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Ressourcen nutzen mit Kombi-Kraftwerk

Ein Musterprojekt in Sachen Effizienz, bei welchem man mit dem energetischen Potenzial von Nutzwasser, das zur Bewässerung von Hochalmen verwendet wird, zusätzlich sauberen Strom erzeugt.

 

Die Rede ist vom im schweizerischen Naters befindlichen KW Mund der Walliser Energieversorgerin EnBAG AG, welches aus 3 separaten Kraftwerksstufen besteht. Das zum Antrieb der Pelton-Turbinen verwendete Wasser steht den Landwirten im Ortsteil Mund dabei weiterhin in vollem Ausmaß für die Bewässerung ihrer Grünflächen zur Verfügung. Ermöglicht wurde dies durch clevere Planung und die optimale Nutzung bestehender Infrastruktur. Der Südtiroler Wasserkraftexperte Troyer stellte dabei für die völlig neu errichteten Kraftwerksstufen sowohl die elektromechanische Ausrüstung als auch die komplette Leittechnik zur Verfügung. In Vollbetrieb ging das KW im Herbst 2015.

Geplant und betrieben wird das KW Mund von der EnBAG Kombiwerke AG. Das Wort „Kombi“ bezieht sich auf jene Anlagen des Walliser Energieversorgers, bei denen das genutzte Triebwasser auch zur Trink-, Wässer- oder Tränkewasserversorgung – die schweizerische Bezeichnung für landwirtschaftliches Beregnungswasser – verwendet wird. Im Fall des Kraftwerks Mund wird ein Teil des zur Verfügung stehenden Wasserdargebots zur Versorgung von bestehenden „Wasserleiten“ vor der Turbinierung abgezweigt. Diesem bestehenden Rohrsystem, welches von den lokalen Landwirten seit Jahrzehnten zur Bewässerung von Äckern und Wiesen genutzt wird, ist auch die Entstehung der neuen Wasserkraftanlage zu verdanken. Die Gemeinde Naters, auf deren Böden sich rund 40 bestehende „Wasserleiten“ mit einer Länge von über 100 km befinden, ist mit 50 % am Aktienkapital der EnBAG Kombiwerke AG beteiligt. „Diese Anlage hat Vorbildfunktion in Sachen Nutzung von Synergien und gleichgestellter Partnerschaft zwischen Energieversorger und Gemeinde. Oberste Maxime war es jedoch immer, nebst der Energiegewinnung die Versorgung mit Wässer- und Tränkewasser zu garantieren“, sagt Manfred Holzer, Gemeindepräsident von Naters zu dem in Kooperation umgesetzten Projekt. Das KW Mund steht unmittelbar vor seiner kompletten Fertigstellung, mit der angestrebten Inbetriebnahme der Gesamtanlage in den kommenden Monaten liegt man voll im Zeitplan. Gleichzeitig verweist EnBAG-Projektleiter Jonas Kalbermatten auf diverse Hürden, die es während Planungs- und Bauphase zu meistern galt: „Zu Beginn der Planungsphase hatten wir die Landwirte davon zu überzeugen, dass das bestehende Wasserdargebot auch weiterhin zur Bewässerung zur Verfügung steht. Dazu kamen Verhandlungen mit zahlreichen Grundbesitzern, weil die Rohrtrasse in Summe über 100 Privatparzellen quert. Außerdem musste auch während der Bauphase die Wässerwasserversorgung jederzeit aufrechterhalten bleiben.“

