Aufgalopp für Sill-Kraftwerk Mühlen

Autor: Roland Gruber , 12.02.2014

Nach gut anderthalbjähriger Bauzeit haben die Maschinen im neuen Wasserkraftwerk Mühlen der IKB (Innsbrucker Kommunalbetriebe) im Juni 2012 den Erstkontakt mit der Sill erfolgreich hinter sich gebracht.

Die Anlage, die sich im Tiroler Wipptal über vier Gemeinden erstreckt und die einen Ersatzbau für zwei Altanlagen darstellt, wird im Jahr rund 11 Millionen kWh erzeugen. Das Herz der Anlage bilden drei Francis-Spiralturbinen vom Haller Turbinenspezialisten Geppert. Einmal im Regelbetrieb zählt das Kraftwerk Mühlen zu den größeren Anlagen im Kraftwerkspark der IKB. Aktuell laufen noch Restarbeiten am und im Umfeld des Kraftwerks.

Die alten Sill-Kraftwerke im früheren Privatbesitz wiesen massiven Verbesserungsbedarf auf, als die IKB die Anlagen   vor einigen Jahren erwarb. „Letztmalige Vorkehrungen“ waren von Behördenseite vorgeschrieben - ein untrügliches Indiz dafür, dass akuter Handlungsbedarf bestand. „Als sinnvollste Lösung stellte sich für uns letztlich nur ein Neubau  dar, der in weiterer Folge der Überlegungen in ein einstufiges Nutzungskonzept mündete“, erklärt der    Projektleiter der IKB DI Bernhard Quinger. Bei der Anlage handelt es sich um ein Niederdruckkraftwerk, welches     Wasser aus der Sill bis zu einem Ausbaudurchfluss von 13 m3/s nutzt. An einer Wehranlage, ausgeführt mit  Schlauchwehr, einer Fischaufstiegshilfe und einer Wasserkraftschnecke, wird das Triebwasser über eine seitliche Entnahme weiter durch das dreikammerige Entsanderbauwerk geführt. Durch eine Druckrohrleitung aus GF-UP Rohren der Firma Amitech mit der beachtlichen Dimension von DN2600 wird es über eine Gesamtlänge von rund 1.850 Meter bis zum neuen Maschinenhaus geleitet. Dabei überwindet das Triebwasser eine Bruttofallhöhe von 20,7 Meter. Drei  Maschinensätze im neuen Krafthaus verwandeln höchst effizient die Kraft der Sill in elektrischen Strom. Dieser wird ins Netz der TIWAG in Pfons eingespeist.

AUF DER SUCHE NACH KRIEGSRELIKTEN
Der Startschuss für die ersten Arbeiten fiel im Herbst 2010, als man daran ging, die alten Industrie-Ruinen an der Sill,  als die sich die Alt-Kraftwerke darstellten, abzureißen. Die eigentlichen Arbeiten am Kraftwerksbau wurden im  Dezember 2010 aufgenommen. Die Einrichtung der Baustelle und die Herstellung der Baustraßen erfolgten als erster Schritt im Bauablauf, der von einigen Bedenken überschattet wurde. „Den Trefferplänen zufolge war mit dem  Vorhandensein von Kriegsrelikten im Bereich des neuen Krafthauses zu rechnen gewesen. Die alliierten Luftstreitkräfte hatten zwischen Jänner und April 1945 über 1.200 Bomben über dem Gebiet zwischen Matrei und dem  renner abgeworfen. Das Ziel war die Zerstörung von Brücken und Eisenbahnverbindung. Dass wir im Baubereich auf  sprengfähiges Kriegsrelikt stoßen könnten, war somit keineswegs ausgeschlossen. Aus diesem Grund wurden von einer Spezialfirma Vorsondierungen durchgeführt, die am Ende glücklicherweise aber nur Bombensplitter zu Tage förderten“, erzählt Bernhard Quinger. Es sollte nicht die letzte Beschäftigung mit Kriegsrelikten im Rahmen der  Kraftwerksrealisierung bleiben.

