obenliegenden Zylinder hergestellt werden. „Bei einer Gesamthöhe von 6,6 m und einer maximalen Wasserstandsdifferenz von 6 m erforderte dies eine extrem verwindungssteife Konstruktion. Zusätzlich mussten in das Tor zwei Dotierschieber integriert werden, um den Zulauf zum Bypass regulieren zu können und Fischen in unterschiedlichen Wasserhöhen einen artgerechten Abstieg zu ermöglichen“, sagt Kufner. Mit einer Länge von gut 26 m und einer Höhe von 3,2 m ist der Horizontalrechen am Dotierkraftwerk knapp halb so groß wie sein Gegenstück am Hauptkraftwerk. Dieser wur-

Foto: zek

Der horizontale Schutzrechen am Einlauf des Hauptkraftwerks zählt mit seinen Abmessungen von 33 x 6,5 m zu den größten Exemplaren dieser Bauart im deutschsprachigen Raum. Gefertigt wurde der fischfreundliche Feinrechen vom bayerischen Branchenspezialisten Muhr, der den Zuschlag für die Lieferung der gesamten Stahlwasserbaukomponenten erhalten hatte.

an den Bereitschaftsdienst der EKZ übermittelt, im Anlassfall kann das geschulte Personal unmittelbar vor Ort entsprechende Schritte zur Fehlerbehebung einleiten. HORIZONTALE SCHUTZRECHEN IM GROSSFORMAT Um dem Schutz der Gewässerlebewesen am weitläufigen Anlagenstandort bestmöglich gerecht zu werden, wurden sowohl beim Hauptkraftwerk als auch beim Dotierkraftwerk bekannt fischfreundliche Schutzrechen in horizontaler Variante eingebaut. Geliefert und montiert wurde der gesamte Stahlwasserbau inklusive Rechen und Rechenreinigungsmaschinen, Schützen, Dammtafeln, Hydraulikaggregate und Stemmtor vom süddeutschen Stahlwasserbauexperten Muhr aus dem bayerischen Brannenburg. „Mit einer Länge von knapp 33 m und einer Höhe von 6,5 m gehört der Horizontalrechen beim Hauptkraftwerk zu den größten seiner Art im deutschsprachigen Raum. Die Besonderheit ist aber nicht die schiere Größe als solche, sondern vielmehr die gleichzeitig erforderliche Fertigungspräzision infolge des fischfreundlichen Rechenstababstands von nur 30 mm bei 20 mm lichter Weite zwischen den Stäben. Die Foto: Muhr

halts-Thematik des Laufkraftwerks eine wichtige Rolle gespielt hat. Das zigfach bewährte Leittechniksystem von Rittmeyer sorgt dafür, dass das Zusammenspiel und die Abstimmung zwischen Wehranlage, Restwasserkraftwerk und Hauptkraftwerk bei sämtlichen Zuflussbedingungen oder Ausnahmesituationen, beispielsweise einem unerwarteter Notschluss, rund um die Uhr reibungslos mit einem Maximum an Effizienz funktioniert. Ein autonom wirkender Notpegelregler stellt zusätzlich in einer Ausnahmesituation einen konstanten Oberwasserpegel sicher. Bei den vier Wehrfeldern wurden zu Beginn des Projekts die Wehrsteuerungen ersetzt. Somit können die Positionen der Wehrschützen redundant mit dem robusten und zuverlässigen RIPOS Drehgeber von Rittmeyer eingelesen werden. Für das Dotierkraftwerk und die beiden Maschinengruppen im Hauptkraftwerk durfte Rittmeyer neben der Maschinenleittechnik auch die elektronischen Turbinenregler realisieren. Die Bedienung der Turbinenregler ist dadurch im Rittmeyer Leitsystem RITOP ALPHA eingebunden und ermöglicht die Steuerung aus einem Guss. Störfälle und Fehlermeldungen werden automatisch

Blick von oben auf das ebenfalls zum Muhr-Lieferumfang zählende Stemmtor am Beginn des Bypass-Kanals, über den die Gewässerbewohner flussabwärts wandern können und das Geschwemmsel vom Einlaufrechen des Hauptkraftwerks abgeleitet wird.

Technische Daten Hauptkraftwerk • Ausbauwassermenge: 95 m3/s • Bruttofallhöhe: 4,5 m • Turbinen: 2 x Kaplan-Schacht • Drehzahl: 2 x 115,38 U/min • Laufrad Ø: 2 x 3.300 mm • Engpassleistung: 2 x 1,75 MW • Hersteller: ANDRITZ HYDRO • Generatoren: 2 x Synchron • Nennscheinleistung: 2 x 1.900 kVA • Hersteller: Indar

Dotierkraftwerk • Ausbauwassermenge: 25 m3/s • Bruttofallhöhe: 3,5 m • Turbine: Kaplan-Bulb • Drehzahl: 200 U/min • Laufrad Ø: 1.950 mm • Engpassleistung: 770 kW • Hersteller: ANDRITZ HYDRO • Generator: Synchron • Nennscheinleistung: 770 kVA • Hersteller: Indar

Regelarbeitsvermögen: ca. 20 GWh/a

Dezember 2019

Projekt KW Dietikon zek Hydro 6_19 NEU.indd 62

22.11.2019 16:04:43

HYDRO

Projekte

REGELBETRIEB IN SICHTWEITE Am 21. Oktober begann nach rund 1,5 Jahren Bauzeit die Flutung des Oberwasserkanals, innerhalb weniger Stunden füllte sich die Ausleitungsstrecke mit ca. 35.000 m³ Wasser aus der

Am 21. Oktober wurde der für rund 1,5 Jahre trocken gelegte Oberwasserkanal wieder geflutet, Anfang kommenden Jahres soll das modernisierte Kraftwerk Dietikon mit 18 Prozent mehr Erzeugungskapazität den Regelbetrieb aufnehmen.

Foto: EKZ

de mit demselben strömungsoptimierten, fischfreundlichen Stabprofil ausgestattet und strömungsgünstig ins Bauwerk integriert. Als Rechenreiniger kommt hier eine RRM der Baureihe HYDRONIC H-5000 V mit Kammstangenantrieb und einer Schubkraft von 20 kN zum Einsatz. Insgesamt beinhaltete der Muhr Lieferumfang drei Hydraulikaggregate. Je ein Exemplar befindet sich in den RRM, wo diese die Hydraulikmotoren der Antriebe sowie die Hubzylinder der Harken steuern. Beim Hauptkraftwerk versorgt das Aggregat zudem den Ladekran mit Öldruck. Ein weiteres Hydraulikmodul im Hauptkraftwerk steuert die Zylinder des Stemmtors und der Regulierklappe. Kufner resümiert, dass für Muhr die besondere Herausforderung des Auftrags im großen Lieferumfang mit verschiedensten Einzelpositionen bestand. Dieser stellt durchwegs hohe Anforderungen an die gesamte Projektorganisation, angefangen von der Projektierung, über Konstruktion und Einkauf, bis hin zur Produktion, Montage und Dokumentation.

Limmat. Zu Beginn des Nasstests erfolgte die Dichtigkeitsüberprüfung beim Dotierkraftwerk und seiner elektromechanischen Ausstattung, wenig später wurden die Maschinen und die Struktur des Hauptkraftwerks einer ersten Bewährungsprobe unter Realbedingungen unterzogen. Das Dotierkraftwerk wird bereits im November den Probebetrieb aufnehmen, im Dezember werden die neuen Maschinensätze im Hauptkraftwerk ausgiebig getestest. Die Inbetriebnahme der beiden Fischwanderhilfen wird im kommenden Jänner erfolgen. Alfredo Scherngell zeigte sich beim Gespräch mit zek HYDRO sehr zuversichtlich, dass die rundum erneuerte und erweiterte Anlage Anfang 2020 den der Jahreszeit entsprechenden Regelbe-

trieb aufnehmen kann. In energietechnischer Hinsicht wird sich die Investition von rund 39 Millionen CHF definitiv bezahlt machen, dank der Erzeugungssteigerung um fast ein Fünftel gegenüber dem Vorzustand kann die EKZ den Jahresstrombedarf von rund 4.500 Durchschnittshaushalten aus Eigenproduktion abdecken. Am 7. März 2020 veranstaltet die EKZ einen Tag der offenen Tür, an dem sich Interessierte einen eigenen Eindruck vom Vorzeigeprojekt und den ökologischen Begleitmaßnahmen auf der Grien-Insel verschaffen können. Weiterführende Informationen und sehenswerte Impressionen online unter: www.ekz.ch/kraftwerk

RECHENREINIGUNGSSYSTEME STAHLWASSERBAU KÜHL- & PROZESSWASSERAUFBEREITUNG FISCHSCHUTZ

HYDROCON Edelstahlrechen, Österreich | Foto: TIWAG

HYDRONIC HV Horizontalrechenreiniger, Österreich

CATRONIC SV Seilrechenreiniger, Frankreich

ERHARD MUHR GMBH

Projekt KW Dietikon zek Hydro 6_19 NEU.indd 63

83098 BRANNENBURG GERMANY ☏ +49 8034 90 72 0

INFO@MUHR.COM WWW.MUHR.COM

Dezember 2019

22.11.2019 16:04:44

ne im .

HYDRO

Veranstaltung

Foto: Viennahydro

Hochkarätig besetztes Podium bei der Eröffnungssession der letzten Viennahydro im November 2018. Am Rednerpult: Prof. Dr. Heinz-Bernd Matthias, der für sein langjähriges Engagement für die Viennahydro geehrt wurde.

DIE VIENNAHYDRO 2020 WIRFT IHREN LANGEN SCHATTEN VORAUS Vom 11. bis 13. November kommenden Jahres wird die mittlerweile 21. Auflage der renommierten internationalen Wasserkraftkonferenz „Internationales Seminar Wasserkraftanlagen“, kurz Viennahydro, über die Bühne gehen. Die hochkarätige Wasserkraftveranstaltung, die einmal mehr in den altehrwürdigen Gemäuern von Schloss Laxenburg stattfinden wird, wirft bereits ihre langen Schatten voraus. Mittlerweile haben die Veranstalter, das Team des Instituts für Energiesysteme und Thermodynamik der TU Wien unter der Ägide von Prof. Dr. Christian Bauer, die großen Themenbereiche abgesteckt. Neben so weiten Themenfeldern wie etwa der Digitalisierung wird im Wesentlichen die Frage im Fokus stehen: Wie wird die zukünftige Rolle der Wasserkraft im Energiemix bis zum Jahr 2050 aussehen? Die Veranstaltung verdankt ihren exzellenten Ruf vor allem dem hohen Niveau der Fachbeiträge, die ab jetzt bis Ende Februar 2020 gerne wieder von den Veranstaltern entgegengenommen werden.

QUO VADIS WASSERKRAFT? Im Mittelpunkt der kommenden Viennahydro wird diesmal eine spannende und zugleich weit gefasste Frage stehen: Wie wird die zukünftige Rolle der Wasserkraft im Energiemix bis 2050 aussehen? In Zeiten des radikalen Wandels auf vielen Ebenen wird sich auch die Wasserkraft in einigen Punkten neu orientieren müssen. Aus diesem Grund wurde der Untertitel der kommenden Veranstaltung mit „Quo Vadis Wasserkraft?“ gewählt. Wohin entwickelt sich die älteste Form der regenerativen Energienutzung? Kann sie eine tragende Rolle im Gesamtumbau der Energiesysteme übernehmen – oder wird sie gar zum Auslaufmodell? „Sowohl die Industrie als auch die Forschung und die Anwender stellen sich die Fragen: Wo wird sich die Wasserkraft im Kontext zu den anderen Erneuerbaren positionie-

ren? Oder: Welche Dienstleistungen wird die Wasserkraft kurz bis mittelfristig übernehmen? Wir wollen versuchen, an der kommenFoto: Viennahydro

eilnehmer aus der ganzen Welt zieht es regelmäßig nach Laxenburg, vor den Toren Wiens gelegen, wenn das „Internationale Seminar Wasserkraftanlagen“, die Viennahydro, ruft. Im kommenden Jahr wird es von 11. bis 13. November soweit sein – ein Termin, den sich Wasserkraft-Insider bereits rot im Kalender markiert haben. Das im Zwei-Jahres-Rhythmus stattfindende Wasserkraft-Event zählt seit mittlerweile vielen Jahren national wie international zu den bestetablierten und renommiertesten Wasserkraft-Veranstaltungen überhaupt. Traditionell wird die Tagung von der Technischen Universität Wien, konkret vom Institut für Energietechnik und Thermodynamik, unter der Führung von Bereichsleiter Strömungsmaschinen Prof. Dr. Christian Bauer und Dr. Eduard Doujak ausgerichtet und organisiert.

Die beiden Gastgeber und Organisatoren der Tagung: Prof. Dr. Christian Bauer und Dr. Eduard Doujak. (vl)

Dezember 2019

Viennahydro_VB2019.indd 64

21.11.2019 12:25:37

HYDRO

Foto: Glanzer

Traditionell bildet Schloss Laxenburg den Rahmen der im 2-Jahres-Rhythmus stattfindenden Veranstaltung.

wertung der eingereichten wissenschaftlichen Arbeiten sicherstellt, dass letztlich nur die besten Papers an der Tagung präsentiert werden“, erklärt Eduard Doujak. Er verweist in diesem Zusammenhang auch auf die an der Viennahydro bislang einzigartige Möglichkeit für Doktoranden aus aller Welt, ihr Forschungsthema und damit auch ihre wissenschaftliche Forschungstätigkeit einer breiteren wissenschaftlichen Community zu präsentieren. Seit man diese Option vor sechs Jahren erstmalig eingeführt hat, erfreut diese sich steigender Beliebtheit. Die Veranstalter erwarten auch in diesem Jahr wieder einen Anstieg. „Wir bieten Doktoranden eine tolle Möglichkeit, ihre Arbeit auf hohem internationalen Niveau vorzustellen. Zu unserer Freude wird dies auch immer mehr genutzt. Die Einreichungen kommen mittlerweile aus der ganzen Welt“, sagt Christian Bauer und betont im gleichen Augenblick auch, dass er sich schon auf die Papers für die kommende Veranstaltung freue: „Natürlich freuen wir uns über jede eingereichte Arbeit. Grundsätzlich wird es hierfür wie in den Jahren zuvor zwei Einreichschienen geben: Wie gewohnt Foto: Viennahydro

LEISTUNGSSCHAU DER BESTEN PAPERS Gerade in technisch-wissenschaftlicher Hinsicht sucht das Programm der Viennahydro seinesgleichen – und zwar weltweit. Hauptverantwortlich für diesen guten Ruf sind die aufbereiteten Themen und Vorträge, die im Vorfeld einer strengen Prüfung unterzogen werden, ehe sie bei der Veranstaltung auf das Tagungsprogramm kommen. „Wir verdanken diese Qualitätssicherung heute unserem internationalen Organisationskomitee, das mittlerweile aus 35 Köpfen besteht. Es setzt sich aus renommierten Wissenschaftlern und Vertretern aus der Industrie aus aller Welt zusammen, die so gut wie jeden Bereich des großen Themenspektrums der Wasserkraft abdecken. Sie sind speziell auch im ‚Reviewing‘ eine wertvolle Unterstützung, da ihre kritische Be-

Foto: Glanzer

den Viennayhdro darauf Antworten oder zumindest Tendenzen zu liefern“, erklärt Prof. Bauer. Natürlich werden parallel zu diesem Fragenkomplex eine ganze Reihe aktueller Wasserkraftthemen behandelt. In der Liste der „Topics“ finden sich Punkte wie „Kleinwasserkraft und Zukunftstechnologien“, „Physikalische Modelle und numerische Simulation“, „Pumpspeicher und Energiespeicherung generell“, „Design-Vorgaben, Standards und gesetzliche Aspekte“, „Experimentelle Forschung an Modellen und Prototypen“, „Flexibilisierung und Smart Grids“, „Hydraulische Systeme und transientes Verhalten“, oder „Nachhaltigkeit und ökologische Auswirkungen“. Daneben werden in zwei Themenblocks die Fragen nach technologischen Aspekten der Digitalisierung auf Maschinen-Level, sowie nach den technologischen Aspekten der Digitalisierung auf System-Level aufgeworfen und erörtert. Die Themenauswahl unterstreicht einmal mehr die Ausrichtung der Veranstaltung, die den Fokus eindeutig auf die Zukunft der Wasserkraft gelegt hat.

Foto: Viennahydro

Veranstaltung

basiert der Annahmeprozeß bei Industrieeinreichungen auf einem Abstract, während die universitären Beiträge einem Full Paper Reviewing unterzogen werden. Die akademischen Arbeiten der beiden letzten Veranstaltungen wurden danach in einem Sonderband der Wasserwirtschaft publiziert.“ Als Deadline für das „Call For Papers“ gilt der 29. Februar 2020. NACHSCHLAGEWERK MIT ÜBER 10.000 SEITEN Schloss Laxenburg, der traditionelle Rahmen der Veranstaltung, bietet ein gediegenes Ambiente zum Knüpfen neuer Kontakte und zum Pflegen der alten. Darüber hinaus wird das professionelle Umfeld der Viennahydro gerne von zahlreichen Branchenunternehmen genutzt, die den „Key Playern“ der Wasserkraft ihre Produkte und Dienstleistungen näherbringen. Das gesammelte Wissen aus 20 hochkarätigen Veranstaltungen umfasst mittlerweile mehr als 10.000 Seiten an Tagungsbänden. Die Daten wurden in jüngster Vergangenheit vollumfänglich archivarisch erfasst und digital verfügbar gemacht. Das Kompendium, das Rückschau und Nachschlagewerk zugleich ist, wurde seit der letzten Tagung auf einem USB-Speicherstick für jede(n) Tagungsteilnehmer(in) zugänglich gemacht. Ein weiteres Kapitel wird von 11. bis 13. November 2020 geschrieben, wenn das „Internationale Seminar Wasserkraftanlagen“ zum 21. Mal am Programm steht.

