Ein Stück Kraftwerksgeschichte wird erneuert

Trotz allen Widrigkeiten durch Corona konnten im Frühjahr dieses Jahres die umfangreichen Sanierungsmaßnahmen am Traditionskraftwerk Arnstein abgeschlossen werden. Neben den Maschinenkomponenten hat man auch die Leittechnik sowie Schutz erneuert und modernisiert. Einmal mehr vertraut die VERBUND AG auf das Know-how von Siemens Energy Austria GmbH aus Salzburg.

Das denkmalgeschützte Maschinengebäude des Kraftwerks Arnstein stammt noch aus der ersten Ausbaustufe und nahm erstmals 1925 den Betrieb auf.

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KRAFTWERK ARNSTEIN – EIN STÜCK ÖSTERREICHISCHE KRAFTWERKSGESCHICHTE WIRD ERNEUERT

Zwischen Herbst 2020 und Frühjahr 2022 gelang es Österreichs größtem Wasserkraftbetreiber, der Verbund Hydro Power GmbH, mit dem Kraftwerk Arnstein eines seiner ältesten und traditionsreichsten Speicherkraftwerke zu modernisieren. Im Zuge dieses Ertüchtigungsprojekts wurden einerseits die bestehenden drei Francis-Spiralturbinen mit einer Engpassleistung von 30 MW auf zwei neue Turbinen und Generatoren mit je 15 MW umgebaut. Andererseits konnte die komplette Leittechnik inklusive Visualisierung und Schutz erneuert werden. Ein Auftrag, den die Wasserkraftwerksspezialisten der Siemens Energy Austria GmbH aus Salzburg trotz der schwierigen Covid-Situation in diesem Zeitraum optimal meisterten.

Versteckt im malerischen Teigitschgraben im weststeirischen Bezirk Voitsberg liefert das denkmalgeschützte Speicherkraftwerk Arnstein seit circa 100 Jahren sauberen Strom aus Wasserkraft. Errichtet in den 1920er Jahren strahlt die Anlage, immerhin eines der ersten Speicherkraftwerke des Landes, einen nostalgischen Charme aus. Sein Triebwasser bezieht es aus dem rund 500 Meter höher gelegenen Speicher Langmann, der einen Nutzinhalt von 0,32 Mio. m³ aufweist. Mittels einer ca. 26 m hohen Gewichtsstaumauer wird hier die Teigitsch aufgestaut. Durch den mehr als 5 km langen Triebwasserstollen wird das Wasser zum Schieberhaus und von dort mittels zweier historischer, genieteter 690 m langer Druckrohrleitungen zu den Turbinen geführt. Überwacht und ferngesteuert wird die Anlage von der Zentralwarte in Pernegg und bei Bedarf von der Warte Arnstein aus. Der Kraftwerksbetrieb erfolgt dabei hauptsächlich über einen Fahrplan im Leistungsbetrieb. Die Sollwerte des Fahrplanes werden dabei an die Wartenleitsysteme übertragen. Diese senden die jeweiligen Sollwerte über eine zentrale redundante Wasserwirtschaftskomponente im KW Arnstein und über unterschiedliche Schnittstellen weiter an die Maschinensteuerungen der KW-Gruppe Teigitsch.

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SIEMENS ENERGY AUSTRIA GMBH ALS SYSTEMLIEFERANT

Die Großrevision des Traditionskraftwerks nahm ihren Anfang im Herbst 2020. Im Hinblick auf die elektromaschinelle Ausrüstung sollten die drei bestehenden Francis-Spiralturbinen mit horizontaler Welle und einer Engpassleistung von 30 MW ersetzt werden durch zwei moderne Francis-Spiralturbinen und direkt gekoppelte Generatoren, die jeweils auf 15 MW Nennleistung ausgelegt sind. Der dritte Maschinensatz bleibt als „Museumsstück“ dem Kraftwerk und interessierten Besuchern erhalten. Im Zuge dieser Großrevision wurden für die Erneuerung der prozessnahen Leittechnik der Maschinensätze mit der zugehörigen Allgemeinen Leittechnik sowie der Wasserwirtschaftskomponenten inklusive der Kraftwerksvisualisierung und der Erneuerung des elektrischen Maschinen- und Reserveschutzes sowie der Hilfsbetriebeverteiler die Wasserkraftwerksspezialisten der Siemens Energy Austria GmbH aus Salzburg beauftragt. Dabei wurde durch das Salzburger Kompetenzzentrum für Wasserkraft die bestehende Leittechnik aus dem Jahre 2003, vorwiegend in der Technik AK/SK/AM/AMC/TC/BC 1703 ausgeführt,

Von den drei bestehenden Francis-Spiralturbinen wurden zwei erneuert. Der dritte Maschinensatz bleibt als „Museumsstück“ im Krafthaus erhalten. Die Spezialisten vom Salzburger Kompetenzzentrum für Wasserkraft der Siemens Energy Austria GmbH haben die bestehende Leittechnik aus dem Jahre 2003 durch eine neue SICAM A8000 Steuerung in Verbindung mit einer ZENON-Visualisierung ersetzt.

