Leistungsstarke Kaplan-Zwillinge für Kraftwerk Ankanda in Sri Lanka

Autor: Andreas Pointinger , 10.10.2019

Der südostasiatische Raum hat sich für die international hochaktive GUGLER Water Turbines GmbH in der jüngeren Vergangenheit zunehmend als wichtiger Markt etabliert.

Im September 2018 übergaben die Oberösterreicher im Inselstaat Sri Lanka das als Generalauftragnehmer realisierte jüngste Kraftwerk Ankanda an den Betreiber. In Auftrag gegeben wurde das Projekt vom Kunden ESCAS Power (Pvt) Ltd, für den GUGLER bereits 2014 das Kraftwerk Owala mit einem leistungsstarken elektromechanischen Komplettpaket ausgestattet hat. Wie beim 3,4 MW-Kraftwerk Owala nutzt auch die Anlage Ankanda zur Stromerzeugung zwei vertikale Kaplan-Schacht-Turbinen. Dank der mehr als doppelt so hohen Fallhöhe schaffen die beiden Turbinen der jüngsten GUGLER-Anlage im Land eine Gesamtleistung von 7,4 MW.

Einem 2017 von der Non-Profit-Organisation „The International Hydropower Association (IHA)“ veröffentlichten Bericht zufolge kommt der Stromgewinnung aus Wasserkraft in Sri Lanka eine tragende Rolle zu. Rund ein Fünftel des landesweiten Strombedarfs werden aktuell durch Wasserkraftwerke unterschiedlicher Bauart und Leistungsklassen bereitgestellt, etwa 70 Prozent liefern thermische Kraftwerke, der Rest stammt vorwiegend aus anderen regenerativen Energieformen wie Wind oder Photovoltaik. Um den alljährlich steigenden Energiebedarf des knapp 21 Millionen Einwohner zählenden Staats abzudecken, soll der Ausbau von vorhandenem Wasserkraftpotential zukünftig noch stärker forciert werden, heißt es im IHA-Report. Bestätigen kann diesen Trend die aus Oberösterreich stammende GUGLER Water Turbines GmbH, die in den vergangenen Jahren bereits acht Aufträge mit insgesamt 15 Turbinen in Sri Lanka erfolgreich realisiert hat.

Auf Owala folgt Ankanda
Bei dem im Herbst des Vorjahres abgeschlossen Projekt Ankanda handelt es sich um einen Folgeauftrag für den Kunden ESCAS Power (Pvt) Ltd. Das Unternehmen gehört zu der in verschiedensten Geschäftsfeldern aktiven St. Anthony’s Hardware (Pvt) Ltd und fokussiert sich auf die Stromgewinnung aus Wasserkraft.  Nach der Referenzanlage Owala, die rund 30 Autominuten entfernt 2014 fertig gestellt wurde, erhielten die Oberösterreicher 2016 erneut den Zuschlag für die Lieferung eines elektromechanischen Komplettpakets. Die ersten Konzepte zum Bau der beiden Ausleitungskraftwerke am Fluss Suduganga wurden bereits um das Jahr 2009 angestellt. Im Gespräch mit zek Hydro weist GUGLER-Projektleiter David Siegl daraufhin hin, dass die Errichtung des Kraftwerks Ankanda enormen Bauaufwand mit sich gebracht hat. Zur Ausleitung von bis zu 66 m³/s Ausbauwassermenge wurde ein insgesamt 690 m langer Kanal mit trapezförmigem Querschnitt erstellt. Der auf seiner Oberseite 24 m breite und für eine Wassertiefe von rund 4 m konzipierte Freispiegelkanal wurde zur Gänze mit Beton ausgekleidet. Der Bau der Kraftwerkszentrale im Bereich einer natürlichen Hanglage erforderte darüber hinaus den massiven Einsatz von Sprengmitteln und die Bewegung enormer Fels- und Erdmassen. Durchgeführt wurden sämtliche Hoch- und Tiefbauarbeiten von einem ebenfalls zur St. Anthony’s- Gruppe gehörenden Bauunternehmen.