First Announcement and Call for Papers Foto: Glanzer

Ein absolutes Highlight der letzten Veranstaltung 2018 war die Besichtigungstour durch das neue Strömungsmaschinenlabor im Science Center im Arsenal.

Deadline for the abstract: 29.02.2020

Viennahydro.com

Viennahydro_VB2019.indd 65

Dezember 2019

21.11.2019 12:25:38

HYDRO

Projekte

Foto: Schwizer_pixelio.de

Die Murgseen auf über 1.800 m Seehöhe sind von den Glarner Alpen umgeben. Das Wasser der Murgseen wird seit mehr als einem Jahrhundert zur Stromerzeugung genutzt. Heute werden entlang des Murgbachs vier Kleinkraftwerke in einer Kaskade betrieben.

EW MURG BRINGT SEIN HÖCHSTGELEGENES KRAFTWERK AUF DEN NEUESTEN STAND Seit 1950 hatte das Kraftwerk Merlen im malerischen Ostschweizer Murgtal seinen Dienst versehen. Als höchstgelegener Teil einer Kaskade, die heute aus insgesamt vier Kraftwerken besteht, war dessen technische Substanz allerdings zuletzt in die Jahre gekommen – eine Totalerneuerung war unausweichlich geworden. Ende 2016 hatte die Ortsgemeinde Murg daher einem Erneuerungskredit in der Höhe von knapp 5 Mio. Franken zugestimmt, um das KW Merlen wieder auf Vordermann zu bringen. Die folgenden Bauarbeiten auf über 1.000 m ü.M. erstreckten sich von August 2018 bis in den Spätfrühling dieses Jahres. Dabei wurden nicht nur die Wasserfassung, die Druckrohrleitung und das Zentralengebäude erneuert, sondern auch das maschinelle Equipment. Mit der neuen 6-düsigen Peltonturbine aus dem Hause Troyer, die auf 565 kW Leistung ausgelegt ist, konnte der Stromertrag um mehr als ein Fünftel gegenüber dem Altbestand auf nunmehr 2,3 GWh gesteigert werden.

as Murgtal im Schweizer Kanton St. Gallen ist längst nicht nur für die außergewöhnlichen Bestände der Edelkastanie bekannt, sondern auch für die drei Murgseen. Eingebettet in dem wildromantischen Bergkessel zwischen dem Hochmättli und dem Gufenstock liegen die Ostschweizer Bergseeperlen, die sich gerade bei Wanderern und Naturliebhabern großen Zuspruchs erfreuen. Bis zum Bergrestaurant Murgsee auf 1.820 m Seehöhe kann man das Hochtal von der kleinen Gemeinde Murg aus in 1,5 bis 2 Stunden erwandern. Neben dem hohen touristischen Wert der Murgseen kommt diesem Gewässer auch hohe Bedeutung in energietechnischer Hinsicht zu. Schließlich speist der Hauptabfluss des Murgsees – der Murgbach – gleich mehrere Kleinwasserkraftwerke, die heute das Wasser

KW Merlen.indd 66

in einer Kaskade abarbeiten. Betrieben werden diese Anlagen vom Elektrizitätswerk der Ortsgemeinde Murg, dessen ältestes Kraftwerk aus dem Jahr 1909 datiert. Die gesamte Stromproduktion des Energiedienstleisters stammt aus der Wasserkraft aus dem Murgtal – von den Höhen des Murgsees bis hinunter zum Walensee auf 420 m Seehöhe. Rund 50 GWh erzeugen die vier Anlagen im Durchschnittsjahr zusammen. Damit können die Orte an der Südseite des Walensees, Obstalden, Mühlehorn, Quarten und am Flumserberg versorgt werden. Der Strom gelangt über ein rund 170 km langes Verteilnetz mit 46 Trafostationen zu etwa 2.600 Abnehmern. SCHUTZ VOR VERSICKERUNG In Summe kommen die vier Kraftwerke entlang der Murgbach-Kaskade auf eine instal-

lierte Leistung von 11,67 MW. Das Kraftwerk Merlen ist dabei nicht nur das höchstgelegene, sondern auch das kleinste, was seine Leistungskapazität angeht. Bis zu seiner Stilllegung wies das Kraftwerk aus dem Jahr 1948 eine installierte Leistung von 442 kW auf. Als es vor über 70 Jahren errichtet wurde, sollte es vor allem der Verhinderung von massiven Versickerungen dienen, wie sie geologisch bedingt oberhalb des Merlenbodens im Murgbach auftraten. „Das Gebiet zwischen der Zentrale und der Wasserfassung ist ein altbekanntes Bergsturzgebiet. Und genau auf dieser Strecke war ein großer Teil des Murgbachs immer wieder versickert, vor allem in der Niederwasserperiode im Winter. Durch den Bau des Kraftwerks Merlen konnte dieses Wasser in der Folge genutzt werden“, erklärt der Betriebsleiter des EW Murg,

Dezember 2019

21.11.2019 12:43:23

HYDRO

Projekte

STEIGERUNG DER AUSBAUWASSERMENGE Als Partner für die planerische Umsetzung des Gesamtprojektes vertraute das Elektrizitätswerk Murg auf die IM Maggia Engineering AG, Locarno, die mit der Ausarbeitung des Bauprojektes, der Bewilligungsgesuche sowie der Ausschreibungsdurchführung beauftragt wurde. Das kam wenig überraschend, schließlich hatte das Planungsunternehmen aus Locarno bereits in den Jahren 1977 bis 1978 eine „generelle Gesamtausbaustudie der Wasserkräfte im Murgtal“ ausgearbeitet – und ist daher mit der Situation vor Ort exzellent vertraut. Im Hinblick auf eine möglichst optimale Nutzung der hydrologischen Gegebenheiten wurde von den Planern eine Ausbauwassermenge von etwa 1.200 l/s für das Neuprojekt anvisiert. „Leider ließ sich diese Wassermenge nicht durchsetzen. Im Rahmen der Konzessionsverhandlungen wurde sie dann auf 925 l/s festgesetzt. Dennoch eine nennenswerte Steigerung gegenüber den 750 l/s aus der Altkonzession“, erinnert sich Christoph Barbisch. Die neue Ausbauwassermenge wird durchschnittlich an 90 Tagen im Jahr erreicht.

Foto: Glanzer

Die erneuerte Wasserfassung wurde äußerst robust ausgeführt.

Foto: zek

Christoph Barbisch. Ende 1998 lief die Wasserrechtskozession aus. Mit der Eingabe des Gesuches für die Erneuerung der Konzession konnte das Werk weiterbetrieben werden. 2015 ereignete sich ein Lagerschaden, in dessen Folge der Weiterbetrieb der Anlage nochmals analysiert werden musste. Außerdem war auch die maschinelle Ausrüstung nicht mehr zeitgemäss. Barbisch: „Einerseits war die Turbine nach 60 Jahren am Ende ihrer technischen Lebensdauer angelangt. Konkret hatte das bedeutet, dass Unterhalt- und Revisionsarbeiten immer häufiger geworden waren. Andererseits waren die Wirkungsgrade der Francisturbine im Teillastbereich – gerade in den Wintermonaten – unbefriedigend. Es lag Handlungsbedarf vor.“ Am 18. Dezember 2016 stimmte die Bürgerschaft der Ortsgemeinde über den Erneuerungsvorschlag ab und votierte letztlich deutlich für einen Kredit von 4,96 Mio. Franken, um eine Erneuerung in die Wege zu leiten. Nachdem Mitte Juli 2017 die Baubewilligung erteilt wurde, konnte Mitte August 2018 mit den Bauarbeiten begonnen werden.

Arbeiten an der auf knapp 1.200 m Seehöhe gelegenen Wasserfassung wurde der Bach umgeleitet. Das Stauwehr des Altbestands wurde abgebrochen und rückgebaut. Gemäß den Plänen von IM Maggia wurde auch eine Tauchwand installiert, die den Einlaufbereich vor unliebsamen Geschwemmsel schützt und dieses über das Stauwehr ins Unterwasser leitet. Am 2,5 m breiten Einlauf wurde ein Einlaufschütz eingebaut. Als Schutz vor feinem Treibgut wurde an den Einlauf anschließend ein Feinrechen und eine Rechenreinigungsmaschine angebracht. Die 25 m lange Entsanderkammer wurde mit einem System ausgeführt, das einen automa-

tischen Spülbetrieb gewährleistet. Konkret kam das patentierte Entsandungssystem HSR zum Einsatz. Dabei werden die angesammelten Sedimente über ein Spülrohr in der Sohle des Entsanders automatisch ausgespült. Zusätzlich wurde an der Wasserfassung ein Fischauf- sowie ein -abstieg integriert. GFK-ROHRE BEWÄHREN SICH IM EINSATZ Vollständig erneuert wurde auch die 680 m lange Druckrohrleitung, die komplett erdverlegt im Wesentlichen der alten Trasse folgt. „Im Vorfeld wurde diesbezüglich von IM Maggia eine Variantenstudie angestellt, die sich vorrangig mit den Fragen des Rohrmate-

Grundsätzlich war es dem Betreiber ein Anliegen, das Kraftwerk möglichst harmonisch in die Naturlandschaft der Glarner Alpen zu integrieren.

Foto: zek

WASSERFASSUNG AM ALTEN STANDORT Während also eine moderate Anpassung der verfügbaren Triebwassermenge erfolgte, wurde am grundsätzlichen Konzept sowie der Fallhöhe nicht gerüttelt. Die Lage des Stauwehrs wurde beibehalten, ein neuer Entsander in der Achse der Zuleitung zur bestehenden Wasserschlosskammer angelegt. Für die

Foto: Glanzer

KW Merlen.indd 67

Dezember 2019

21.11.2019 12:43:27

HYDRO

Projekte

Foto: zek

Im Krafthaus wurde eine 6-düsige Peltonturbine aus dem Hause Troyer AG installiert. Diese treibt einen direkt gekoppelten Synchrongenerator vom Fabrikat Hitzinger an. Der Maschinensatz erfüllt höchste Anforderungen und sorgt dafür, dass das Kraftwerk heute um rund 20 Prozent mehr Stromertrag liefert als zuvor.

rials sowie der Optimierung des Leitungsquerschnitts befasste. Am Ende fiel die Wahl auf GFK-Rohre des Herstellers Amiblu, die einerseits im Hinblick auf Verlegbarkeit und Wirtschaftlichkeit überzeugten und die anderseits auch ausgezeichnete betriebstechnische Voraussetzungen, wie eine hohe Glattheit der Innenoberfläche, mitbringen“, so Christoph Barbisch. Konkret kamen GFKRohre der Druckklasse PN10 mit einem Durchmesser DN800 zum Einsatz. Für Inspektionszwecke wurden zwei Mannlöcher integriert.

Zusammen mit der neuen Druckrohrleitung wurde in Rohrgraben auch ein Kabelblock mit 4 Kabelschutzrohren in PE (Polyethylen) mitverlegt. „Schon die alte Wasserfassung war über eine Stromversorgung mit dem Kraftwerk verbunden. Nun haben wir allerdings die Möglichkeit genutzt, auch ein Lichtwellenleiterkabel mitzuverlegen. Damit konnte nicht nur die Steuerung auf den Letztstand der Technik gebracht werden, sondern auch andere Optionen, wie etwa der Einbau von Kameras, realisiert werden“, schildert Christoph Barbisch.

Foto: Schwizer_pixelio.de

Die Murgseen sind auch von großer touristischer Bedeutung. Sie sind höchst beliebt bei Naturliebhabern und Wanderern.

KW Merlen.indd 68

ARBEITEN IM ALPINEN BEREICH Das alte Zentralengebäude wurde noch im Spätsommer letzten Jahres abgebrochen. An selber Stelle sollte ein neues Maschinenhaus entstehen, errichtet in Stahlbetonbauweise mit Holzfassade und Satteldach. Um Lärmemissionen vorzubeugen, wurde eine Wanddicke von 30 cm zuzüglich Außenisolation und Holzverkleidung gewählt. Außerdem wurde der Generator mit einem geschlossenen Wasserkühlkreislauf ausgeführt. Da sämtliche Bauarbeiten des Projekts oberhalb von 1.000 m ü.M. durchgeführt werden

Technische Daten • Gewässer: Murgbach

• Kraftwerkstyp: Laufkraftwerk

• Ausbauwassermenge: 925 l/s

• Netto-Fallhöhe: 70,0 m

• Turbine: 6-düsige Peltonturbine

• Fabrikat: Troyer AG

• Laufraddurchmesser: 882 mm

• Nennleistung: 565 kW

• Generator: Synchron - 3-phasig

• Drehzahl: 375 rpm

• Fabrikat: Hitzinger

• Generator-Nennleistung: 850 kVA

• Druckrohrleitung: L: 683 m

• Durchmesser: DN800

• Material: GFK

• Fabrikat: Amiblu

• Planung: IM Maggia Engineering AG

• Inbetriebnahme: 1950 / Mai 2019

• Regelarbeitsvermögen: 2,3 GWh

Dezember 2019

21.11.2019 12:43:31

HYDRO

Projekte

Der Murgbach oberhalb des Merlenbodens ist aufgrund der vorherrschenden geologischen Gegebenheiten als Versickerungsstrecke bekannt. Durch den Bau des KW Merlen konnte dieses Wasser nutzbar gemacht werden.

mussten, spielte dabei natürlich auch die Witterung eine nicht unwesentliche Rolle. Barbisch: „Es war letzten Herbst durchaus eine gewisse Eile geboten. Im Winter ist das Projektgebiet hier im Murgtal nur schwer zu erreichen. Daher kam es auch nicht überraschend, dass wir über den Winter den Baustellenbetrieb einstellen mussten. Aber es ist der Baufirma gelungen, den Rohbau bis zum Einsetzen des Winters fertigzustellen. Das neue Zentralengebäude wurde dann im Frühling dieses Jahres finalisiert.“ VON FRANCIS ZU PELTON Im Hinblick auf die maschinentechnische Ausrüstung war es naheliegend, einen grundsätzlichen Wechsel von einer Francis- hin zu einer Peltonturbine vorzunehmen. Dabei sind die Vorzüge der Letztgenannten im Teillastbereich mehr als Argument genug. Konkret fiel die Wahl auf eine vertikalachsige 6-düsige Peltonturbine des Südtiroler Wasserkraftunternehmens Troyer AG, die sich im Rahmen der Ausschreibung durchsetzen konnte. „Für uns war es die erste Zusammenarbeit mit der Firma Troyer. Alles in allem war es eine positive Erfahrung, die Kooperation war von Anfang

bis Ende wirklich sehr gut“, findet Christoph Barbisch lobende Worte. Die neue Turbine ist auf eine Ausbauwassermenge von 925 l/s und eine Nettofallhöhe von 70,0 m ausgelegt und erreicht dabei eine Nennleistung von 565 kW. Das aus einem Monoblock gefräste Laufrad weist dabei einen Durchmesser von 882 mm auf. Dank modernster hydraulischer Designs überzeugt die Performance der Maschine über den gesamten Lastbereich hinweg. Die Ausführung ist definitiv hochwertig. Die Turbine ist direkt an das freie Wellenende des Generators gekoppelt. Mit 375 Upm treibt das Laufrad den Rotor des wassergekühlten dreiphasigen Synchrongenerators vom Fabrikat Hitzinger an. Dieser ist auf eine Nennleistung von 850 kVA ausgelegt, dessen Axiallager ist für beidseitigen Schub konzipiert. STROM FÜR 400 HAUSHALTE Neben der maschinentechnischen Erneuerung ließ man dem Kraftwerk nun auch eine vollständige Modernisierung von Steuerung und Leittechnik angedeihen. Während die Steuerung des neuen Kraftwerks im Lieferpaket des Südtiroler Wasserkraft-Allrounders inkludiert

KW Merlen.indd 69

Foto: zek

Betriebsleiter Christoph Barbisch überprüft die Parameter des Kraftwerksbetriebs vor Ort. Die neue Steuerung & Automatisierung des Kraftwerks wurde ebenfalls von den Spezialisten der Troyer AG umgesetzt.

war, konnte das Einbinden der Anlage in das übergeordnete Leitsystem von den Spezialisten des EW Murg selbst vorgenommen werden. Im Mai dieses Jahres war es schließlich soweit: Die Betreiber konnten erstmalig ihr neues Kraftwerk Merlen ans Netz nehmen. Seit Sommer läuft das Kraftwerk ohne nennenswerte Zwischenfälle. Im Regeljahr wird die Anlage nun rund 2,3 GWh sauberen Strom aus der Kraft des Murgbachs erzeugen. Das bedeutet eine Ertragssteigerung von rund 20 Prozent gegenüber den circa 1,9 GWh, die der Altbestand in einem durchschnittlichen Jahr lieferte. Heute können damit rund 400 Haushalte versorgt werden. Die Konzession wurde um weitere 40 Jahre verlängert. Dass die Rundumsanierung des Kraftwerks trotz knapper Wirtschaftlichkeit energiepolitisch sinnvoll ist, daran lässt der Betreibervertreter keinen Zweifel. Schließlich stellt die Wasserkraft das elektrizitätswirtschaftliche Rückgrat im Murgtal dar – und das wird wohl auch in Zukunft so bleiben.