SONDERLÖSUNG IM FASSUNGSBEREICH
Ein wesentliches Kriterium für den Erfolg des Projekts war die Einhaltung des engen Zeitplans, der sich einerseits durch  die Koordinierung mit den parallel laufenden Hochwasserschutzarbeiten an der Sill sowie anderseits durch die  erforderliche Nutzung der Niederwasserperioden ergab. Ab Jänner 2011 nahmen die beauftragten Baufirmen zeitgleich die Arbeiten am Krafthaus, der Wehranlage sowie an Teilen der Druckrohrleitung auf. Es galt, bis Ende April  2011 die
Arbeiten im Sillbett abzuschließen. Bis dahin musste der volle Gerinnequerschnitt wieder reigegeben werden und die  Baustellenbereiche hochwassersicher sein. „Im Vorfeld kam erschwerend hinzu, dass wir ein Grundstück im Bereich der  Wasserfassung, das uns zuvor zugesichert worden war, am Ende doch nicht erwerben konnten. Das  Unangenehme daran: Der Navisbach mündet genau in diesem Abschnitt in die Sill – und nach dem Kraftwerkskonzept  war eine Nutzung des Navisbachs nicht vorgesehen und auch nicht gewünscht. Da die Wehranlage  nun weiter nach flussabwärts ‚rutschte’, musste der Navisbach in der Bauphase verlegt werden, um einen speziellen  Düker bauen zu können. Dieser Düker unterquert nun den Mündungsbereich des Navisbachs in die Sill“, erklärt der  Projektleiter der IKB. Auch die Sill musste zu dieser Zeit umgeleitet werden. Nachdem die Betonbauarbeiten an der  Wehranlage im April 2011 abgeschlossen waren, konnte sie wieder in ihr altes Flussbett rückgeleitet werden. Da die  Sill vergleichsweise große Mengen an Sedimentfracht führt, war der Bau eines großzügig dimensionierten Sandfangs durchaus von Bedeutung. Ausgelegt auf die Ausbauwassermenge von 13 m3/s wurde ein Dreikammer-Entsander  errichtet, der eine Reduzierung der Korngröße im Triebwasser bis auf maximal 0,9 mm garantieren soll. Vor dem  Eintritt in die Druckrohrleitung wurde ein Feinrechen installiert, dessen Querschnitt durch Rückspülungen laufend  freigehalten werden soll. Der Feinrechen stammt – wie der gesamte Stahlwasserbau – von der Firma GMT aus dem  Salzburger Kuchl, die sich in den letzten Jahren einen ausgezeichneten Ruf im Stahlwasserbau für Wasserkraftwerke  erarbeitet hat.

SCHLAUCHWEHR ÜBERZEUGT AUF GANZER LINIE
Den markantesten Bauteil an der neuen Wasserfassung stellt das Schlauchwehr mit einer flexiblen Höhe von 3,20 m  dar, welches vom oberösterreichischen Hersteller Hydroconstruct aus Steyr geliefert wurde. „Es handelt sich um ein wassergefülltes Schlauchwehr mit 300 m3 Füllvolumen, das sich durch seine Flexibiliät und seine extreme  Widerstandsfähigkeit auszeichnet“, erläutert Quinger, der sich von der Technik überzeugt gibt. Eine Vielzahl an  Referenzanlagen in und außerhalb von Österreich gibt ihm dabei Recht. Die Wasserfüllung in dem Schlauch dient der  einfachen, stufenlosen Regulierbarkeit der Anlage. Über einen Regulierschacht wird nach Bedarf die Höhe des Wehrs  an die Wasserführung angepasst. Die Anlage arbeitet natürlich vollautomatisch, die Wartungsaufwände sind sehr  gering, die Betriebssicherheit hingegen sehr hoch. Weder Eisschollen, noch Baumstämme stellen ein Problem dar. Mit  Mühlen bei Matrei gibt es nun an der Sill bereits das dritte Schlauchwehr von Hydroconstruct, zwei weitere befinden  sich im Ortsgebiet von Steinach. Quinger: „Die Montagearbeiten waren für das Montageteam allerdings sehr hart: Das  Schlauchwehr wurde im Februar dieses Jahres bei geradezu arktischen Temperaturen installiert. Gearbei tet wurde auf einer durchgehenden Eisfläche. Trotzdem hat alles sehr gut funktioniert.“