Wasserfassung fit für neue Aufgabe
Praktischerweise konnte man zum Anschluss der Triebwasserleitung die bestehende Wasserfassung im unter Naturschutz stehenden Gredetschtal nutzen, wozu lediglich Adaptierungen und Modernisierungen am Bauwerk ausgeführt werden mussten. Dazu zählen die Elektrifizierung von Schützen und Schiebern oder etwa die Installation von aufwändiger Messtechnik in Form von Sandsonden oder Trübungsdetektoren, womit anfallendes Geschiebe an der Fassung künftig früher entdeckt werden kann. Ausgezahlt haben sich diese Maßnahmen auf alle Fälle. So kann die auf 1.540 m Seehöhe gelegene Fassung „Stafelbode“ nun aus der Ferne überwacht und geregelt werden, dazu errichtete man ein neues Regulierbecken am Ausgang des Entsanders. An der Fassungskapazität wurde indes nichts geändert, die fassbaren 545 l/s stellen jene Wassermenge dar, die auch schon vor der Projektrealisierung zur landwirtschaftlichen Bewässerung  bezogen wurde. Zudem verlegte man auf einer Länge von 1,9 km entlang des Gredetschtals und durch den Verbindungsstollen die Rohrleitungen in den Dimensionen DN 800 und DN 600  in geschweißter Stahl- beziehungsweise Kunststoffausführung völlig neu. Insgesamt beträgt die Länge der Druckleitung rund 4,5 km. Die Arbeiten im Stollenbereich führte man während der Wintermonate 2014 aus, aufgrund der beengten Platzverhältnisse setzte man während des Rohrleitungsbaus auf einen 3-Schicht-Betrieb. Der Eingang der Südseite des Stollens markiert gleichzeitig den Beginn der ersten Verteilstation, an welcher 160 l/s an Bewässerungswasser abgegeben werden. Zudem verläuft ab diesem Punkt die Druckrohrleitung unter der Erde. Beim Rohrmaterial der ab dem Verteilpunkt in DN 500 bis DN 400 ausgeführten Kraftwerksleitung entschieden sich die Betreiber für duktile Gussrohre der Firma Wild Armaturen aus Jona-Rapperswil. Die Druckstufen reichen dabei von PN 10 bis hin zu PN 50. Das weltweit in verschiedensten Industriebereichen eingesetzte Rohrsystem ist in seinem Inneren mit einer Beschichtung aus Tonerde-Schmelz-Zementmörtel versehen, wodurch optimale Fließ-eigenschaften erzielt werden. Zur Verbindung der Rohr- und Formstücke setzt man auf ein schubsicheres Steckmuffensystem. Mit diesen Merkmalen stehen die von der Wild Armaturen AG vertriebenen Rohre für robuste Bauweise bei langer Lebensdauer und bieten sich für den Einsatz in schwierigem Gelände an. Die Verlegung der Druckleitung gestaltete sich dabei vor allem im letzten Abschnitt der Rohrtrasse als höchst komplex, verläuft diese doch direkt oberhalb der Gleisanlagen der Nord-Süd-Bahntransversale durch den Lötschberg. Weil die Unterquerung der Gleise nur an einem bestehenden Durchlass erlaubt war, musste die Trassenführung an diese speziellen Gegebenheiten angepasst werden. Aufgrund einer nicht auszuschließenden Steinschlaggefahr spannte man als Teil des Sicherheitskonzepts im Bereich der Bahnquerung sogar eigene Sicherheitsnetze.

3 Kraftwerksstufen im Einsatz
Zur ersten Verwertung des doppelt genutzten Wasser kommt es auf 1.340 m Seehöhe bei der obersten Kraftwerksstufe, welche im Walliser Sprachgebrauch als „Nielubodu“ bezeichnet wird. „Hier versieht die kleinere von insgesamt 3 im Einsatz stehenden Pelton-Turbinen des KW Mund bereits seit mehreren Monaten ihren Dienst, 135 l/s beträgt ihre Ausbauwassermenge. Gespeist wird die horizontal montierte Turbine über 2 elektrisch angesteuerte Düsen, wodurch sich auch bei geringem Wasserdargebot noch ein optimales Betriebsband erreichen lässt“, erklärt EnBAG-Mitarbeiter Wilhelm Berckum. Bei einer Fallhöhe von 178 m erreicht die Maschine eine Leistung von 212 kW und versetzt den luftgekühlten Hitzinger Synchrongenerator mit einer Drehzahl von 1.000 U/min in Rotation.