Dezember 2019

21.11.2019 12:43:35

HYDRO

Projekte

KRAFTWERK SCHENNERPOLSTER AN DER ISCHL PUNKTET MIT DURCHDACHTEN INNOVATIONEN IM DETAIL

m Ischler-Schennerpolster in der Gemeinde Strobl – als „Polster“ werden in der Region Salzkammergut umgangssprachlich Wehranlagen bezeichnet – wurde gemäß Aufzeichnungen bereits 1899 ein Ausleitungsgerinne erwähnt. Dieses diente ursprünglich zum Betrieb eines mechanischen Wasserrads für ein Sägewerk. Im Jahr 1928 erfolgte durch den Einbau einer Francis-Zwillings-Turbine die Elektrifizierung der Anlage. Über fünf Jahrzehnte später wurde 1982 ein weiteres Kleinkraftwerk an der Ausleitungsstrecke in Betrieb genommen. Um die Ischl an der Wehranlage fischdurchgängig zu gestalten, wurde um das Jahr 2000 eine Aufstiegshilfe errichtet. Weil diese allerdings nicht den aktuellen Anforderungen einer funktionstüchtigen Fischaufstiegsanlage ge-

Foto: Jank

An der Ischl in der Salzburger Gemeinde Strobl errichtete der oberösterreichische Kleinwasser kraftspezialist Jank GmbH ein weiteres Eigenkraftwerk. Die komplett aus Holz gefertigte Wehranlage Schennerpolster ist trotz der über 120-jährigen Lebensdauer top in Schuss.

nügte, sahen sich die Wasserkraftbetreiber rund 15 Jahre später damit konfrontiert, das Bauwerk zu erneuern. Darüber hinaus sollte die Wasserabgabe in die Restwasserstrecke deutlich erhöht werden. Aufgrund der Kosten für den Bau eines neuen Fischaufstiegs sowie den unumgänglichen Erzeugungsverlusten durch die erhöhte Restwasserdotation entschieden sich die ehemaligen Kraftwerksbetreiber letztendlich, ihre beiden Anlagen stillzulegen. FISCHDURCHGÄNGIGKEIT DANK KRAFTWERKSBAU Vor der Entscheidung zur Kraftwerksstilllegung hatte sich der Betreiber der oberen Anlage noch mit der oberösterreichischen Jank GmbH in Verbindung gesetzt. Da sich die ins Auge gefasste Revitalisierung des Altbestands für den Betreiber wirtschaftlich nicht darstellen ließ, entschloss sich Jank in weiterer Folge dazu, am Schennerpolster selbst aktiv zu werden und einen kompletten Neubau in Angriff zu nehmen. Der erste Konzessionsantrag er-

folgte noch 2015, nach entsprechenden Anpassungen wurde die Baubewilligung im Sommer 2016 erteilt. Im Anschluss an die aufwändigen, in Eigenregie durchgeführten Planungen startete im November 2017 die Bauphase des Projekts. Für die Umsetzung der kompletten Hoch- und Tiefbauarbeiten engagierte Jank ein lokales Unternehmen aus Strobl. Um die Anrainer einer nahen Wohnsiedlung vom obligatorischen Baustellenverkehr zu entlasten, wurde auf einem von Jank erworbenen Grundstück im Projektgebiet eine temporäre Zufahrt geschaffen. Der nicht mehr benötigte Ausleitungskanal der beiden Altanlagen wurde im Zuge der Projektumsetzung rückgebaut und zugeschüttet. Nach weniger als einem Jahr Bauzeit konnte das neue Kraftwerk im Herbst des Vorjahres erstmals in Betrieb genommen werden. Mit dem Anlagenbau wurde auch die ökologische Durchgängigkeit am Schennerpolster sichergestellt. Über einen aus 46 Einzelbecken hergestellten Fischaufstieg in Form eines technischen Verti-

Frontansicht des im Herbst 2018 in Betrieb genommenen Neubaus. Mit dem Kraftwerksbau wurde gleichzeitig eine den aktuellen Anforderungen entsprechende Fischaufstiegshilfe am Schennerpolster hergestellt.

Foto: zek

Am Schennerpolster auf dem Gebiet der Salzburger Gemeinde Strobl hat der Innviertler Wasserkraftallrounder Jank GmbH im Herbst 2018 eine weitere Eigenanlage in Betrieb genommen. Zur Stromproduktion nutzt der in weniger als einem Jahr realisierte Neubau das Gewässer Ischl. Zum Aufstauen der Ischl dient eine vor über 120 Jahren errichtete hölzerne Wehranlage, die sich trotz ihres hohen Alters in sehr gutem Zustand befindet. Völlig neu entstanden hingegen ist die direkt daneben positionierte Kraftwerksanlage und die dazugehörige Infrastruktur. Bei einer Ausbauwassermenge von 12,5 m³/s und einer Bruttofallhöhe von 5,5 m erreicht die Kaplan-Schacht-Turbine aus Jank- Eigenproduktion eine Engpassleistung von 593 kW. Wie bei Jank-Eigenkraftwerken üblich, werden auch beim Neubau an der Ischl verschiedene Innovationen auf ihre Praxistauglichkeit überprüft. In baulicher Hinsicht erfolgt dies beim Kraftwerk Schennerpolster durch einen speziellen Geschiebe-Spülkanal unterhalb des Einlaufbereichs. Zur Messung des Geschiebestands wird ein Echolot-System getestet. An der Turbine erproben die findigen Wasserkraftprofis den Einsatz einer hochfesten Legierung an den Eintrittskanten der Laufradschaufeln.

Dezember 2019

Projekt KW Schennerpolster zek Hydro 6_19 NEU.indd 70

22.11.2019 13:05:43

HYDRO

cal-Slot-Pass des Systems „enature“ können die Gewässerbewohner über 5,5 m Höhenunterschied überwinden. Siegi Jank vergisst in diesem Zusammenhang nicht zu erwähnen, dass das obligatorische Monitoring zur Funktion des Fischaufstiegs sehr vielversprechend verlaufen sei. Innerhalb eines zweimonatigen Untersuchungszeitraums wurden über 1.000 Individuen gezählt. HOLZWEHR NACH 120 JAHREN IN TOPZUSTAND Siegi Jank, Konstruktionsleiter des in vierter Generation geführten Familienunternehmens betont, dass sich die komplett aus Holz gefertigte Wehranlage am Schennerpolster trotz ihres Alters von über 120 Jahren in sehr gutem Zustand befindet: „Bei den bauseitigen Anpassungen mussten wir hölzerne Piloten aus der Grundstruktur der Wehranlage entfernen, denen der Zahn der Zeit offensichtlich fast nichts anhaben konnte. Nichtsdestotrotz erfordert eine Holzkonstruktion natürlich mehr regelmäßige Inspektionen und Instandsetzungsarbeiten als eine Wehrklappe aus Stahl. Mit unserer jahrzehntelangen Erfahrung in der Wasserkraftbranche wissen wir aber sehr genau, wie wir mit einer derartigen Konstruktion umgehen müssen.“ Völlig neu errichtet wurde hingegen die direkt an die Holzwehr anschließende Wasserkraftanlage. Der Einlaufbereich des Kraftwerks wurde mit einem fischfreundlichen horizontalen Schutzrechen ausgestattet, zur Reinigung dient eine robust ausgeführte Rechenreinigungsmaschine. Das Konzept der horizontalen Rechenreinigung, bei der das Schwemmgut von der Putzharke des Rechenreingers zuverlässig Richtung Restwasserstrecke befördert wird, hat sich bei Jank seit mittlerweile vier Jahrzehnten bei einer Vielzahl von Kraftwerken bestens bewährt. In diesem Zusammenhang bekräftigt Siegi Jank, dass die Rechenreinigung für die reibungslose Funktion und Leistungsfähigkeit bei grundsätzlich jeder Anlage eine zentrale Rolle spiele: „Je reiner das Wasser auf das Laufrad trifft, umso besser ist dies für den Gesamtwirkungsgrad.“

Foto: zek

Projekte

Konstruktionsleiter Siegi Jank lädt den Akku des elektrisch betriebenen Firmenautos mit direkt am Schennerpolster erzeugten Strom: Im Hintergrund erkennbar der mit dem System „enature“ ausgeführte Fischaufstieg, der die Gewäs serlebewesen über 46 Einzelbecken ins Oberwasser führt.

Geschiebe vor Ort eins zu eins weiterzugeben. Dazu wurde am Ende des Einlaufrechens ein unterirdischer Spülkanal angelegt, mit dem der angeschwemmte Schotter direkt Richtung Unterwasser abgegeben wird“, erklärt Siegi Jank und führt weiter aus, dass es alles andere als klar war, ob die Geschiebeabfuhr durch den rund 40 cm hohen, 1,2 m breiten und etwa 2 m langen Betonkanal funktionieren wird: „Der Ausgang des Experiments war ungewiss, der Kanal hätte auch verstopfen können. Diese Bedenken erwiesen sich aber als grundlos. Nach einem Jahr Betrieb können wir sagen, dass die Geschiebespülung am Schennerpolster sehr gut funktioniert.“ Um die Spülungen zukünftig komplett automatisiert in den Anlagenbetrieb einzubinden, testet Jank eine weitere Innovation. Dazu wurde am seitlich fahrbaren Arm der Rechenreinigungsmaschine ein Echolot installiert, das kontinuierlich den Abstand zwischen Einlaufrechen und dem Gewässergrund misst. Das Ziel dieser Messungen besteht darin, die Menge der angelandeten Sedimente am Einlaufbereich zu ermitteln und in weiterer Folge bei Bedarf den Spülvorgang automatisch in Gang zu setzen. Aktuell befindet sich das Echolot-System, dass gemeinhin aus der Ver-

wendung in U-Booten bekannt ist, noch in der Testphase. In Zukunft sollen die Echolot-Messungen grafisch in der Steuerung dargestellt werden, wodurch Betreiber jederzeit visuelle Information über die Geschiebesituation einholen können. FAST 600 KW ENGPASSLEISTUNG Als Herzstück des Kraftwerks fertigte Jank eine vertikale Kaplan-Schacht-Turbine, die konstruktionsbedingt sowohl bei vollem Wasserdargebot als auch bei geringen Zuflüssen beste Wirkungsgrade erreicht. Bei einer Bruttofallhöhe von 5,5 m und einer Ausbauwassermenge von 12,5 m³/s schafft die doppeltregulierte Turbine eine Engpassleistung von 593 kW. Da die Ischl trotz der Geschiebeabfuhrmaßnahmen am Einlaufbereich einen vergleichsweise hohen Sedimentanteil über die Turbinen leitet, wurden die Eintrittskanten der Laufrad-Schaufeln aus einer speziellen Legierung gefertigt. Das unter anderem bei höchstbeanspruchten Bergbaumaschinen verwendete Material soll Abrasionen an dem mit 1.500 mm Durchmesser gefertigten Läufer erheblich verringern. Direkt mit der Turbinenwelle gekoppelt ist ein ebenfalls mit exakt 231 U/min drehender Synchron-Generator

Unter dem horizontalen Einlaufrechen sorgt ein eigener Spülkanal zur Abfuhr von angelandetem Geschiebe. Zur konstanten Messung des Geschiebestands am Ein lauf wurde der Rechenreiniger mit einem innovativen Echolotsystem ausgestattet.

Foto: Jank

GESCHIEBEABFUHR FUNKTIONIERT Die eigenen Kraftwerke als Versuchsanlagen zu nutzen ist seit jeher Teil der Jank-Unternehmensphilosophie. Davon profitieren in letzter Konsequenz vor allem die Kunden der Oberösterreicher, denen technisch ausgereifte Lösungen übergeben werden. Beim Neubau an der Ischl erprobte Jank unter anderem Maßnahmen zur Optimierung des Geschiebemanagements. „Wir haben uns beim Kraftwerk Schennerpolster dafür entschieden, keinen Entsander zu bauen, sondern das

Projekt KW Schennerpolster zek Hydro 6_19 NEU.indd 71

Dezember 2019

22.11.2019 13:05:43

HYDRO

Projekte

Die doppeltregulierte Kaplan-Turbine in Schachtbauweise schafft bei vollem Wasserdargebot von 12,5 m3/s und einer Bruttofallhöhe von 5,5 m eine Enpass leistung von fast 600 kW. Um abrasiven Verschleiß am Turbinen-Laufrad vorzu beugen, erprobt Jank bei dieser Maschine den Einsatz einer speziellen Legierung an den Eintrittskanten der Laufradschaufeln.

Technische Daten

Foto: zek

• Ausbauwassermenge: 12,5 m3/s • Bruttofallhöhe: 5,5 m • Turbine: Kaplan-Schacht, vertikal • Drehzahl: 231 U/min • Ø Laufrad: 1.500 mm • Engpassleistung: 593 kW • Hersteller: Jank Hydropower GmbH • Generator: Synchron • Drehzahl: 231 U/min • Spannung: 400 V • Nennleistung: 660 kVA • Hersteller: HITZINGER Electric Power GmbH • Durchschn. Jahresarbeit: ca. 2.200.000 kWh

vom Linzer E-Technikspezialisten Hitzinger. Bei einer Spannung von 400 V kommt die luftgekühlte Maschine auf eine Nennscheinleistung von 660 kVA. Damit der Generator auch unter Volllast bestmögliche Wirkungsgrade erreicht, wurde zum Luftaustausch ein eigener Abluftkanal ins Freie installiert. Für den vollautomatischen Anlagenbetrieb sorgt die von Jank selbst entwickelte Kraftwerkssteuerung JaPPOS (Jank Power Plant Operating System). Die 1998 zum ersten Mal eingesetzte Software wurde bis in die Gegenwart

kontinuierlich optimiert und weiterentwickelt. Heute stellt diese bei einer Vielzahl von Eigen- und Kundenanlagen eingesetzte Software eine zentrale Basis für die ganzheitliche Kraftwerksautomatisierung dar. Die Einleitung des im Bundesland Salzburg erzeugten Stroms erfolgt an einer nahegelegenen Trafostation auf der gegenüberliegenden Uferseite in Oberösterreich. Zur Verlegung der unterirdisch verlaufenden Energieableitung wurde eine Spülbohrung unter der als Grenze zwischen den Bundesländern verlau-

fenden Ischl hergestellt. Das Regelarbeitsvermögen des neuen Kleinkraftwerks in Strobl beträgt rund 2,2 GWh. Nach mehr als einem Jahr Dauerbetrieb fällt Siegi Janks Fazit zum neuen Eigenkraftwerk äußerst positiv aus. „Wir waren überrascht, dass unser Spülsystem zur Geschiebeabfuhr so gut funktioniert. In Kombination mit dem innovativen Echolot-System sehe ich eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten in der Zukunft. Ich bin davon überzeugt, dass unsere Kunden das bald genauso sehen werden.“

Maximale Eﬃzienz Stahlwasserbau - Turbinenbau - Automation www.jank.net 72

Dezember 2019

Projekt KW Schennerpolster zek Hydro 6_19 NEU.indd 72

22.11.2019 13:05:43

HYDRO

Projekte

ereits fünfeinhalb Jahre ist es her, dass im Juli 2014 die Fertigstellung eines von den ÖBf und der Gemeinde Hallstatt realisierten Kleinwasserkraftwerks gebührend gefeiert wurde. Die Entstehung dieser speziell für den Volllastbetrieb optimierten Anlage mit einer Engpassleistung von 4,3 MW ist dem jahrzehntelang von Seiten der Gemeinde, den ÖBf sowie dritter Parteien angedachten Vorhaben zu verdanken, im Zuge einer Leitungssanierung ein Trinkwasserkraftwerk zu errichten. Projektiert wurde der Bau schließlich gemeinsam durch die ÖBf und die Gemeinde. „Für den Bau eines Trinkwasserkraftwerks wurden in Abstimmung mit dem Land Oberösterreich verschiedene Variantenstudien angestellt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Errichtung eines Kleinwasserkraftwerks statt einer Trinkwasserkraftanlage in gesamtheitlicher Sicht die insgesamt bessere Lösung darstellt““, erklärt ÖBf-Projektleiter Gerhard Breitenbaumer. Als rechtlicher Rahmen wurde die Hallstatt Wasserkraft GmbH gegründet, an der die Gemeinde zu 49 Prozent beteiligt ist, die restlichen 51 Prozent der Gesellschaftsanteile halten die ÖBf. Die schließlich innerhalb von ca. 11 Monaten

Im idyllischen Echerntal südlich vom Hallstätter Ortskern realisierten Gemeinde und ÖBf zwischen 2012 und 2013 bereits ein Kleinwasserkraftwerk, 2018 folgte schließlich die Errichtung eines nahe gelegenen Trinkwasserkraftwerks.

zwischen November 2012 und September 2013 errichtete Anlage nutzt jährlich rund ein Drittel der Gesamtschüttung des Gewässers Waldbach. Eine 2,5 km lange Druckrohrleitung führt das Triebwasser über 330 m Bruttofallhöhe zur Turbinierung ins Krafthaus. Der vergleichsweise geringe Ausbaugrad wird durch eine hohe Volllaststundenzahl im Ausmaß von rund 5.300 h/a ausgeglichen, im Regeljahr erzeugt die 6-düsige vertikale Pelton-Turbine rund 23 GWh Strom. TRINKWASSERKRAFTWERK 2018 REALISIERT Obwohl der Bau des Kleinwasserkraftwerks im Hallstätter Ortsteil Echerntal Vorrang hatte, konnte das Trinkwasserkraftwerk – wenn auch in kleinerer Variante als ursprünglich geplant – im Vorjahr in die Realität umgesetzt werden. Im Rahmen der notwendigen Erneuerung der ursprünglich in den 1950er Jahren verlegten Trinkwasserleitungen wurde die GeFoto: zek

In der für ihre beeindruckende Naturkulisse international bekannten UNESCO-Welterbe-Gemeinde Hallstatt in Oberösterreich ging noch vor dem vergangenen Jahreswechsel ein neues Trinkwasserkraftwerk ans Netz. Die wenige Kilometer vom Ortskern im Echerntal errichtete Kleinanlage wurde im Zuge der Erneuerung der Trinkwasserzuleitungen ins örtliche Wasserversorgungsnetz integriert. Realisiert wurde der Kraftwerksbau in kooperativer Weise von den Österreichischen Bundesforsten (ÖBf ) und der Gemeinde Hallstatt. Diese Partnerschaft hatte bereits beim Bau des Kleinwasserkraftwerks Hallstatt vor wenigen Jahren in unmittelbarer Nähe zum Trinkwasserkraftwerk sehr gut funktioniert. Das vormals mittels Druckbrechern bewusst vernichtete Energiepotential der örtlichen Wasserversorgung wird für die Stromproduktion der Neuanlage im Ausmaß von durchschnittlich 500.000 kWh/a nun höchst sinnvoll verwendet.