STROM AUS DEM DOTIERWASSER
An der Wasserfassung wurde an der orographisch linken Seite eine Fischaufstiegshilfe in Form eines Vertikal Slot  Passes angelegt, der im Regelfall mit 130 l/s dotiert wird. Das Gros der für die Wintermonate vorgeschriebenen Restwassermenge, wird über eine, direkt an der Wehranlage installierten Wasserkraft-schnecke abgeführt. Diese ist  auf einen Durchfluss von 1.000 l/s ausgelegt und er-reicht dabei eine Leistung von 21 kW. Die „Schnecke“ bringe zwar keine ausgesprochen großen Stromertrag, sei aber unter dem Gesichtspunkt zu sehen, dass man auch das  Dotierwasser bestmöglich nutzen – und somit den Gesamtwirkungsgrad der Anlage optimieren wollte, so der Projektleiter. Im Hinblick auf einen langjährigen, sicheren  Betrieb schenkten die Planer des Kraftwerksunter anderem  auch der Wahl des eingesetzten Betons erhöhte Aufmerksamkeit. Quinger: „Für die Sohlplatte, für die Wehranlage mit  dem Tosbecken und für den Düker haben wir ganz spezielle Betonrezepte verwendet, um eine maximale  Widerstandsfähigkeit gegen Abrasion zu erreichen.“ GF-UP-LEITUNG IN REKORD-DIMENSIONEN Ausgezeichnete  Abrasionsbeständigkeit ist eine Eigenschaft, welche auch moderne GFUP- Rohre auszeichnet, wie sie für das neue Kraftwerk Mühlen eingesetzt wurden. Konkret vertrauten die Projektbetreiber der Qualität der FLOWTITE GFK  Wickelrohre, hergestellt von AMITECH Germany, die über eine Trassenlänge von 1.850 m verlegt wurden. Mit der  lichten Weite von DN2600 erreichte die Druckrohrleitung Dimensionen wie bislang nur ganz wenige in Österreich  realisierte Leitungen für Wasserkraftwerke. Geliefert wurden die Rohre von der Firma Etertec, die die  Generalvertretung von Amitech Germany in Österreich inne hat. Für den Einsatz der FLOWTITE GFK Wickelrohre  sprachen gleich mehrere Punkte. Laut Angaben des Herstellers erlaubt das vergleichsweise geringe Materialgewicht  ein einfaches Handling, das schnelle Verlegezeiten garantiert. Zum anderen eignen sich die konstanten Eigenschaften  des Materials unter allen Temperaturen, die extrem glatte Oberfläche, die Beständigkeit gegen  Korrosion oder etwa auch gegen UV optimal für den Einsatz in der Wasserkraft. Hinzu kommt auch das Argument,  dass – wie man bei Amitech betont – Rohrleitungen aus GF-UP eine höhere Toleranz gegen Druckschlag mitbringen. Im Fall der eingesetzten FLOWTITE Rohre von Amitech Germany liegt diese bei etwa 40 Prozent des Nenndrucks.