Bewährtes Maschinenkonzept verstärkt
Vom elektromaschinellen Konzept kommen wie bei der Anlage Owala auch beim Projekt Ankanda zwei baugleiche Kaplan-Schacht-Turbinen zum Einsatz. Allerdings steht beim Kraftwerk Ankanda mit 12,5 m Bruttofallhöhe gegenüber dem Kraftwerk Owala, das auf eine maximale Fallhöhe von 5,9 m ausgelegt wurde, mehr als das Doppelte an Gefälle zur Verfügung. „Kaplan-Schacht-Turbinen, die ihre Stärken vor allem im Niederdruckbereich zeigen, sind bekanntermaßen weit verbreitet und gehören natürlich auch bei GUGLER zum maschinellen Standardrepertoire. Aufgrund der Kombination aus beträchtlicher Fallhöhe und der Ausbauwassermenge von jeweils 33 m³/s, die wesentlich höhere Kräfte auf Bauteile wie Leitschaufeln oder Turbinendeckel bewirkt, stellte der Auftrag eine nicht alltägliche technische Herausforderung dar. Mit einem Laufraddurchmesser von jeweils 2.550 mm zählen die Schacht-Turbinen für das Kraftwerk Ankanda zu den größeren von uns konstruierten Maschinen dieser Bauform“, erklärt David Siegl. Um den Einbau vor Ort möglichst montagefreundliche zu gestalten, wurden die Turbinen im Fertigungsbetrieb weitgehend vormontiert. Dies bedeutete in transportlogistischer Hinsicht, dass die bereits mit integriertem Leitapparat ausgelieferten Baugruppen sowohl in Sachen Gewicht, als auch mit ihren Abmessungen außergewöhnliche Kaliber darstellten. Im Herbst 2017 traten die Turbinen ihre mehrwöchige Seereise vom italienischen Mittelmeerhafen in Triest an. Die Schwertransporte via LKW zur Baustelle über teilweise schlecht oder gar nicht asphaltierte Straßen und Schotterpisten wurden vom Auftraggeber organisiert.

7,4 MW Engpassleistung
Die in mehreren Etappen durchgeführte Montage der elektrohydraulischen Ausstattung erfolgte kooperativ unter der Anleitung von GUGLER-Personal und lokalen Kräften. Um den Montageeinsatz so reibungslos wie möglich zu gestalten, lieferte GUGLER einen umfangreich bestückten Werkzeugcontainer auf die Baustelle. Wie beim Projekt Owala erfolgt auch beim Kraftwerk Ankanda die Kraftübertragung zwischen Turbine und Generator über ein zwischengeschaltetes Getriebe. Dank dieser bewährten Lösung konnte die mit 750 U/min drehenden Hochleistungs-Generatoren in kompakter und kostengünstiger Variante ausgeführt werden. Die Getriebe mit einer Übersetzung von 1 : 4,076 und die jeweils 15 t schweren Generatoren wurden auf einer in Fachkreisen als „Laterne“ bezeichneten Stahlkonstruktion in vertikaler Position direkt auf die Turbinen montiert. Bei vollem Wasserdargebot erreicht jede der mit 184 U/min vergleichsweise langsam drehenden Turbinen eine Engpassleistung von 3.700 kW, die luftgekühlten Synchron-Generatoren wurden auf eine Nennscheinleistung von jeweils 4.000 kVA ausgelegt. Zum Verstellen der Leit- und Laufradschaufeln der doppelt-regulierten Maschinen dienen zwei separate Hydraulik-Agg­regate. Laut Projektleiter Siegl, der zum Montageinsatz nach Sri Lanka gereist ist, hat sich die werksseitige Vormontage der Maschinengruppe in mehrerlei Hinsicht gelohnt. Mithilfe des im Krafthaus fix montierten Hallenkrans konnte die tonnenschweren Komponenten ohne größere Komplikationen punktgenau installiert werden.