Foto: zek

UNESCO-WELTERBE-GEMEINDE HALLSTATT NUTZT IHR TRINKWASSER AUCH ZUR STROMGEWINNUNG

BAUSTELLE IN UNESCO-WELTERBESTÄTTE Wie bei der Errichtung des Kleinwasserkraftwerks – dessen Bauaufwand sich allerdings ungleich größer darstellte – galt es auch beim Trinkwasserkraftwerk, während der Umsetzungsphase höchste Rücksicht auf die Natur im Projektgebiet zu nehmen. In der zum UNESCO-Welterbe zählenden Gemeinde hat dieser Thematik stets höchste Priorität, sagt Projektleiter Breitenbaumer und betont, dass hoher Bedacht darauf gelegt wurde die landschaftlichen Eingriffe so gering wie möglich zu halten. Breitenbaumer ergänzt, dass, abgesehen von den obligatorischen Baggerarbeiten für den Leitungstausch, so gut wie keine Erd-

Hallstätter Wassermeister Christian Amon (li.) und ÖBf-Projektleiter Gerhard Breitenbaumer

Projekt TWKW Hallstatt zek Hydro 6_19 NEU.indd 73

legenheit genutzt, das vormals in Druckbrecherschächten vernichtete Energiepotential der Klausbrunnquellen zur Stromgewinnung zu nutzen. Planung und Umsetzung erfolgten wie beim Bau des Wasserkraftwerks erneut in kooperativer Manier zwischen der Gemeinde Hallstatt und den ÖBf. In rechtlicher Hinsicht gehört das Projekt zur Hallstatt Wasserkraft GmbH, der Gerhard Breitenbaumer als Geschäftsführer vorsteht. Der Hallstätter Wassermeister Christian Amon betonte beim zek HYDRO-Lokalaugenschein die Güte des lokalen Trinkwassers: „Über die hohe Qualität unseres Trinkwassers, dessen Haupt einzugsgebiet das Dachsteingebiet bildet, können wir uns sehr glücklich schätzen. Ergänzend zu den Bergquellen können als zweites Standbein der örtlichen Wasserversorgung zwei tiefe Brunnen genutzt werden, mit denen der Trinkwasserbedarf ebenfalls zur Gänze abgedeckt werden kann.“

Dezember 2019

24.11.2019 16:22:43

HYDRO

Projekte

Das in der Quellstube der Klausbrunnquellen gefasste hochqualitative Trinkwasser stammt aus dem Dachsteineinzugsgebiet.

bewegungen notwendig waren. Umgesetzt werden konnte das Projekt innerhalb von rund 6 Monaten, nach dem Baustart im Juni 2018 konnte noch vor dem vergangenen Jahreswechsel während des Dezembers der Übergang in den Regelbetrieb erfolgen. Darüber hinaus hatte man schon während der Errichtung des Wasserkraftwerks verschiedene bauliche Vorleistungen ausgeführt, die sich nun günstig auf die Sanierung der Trinkwasserleitungen auswirkten, etwa hinsichtlich der in einer gemeinsamen Trasse verlaufenden Energieableitung. Außerdem war bereits 2013 ein Trinkwasserleitungsabschnitt in der Nähe der Quellfassung erneuert worden. Die nun komplett erneuerte Versorgungsleitung hat eine Gesamtlänge von rund 980 m und besteht fast zu Gänze aus lebensmitteltauglichen Guss rohren der Dimension DN250 und DN150. VOLLLASTBETRIEB ALS DAUERZUSTAND Die Zentrale des Trinkwasserkraftwerks wurde in zweckmäßiger Bauweise optisch unauffällig in eine natürliche Hanglage integriert. Bis auf die kalten Wintermonate, in der die Quellschüttungen zurückgehen, kann das Trinkwasserkraftwerk weite Teile des Jahres Als Energiewandler dient ein direkt mit der Turbinenwelle gekoppelter Synchron- Generator vom deutschen Hersteller EME.

Die kinetische Bewegungsenergie des mit 1.500 U/min drehenden Pelton-Laufrads wird von einem direkt in horizontaler Richtung gekoppelten Synchron-Generator in elektrischen Strom umgewandelt. Gefertigt wurde die für höchste Wirkungsgrade optimierte Maschine der Serie SDB vom deutschen Generatoren-Spezialisten EME Elektromaschinenbau Ettlingen GmbH. Bei den Maschinen der Baureihe SDB wird das Kühlmedium Luft besonders effektiv an die zu kühlenden Wicklungsteile im Inneren der Maschine geführt. Darüber hinaus stehen EME-Generatoren für eine sorgfältige Materialauswahl, fachgerechte Auslegung für den Einsatzbereich sowie höchste Fertigungsqualität. Für das neue Trinkwasserkraftwerk in Hallstatt wurde der Generator auf eine Frequenz von 50 Hz, eine Spannung von 400 V sowie eine Nennscheinleistung von 76,4 kVA ausgelegt. 500.00 KWH/a REGELARBEITSVERMÖGEN In Sachen Elektro- und Leittechnik setzte man auf das Know-how der Firma Siemens Abteilung Prozessautomatisierung für Wasser- und Abwasseranlagen aus Salzburg. Der Auftrag umfasste die komplette EMSR-Aus-

Technische Daten • Ausbauwassermenge: 45 l/s • Nettofallhöhe: 187,6 m • Turbine: 1-düsige horizontale Pelton • Drehzahl: 1.500 U/min • Engpassleistung: 68 kW • Hersteller: Lingenhöle Technologie GmbH • Generator: Synchron • Spannung: 400 V • Frequenz: 50 Hz • Nennscheinleistung: 76,4 kVA • Hersteller: EME Generatoren • Regelungs- und Steuerungstechnik: SIEMENS • Regelarbeitsvermögen: ca. 500.000 kWh/a

Foto: zek

unter Volllast produzieren. Zur Stromgewinnung kann der aus einer 1-düsigen Pelton-Turbine und einem Synchron-Generator bestehende Maschinensatz fast 200 m Bruttofallhöhe sowie eine Ausbauwassermenge von 45 l/s nutzen, bei vollem Zufluss erreicht die Turbine eine Engpassleistung von 68 kW. Da der maximale Hallstätter Versorgungsbedarf mit 12 l/s abgedeckt ist, werden nach der Turbinierung bis zu 33 l/s in den am Krafthaus vorbeifließenden Waldbach rückgeleitet. Geliefert wurde die in horizontaler Bauart gefertigte Pelton-Maschine vom Vorarlberger Turbinenspezialisten Lingenhöle Technologie GmbH. Die Maschinenbauer aus Feldkirch genießen in der Branche einen hervorragenden Ruf als zuverlässiger Partner für Kleinund Kleinstwasserkraftanlagen und können speziell bei Trinkwasseranlagen auf eine ganze Reihe von Referenzen verweisen. Dem Einsatzzweck entsprechend wurden die wasserberührten Teile der Pelton-Turbine aus hygienisch einwandfreiem Edelstahl gefertigt. Der Strahlabweiser wird wasserhydraulisch geregelt, die Steuerung des Absperrorgans und des Bypass erfolgt auf elektrischem Weg mittels Servomotoren.

Foto: ÖBf

Foto: zek

Die von der Vorarlberger Lingenhöle Technologie GmbH gefertigte Pelton-Turbine schafft eine Engpassleistung von 68 kW und kann im Regeljahr rund 500.000 kWh Strom erzeugen.

Dezember 2019

Projekt TWKW Hallstatt zek Hydro 6_19 NEU.indd 74

24.11.2019 16:22:44

HYDRO

Foto: zek

Projekte

Kleine Wasserkraftwerke. Große Wirkung. Die Siemens Abteilung Prozessautomatisierung für Wasser und Abwasseranlagen aus Salzburg sorgte für die komplette elektro- und leittechnische Ausstattung in der Quellstube, der Bachfassung und im Krafthaus.

rüstung für die Quellsammelstube, die Restwasserpegelmessung und die Kraftwerksanlage. Die grundsätzliche Regelung des KraftwerksTextinserat_Hydro_90x65_SSP_.indd erfolgt über die Pegelerfassung mittels Sonde in der Quellsammelstube, wobei die Siemens Steuerung SIMATIC ET200SP für die Einbindung der Signale und Messungen zuständig ist. Zur Kommunikation mit der Zentrale dient ein Lichtwellenleiter-Kabel, das bei der Rohrsanierung mitverlegt wurde. Im Bachbett nahe der Quellstube kommt ebenfalls eine Siemens-Pegelsonde zum Einsatz. Damit ist in den wasserarmen Monaten sichergestellt, dass das Trinkwasserkraftwerk entsprechend gedrosselt wird, um die geforderte Restwasserabgabe sicherzustellen. Als zentrale Kraftwerkssteuerung kommt die weltweit im Automatisierungsbereich eingesetzte SIMATIC S7-1500 zum Einsatz. Diese ist neben der Regelung der Stromproduktion dafür zuständig, im Falle eines Anlagenstillstands die Regelung des Bypass in Gang zu setzen, und die Trinkwasserversorgung der Gemeinde unterbrechungsfrei aufrecht zu erhalten. Bedient wird die Anlage im Krafthaus mittels Steuerungs-Visualisierung auf einem 15“-Touch-Display, darüber hinaus sorgte Siemens für die Anbindung an das übergeordnete Leitsystem der Bundesforste. Mittlerweile läuft die Stromproduktion des Trinkwasserkraftwerks im Echerntal seit fast einem Jahr quasi im Dauerbetrieb. Gerhard Breitenbaumer zeigt sich rückblickend sehr zufrieden mit der Errichtung und dem Endergebnis des ersten ÖBf-Trinkwasserkraftwerks: „Es war von Beginn an klar, dass der Standort für den Einbau einer Kraftwerksanlage gut geeignet ist. Dass die bauliche Umsetzung auch noch schnell und reibungslos über die Bühne gegangen ist, war natürlich sehr erfreulich. Den Endnutzen sehen wir nun beim Regelarbeitsvermögen der Anlage im Ausmaß von jährlich rund 500.000 kWh – für ein Kraftwerk dieser Größenordnung ist das schon sehr beachtlich.“

siemens.com/hydro

Projekt TWKW Hallstatt zek Hydro 6_19 NEU.indd 75

22.11.2019 09:08:32

Dezember 2019

24.11.2019 16:22:45

HYDRO

Projekte

NEUBAU VON FLUMSER KW RÖLLBACH VOLL IM GANG

n der heute knapp 5.000 Einwohner zählenden Gemeinde Flums in der Region Sarganserland hat die Wasserkraftnutzung eine fast 130-jährige Tradition. Am südlich vom Ortskern verlaufenden Röllbach wurde bereits 1892 ein Wasserkraftwerk für die Produktion von elektrischem Strom in Betrieb genommen. 1964 sorgte der spätere Kraftwerksbesitzer Martin Zeller für eine beträchtliche Leistungssteigerung der Anlage, indem er eine höher gelegene Wasserfassung an einem neu geschaffenen Speicherbecken im Gebiet Röllsutt errichtete. An dem als naturnahen Weiher angelegten Speicher konnten bis zu 160 l/s zur Stromgewinnung ausgeleitet werden, in Kombination mit einem Bruttogefälle von 279 m schaffte die Pelton-Turbine in der Zentrale eine Engpassleistung von rund 280 kW. Martin Zellers Sohn, der ebenfalls auf denselben Vornamen getauft wurde, hat die Kraftwerkserweiterung in den 1960er Jahren aus unmittelbarer Nähe miterlebt: „Ich besuchte damals gerade die Sekundarstufe und durfte bei den Bauarbeiten während der schulfreien Zeit ein zum Rohrtransport eingesetztes Pferd auf die Baustelle führen. Was mein Vater damals vollbracht hat, war eine für heutige Verhältnisse unglaubliche Pionierleistung – er hat sowohl die Planung als auch die bauliche Ausführung des Projekts ohne Unterstützung eines Ingenieurbüros fast komplett in Eigenregie erledigt. Für die notwendigen Betonarbeiten und Felssprengungen zur Rohrverlegung wurde eine Baufirma engagiert. Die heute für ein derartiges Projekt von Seiten der Gesellschaft und den Behörden aufgestellten Hürden hat mein Vater damals nicht gekannt.“

LANGWIERIGES KONZESSIONSVERFAHREN Im Jahr 2009 startete die Martin Zeller AG mit den Vorbereitungen zur anstehenden Konzessionsverlängerung des Traditionskraftwerks. „Ursprünglich hatte man gar keine baulichen oder technischen Erneuerungen geplant. Der Antrag zur Konzessionsverlängerung stellte alles andere als ein leichtes Unterfangen dar,“ erklären Martin Zeller und sein Sohn Pascal. Der wesentliche Knackpunkt bestand in der von der Behörde geforderten Restwasserabgabe im Ausmaß von ganzjährig 50 l/s. Ein wirtschaftlicher Anlagenbetrieb aufgrund der damit einhergehenden Erzeugungsverluste wäre unter diesen Voraussetzungen nicht mehr möglich gewesen. Darüber hinaus gab es von mehreren Seiten Einsprachen gegen die Konzessionsverlängerung, die Umweltbehörde etwa forderte die

An der Wasserfassung wurde der Coanda-Rechen mit Selbstreinigungseffekt bereits im Oktober montiert.

Aufgrund des abschüssigen Terrains erfolgte beim Ersatzneubau des Kraftwerks Röllbach der Rohrtransport auf dem Luftweg. Die rund 1,2 km lange Druckrohrleitung wurde zur Gänze mit hochbeständigen duktilen Gussrohren des Herstellers TRM ausgeführt.

Fotos: Elektrizitätswerk Martin Zeller AG

Gut in der Zeit liegen die Arbeiten beim Neubau des Wasserkraftwerks Röllbach in der St. Galler Gemeinde Flums. Im Zuge der Konzessionserneuerung der 1892 erstmals in Betrieb genommenen Anlage entschloss sich die Elektrizitätswerk Martin Zeller AG, ein familiär geführtes E-Werk aus Flums, für einen umfassenden Ersatzneubau. Das von der im Kleinwasserkraftbereich vielfach bewährten Hydro-Solar Water Engineerung AG geplante Projekt beinhaltet die Neuausführung von Wasserfassung, Kraftwerksleitung und Zentrale. Dank einer Vervielfachung der Ausbauwassermenge kommt das neue Kraftwerk zukünftig auf eine Engpassleistung von 895 kW, im Vergleich zum Altbestand (280 kW) entspricht dies mehr als einer Verdreifachung der potentiellen Leistungsfähigkeit. Beim Material der rund 1,2 km langen Kraftwerksleitung setzen die Betreiber auf duktile Gussrohre der Tiroler Rohre GmbH. Die Inbetriebnahme der komplett erneuerten Anlage soll bereits im kommenden Frühjahr erfolgen.