SPUREN DES „BAYERISCHEN RUMMELS“
Im Februar letzten Jahres zogen erneut dunkle Wolken über dem Bauvorhaben an der Sill auf. Bei Grabungsarbeiten  in der Baugrube der Druckrohrleitung in der Nähe des Maschinenhauses wurden Überreste menschlicher Skelette gefunden. Schnell war klar, dass die Knochen älteren Ursprungs sein mussten. Als dann gut erhaltene Teile von Uniformen entdeckt wurden, konnten die Archäologen den Fund zweifelsfrei dem „Bayerischen Rummel“ zuordnen,  einer militärischen Auseinandersetzung im Jahr 1703, bei der bayerische Truppen im Zuge des Spanischen  Erbfolgekrieges in Tirol eingefallen waren. Der Brenner zählte zu jenen Orten, an denen die bayerischen Truppen zurückgeschlagen werden konnten. Die Gemeinde Pfons hatte danach angekündigt, man wolle die sterblichen  Überreste würdevoll beisetzen lassen – und mit einer Gedenktafel an den Fund und die historischen Ereignisse  erinnern. Für den Kraftwerksbau selbst zogen die Funde jedoch keine nennenswerten Verzögerungen nach sich.  Quinger: „Die Zusammenarbeit mit den Archäologen gestaltete sich sehr gut. Diese gingen sehr zügig an die Sicherungen und die Grabungen – und nach erfolgter Zuordnung wurde die Baugrube prompt wieder freigegeben.“ Im  Sommer letzten Jahres wurden schließlich die Rohbauarbeiten am Krafthaus abgeschlossen.

ÄNDERUNG: FRANCIS STATT KAPLAN
Im Zuge der Ausschreibungsplanung, die ebenso wie die Ausführungsplanung von der ILF Beratende Ingenieure ZT  GmbH aus Rum bei Innsbruck erarbeitet wurde, konnte noch so manche Optimierung vorgenommen werden. Das traf  auch auf das Variantenstudium bei der Wahl der Turbinen zu. „Ursprünglich waren zwei baugleiche, doppelt regulierte  Kaplanturbinen mit vertikaler Welle vorgesehen. Nachdem von der Firma Geppert eine Variante mit Francisturbinen  vorgelegt wurde, zeigte sich in der Detailplanung von ILF, dass der Einsatz von drei Francisturbinen tatsächlich  markante Vorteile mit sich bringt: wie etwa eine bessere Bewältigung der Druckstoß- bzw. der Unterdruckproblematik in der Triebwasserleitung im Falle eines Lastabwurfs, oder eine leichtere Zugänglichkeit der Maschinen für allfällige  Wartungs-und Instandhaltungsarbeiten, sowie eine bessere Anpassung an das stark schwankende Wasserdargebot  der Sill“, erklärt Quinger. Speziell für die Aushubarbeiten erwies sich die mit dem Einsatz von Francisturbinen  verbundene geringere Gründungstiefe als weiterer Vorteil. Das Krafthaus liegt im Bereich eines vernässten Hanges in  unmittelbarer Nähe zur Sill. Somit musste mit starkem Andrang von Hang- sowie Grundwasser gerechnet werden. Dank der nachträglich gewählten Turbinenvariante mit der geringeren Gründungstiefe konnte der Aushub ohne  aufwändige Baugrubensicherung realisiert werden.

BESTE TURBINENTECHNIK AUS TIROL
Die im Nachhinein entwickelte  Maschinenkonstellation sah nun das Zusammenspiel von drei Francis-Spiralturbinen  vor, wobei die zwei größeren baugleich konzipiert sind, und die dritte als quasi klassische „Winterturbine“ dazu regelt.  Auf Basis des Ausschreibungsergebnisses erging der Auftrag für die elektromechanische Ausrüstung an die Firma  Geppert aus Hall, die seit Jahrzehnten mit ihrem guten Namen für exzellente Turbinentechnik aus Tirol steht. Die  Maschinen vom Haller Traditionshersteller garantieren dem Betreiber höchste Verfügbarkeit und Lebensdauer für das  „Herz“ seiner Anlage. Die Steuerung der Maschinen wurde von der Firma EN-CO aus Ratschings in Südtirol entwickelt.  Ein speziell angepasstes Steuerungsregime, ausgelegt auf die Bestpunkte der Turbinen, sorgt vollautomatisch dafür,  dass das Wasserdargebot der Sill stets optimal auf das Maschinentrio aufgeteilt und abgearbeitet wird. Während die  beiden größeren Turbinen auf eine Ausbauleistung von jeweils 900 kW ausgelegt sind, ist die kleinere Turbine für 540 kW konzipiert. Jede der Turbinen treibt einen direkt gekuppelten Synchrongenerator aus dem Hause Hitzinger an. In  Summe werden die Maschinensätze pro Jahr rund 11 GWh sauberen Strom aus der Sill gewinnen. Das entspricht etwa  em Strombedarf von 3.300 Haushalten. Die Energieableitung erfolgt über unterirdisch verlegte Kabel.