OÖ E-Technik-Profi am Zug
Abgesehen von den beiden im Krafthaus-Außenbereich platzierten Transformatoren und der Mittelspannungsschaltanlage war auch das gesamte elektro- und leittechnische Equipment im GUGLER-Generalauftrag enthalten. Realisiert wurden die komplette Turbinensteuerung,  der Maschinen- und Generatorschutz sowie die Synchronisierung inklusive Projektierung, Bau und Montage vom Sub-Auftrag-i nehmern und E-Technik-Spezialisten WASSITECH. In Kooperation mit GUGLER  hat das ebenfalls aus Oberösterreich stammende Unternehmen bis heute eine Vielzahl von Wasserkraftwerken rund um den Globus ausgestattet. Für das Projekt Ankanda wurden für die Turbinen getrennte Maschinensteuerungen realisiert, die miteinander vernetzt sind. „Um die Standzeiten des Kraftwerks durch die in Sri Lanka häufigen Netzausfälle so kurz wie möglich zu halten, wurde eine Sonderlösung entwickelt. Damit kann die Anlage – trotz Ausfall der Hilfsversorgung  und nicht­-inselbetriebsfähiger Generatoren – nach der Rückkehr des Netzes extrem schnell wieder synchronisieren, und dabei gleichzeitig die Betriebsvorschriften der Getriebe einhalten“, führt Wassitech-Geschäftsführer Erich Wimberger aus: „Wie bei uns üblich, wurde die Inbetriebnahme der kompletten Anlage in Zusammenarbeit mit dem GUGLER-Projektleiter und des lokalen Lieferanten der Mittelspannungsschaltanlage durchgeführt. Bereits während der laufenden Montagen wurde das Betriebspersonal des Kraftwerks von unserem Supervisor eingeschult. Umfassende Tests der Anlage haben wir im Zuge der Inbetriebnahme abgewickelt.“

Anlage läuft seit Herbst 2018 durch
Mittlerweile ist das Anfang September 2018 offiziell an den Betreiber übergebene Kraftwerk Ankanda über ein Jahr in Betrieb, die Bauphase bis zur finalen Inbetriebnahme hat ca. zwei Jahre in Anspruch genommen. Über eine im Betreiberauftrag errichtete Freileitung wird der gewonnene Strom auf direktem Wege in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Obwohl das Kraftwerk grundsätzlich im Vollautomatikmodus produziert, ist die Anlage ständig besetzt. Das Betriebspersonal ist unter anderem dafür zuständig, den ohne Rechenreiniger ausgeführten Einlaufbereich freizuhalten. Zwei separate Rechenreinigungsmaschinen könnten jederzeit nachgerüstet werden, für entsprechende Vorkehrungen wurde während der Bauphase gesorgt. Die Stromproduktion des mittlerweile achten GUGLER-Kraftwerks im Land läuft indessen seit der Fertigstellung zur vollsten Kundenzufriedenheit, betont David Siegl abschließend. Angesichts des nach wie vor erheblichen Wasserkraft-Ausbaupotentials in Sri Lanka darf angenommen werden, dass die Insel für die Oberösterreicher auch zukünftig ein interessanter Markt bleibt.

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GUGLER-Projektleiter David Siegl beim werks­seitigen Test-Zusammenbau der Kaplan-Zwillinge.

Foto: Gugler

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Bereits acht Wasserkraftwerke hat die international renommierte GUGLER Water Turbines GmbH aus Oberösterreich im fernen Sri Lanka ausgerüstet. Im Herbst des Vorjahres ging im Zentralraum der Insel das Kraftwerk Ankanda offiziell in Betrieb.

Foto: Gugler

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Die mit 184 U/min drehenden Turbinen sind durch zwei verlustarme Getriebe mit den auf 750 U/min Drehzahl ausgelegten Synchron-Generatoren gekoppelt.

Foto: Gugler

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Die Kaplan-Schacht-Turbinen für das Projekt Ankanda zählen zu den größeren von GUGLER in dieser Bauform gefertigten Maschinen.

Foto: Gugler

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Krafthaus mit den beiden hocheffektiven GUGLER-Maschinensätzen nach der Inbetriebnahme 2018.

Foto: Gugler