Auflassung des Speicherbeckens. Nachdem die Rechtsstreitigkeiten bereits rund 6 Jahre in Anspruch genommen hatten, kam es im Jahr 2016 zur Kontaktaufnahme mit Markus Hintermann von der Hydro-Solar Water Engineering GmbH. Dies sollte sich für die Zellers als echter Glücksgriff erweisen. Das von Hintermann gegründete Ingenieurbüro kann nach rund 30-jähriger Tätigkeit im Kleinwasserkraftsektor auf über 50 erfolgreich realisierte Projekte verweisen. Beim Konzessionsverfahren des Kraftwerks Röllbach brachte Hydro-Solar Schwung in die Sache, indem es mit der Generalplanung einer umfassenden Erneuerung des Altbestands beauftragt wurde. Ein wesentlicher Punkt des von Hydro-Solar 2017 eingereichten Konzessionsgesuchs bestand darin, die neue Wasserfassung mit einem selbstreinigenden Coanda-Rechen und einem unterirdischen Kopfbecken auszuführen. Der bestehende Weiher kann damit rückgebaut und das Gebiet entsprechend renaturiert werden. Neben der Erfüllung der geforderten Restwasserdotation von 50 l/s sah das Konzept auch vor, die Ausbauwassermenge auf 400 l/s zu erhöhen, wodurch die Engpassleistung mehr als verdreifacht wird. In Kombination mit dem geförderten Stromtarif der kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV), der den Betreibern von der nationalen Netzgesellschaft Swissgrid bereits 2016 bestätigt wurde, steht das Projekt somit auch in wirtschaftlicher Hinsicht auf sicheren Beinen. GUSSROHRE KAMEN AUF DEM LUFTWEG Nach dem Erhalt der Konzessionsbewilligung im Juni 2018 ging es weiter mit dem Ausschreibungsverfahren, der eigentliche Baubeginn erfolgte im Sommer 2019. Gleich zum

Dezember 2019

Projekt KW Röllbach zek Hydro 6_19 NEU.indd 76

24.11.2019 16:51:16

HYDRO

Projekte Projektstart konzentrierte man sich auf die von oben nach unten ausgeführte Rohrverlegung. Anstelle von vormals geschweißten Stahlrohren setzen die Betreiber beim Neubau auf duktile Gussrohre der Tiroler Rohre GmbH (TRM). Dank ihrer robusten Beschaffenheit und der patentierten Kupplungstechnik (VRS-T-Systems) sind die zu 100 Prozent aus Recyclingmaterial hergestellten Rohre perfekt für anspruchsvollste Bedingungen im alpinen Raum geeignet. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen werden die Rohre darüber hinaus mit einer Zementmörtelumhüllung (ZMU) ummantelt. Martin Zeller erwähnt, dass ihn neben den bekannt hochwertigen Materialeigenschaften vor allem der Fertigungsprozess, von dem er sich im TRM-Werk in Hall in Tirol überzeugen konnte, sehr beeindruckt hat. Für die insgesamt 1.150 m lange Druckleitung des Kraftwerks Röllbach lieferte TRM Rohre in den Dimensionen DN500 und DN400. Anstelle der in den 1960er Jahren angewandten Pferdezustellung erfolgte der Rohrtransport nun fast ausschließlich auf dem Luftweg via Lastenhelikopter. In diesem Zusammenhang stellen die Betreiber dem Helikopter-Piloten ein großes Lob aus. Dieser verstand es, den Hubschrauber so ruhig wie ein Baukran über dem Rohrgraben schweben zu lassen, wodurch die Monteure das Zusammenfügen der Rohre direkt bei der Übergabe in einem Zug erledigen konnten. Anders als die in weiten Teilen oberirdisch verlaufende Stahlleitung wurde der neue Kraftabstieg bis auf zwei kurze Abschnitte im Steilhangbereich zur Gänze unterirdisch verlegt. Die felsige Bodenbeschaffenheit machte dabei entlang der gesamten Rohrtrasse den Einsatz von Sprengmitteln unumgänglich. INBETRIEBNAHME IM FRÜHJAHR 2020 Nach rund fünf Monaten Bauzeit waren die Arbeiten Mitte November im gesamten Projektgebiet weit fortgeschritten. Bei der Wasserfassung soll die Montage der finalen Stahlwasserbau- und Hydraulikkompo-

Die Druckleitung führt künftig bis zu 400 l/s Ausbauwassermenge in die Zentrale, wo Mitte November das Gehäuse der 4-düsigen Pelton-Turbine einbetoniert wurde. Das von der Hydro-Solar Water Engineering AG geplante Kraftwerk soll mit einem deutlichen Leistungsplus gegenüber dem Altbestand im kommenden Frühjahr in Probebetrieb gehen.

nenten noch vor dem Jahreswechsel über die Bühne gehen. An der zur Gänze in zug- und schubgesicherter Ausführung verlegten Kraftwerksleitung hatten die Monteure nur an der Wasserfassung und der Zentrale bewusst die letzten Rohrmeter nicht verlegt. Eingesetzt werden diese erst nach der obligatorischen Rohrspülung, damit die neue Pelton-Turbine beim ersten Andrehen keine Schäden durch etwaige Steine im Triebwasserweg davonträgt. Ebenfalls Mitte November wurde in der Kraftwerkszentrale bereits das Gehäuse der neuen Turbine einbetoniert, diese ist Teil eines elektromechanischen Komplettpakets der Südtiroler Troyer AG. Kurz vor dem Wintereinbruch ist der Projektabschluss in greifbare Nähe gerückt. Martin und Pascal Zeller sind guter Dinge, dass ihr komplett erneuertes Kleinkraftwerk schon Anfang März 2020 den Probebetrieb aufnehmen können wird.

ZMU-Austria

ductile iron solutions www.trm.at

Projekt KW Röllbach zek Hydro 6_19 NEU.indd 77

Dezember 2019

24.11.2019 16:51:17

HYDRO

Fotos/ Grafiken: DIVE

Technik

Die DIVE-Turbinen GmbH & Co KG aus dem bayerischen Amorbach realisierte am Standort in Arignac eine Ein-Turbinen-Lösung mit halbaxialem Laufrad und präsentiert damit ihre neue Innovation für Mittelgefälle.

ERSTE DOPPELT REGULIERTE DIVE-HAXTURBINE FÜR MITTELGEFÄLLE GING IN BETRIEB Im Juni dieses Jahres ging die erste doppelt regulierte DIVE-Turbine für Mittelgefälle am Standort Arignac in Südfrankreich ans Netz. Damit wurde der Leistungsbereich der DIVE-Turbine, der bislang den Niedergefällebereich abgedeckt hat, deutlich erweitert. Das hydraulische Design orientiert sich dabei an einer Deriaz- bzw. Diagonal-Turbine und erreicht in Kombination mit der DIVE-Regulierung höchste Wirkungsgrade in allen Betriebspunkten. Das Kraftwerk in Arignac kommt mit einer Fallhöhe von 29 m auf 500 kW Leistung und übertraf damit bereits in den ersten Monaten die Erwartungen bei weitem.

as Kraftwerk Moulin d’Arignac liegt in Frankreich, südlich von Toulouse. Zwei historische Kraftwerke mit je einer Zwillings-Francisturbine sollten im Jahr 2017 durch eine neue Mittelgefälleturbine ersetzt werden. In einer Kooperation zwischen dem bayerischen Turbinenhersteller DIVE Turbinen GmbH & Co. KG und dem französischen Steuerungsbauer 2Ei Industries, wurde die erste halbaxiale DIVE-Turbine DIVE-HAX im Zuge dieses Projekts zur Marktreife entwickelt. Die numerische Berechnung zur Laufradauslegung führte das Ingenieurbüro Prof. Dr. Jaberg & Partner in enger Zusammenarbeit mit der TU Graz durch. Im Rahmen der Modernisierung wurden das Einlaufbauwerk und die Rohrleitungen erneuert. Dem Kraftwerk vorgeschaltet ist nun auch ein Die werksseitig vormontierte und getestete TurbinenGenerator-Einheit bei der Anlieferung zur Kraftwerksbaustelle.

flach angestellter Feinrechen mit Abstiegsöffnungen für migrierende Fische. Die Turbine wurde Anfang 2019 installiert und nach Abschluss der Netzanschlussmaßnahmen im Juni 2019 in Betrieb genommen. Seither ist die Anlage ohne Unterbrechungen im Dauerbetrieb. SO FUNKTIONIERT DIE NEUE DIVE-HAX-TURBINE Das hydraulische Prinzip der DIVE-HAX-Turbine wurde bereits im 20. Jahrhundert mit der sog. Deriazturbine entwickelt. Die Deriazturbine verfügt über ein halbaxiales Laufrad und ist eine Kombination einer Francis- und einer Kaplanturbine. Zur Regelung bei unterschiedlichen Wasserständen und Durchflüssen werden die Laufradschaufeln verstellt. Aufgrund der Anzahl an Laufradschaufeln und der Tatsache, dass darauf verhältnismäßig hohe Kräfte wirken, ist die Realisierung der Laufradverstellung durchaus komplex und wartungsanfällig. Dies verhinderte, dass sich die Deriazturbine am Markt etablieren konnte. Mit der Entwicklung von drehzahlvariablen Turbinen mit festen Laufradschaufeln und verstellbaren Leitschaufeln war es der DIVE Turbinen GmbH & Co. KG in den vergangenen zehn Jahren gelungen, die aufwändige Mechanik der Laufradverstellung in Kaplanturbinen abzulösen: drehzahlvariable DIVE-Turbinen haben feste Laufradschaufeln, während die Drehzahl über Umrichter den Strömungsverhältnissen angepasst wird. Die Erfahrungen und das Know-how im Bereich der Drehzahlregelung ermöglichte es deshalb jetzt auch den Bereich im Mittelgefälle mit drehzahlvariablen DIVE-Turbinen zu erschließen. Das Deriazlaufrad schien dafür eine geeignete hydraulische Form. Durch einen bewussten Verzicht auf die mechanische Verstellbarkeit der Laufradschaufeln bietet die Turbine mit Deriazlaufrad in Kombination mit der Drehzahlregelung eine wirtschaftliche Alternative zu bislang bestehenden Mittelgefällelösungen.

Dezember 2019

DIVE-HAX-Turbine_Layout_01.indd 78

25.11.2019 13:54:11

HYDRO

Technik

Mit Hilfe der ausgeklügelten Anlagensteuerung werden die Drehzahl des HAX-Laufrads und die justierbaren Leitschaufeln an die jeweilige Betriebssituation angepasst. Dadurch deckt die DIVE-HAX-Turbine den gesamten Leistungsbereich mit lediglich einer Turbine. Die Leitschaufeln fungieren auch als Verschlussorgan.

Das halbaxiale Laufrad der ersten DIVE-HAX-Turbine misst 640 mm im Durchmesser und ist eine Weiterentwicklung der Diagonal-Turbine. Das hydraulische Design des Laufrads ist somit eine Kombination aus Francis- und Kaplanturbine.

Klemmkasten Verstellbare Leitschaufeln Permanentmagnetgenerator

HAX-Laufrad mit festen Schaufeln

Einlaufspirale

Saugrohr

NEUE TURBINE MIT HOHER EFFIZIENZ Bisher zum Einsatz kommende Mittelgefällelösungen im Einsatzbereich der halbaxialen DIVE-HAX-Turbine sind Durchströmturbinen oder zwei kombinierte Francis-Turbinen. Aufgrund der elektronischen Regelung über die Drehzahl und die Leitapparatverstellung kann mit der DIVE-HAX-Turbine der gesamte Leistungsbereich mit lediglich einer Turbine abgedeckt werden. Die doppelt regulierte DIVE-HAX-Turbine kann von 5- bis 100 Prozent des Nenndurchflusses und von 50- bis 150 Prozent der Nennfallhöhe effizient betrieben werden. Durch die Ein-Turbinen-Lösung bleiben die Kosten für Rohrleitungen und Bauwerk minimal im Vergleich zu Lösungen mit zwei Francis-Turbinen. Im Vergleich mit Durchströmturbinen weist die DIVE-HAX-Turbine wesentlich bessere Wirkungsgrade und weniger Fallhöhenverluste auf. Ein weiterer Vorteil der DIVE-HAX-Turbine ist, dass sie durchgangsfest ist – also kein Risiko für die Mechanik bei Durchgangsdrehzahl besteht. Als Verschlussorgan dient der verstellbare Leitapparat, über den auch der Wasserfluss langsam

Ansicht von oben.

reduziert werden kann. So werden kritische Druckspitzen im Rohrsystem vermieden. Ferner kann etwa im Rohrleitungsbau auf Notschlussventile verzichtet werden. Die halbaxiale Laufradform hat darüber hinaus Vorteile gegenüber Francis Turbinen in Bezug auf Partikel und Geschiebe, da lediglich der Laufradflügel umströmt wird und keine Umlenkung der Strömung stattfindet. Dies reduziert die Abrasion am Laufrad maßgeblich. Zudem kann sich an den fest verschweißten Laufradschaufeln kein Geschiebe zwischen Nabe und Laufradschaufeln festsetzen. Es kann daher weitgehend auf Entsander verzichtet werden, bzw. können diese wesentlich kleiner ausgeführt werden. KALKULIERTE LEISTUNG ÜBERTROFFEN Seit Juni ist die DIVE-HAX-Turbine im Kraftwerk Arignac ohne Unterbrechung im Dauerbetrieb und hat insbesondere im Teillastbetrieb – auf Grund des bislang geringen Wasserdargebots – die numerisch ermittelten Leistungen übertroffen. Charakteristisch für die DIVE-Turbine ist das auffallend ruhige Betriebsverhalten im gesamten Drehzahlbereich.

Der Kraftwerksaufbau mit der DIVE-HAX-Turbine:

Sie erfüllt damit sämtliche akustischen sowie schwingungstechnischen Voraussetzungen für einen absolut störungsfreien Betrieb. Entwickler und Betreiber warten nun auf höhere Durchflüsse in den Herbst- und Wintermonaten, um den vollen Leistungsumfang der DIVE-HAX-Turbine testen zu können. DIVE-HAX-TURBINE MIT NÜTZLICHEN BENEFITS Das Kraftwerk Arignac ist seit Juni 2019 im Dauerbetrieb. Die DIVE-HAX-Turbine überzeugt durch ihre hohen Wirkungsgrade über den gesamten Leistungsbereich und das breite Einsatzspektrum bei Fallhöhenschwankungen und Durchflüssen hinunter bis auf 5 Prozent des Nenndurchflusses. Die elektronische Regelung der DIVE-Turbine ermöglicht es außerdem, durch den Umrichterbetrieb Systemdienstleistungen z.B. zur Frequenz- und Spannungsregelung zur Verfügung zu stellen, die bei der Umstellung auf erneuerbare Energien mehr und mehr notwendig werden. Die DIVE-HAX-Turbine kann bei Fallhöhen bis zu 120 m und einer Leistung von bis zu 4 MW eingesetzt werden. Näheres unter: www.dive-turbine.de/DIVE-HAX_Mittelgefälle

Am Standort wurden zudem zahlreiche Maßnahmen für die Fischdurchgängigkeit umgesetzt. Im Bild: Der im Einlaufbereich verbaute Fischabstiegskanal für migrierende Fische.

1 Einlaufspirale 2 Permanentmagnetgenerator 3 DIVE-HAX-Laufrad

4 Saugrohr 5 Container mit elektronischer Schaltanlage

2 1

DIVE-HAX-Turbine_Layout_01.indd 79

Dezember 2019

25.11.2019 13:54:13

HYDRO

Technik

Foto: Kirchdorfer

Der Rekordhalter seit 2015: Enature Fishpass am Kraftwerk Schwabeck an der Drau. Ab 2020 überwindet eine noch größere Installation am Kraftwerk Annabrücke 26 Höhenmeter– die höchste Differenz in ganz Europa.

KIRCHDORFER BAUT HÖCHSTE FISCHTREPPE IN EUROPA Mit 90 Megawatt ist das VERBUND-Kraftwerk „Annabrücke“ das leistungsstärkste Draukraftwerk in Kärnten. Bis Frühjahr 2020 wird nun auch die erforderliche Fischaufstiegshilfe nachgerüstet: Mit einer Höhendifferenz von insgesamt 26 Metern liefert die Kirchdorfer Gruppe mit dem „enature FISHPASS-System“ den höchsten Fischaufstieg in ganz Europa.

FISCHARTENREICHE DRAU Dass die Fische das enature-Fishpass-System der Kirchdorfer Concrete Solutions tatsächlich „mühelos“ durchwandern, bestätigt auch

Fischtreppe.indd 80

Sabine Käfer, die zuständige Projektleiterin bei der VERBUND AG: „Mit einem computergestützten Monitoring-System konnten wir am Kraftwerk Schwabeck 140.000 Fisch

wanderungen aus 26 verschiedenen Arten registrieren, von ganz kleinen schwimmschwachen Fischen bis hin zu einem Wels mit 1,36 Meter Länge.“

Durch die hydraulisch optimierte Abfolge von versetzten Schlitzen verringert sich die Wasserdurchflussmenge um bis zu 40 Prozent gegenüber herkömmlichen „vertical slot“-Installationen. Damit kann ein größerer Anteil der Wasserenergie für die Stromerzeugung genutzt werden.

Grafik: Kirchdorfer

ie Drau, die auf ihren 220 Kilometern durch Kärnten ein Gefälle wie ein Gebirgsbach aufweist, ist was Wasserkraft anbelangt ein produktiver Fluss: Die zehn Draukraftwerke decken beinahe zwei Drittel des gesamten Kärntner Strombedarfs ab. Entsprechend hohe Ansprüche stellen sich auch an die Fischaufstiegshilfen. Am Kraftwerk Annabrücke werden Fische demnächst – mithilfe der Kirchdorfer Concrete Solutions – „mühelos“ und strömungstechnisch 172 Pools durchwandern und dabei auf der 750 Meter langen künstlichen Strecke eine Höhendifferenz von 26 Meter absolvieren – ein neuer europaweiter Rekord für derartige Installationen.

Dezember 2019

21.11.2019 12:55:48

HYDRO

Technik

Foto: VERBUND

Das VERBUND-Kraftwerk Annabrücke ist ein Laufkraftwerk an der Drau und im Gemeindegebiet von Gallizien in Kärnten gelegen. Das Kraftwerk mit einer Jahreserzeugung von 386.497 MWh wurde 1981 in Betrieb genommen. Mit dem neuen Projekt am Kraftwerk Annabrücke wird eine der letzten Lücken in Sachen Fischaufstiegshilfe an der Drau geschlossen.