KEIN LÄRM FÜR DIE ANRAINER
Aufgrund der relativen Nähe des neuen Maschinenhauses zu einigen Wohnhäusern spielte auch das Thema  Lärmschutz eine Rolle. „Die Fundamentsockel der Maschinensätze stehen auf speziellen Schalldämmmatten, die eine  Übertragung von Schwingungen an das Gebäude effektiv verhindern“, erklärt Bernhard Quinger. „Hinzu kommt, dass man eine spezielle, stark schalldämmende Eingangstüre installiert hat. Außerdem trägt auch die Tatsache, dass  die Generatoren mit Wasserkühlung versehen sind, zur Schallminimierung bei.“ Über einen Wärmetauscher werden  die Kühlkreisläufe im Unterwasser des Kraftwerks abgekühlt. In der kalten Jahreszeit wird die Abwärme der  Generatoren für die Heizung des Gebäudes herangezogen.

VERBESSERUNGEN FÜR DIE ÖKOLOGIE
Für die IKB als Projektbetreiber nahm die Einbeziehung der Anrainer und generell der Bevölkerung der vier vom  Kraftwerksbau betroffenen Gemeinden von Beginn an einen hohen Stellenwert ein. Um die Baubelastung für die  Menschen vor Ort so gering wie möglich zu halten, bemühten sich die Verantwortlichen erfolgreich um eine terminliche wie technische Abstimmung mit den parallel dazu laufenden Hochwasserschutzarbeiten. Ein Mehrwert für die  Bevölkerung entsteht durch die Errichtung eines Rad- und Wanderweges, der entlang bzw. auf der Rohrtrasse führt.  Die durchgängig ökologische Begleitplanung, das übergreifende architektonische Konzept der Anlagen sowie die neue  Ufergestaltung bringen nicht nur eine optische Verbesserung. Darüber hinaus wurden dabei auch bestehende  Gefahrenquellen beseitigt. Zahlreiche Rekultivierungs- und Renaturierungsmaßnahmen erhöhen zudem die Qualität  des Sillabschnitts als Naherholungsraum. Der avisierte „gute ökologische Zustand“ der Sill wird durch die Vielzahl der  ökologischen Ausgleichsmaßnahmen früher erreicht werden. Entsprechend der Vorgaben der Limnologen muss die Sill  nun mit bis zu 4.000 l/s Rest-wasser dotiert werden. Eine moderne Fischaufstiegshilfe garantiert den Fischen die  Durchgängigkeit des Gewässers im Fassungsbereich.

EINE INVESTITION IN DIE ZUKUNFT
Rund 15,3 Mio. Euro investierte die IKB in das Projekt, das auch durch eine hohe regionale Wertschöpfung punktet.  Zahlreiche kleinere und mittelständische Unternehmen aus der Region konnten mit ihren Leistungen zum Gelingen  des Bauvorhabens beitragen. Rund 3.300 Haushalte können mit dem neuen Kraftwerk Mühlen nun mit sauberem Strom aus Wasserkraft versorgt werden. Rund 7.000 Tonnen klimaschädliches CO2 werden jährlich eingespart. Für die  Innsbrucker Kommunalbetriebe stellt die Anlage eine wichtige Investition in eine Energiezukunft dar, die auf  eigene, sichere und saubere Ressourcen vertraut. Derzeit laufen noch Restarbeiten rund um das Kraftwerk. Doch die  Maschinen haben die ersten Probeläufe hinter sich und können in Kürze den offiziellen, dreimonatigen Probebetrieb  aufnehmen, in dem sämtliche Betriebszustände auf Herz und Nieren getestet werden. Im Herbst steht schließlich die offizielle Einweihung der Anlage am Programm.