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entsprechend ausgebunden und durch eine neue SICAM A8000 Steuerung in Verbindung mit einer ZENON-Visualisierung ersetzt. Die einzelnen Komponenten sind untereinander mit einem KW-Prozess-LAN (Ethernet TCP/IP) verbunden. Die Visualisierung wurde sowohl dezentral auf Vorortbedienstationen (Touchpanels) für die beiden Maschinen als auch auf einem redundanten KW-Überwachungssystem (Industrie PC mit Bildschirmen in der Warte) realisiert.

ALTES KRAFTWERK TRIFFT NEUE TECHNOLOGIE

Das Herzstück der Anlage bilden, als jeweils eigene Komponente ausgeführt, die Funktionsbereiche Maschinensteuerung und Turbinenregler sowie die Allgemeine Leittechnik, die redundanten Wasserwirtschaftskomponenten und die Eigenbedarfsumschaltautomatik (EB-UA). Die eingesetzte SICAM A8000 verfügt über hohe Funktionalität und Flexibilität, was wiederum eine Vielzahl an Kombinationen von Automatisierungs-, Fernwirk- und Kommunikationsaufgaben erlaubt. Ergänzt um die skalierbare Leistungsfähigkeit und verschiedene Redundanzkonfigurationen wird eine optimale Anpassung an die jeweiligen Anforderungen des Prozesses im Wasserkraftsegment erreicht. Vor allem in Hinblick auf die immer größer werdenden Heraus- und Anforderungen an die Cyber Security sowie an das Schnittstellen- und Kommunikationsmanagement ist die A8000 aus der SICAM Familie den anderen eingesetzten Produkten am Wasserkraftmarkt weit voraus.

SIEMENS ENERGY AUSTRIA GMBH MIT DEM KOMPETENZZENTRUM FÜR WASSERKRAFT IN SALZBURG

Im Rahmen der Umsetzung entpuppten sich die Anbindungen der Außenstellen über unterschiedliche Schnittstellen an die redundant aufgebauten Wasserwirtschaftskomponenten für die automatischen Regelfunktionen der Kraftwerksgruppe als besondere Herausforderungen. Auch die Schnittstelle zum Netzbetreiber Energie Steiermark ist in der Komponente Wasserwirtschaft ausgeführt. „Generell musste bei der Umsetzung des neuen Leittechnikkonzeptes auf sämtliche Schnittstellen von verschiedenen Gewerken wie z.B. 6,6 kV Schaltanlage, Transformatoren, Erregung, Notstromdiesel, Schieberhaus, DC-Versorgung, Wechselrichter, etc. geachtet und leittechnisch entsprechend korrekt verarbeitet werden“, so der Projektleiter der Siemens Energy Austria GmbH Christian Ott. Um die Anlage bestmöglich weiterhin am Netz zu halten und in der Umbauphase dennoch einen maximalen Energieertrag zu erwirtschaften, wurde die Projektumsetzung in vier Umbauphasen unterteilt. Die erste Umbauphase beinhaltete die Erneuerung des ersten Maschinensatzes sowie der allgemeinen Leittechnik, des Kraftwerküberwachungssystems und des Schieberhauses. Die zweite und dritte Umbauphase wurde mit der Ertüchtigung der Eigenbedarfsumschaltung, der Erneuerung des zweiten Maschinensatzes sowie der Ausbindung der Maschine 3 fortgesetzt. Die vierte und letzte Umbauphase schloss das Projekt nach einer circa 1½-jährigen Laufzeit mit der neuen Wasserwirtschaftsregelung ab. Die Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber Verbund Hydropower gestaltete sich von der Projektierung bis zur Fertigstellung und Übergabe der Anlage in höchstem Maße kooperativ, angenehm und vor allem in Zeiten permanenter Belastungen auch menschlich sehr positiv.

ERFOLGSGESCHICHTE AUS SALZBURG

Die Wasserkraftspezialisten der Siemens Energy Austria aus Salzburg konnten mit ihrer Leistung sowie der Flexibilität der Mitarbeiter besonders in Krisenzeiten einen weiteren Kunden in höchstem Maße zufrieden stellen. Das Kraftwerk Arnstein war ein weiteres Beispiel für eine erfolgreiche, nachhaltige Zusammenarbeit zwischen Verbund Hydro Power und Siemens Energy Austria. Die Wasserkraftwerksspezialisten von Siemens Energy Austria GmbH aus Salzburg können auf jahrzehntelange Erfahrung und auf Hunderte erfolgreich umgesetzter Kleinwasserkraftwerke in der ganzen Welt verweisen. Das Unternehmen ist bekannt für seine technologische Kompetenz und das fundierte Know-how für die Errichtung und Modernisierung von Wasserkraftwerken sowie für seinen hervorragenden Service. Als Systemanbieter hat Siemens Energy umfassende Kenntnisse bei der Realisierung schlüsselfertiger Projekte. Der Betreiber profitiert von hoher Profitabilität und Anlagenverfügbarkeit sowie von geringen Betriebskosten.

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Die neu eingesetzte SICAM A8000 Steuerung verfügt über hohe Funktionalität und Flexibilität, was wiederum eine Vielzahl an Kombinationen von Automatisierungs-, Fernwirk- und Kommunikationsaufgaben erlaubt.