REKORD-INSTALLATIONEN AN KRAFTWERKEN Als Anfang der 2000er Jahre die ersten EU-Richtlinien zur Erhaltung des natürlichen Fließgewässer-Kontinuums beschlossen wurden, war den Ingenieuren der Kirchdorfer Concrete Solutions klar, dass nur ein clever konzipiertes Fertigteil-System nach dem Lego-Prinzip diese Anforderungen abdecken kann. Seit Vorstellung des in Kooperation mit der Universität für Bodenkultur in Wien entwickelten Systems konnten bereits rund 50

Installationen österreichweit ausgeliefert werden. Der Nachrüstungsbedarf ist nach wie vor hoch – von den rund 100 Wasserkraftwerken sind ungefähr die Hälfte mit Fischaufstiegshilfen ausgestattet. Besonders viele Installatio-

nen sind bei den Kraftwerken entlang der Drau in Kärnten zu sehen, wo nun mit dem neuen Projekt am Kraftwerk Annabrücke eine der letzten Lücken in Sachen Fischaufstiegshilfe geschlossen wird.

Das clever konzipiertes Fertigteil-System nach dem Lego-Prinzip von Kirchberger kann die Anforderungen an den großen Nachrüstbedarf an Fischwanderhilfen abdecken. Bereits 50 Installationen konnten österreichweit ausgeliefert werden.

Foto: Kirchdorfer

GROSSTEIL DER WASSERMENGE KANN ZUR ENERGIEERZEUGNG VERWENDET WERDEN Dass nach Lavamünd, Edling, Schwabeck und Rosegg ein weiteres der Draukraftwerke mit enature-Fishpass ausgestattet wird, hat auch mit betriebswirtschaftlichen Vorteilen zu tun: Durch die hydraulisch optimierte Abfolge von versetzten Schlitzen verringert sich die Wasserdurchflussmenge um bis zu 40 Prozent gegenüber herkömmlichen „vertical slot“-Installationen. Damit kann ein größerer Anteil der Wasserenergie für die Stromerzeugung genutzt werden.

enature ® FISHPASS UNTERSTÜTZUNG FÜR DEN LEBENSRAUM WASSER WWW.CONCRETE-SOLUTIONS.EU INSERAT_Fishpass_186 x65mm_ZEK Hydro_FINAL.indd 1

18.11.2019 10:43:00

Fischtreppe.indd 81

Dezember 2019

21.11.2019 12:55:50

HYDRO

Technik

Mittlerweile sind 100 Jahre vergangen, seit die erste Kaplanturbine im niederösterreichischen Velm, unweit von Wien, ihren Betrieb aufnahm. Sie hatte einen Durchmesser von 60 cm, kam auf eine Leistung von 26 kW und blieb rund 40 Jahre im Einsatz. Angesichts dieses geschichtsträchtigen Ereignisses luden die Vertreter der Viktor Kaplan Gesellschaft am 7. November zum Symposium „Technik, Turbo & Turbinen: Was wir von Viktor Kaplan lernen können“ in das altehrwürdige Wiener Palais Hansen Kempinski. Rund 120 geladene Ehrengäste aus Wissenschaft, Forschung, Anlagenbau und Energieerzeugung sowie Vertreter der Enkelgeneration huldigten bei den Festlichkeiten dem bahnbrechenden Erfinder. Prof. Dr. Helmut Jaberg von der TU Graz hat dazu einen Gastbeitrag verfasst.

Mit dieser Anlage hat Viktor Kaplan Geschichte geschrieben. Der Wirkungsgrad von über 80 Prozent übertraf damals bereits im Probelauf alle Erwartungen.

sen Meilensteine, aber auch die Hürden und Rückschläge – bis hin zur Patentierung seiner genialen Turbine mit den verstellbaren Leitschaufeln. SENSATIONELLE ERFINDUNG MIT BESTAND Markus Schneeberger, Cheftechniker bei Andritz Hydro GmbH, ist sich sicher: „Die Kaplanturbine war und ist eine sensationelle Erfindung, die auch im nächsten Jahrhundert noch Bestand haben wird“. Andritz rüstet jedes vierte ihrer Kleinwasserkraftwerke mit Kaplanturbinen aus. „Doch trotz der Genialität von Kaplans Konzept sind immer noch Verbesserungen möglich“, meinte Schneeberger. So brauchen moderne Turbinen kein Schmieröl mehr, sondern operieren mit wassergefüllten Naben. Die Kaplanturbine leistet bis heute einen entscheidenden Beitrag zur umweltfreundlichen Energiegewinnung und kann als einziger Turbinentyp das Risiko für Foto: Pressetext

um einen waren es die technische Leistung, die Viktor Kaplan den Ruf eines genialen Maschinenbauingenieurs einbrachte und dessen bahnbrechende Erfindung vielerorts einen wirtschaftlichen Aufschwung mit sich brachte. Zum anderen war es auch der unermüdliche Einsatz des Erfinders, mit Mut und Überzeugung neue Wege zu beschreiten. In ihren Reden betonten der Präsident und em. Universitätsprofessor Günther Heigerth, die Vizepräsidentin des Österreichischen Patentamts, Andrea Scheichl und die Vertreterin des Bundesministeriums für Nachhaltigkeit und Tourismus, Kathrin Renz, die Bedeutung der Erfindung für die umweltfreundliche Energieerzeugung weltweit, hoben zugleich aber auch die Vorbildwirkung Kaplans für Generationen von Erfindern und Patentinhabern hervor. In den folgenden Fachbeiträgen näherte man sich der Person Viktor Kaplan an und beleuchtete dabei des-

Foto: TMW

KAPLAN-TURBINE VELM: 100 JAHRE INDUSTRIELLER EINSATZ

Kreativ denkende Menschen gilt es stets zu fördern und Unternehmen sollten den Mut haben diese Herausforderung anzunehmen, so die Quintessenz des Symposiums. V.l.: Oliver Greiner, Andrea Scheichl, Walter Wagner, Harald Hafner, Professor Dr. Helmut Jaberg, Brigitte Pfisterer, Alfred Edlinger.

wandernde Flussfische minimieren. „Die Turbinen in unseren Wasserkraftwerken haben ein fischfreundliches Design. Indem wir das Wanderverhalten der Fische studieren, können wir die Drehzahl der Turbine an ihre Bewegung anpassen. So verringert sich die Verletzungsgefahr. Außerdem haben wir den Spalt zwischen rotierenden und stationären Komponenten reduziert, damit die Fische nicht mehr darin eingeklemmt werden“, erklärte Andritz Hydro-CTO Schneeberger, der auch über künftige Herausforderungen in der Wasserkrafttechnik sprach und dabei auf netzausgleichende Systemdienstleistungen im Hinblick auf erneuerbare Energieträger hinwies. „Heute müssen sich bewegliche Teile, wie Turbinenschaufeln oder Leitapparat, zu jeder Zeit an die Netzanforderungen anpassen. Dabei sind sie ständig in Bewegung und das erhöht die Anforderungen an die Materialien enorm.“ BIS HEUTE EIN GENIALES KONZEPT Dr. Helmut Jaberg, Universitätsprofessor an der TU Graz, ging mit den Ausführungen Schneebergers zu 100 Prozent konform und erläuterte dazu: „Es habe einen Grund, dass sich bis heute nichts am Konzept der Kaplanturbine verändert hat.“ Die Turbine ist vergleichsweise hocheffizient und aufgrund ihrer Klimabilanz hochaktuell. Heutige Energieerzeuger sollten sich ein Vorbild an Kaplans Erfindung nehmen. „Es wird eine Herkulesaufgabe für Länder wie Österreich, wieder zu einer 100-prozentigen Versorgung aus regenerativen Energien zurückzukehren, wie wir sie schon einmal in den 1960er Jahren hatten“, so der Forscher.

Dezember 2019

100 Jahre Kaplan_Layout.indd 82

25.11.2019 14:05:43

HYDRO

Technik

Fotos: HFM

m Juni 1919 wurde die erste technische Anwendung der Kaplan-Turbine in Velm in Betrieb gesetzt, gebaut von der Fa. Ignaz Storek Eisengießerei in Brünn, an deren Technischer Hochschule Viktor Kaplan seine großartige Erfindung machte, die er sechs Jahre vorher zum Patent angemeldet hatte. Daran schloss sich ein jahrelanger Patentstreit gegen die gesamte damalige Turbinenindustrie an, den Viktor Kaplan durch ein letztinstanzliches Urteil des Reichskammergerichts Leipzig im Jahre 1925 für sich entscheiden konnte. Viktor Kaplan hat sein Patent für die “Schaufelregelung für schnelllaufende Kreiselmaschinen mit Leitvorrichtung“ als Patentschrift Nummer 74244 eingereicht. Später hat er als vielseitig interessierter Ingenieur dieses Patent nicht nur auf die nach ihm benannte Wasserturbine gemünzt, sondern naheliegender Weise auf alle Strömungsmaschinen, also auch auf Dampf- und Gasturbinen sowie auf Kreiselpumpen und Gebläse. Zum Zeitpunkt der Patenteinreichung war Viktor Kaplan bereits 10 Jahre als Assistent an der Deutschen Technischen Hochschule in Brünn unter der Leitung von Prof. Alfred Musil tätig, dem Vater des Dichters Robert Musil, der übrigens auch zunächst Maschinenbauingenieur wurde, in Stuttgart an der TH arbeitete und sich erst danach der Schriftstellerei widmete. Zuvor warViktor Kaplan, der 1876 als drittes Kind eines Bahnbeamten in Mürzzuschlag in der Obersteiermark geboren wurde, für zwei Jahre (ab 1901) als Turbinenkonstrukteur bei der Leobersdorfer Maschinenfabrik tätig und fiel bereits dort als innovativer Querdenker auf, wurde gefeuert, weil er unabgestimmt eine drastische Verbesserung eines Gasmotors bekannt machte, und wieder eingestellt. Aber bereits ab 1903 verbrachte Kaplan fast drei Jahrzehnte an der Hochschule in Brünn und machte dort auf Basis wissenschaftlicher Forschung seine berühmten Erfindungen. Manche seiner Erkenntnisse, wie z.B. das Kaplan-

sche Konstruktionsverfahren für räumlich gekrümmte Schaufeln oder die Entdeckung der Kavitation, haben wohl sogar noch weiterreichende Bedeutung als die berühmte und nach ihm benannte Kaplan-Turbine. 1912, also neun Jahre nach seinem Dienstantritt in Brünn, wurde Viktor Kaplan ao. Professor für Wasserkraftmaschinen, und ab 1918 war er ordentlicher Professor, ein Zeitraum wie er auch heute bei wissenschaftlichen Hochschulkarrieren üblich ist. Aufgrund schwerer Erkrankungen ab den 20er Jahren, die wohl nicht zuletzt mit den physischen und psychischen Belastungen seines jahrelangen schlussendlich erfolgreichen Patentstreites verknüpft waren, ließ sich Viktor Kaplan 1931 pensionieren. Er zog sich auf seinen zehn Jahre vorher erworbenen Landsitz Rochuspoint (mit angeschlossener Werkstatt und Gießerei!) am Attersee zurück, wo er bereits 1934 im 58 Jahren verstarb. DIE BEDEUTUNG DER KAPLAN TURBINE Die Kaplan-Turbine stellt eine der drei Hauptbauarten der Turbinenbranche dar neben der Pelton- und der Francis-Turbine. Knapp ein Drittel aller gebauten Turbinen weltweit sind Kaplan-Turbinen, sie erzeugen ca. 10 Prozent der weltweiten Wasserkraft. Mehr noch als „nur“ für große Durchsätze mit niedrigen Fallhöhen ist die Kaplan-Turbine für stark veränderliche Fallhöhen und Durchsätze geeignet, also für Charakteristika, wie sie gerade bei Laufkraftwerken an Flüssen mit ihren typischen Abflusskurven auftreten. Ohne Viktor Kaplans Turbine könnten Flusskraftwerke nicht vernünftig ausgerüstet und betrieben werden, andere ältere Versuche, z.B. die doppelflutige Francis-Turbine, blieben im Vergleich nur Stückwerk. Die spezifische Schnellläufigkeit der Kaplan-Maschine beginnt bei ca. nq= 100 min-1, bei Fallhöhen unter ca. 80 m (mit Spiralbeaufschlagung) und setzt sich fort bis hinunter zu Fallhöhen von ca. 20 m und

Ein Pionier, der Neues wagte: Viktor Kaplan (1876 – 1934) hat die moderne Stromerzeugung geprägt. 1913 meldete er die Turbine zum Patent an.

100 Jahre Kaplan_Layout.indd 83

noch niedriger, dann mit der Rohrturbine als typischer Vertreterin. Aufgrund der Doppelregelung gemäß seinem 1913er Patent mit verstellbaren Leitschaufeln (letztere wurden schon sehr viel früher von James B. Francis erfunden und in dem Kaplan-Patent auch explizit angesprochen) und den verstellbaren Laufschaufeln als seiner eigentlichen großartigen Erfindung kann die Kaplan-Turbine einen außerordentlich großen Fahrbereich von dem maximalen Durchsatz (bei ca. 125 Prozent des Optimaldurchsatzes) bis herunter zu ca. 25 Prozent des optimalen mit nur ganz geringen Wirkungsgradeinbußen bei gleichzeitig weitgehender Kavitationssicherheit bearbeiten. Ein ähnlich weites Arbeitsgebiet kann nur die Peltonturbine abdecken, die aber bekanntlich als Freistrahlturbine auf einem vollkommen anderen Prinzip basiert. Oft wird angenommen, Viktor Kaplan habe die Axialturbine erfunden, was jedoch nicht stimmt und von Viktor Kaplan auch nie behauptet wurde. Bereits 1837 ist die Henschel-Jonval-Turbine belegt, die mit rein axialer, jedoch nicht verstellbarer Beschaufelung als direkter Vorläufer der Kaplan-Turbine mit praktisch der gleichen spezifischen Schnelläufigkeit anzusehen ist und als eine frühe Form der Schachtturbine eingesetzt wurde. Die Francisturbine wurde 1849 von dem bereits genannten James B. Francis erfunden, interessanterweise betrifft auch diese Erfindung die verstellbaren Leiträder, die radialen Laufräder waren schon damals bereits vorbekannt. Somit ist der Verdienst Viktor Kaplans die Verstellbarkeit der Laufschaufeln und damit die Regelbarkeit von Axialturbinen. Bis zum Durchbruch der Turbine war es jedoch noch ein langer Weg, der zunächst von anfänglicher Ablehnung durch die damalige Fachwelt begleitet war und später in den bereits angesprochenen langjährigen Patentstreit mündete, bei dem Viktor Kaplan als Einzelkämpfer nur seinen Assistenten und unermüdlichen Mitkämpfer Jaroslav Slávik und wenige weitere Freunde zur Unterstützung hatte, aber praktisch alle Turbinenunternehmen der Welt mit ihrer geballten Kraft gegen sich. Die erste industrielle Anwendung einer Kaplan-Turbine wurde 1919 in Velm, Niederösterreich in einer Textilfabrik installiert und leistete gerade mal 26 kW, war aber bis 1955 in Betrieb und ist heute im Technischen Museum Wien ausgestellt. Die erste, auch im heutigen Maßstab große Ausführung wurde 1925 im schwedischen Edet unweit einer der auch heute noch größten Papierfabriken Europas von dem Unternehmen Verkstaden Kristinehamn realisiert und wies bei einem Laufraddurchmesser von 5,8 m eine Engpassleistung von immerhin 8 MW. Man sieht leicht, dass sich Dezember 2019

25.11.2019 14:05:44

HYDRO

Heinrich Storek, Mag. Pharm., Unternehmer (1862 – 1918) und Sohn von Ignaz Storek.

der Dampfturbinen ab ca. 1890 die Drehzahlen deutlich anstiegen und höhere Schaufelbelastungen mit dem dann fast unvermeidlichen Kavitationsphänomen hervorbrachten. Frühere Beobachtungen von Kavitation (z.B. Thoma, TU München) hielt man zunächst fälschlicherweise für ungelöste Luft. Allerdings waren (und sind) die Kavitationsauswirkungen in Francisturbinen, in denen Thoma seine Beobachtungen machte, deutlich weniger krass ausgeprägt als bei den Niederdruck-Kaplan-Turbinen. Um dem Phänomen Herr zu werden, nahm Viktor Kaplan Änderungen an der Beschaufelungsgeometrie vor, was auch heute noch fast als Patentrezept für die Verbesserung des Kavitationsverhaltens und des Wirkungsgrads gelten kann, obwohl heute natürlich erheblich feinere Werkzeuge namentlich der numerischen Strömungsmechanik zu Verfügung stehen, aber auch zuverlässige Modellversuche, resistente Beschichtungen und resistente Materialien. NUMMERISCHE SIMULATION DER KAVITATION IN KAPLAN-TURBINEN Neben der drastischen Verbesserung der Wirkungsgrade hilft die numerische Strömungsmechanik namentlich beim Kavitationsverhalten deutlich weiter. So gelingt es heute mit der rechnerischen Simulation zweiphasiger Strömungen, also der gleichzeitigen Betrach-

tung der flüssigen und der gasförmigen Phase und mit Berücksichtigung des Phasenübergangs die Blasenschleppen der ausgeprägten Kavitation mit erstaunlicher Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu erfassen, wie es noch vor Kurzem nicht denkbar war – und auch heute nur von wenigen Bearbeitern genau genug erfasst wird. Die berechneten Blasenschleppen stimmen mit erstaunlicher Genauigkeit mit den Versuchsbeobachtungen überein. Die gestrichelten Linien bezeichnen die gemessenen Sigma-Werte und die mit CFD markierten Punkte die durch numerische Simulation mit dem sogenannten Histogrammverfahren gewonnenen Sigma-Zahlen, die mit bemerkenswerter Genauigkeit diejenigen wirklichen Werte treffen, bei denen Blasengebiete sichtbar werden, die Kavitation also bereits leicht, aber in akzeptablem, noch nicht schädlichem Maße ausgeprägt ist. In Bild 12 ist eine Anwendung für eine Francis-Turbine dargestellt [5]. Steigen die berechneten Sigma-Werte der Turbine (die nach rechts ansteigenden Linien) mit dem Durchfluss über den Sigma-Wert der Anlage (horizontale Linie, weil sich das Anlagen-Sigma nicht mit dem Durchsatz verändert im Unterschied zur Turbine), dann tritt Kavitation ein. Voraussetzung ist die korrekte Annahme des Flächenanteils und damit des Grenzdrucks. In Bild 11 sind die Sigma-Werte für verschiedene Leitschaufelstellungen (und somit Fallhöhen) in Abhängigkeit vom Durchsatz eingetragen, der zulässige Fahrbereich kann sofort entnommen werden. Dieses Bild wurde übrigens zur Problemlösung in einem Kraftwerk eingesetzt, und ein Umbau der Turbine beseitigte die zuvor beobachteten Kavitationsprobleme. Es ist ziemlich leicht, den Kavitationsbeginn zu berechnen – natürlich mit dem Ziel, diesen zu vermeiden. Denn dann darf der statische Druck an keiner Stelle der Hydraulik bis auf den Dampfdruck absinken. Die Strömung bleibt also stets einphasig. Es ist im Übrigen nicht nur die Genauigkeit des Simulationscodes und die richtige Darstellung des Re-