DIE RICHTIGE LÖSUNG FÜR EIN MODERNES „NERVENSYSTEM“
Mehr  denn je legen Kraftwerksbauer heutzutage großen Wert auf hochwertige Steuerungs- und Leitsysteme für ihre
Kraftwerksanlagen. Im Fall des neuen Kraftwerks Mühlen an der Sill war dieses Bestreben offenkundig. Es wurde eine qualitativ hochwertige Automations- und Leittechnik integriert, die praktikable Lösungen für unterschiedliche  Anforderungen bietet. Der Auftrag für die „übergeordnete Steuerung“ und die Einbindung in das zentrale Leitsystem  der IKB ging an die Firma Rittmeyer, die damit einmal mehr ihrem Ruf als kompetenter und flexibler Partner gerecht  wurde.

Lässt man für die Turbine die häufig verwendete Analogie vom „Herzen“ eines Kraftwerks gelten, dann sollte  der Begriff „Nervensystem“ für Steuer- und Leittechnik ebenso zulässig sein. Schließlich spielt – nicht unähnlich einem  biologischen Organismus – eine effiziente Aufnahme, Verarbeitung, Leitung und Ausgabe von Informationen  eine tragende Rolle in jedem modernen Wasserkraftwerk. Hinzu kommt, dass im digitalen Zeitalter vollautomatische  Lösungen gefordert sind, die dabei ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit garantieren sollen. Die Firma Rittmeyer zählt  seit vielen Jahren als etablierter Anbieter von Steuerungslösungen für Kraftwerke mit einer langen Liste von Referenzprojekten. Schon früher war das Unternehmen mit Sitz in Wien für die Innsbrucker Kommunalbetriebe aktiv  geworden und hatte das Leitsystem für das Kraftwerk Obere Sill realisiert. Nicht zuletzt aus diesen guten Erfahrungen heraus ging der Auftrag für die „übergeordnete“ Steuerung für sämtliche Regelorgane und die Turbine an die Firma Rittmeyer.

FLEXIBILITÄT GEFRAGT
Der gesamte Auftrag umfasste die Ansteuerung sämtlicher Schütze, Wehre, der Dotierturbine, des Schlauchwehrs  sowie die Regelung des Pegels im Bereich der Fassungs- und Wehranlage. Hinzu kamen die Überwachung und  Ansteuerung der Turbinensteuerung, das Leitsystem im Kraftwerk und die Datenübergabe an die zentralen  Leitsysteme der IKB. Last but not least wurden auch Wasser - standsmessungen und Durchflussmessungen von  Rittmeyer realisiert. Zum Einsatz kamen dabei das seit einigen Jahren bewährte, von Rittmeyer selbst entwickelte,  Kraftwerksleitsystem RITOP mit den Prozessstationen RIFLEX M1. Im Zuge der Projektumsetzung war vor allen Dingen ein hohes Maß an Flexibilität gefordert,  da einerseits eine Menge an Lösungsvorschlägen erforderlich war und  anderseits die Koordination der technischen Schnittstellen zwischen den einzelnen Lieferfirmen und zwischen den  einzelnen Steuerungen perfekt funktionieren musste. Die Antworten, die das Team von Rittmeyer lieferte, bestätigte  am Ende, dass das Unternehmen in der Lage ist, speziell in den Fragen der Wasserkraft optimale Lösungen für  komplexe Aufgabestellungen zu bieten – und dies völlig unabhängig von der Größe des Kraftwerks. Derzeit sind die  Spezialisten von Rittmeyer in der Endphase der Inbetriebsetzungsarbeiten. In Kürze wird die Anlage den offiziellen  Probebetrieb aufnehmen.

Bericht aus zek HYDRO - Juni 2012

 

Tags: , , , , , , , , , , , , ,

Die Wasserfassung des neuen Kraftwerks Mühlen an der Sill

sill2

 

Unmittelbar danach mündet der Navisbach in die Sill. Zusammen mit der vorgegebenen Restwasserdotation ist für eine ausreichende Wasserführung im Bett unterhalb der Fassung gesorgt.