Foto: TMW

DIE ENTDECKUNG DER KAVITATION Zwar ist bis heute die Konzeption der Kaplanturbine praktisch unverändert geblieben, jedoch hat sich die Weiterentwicklung in einer drastischen Zunahme der Leistungsdichte geäußert und einer deutlichen Verbesserung von Wirkungsgrad und Kavitationsverhalten, das – man muss fast sagen naturgemäß – in Folge der praktischen Einsätze der Kaplan-Turbine ebenfalls von Viktor Kaplan unter kräftiger Hilfe seines Mitarbeiters Jaroslav Slávik sowie Gustav Oplusstil, Mitarbeiter der Fa. Storek, Jahre 1921 entdeckt wurde. Oplusstil dürfte die entscheidende Idee gehabt haben, weil im 1. Weltkrieg als Leutnant bei der Kriegsmarine gedient hatte und dieses Phänomen mit seinem typischen Schadensbild von Schiffsschrauben kannte, weil mit der Einführung

Foto: HFM

das Grundkonzept der Kaplan-Turbine mit dieser Turbine sehr schnell herausgebildet hatte und bis heute im Grundsatz unverändert gültig ist. Zustande kam die Velm-Turbine durch Unterstützung von Heinrich Storek den Inhaber der Ignaz Storek Eisengießerei in Brünn, dessen Sohn Edwin bei Viktor Kaplan studierte, sein Studium allerdings wegen der Übernahme der elterlichen Firma nach dem Tod seines Vaters aber nicht abschließen konnte, aber immerhin die Förderung Kaplans durch seinen Vater vermitteln konnte. Ohne Firma Storek wäre Viktor Kaplan kaum der Durchbruch mit seiner Turbine gelungen. Die Firma Storek wurde 1945 in den ersten Nachkriegswirren enteignet, Edwin starb 1944 und seine Brüder Heinz und Herbert führten die Firma Brüder Storek in Linz weiter. Der dritte Bruder Gerhard gründete nach dem Krieg Storek Turbinenbau in München. Noch heute sind deren Turbinen in Betrieb, vor wenigen Jahren hat die TU Graz in München eine Turbine dieser Art vermessen. Auch in der Zusammenarbeit mit der Eisengießerei Storek erwies sich Viktor Kaplan als nicht immer bequemer Querdenker, ganz wie es genialen Köpfen oft nachgesagt wird.

Technik

Die Regelbarkeit des Laufrades ist der Verdienst Kaplans. Bild: Versuchslaufrad (1912/13).

Mit einer Engpassleistung von 8 MW und einem Laufraddurchmesser von 5,8 m wurde 1925 das erste Groß-Kraftwerk mit einer Kaplan-Turbine ausgerüstet. Das Kraftwerk Lilla Edet in Schweden konnte die Vorteile gegenüber der damals üblichen Francis-Turbine voll ausspielen.

Dezember 2019

100 Jahre Kaplan_Layout.indd 84

25.11.2019 14:05:44

HYDRO

Technik

3D - Stromlinie:

Meridianschnitt und ebene Abbildung einer Schaufel: Konformes Abbild (Quelle: Stepanoff)

Grafiken: HFM

Modellversuch Damals - Heute:

chengitters, die eine zuverlässige Aussage über den Kavitationsbeginn ermöglichen – vielmehr hängt es entscheidend vom Geschick des Bearbeiters ab, ob gute oder schlechte Berechnungsergebnisse gefunden werden. Alle Simulationscodes sind heutzutage so stabil, dass eigentlich immer ein konvergiertes Ergebnis gefunden wird. Es ist aber nicht von a priori klar, dass dieses „Ergebnis“ die Wirklichkeit korrekt wiedergibt, so dass es auf die Sachkenntnis der Fachleute ankommt, die Ergebnisse richtig zu interpretieren und Maßnahmen zu treffen, die die Zuverlässigkeit der numerischen „Vorausberechnung“ zu garantieren. Die Darstellung der ausgeprägten Kavitation ist im Vergleich zum Kavitationsbeginn viel schwieriger, weil strenggenommen immer der Phasenübergang und die Kinetik der Flüssigkeit-Blasen-Mischströmung mit all ihren Einflüssen beschrieben werden muss.

Grundriss der Schaufel das sogenannte Konforme Abbild herzuleiten, das eine winkelund streckengetreue Abwicklung der räumlichen Stromlinie entlang der Schaufel in die Ebene erlaubt – eine wahrhaft geniale Idee. Und an der Form des konformen Abbildes kann den Hydrauliker sehr zuverlässig beurteilen, ob die Schaufel ein günstiges Strömungsverhalten aufweist und somit einen günstigen Wirkungsgrad und ein günstiges Kavitationsverhalten – oder nicht. Und umgekehrt ist es möglich, aus Meridianschnitt und konformen Abbild einen exakten Schaufelplan zu erzeugen, der die strömungstechnischen Erkenntnisse zuverlässig in eine ausgeführte Prototypschaufel überträgt. Es ist nicht untertrieben zu behaupten, dass dieses Kaplansche Konstruktionsverfahren die Ableitung von konstruktiven Verbesserungen zu Optimierung des Kavitationsverhaltens zumindest drastisch erleichterte, vielleicht sogar erst die Möglichkeit zu Verbesserung des Kavitationsverhaltens geschaffen hat. Seine eigene geniale Entdeckung der korrekten zweidimensionalen, ebenen Darstellung einer dreidimensionalen Kontur – rund 100 Jahre vor den heute verfügbaren 3D-Methoden (!) – hat es also Viktor Kaplan erlaubt, seine andere große Erfindung – die Kaplanturbine – gegen seine dritte große Entdeckung – die Kavitation in Wasserturbinen in technischem Maße resistent zu machen. Foto: zek

DAS KAPLANSCHE KONSTRUKTIONSVERFAHREN Die konstruktiven Verbesserungsmaßnahmen zur Optimierung des Kavitationsverhaltens der Kaplanturbinen waren Viktor Kaplan zugänglich, weil ihm einerseits die schon genannte Eisengießerei Storek den Aufbau eine hydraulischen Labors und die Durchführung einschlägiger Versuche ermöglichte, und weil andererseits bereits 1908 Viktor Kaplan sein berühmtes Konstruktionsverfahren für räumlich gekrümmte Schaufeln entwickelt und im

R. Oldenburg Verlag unter dem Titel „Bau rationeller Francisturbinenlaufräder“ als Lehrbuch publizierte. Ein Exemplar der Erstauflage widmete Kaplan seinem an der ETH Zürich wirkenden Kollegen Franz Prasil, ebenfalls einem gebürtigen Steirer (Bad Radkersburg, 1857). Mit diesem (nota bene nicht patentfähigen) Verfahren war es Konstrukteuren von Strömungsmaschinen aller Art von Wasserturbinen über Gas- und Dampfturbinen bis hin zu Kreiselpumpen, Lüftern und Gebläsen radialer und axialer Bauart möglich, bis ins Detail die räumliche Erstreckung und Geometrie der Laufschaufeln darzustellen. Diese Darstellung hat auch heute noch in Zeiten der numerischen Strömungssimulation höchste Wichtigkeit bei allen (!) Strömungsmaschinen für die ebenso anschauliche wie korrekte Darstellung ihrer Schaufelgeometrie. Es ist unschwer zu erkennen, dass genau diese Methode Kaplan die nötigen Schaufelmodifikationen erlaubte, um die Verbesserung des Kavitationsverhaltens zu erzielen. Man kann ohne Einschränkung festhalten, dass dieses Kaplansche Konstruktionsverfahren eigentlich eine noch viel größere und umfassendere Bedeutung hat als die Kaplan-Turbine selbst und somit sicherlich das größte Verdienst von Viktor Kaplan und seinem wissenschaftlichen Schaffen darstellt. Im Wesentlichen ist es Viktor Kaplan gelungen, aus dem Meridianschnitt und dem

Autor:

O.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Helmut Jaberg Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen Bild 11: Gemessenes Kavitationskennfeld einer Kaplan-Rohrturbine und berechnete Sigma-Werte bei verschiedenen Schaufelstellungen.

Kopernikusgasse 24/IV 8010 Graz, Österreich helmut.jaberg@tugraz.at

100 Jahre Kaplan_Layout.indd 85

Dezember 2019

25.11.2019 14:05:45

HYDRO

Technik

Foto: Georg Sander_pixelio.de

Auch wenn E-Ladestationen schon sehr viel weiterverbreitet sind, rüstet man bei den Wasserstofftankstellen nach: Bis Ende 2019 soll es in Deutschland 100 Wasserstofftankstellen geben.

MOBILITÄT DER ZUKUNFT: BATTERIE UND BRENNSTOFFZELLE IM VERGLEICH Elektrofahrzeuge und der Transport mithilfe von Wasserstoff: Diese beiden Formen der modernen Mobilität sollen in Zukunft ihren Beitrag dazu leisten, den CO2-Ausstoß wesentlich zu verringern. Wirklich „grün“ sind beide Antriebsarten jedoch nur, wenn sie mithilfe von Wasserkraft, Photovoltaik oder Windkraft erzeugt wurden. Welche entscheidenden Vor- und Nachteile von grünem Wasserstoff und dessen Nutzung in der Brennstoffzelle gegenüber der Batterienutzung haben, zeigt der Vergleich.

Grafik: IB Koch

as Ingenieurbüro Koch in Kempten beschäftigt sich seit nunmehr zwei Jahren intensiv mit der Produktion, Speicherung und Nutzung von „grünem“ Wasserstoff und vergleichbaren Batteriesystemen. Was das Unternehmen umtreibt, ist einen sinnvollen, konstruktiven Beitrag zur Energiewende und zur Verringerung des CO2-Ausstoßes zu leisten. „Grün“ bedeutet, dass die Herstellung von Wasserstoff ausschließlich mittels regenerativer Energien, im speziellen Fall der Wasserkraft, Windkraft und Photovoltaik, betrieben wird. Die entscheidenden Vor- und Nachteile von grünem Wasserstoff und dessen Nutzung in der Brennstoffzelle gegenüber der Batterienutzung sind: Dezember 2019

Batterie oder Brennstoffzelle2.indd 86

Das Ingenieurbüro Koch beschäftigt sich mit der

22.11.2019 16:36:33

1. Die Energiedichte ist bei der H2-Speicherung deutlich höher. 20 kg H2 speichern 660 kWh. Eine LI-Batterie mit gleicher Leistung wiegt derzeit 8,2 Tonnen. 2. Die Transportierfähigkeit: Wasserstoff wird schon seit Jahrzehnten für industrielle Zwecke per Lkw transportiert. Eine Lieferung zur Tankstelle oder direkt zum Verbraucher ist sicher und jederzeit möglich. 3. Die Unabhängigkeit von seltenen Erden und ausländischer Batterieproduktion spricht für Wasserstoff und Brennstoffzelle. Die H2-Produktion kann lokal vor Ort erfolgen. Es sind lediglich geringe Mengen von Platin in der Brennstoffzelle notwendig, wie auch bei heutigen Abgaskatalysatoren. Bei der Batterie muss man auch die CO2-Bilanz in der Produktion sehen – wie auch den Bedarf an Kobalt, Nickel und Lithium – und sich die Frage der Entsorgung stellen. 4. Infrastruktur: Bis Ende 2019 gibt es in Deutschland 100 Wasserstofftankstellen (https://h2.live). Die H2-Tankstelle lässt sich in bestehende Benzin- oder Dieseltankstellen integrieren. E-Ladestationen sind schon sehr viel weiterverbreitet.

ab 100 km ist die Brennstoffzelle im Vorteil. Noch gilt es jedoch die Tankstopps gut zu planen. Reichweiten bis 800 km sind mit einer Tankfüllung bereits möglich (z.B. der neue Toyota Mirai). WEITERE VERWENDUNGSFELDER Das Ersetzen von Diesellokomotiven durch Brennstoffzellen-Triebwagen bietet ein weiteres enormes CO2-Einsparungspotential, welches mit Batterien derzeit nicht zu realisieren ist. Alstom und Siemens bieten hier bereits serienreife Lösungen an. Auch im Bereich Gabelstapler und Flugfeldschlepper setzt sich die Brennstoffzelle zunehmend durch. Im Energiesektor findet die Energiespeicherung durch Wasserstoff zunehmend Einzug, um Spitzenlastenergie, die nicht genutzt wird, zu speichern anstatt zu vernichten oder zu geringen Preisen an der Strombörse zu verkaufen. Gelingt es, die anfallende

Wärme bei der H2-Produktion zu nutzen, beträgt der Wirkungsgrad bereits heute 94 Prozent, ohne Wärmenutzung liegt er bei modernen PEM-Elektrolyseuren um 75 Prozent. Die wachsende Abhängigkeit von Rohstoffen und die universelle Nutzbarkeit von H2 als Energieträger und -speicher haben in China, Korea und Japan bereits zum Umdenken geführt. Es wird intensiv in beide Richtungen geforscht und entwickelt, weil je nach Anwendung die Vor- und Nachteile und das Entwicklungspotential der jeweiligen Technologie abzuwägen sind. Auch gilt es, die enormen und schnellen Entwicklungsschritte beider Technologien in Bezug auf die jeweilige Anwendung genau zu beobachten und zum jeweiligen Zeitpunkt neu zu bewerten. Das Ingenieurbüro Koch in Kempten unterstützt gerne bei Planung und Bau der Infrastruktur rund um dieses Thema.

5. Tank- beziehungsweise Ladezeiten: Der Tankvorgang beim Brennstoffzellenauto beträgt 5 Minuten. Die Ladezeit je nach Stromladestation zwischen 30 Minuten und mehreren Stunden. 6. CO2-neutral sind beide Optionen, solange der Strom aus regenerativen Energien stammt. 7. Die Kosten für Pkw und Busse mit Batterie oder Brennstoffzellen-E-Antrieb sind heute in etwa gleich. Vom Bund werden beide Varianten gefördert. Fazit: Ob nun Batterie oder Brennstoffzelle mit Wasserstoff oder die Kombinationsvariante die richtige ist, hängt davon ab, wofür sie verwendet wird und wie die Nutzung aussieht. Für Fahrzeuge gilt laut verschiedener Studien von Forschungsinstituten, dass für Busse und Lkw wegen der höheren Nutzlast, kurzen Tankzeiten und der größeren Reichweite der Brennstoffzellenantrieb deutlich im Vorteil ist. Ein Überlandbus mit 300 bis 400 km Reichweite hat heute fast drei Tonnen Batterien an Bord. Fahrzeuge mit kleinen Batterien senken Emissionen, höhere Reichweiten erzielt man besser mit Wasserstoff. Für kurze Strecken mit wenig Last ist das Batterie-E-Auto im Vorteil, sofern längere Ladezeiten keine Rolle spielen. Für Streckenfahrten

Der aktuelle Stand der bereits eröffneten Wasserstofftankstellen und die Nachfrage danach in Deutschland (basierend auf den von H2 MOBILITY betriebenen Tankstellen).

Strom aus Wasserkraft und Produktion von H2 Unser Leistungsspektrum:

Ingenieurbüro Dr.-Ing. Koch Bauplanung GmbH

• Planung von Produktionsanlagen für „grünen“ Wasserstoff • Planung entsprechender Infrastruktur • Machbarkeits-, Wirtschaftlichkeitsstudien einschließlich der Prüfung von Fördermöglichkeiten • Planung und Bau von Wasserkraft- und Hochwasserschutzanlagen Beethovenstr. 13 I 87435 Kempten I 0831/52172-0 I www.ibkoch.de

Batterie oder Brennstoffzelle2.indd 87

Dezember 2019

22.11.2019 16:36:34

Foto: Jörg Brinckheger_pixelio.de

HYDRO

Technik

HYDRO

Technik

INDUSTRIE 4.0 FÜR ELEKTRISCHE STELLANTRIEBE: CLOUDLÖSUNG VEREINFACHT VORAUSSCHAUENDE INSTANDHALTUNG Durch die Nutzung moderner CloudLösungen können Betreiber von Wasserkraftwerken und stahlwasser baulichen Anlagen die vorausschauende, zustandsorientierte Instandhaltung ihrer elektrischen Stellantriebe verbessern, Prozesse optimieren und die Anlagenverfügbarkeit nachhaltig sichern. [Autor: Kevin Nietupski]

Elektrische Stellantriebe von AUMA sind intelligente Feldgeräte, die automatisch eine Fülle an Betriebs- und Gerätedaten erfassen. Mit Hilfe der AUMA Cloud können Betreiber von Wasserkraftwerken diese Daten auswerten und für die Instandhaltung nutzen.

Stellantriebs-Steuerung gespeichert. All diese Daten können Auskunft geben über die Belastungen, denen der Stellantrieb – und das zugehörige Absperr- oder Regelorgan – während ihrer bisherigen Lebensdauer bereits ausgesetzt waren. Kenntnis dieser Daten kann dabei helfen, Wartungsbedarf frühzeitig zu erkennen und rechtzeitig die notwendigen Maßnahmen einzuleiten, um unerwartete Ausfälle zu vermeiden.

In der AUMA Cloud können Betreiber Daten zu allen Stellantrieben in ihrer Anlage sammeln und auswerten. Durch Gruppieren der Geräte lässt sich die Anlagenstruktur digital abbilden. Kennzahlen wie die Uptime geben auf einen Blick Auskunft über den Zustand der Geräte.

Fotos & Grafiken: AUMA

loudbasierte Lösungen machen heute das Vernetzen und Analysieren großer Datenmengen immer einfacher. Intelligente Feldgeräte sind in der Lage, immer mehr Betriebs- und Gerätedaten zu erfassen. Unter dem Stichwort Industrie 4.0 werden neue Lösungen entwickelt, um aus diesen Daten Nutzen zu generieren: Prozesse zu optimieren, Ausfälle zu vermeiden, Kosten einzusparen, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen. Elektrische Stellantriebe haben bereits standardmäßig umfangreiche Intelligenz an Bord und bieten damit beste Voraussetzungen für Industrie 4.0-Anwendungen. Die robusten Antriebe sind mit leistungsfähiger Sensorik und Elektronik ausgestattet, die dem Schutz des zugehörigen Absperr- oder Regelorgans – Klappe, Schütz oder Armatur – dienen. Eine Vielzahl an Betriebs- und Gerätedaten wie zum Beispiel Schaltvorgänge des Motors, Motorlaufzeiten, Umgebungstemperaturen, Vibrationen, Drehmomente, Warnmeldungen und Störungen werden automatisch in einem zeitgestempelten Ereignisprotokoll in der

Bisher wurden diese Daten jedoch nur wenig genutzt; sie waren praktisch nur für Service Experten mit spezieller Software zugänglich. Mit Hilfe moderner Cloud-Technologie ist es nun möglich, diese Fülle an Daten auch für den Anlagenbetreiber nutzbar zu machen. HILFE ZUR SELBSTHILFE FÜR DEN BETREIBER Mit der AUMA Cloud bekommen Kraftwerksbetreiber ein einfach zu benutzendes Self-Service-Tool an die Hand, mit dem sie das Asset Management ihrer AUMA Stellantriebe verbessern und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen können. Jeder Betreiber eines Wasserkraftwerks oder einer stahlwasserbaulichen Anlage kann die AUMA Cloud kostenlos nutzen, um sich ein Bild über den Zustand seiner elektrischen Stellantriebe zu verschaffen. Er kann die in den Stellantriebs-Steuerungen gespeicherten Betriebs- und Gerätedaten in wenigen Schritten auslesen und in die AUMA Cloud hochladen. Über intelligente Algorithmen werden die Daten in der AUMA Cloud analysiert und ausgewertet. Aus den Log-Daten werden aussagekräftige Kennzahlen berechnet und übersichtlich dargestellt, z.B. die Verfügbarkeit (‚Uptime‘), die Anzahl der Motoranläufe oder die häufigste Fehlermeldung. Anlagenbetreiber können somit hohe Belastungen an einzelnen Stellantrieben oder mög-

Dezember 2019

AUMA-cloud.indd 88

24.11.2019 16:29:29

HYDRO

Technik

Die Detailansicht zu einem Stellantrieb zeigt die berechneten Kennzahlen für die erfassten SnapshotDateien, angehängte Fotos, andere Dateien sowie die zur Verfügung stehende Gerätedokumentation.

lichen Wartungsbedarf frühzeitig erkennen und rechtzeitig Maßnahmen einleiten. Vorzeitiger Verschleiß lässt sich vermeiden, die Nutzungsphase der Stellantriebe und die zugehörigen Regel- und Absperrorgane wird verlängert. Der Nutzen der AUMA Cloud geht jedoch noch weiter: Sie bietet eine zentrale Plattform, um die verschiedensten Informationen zu allen AUMA Stellantrieben im Wasserkraftwerk zu sammeln. Jedes Gerät wird mit Seriennummer, Bauart und Bautyp, etc. gespeichert. Zu jedem Gerät können Dateien und Fotos angehängt werden. Die Stellantriebe können entsprechend der Anlagenstruktur übersichtlich in verschiedene Gruppen aufgeteilt werden. Über dieses virtuelle Abbild seiner Anlage kann der Anlagenbetreiber somit jederzeit schnell auf alle Daten zu seinen Geräten zugreifen. Der Betreiber kann außerdem aus der Cloud heraus den AUMA Service kontaktieren, wenn er Expertenhilfe benötigt. Gerätedaten und weitere Informationen können dabei gleich mitgeschickt werden. Über die AUMA Cloud kann der Anwender zudem direkt auf die vollständige Dokumentation zu jedem AUMA Gerät zugreifen. Dazu zählen Betriebsanleitung, Technische Daten, Schaltplan, Auftragsdatenblatt, etc. Ein lästiges Suchen gedruckter Unterlagen entfällt somit. EINFACHER EINSTIEG Die AUMA Cloud ist für jeden Wasserkraftwerksbetreiber einfach und direkt nutzbar. Lediglich eine Registrierung ist notwendig. Als Web-Applikation läuft die AUMA Cloud in Standard-Webbrowsern und benötigt keinerlei Installation oder komplizierte Änderung in der IT-Infrastruktur oder in der Leittechnik. Die Nutzung ist in der Basisversion kostenlos. Zusätzlich steht für den Anwender die AUMA Assistant App zur Verfügung, um die Betriebs- und Gerätedaten über eine gesicherte Bluetooth-Verbindung aus den AUMA Stellantrieben auszulesen und in die AUMA Cloud hochzuladen. Diese App läuft auf Android Smartphones und ist ebenfalls kostenlos. Ebenso besteht die technische Möglichkeit, Stellantriebe direkt mit der AUMA Cloud zu verbinden und Live-Daten zu senden, wenn dies der Kunde wünscht.

WAS KENNZAHLEN ÜBER DEN ANLAGENZUSTAND VERRATEN Intelligente Algorithmen in der AUMA Cloud berechnen aus den Geräte- und Betriebsdaten eine Vielzahl an Kennzahlen für jeden Stellantrieb. Die Uptime ist dabei der wichtigste Indikator. Hieran erkennt der Anlagenbetreiber sofort, ob alles in Ordnung ist ober ob Handlungsbedarf besteht und er den Ursachen für eine niedrige Uptime auf den Grund gehen sollte. Weiterhin werden wichtige Kennzahlen wie die Gesamtanzahl der Motoranläufe, das mittlere Drehmoment und die maximalen Temperaturen berechnet. Aussagekräftig sind außerdem die automatische Berechnung der Betriebsart und die Anzeige der häufigsten Fehler. Durch die übersichtliche Darstellung in der Cloud hat der Anlagenbetreiber den Zustand seiner Anlage und Geräte immer im Blick. Er kann hohe Belastungen oder möglichen Wartungs- oder Austauschbedarf frühzeitig erkennen. Treten Probleme an einem Gerät auf, helfen die berechneten Kennzahlen auch beim Troubleshooting. Die Ursache kann häufig auf Basis der analysierten Daten schnell gefunden werden; die Fehlerbehebung wird beschleunigt. Dies soll im Folgenden durch zwei Beispiele illustriert werden. BEISPIEL 1: VERMEIDUNG VON VORZEITIGEM VERSCHLEISS In einer Anlage in Schweden zeigte ein AUMA Stellantrieb kurz nach der Inbetriebnahme nur eine Uptime von 91 Prozent. Aus der detaillierten Analyse in der AUMA Cloud wurde ersichtlich, dass bei der Fahrt in die Endlage ZU häufig ein Drehmomentfehler eintrat. Drehmomentfehler sind kritisch, da überhöhtes Drehmoment sowohl die Lebensdauer des Stellantriebs als auch die der Armatur beeinträchtigen kann. Mögliche Ursachen für Drehmomentfehler sind eine falsche Auslegung des Stellantriebs oder eine fehlerhafte Einstellung der Wegschaltung. Bei dem Kunden war letzteres der Fall: Das Problem ließ sich sehr einfach lösen, indem die Wegschaltung neu eingestellt wurde und nun früher abgeschaltet wird. Durch die Auswertung in der AUMA Cloud konnte der Anlagenbetreiber somit vorzeitigen Verschleiß an Stellantrieb und Armatur verhindern und gleichzeitig die Verfügbarkeit seiner Anlage erhöhen. BEISPIEL 2: OPTIMIERUNG VON REGELPARAMETERN Ein Kunde in Frankreich wandte sich an den AUMA Service, weil bei einem Stellantrieb häufig der Motor überhitzte und Thermofehler auslöste. Ein Auslesen der Log-Daten und die anschließende Analyse in

Beispiel 2: Der Vergleich mit dem Auftragsdatenblatt zeigt die Diskrepanz bei der Betriebsart.

Beispiel 1: Das gehäufte Auftreten von Drehmomentfehlern ließ sich durch Neueinstellung der Endlage ZU einfach beheben.

AUMA-cloud.indd 89

Dezember 2019

24.11.2019 16:29:29

HYDRO

VERNETZUNG MIT DEM SERVICE Über die AUMA Cloud erhält der Wasserkraftwerksbetreiber direkten Zugang zum Hersteller-Kundendienst. Der Betreiber kann aus der Cloud heraus Serviceanfragen starten, wenn er zum Beispiel Ersatzteile oder Austauschantriebe anfragen möchte oder wenn er Auffälligkeiten an einem Stellantrieb beobachtet und selbst keine Ursache erkennen kann. Die Anfrage gelangt dann direkt zu einem erfahrenen AUMA Service Experten. Alle für eine Ferndiagnose benötigten Daten, wie zum

Beispiel 2: Eine neue Analyse nach der Anpassung der Regelparameter belegt den Erfolg.

Beispiel Log-Dateien oder Fotos, lassen sich schnell und einfach an die Anfrage anhängen. Dies beschleunigt Bearbeitung und Fehlerbehebung und senkt die Kosten für Serviceeinsätze vor Ort. Der Betreiber hat zudem jederzeit volle Transparenz über den aktuellen Status seiner Serviceanfragen. Jede Anfrage ist in der AUMA Cloud dokumentiert, jeder Prozessschritt ist nachverfolgbar. POTENZIALE FÜR DIE ZUKUNFT Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die AUMA Cloud eine hohe Transparenz in Bezug auf den Zustand der Stellantriebe ermöglicht. Die Zustandsübersicht der Assets kombiniert mit den Kennzahlen hilft entscheidend dabei, intensive Belastungen eines Stellantriebs frühzeitig zu erkennen und durch gezielte Maßnahmen zu adressieren. Eine wirkliche vorausschauende, zustandsorientierte Instandhaltung wird möglich und das Risiko unerwarteter Ausfälle wird minimiert. Ebenso wird die Fehlersuche deutlich vereinfacht. Auch wenn AUMA Stellantriebe grundsätzlich robust und äußerst wartungsarm sind: Um die Verfügbarkeit eines Wasserkraftwerks nachhaltig zu sichern, ist es empfehlenswert, diese Kennzahlen in regelmäßigen Abständen zu

AUMA Assistant App Über die AUMA Assistant App lassen sich per Bluetooth Geräte- und Diagnosedaten aus AUMA Stellantrieben auslesen und in die AUMA Cloud hochladen. Die AUMA Assistant App lässt sich über den abge bildeten QR-Code kostenlos herunterladen.

Die AUMA Cloud ist eine interaktive Plattform, um Daten zu den AUMA Stellantrieben in einer Anlage zu sammeln und auszuwerten. Anlagenbetreiber können sie zur vorausschauenden Instandhaltung ihrer Stellantriebe nutzen. Als Web-Applikation läuft die AUMA Cloud in jedem gängigen Browser und benötigt keinerlei Installation. Die Nutzung der Basisversion ist kostenlos. Weitere Informationen sind unter den abge bildeten QR-Code oder unter www.aumacloud.com erhältlich.

AUTOR

AUMA Cloud

überprüfen. Zum Beispiel kann ein erster Performance Check bereits kurze Zeit nach der Inbetriebnahme sicherstellen, dass alle Stellantriebe in ihrem Optimum arbeiten. Dadurch lässt sich die Effizienz im Kraftwerksbetrieb erhöhen und vorzeitiger Verschleiß verhindern. Für den Kraftwerksbetreiber bietet die AUMA Cloud einfache Hilfe zur Selbsthilfe. Gleichzeitig vereinfacht und beschleunigt sie aber auch den Weg zu kompetenter Hilfe von erfahrenen Experten, wenn das eigene Wissen nicht ausreicht. Die digitalen Dienste lassen sich kombinieren mit klassischen Serviceleistungen. Anlagenbetreiber können zum Beispiel Gerätedaten selbst auslesen und in die AUMA Cloud hochladen. Sind die personellen Ressourcen knapp, kann dies aber auch der AUMA Service als Einzel-Dienstleistung oder im Rahmen eines Instandhaltungsvertrages übernehmen. Für die Zukunft bieten cloudbasierte Lösungen noch viel Potenzial, um Prozesse weiter zu verbessern und zu automatisieren. Wenn man Industrie 4.0 für elektrische Stellantriebe konsequent weiterdenkt, geht die Entwicklung zum Beispiel hin zu Geräten, die kontinuierlich Live-Daten in die Cloud senden, die Wartungsbedarf automatisch erkennen und selbstständig Servicetechniker oder Ersatzteile anfordern. Derartige Testinstallationen wurden bereits erfolgreich realisiert und werden in Zukunft in enger Zusammenarbeit mit Anlagenbetreibern weiter ausgebaut werden.

AUTOR

der AUMA Cloud zeigte eine Uptime von lediglich 71 Prozent und die stolze Zahl von 912 Thermofehlern innerhalb weniger Wochen. Bei der Fehlersuche half eine weitere Kennzahl, die Motorbetriebsart. Die AUMA Cloud ermittelte im Durchschnitt die Betriebsart Aussetzbetrieb S4 – 50 %. Ein Vergleich mit dem Auftragsdatenblatt, das online in der AUMA Cloud geöffnet wurde, zeigte jedoch, dass der Stellantrieb lediglich für S4 – 25 % ausgelegt war. Dem Stellantrieb fehlte also die nötige Zeit zum Abkühlen zwischen zwei Motoranläufen. Die 912 Thermofehler waren demnach auf Grund einer nicht zulässigen Betriebsart entstanden. Der Kunde nahm daraufhin auf Empfehlung des AUMA Service Anpassungen auf der übergeordneten Steuerungsebene vor. Er konnte die Regelparameter justieren, ohne dabei die Qualität seiner Regelgüte negativ zu beeinflussen. Das Resultat zeigt ein ca. 2 Monate später aufgenommener neuer Snapshot: Die Uptime verbesserte sich auf 99 Prozent und als durchschnittliche Betriebsart ermittelte die AUMA Cloud Kurzzeitbetrieb S2 – 6 min.

Technik

Zum Autor: Kevin Nietupski I Product Management Service AUMA Riester GmbH & Co. KG I D-50858 Köln Tel.: +49 2234 2037 9019 I kevin.nietupski@auma.com

Dezember 2019

AUMA-cloud.indd 90

24.11.2019 16:29:30

Überraschend nachhaltig.

www.amiblu.com Umschlag zek Hydro 6_2019.indd 2

Kontaktieren Sie unser Amiblu Vertriebsteam oder unsere Partner für Österreich und die Schweiz: www.apr-schweiz.ch

www.etertec.at

25.11.2019 12:29:08

DEZEMBER 2019

Verlagspostamt: 4820 Bad Ischl · P.b.b. „03Z035382 M“ – 17. Jahrgang

Fachmagazin für Wasserkraft

HYDRO

SMALL AND MINI HYDROPOWE R SOLUTIONS

“FROM WATER-TO-WIRE“

Lebenszyklus eines Wasserkraftwerks – „from water-to-wire“. Wir bieten optimierte Lösungen für alle Arten von Kleinwasserkraftwerken, bis zu einer Leistung von 30 MW pro Einheit.

www.zek.at zek

ANDRITZ HYDRO GmbH ⁄ www.andritz.com/hydro

Umschlag zek Hydro 6_2019.indd 1 Ad_Image_CH_216x297_02-2019.indd Umschlag zek Hydro 06_2019.indd 1 1

09.10.2019 14:15:12

25.11.2019 12:29:07 25.11.19 08:28