Neben der Turbine lieferte Troyer am Standort „Nielubodu“ noch einen als Absperrorgan dienenden Kugelhahn DN 250 in der der Druckstufe PN25 sowie eine elektrisch gesteuerte Regeldüse für die Bypassleitung im Unterwasserbecken. Mittels dieses Bypasses können im Falle eines Maschinen-stillstands die Wasserleiten weiterhin zuverlässig versorgt werden. Auch bei der auf 1.100 m Seehöhe gelegenen mittleren Kraftwerksstufe „Zer Niwu Schiir“ wird seit dem Frühjahr schon fleißig Strom produziert, dort allerdings in noch größeren Dimensionen. Kein Wunder, schließlich stehen der 4-düsigen Pelton-Turbine 410 l Wasser pro Sekunde sowie 386 m Gefälle zur Energieerzeugung zur Verfügung. Damit kommt die ebenso wie ihr kleineres Gegenstück mit 1.000 U/min drehende Maschine  auf eine installierte Leistung von 1.409 kW, welche von einem wassergekühlten Hitzinger-Synchrongenerator mit 1.800 kVA in Strom gewandelt wird.

„Ebenso wie bei der obersten Kraftwerksstufe lieferte Troyer noch einen Kugelhahn, und zwar hier in der Ausführung DN 350 und der Druckstufe PN 64 sowie die Regeldüse für den Bypass. Diese wird am Standort „Zer Niwu Schiir“ jedoch hydraulisch geregelt. Zudem sorgten wir noch für die komplette Hydraulikverrohrung im Krafthaus und stellten das Kühlsystem für die Anlage bereit“, führt Troyer-Projektleiter Hubert Wassertheurer weiter aus.

Noch in vollem Gange waren die Betonbauarbeiten an der untersten Kraftwerkstufe „Badhalte“ beim zek Hydro Lokalaugenschein Ende Juni 2015. Unmittelbar nach seiner dritten Verwertung wird das Triebwasser in der Nähe des Standorts schließlich in die Rhone eingeleitet. Die elektromechanische Ausrüstung für die unterste Kraftwerksstufe wird dabei völlig ident mit der mittleren Stufe ausgeführt. Ein absoluter Vorteil für den zukünftigen Anlagenbetrieb, lassen sich somit Wartungs- und Betriebskosten erheblich minimieren. Mit diesem dreifachen Maschinengespann wird man im Regeljahr jährlich rund 8 GWh Ökoenergie erzeugen.

Turbinen und Leittechnik – alles aus einer Hand
Neben den Pelton-Turbinen und zugehöriger Infrastruktur stellte Troyer für das mehrstufige Kraftwerk Mund die gesamte leittechnische Ausrüstung zur Verfügung und vernetzte die 3 Zentralen untereinander. Die intelligente Anlagensteuerung übernimmt dabei die Regelung der Wasserfassung, des Entsanders sowie aller Kraftwerksstufen und sorgt an den Verteilstationen entlang der Rohrtrasse für die geforderte Abgabemenge an die Wasserleiten. Projektleiter Hubert Wassertheurer merkt an: „Die Herausforderung bei der Programmierung der Steuerung bestand darin, jederzeit ausreichend Wässerwasser zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig ein Optimum an Energie zu erzeugen. Außerdem durfte nicht außer Acht gelassen werden, die Wellenbewegungen des weitverzweigten hydraulischen Systems der Anlage möglichst gering zu halten.“ Höchste Ansprüche also für die E-Technik-Abteilung der Südtiroler Wasserkraftprofis, welche in Abstimmung mit den Anlagenbetreibern und gleichzeitig als Planern agierenden EnBAG AG optimal umgesetzt werden konnten. Sämtliche Kraftwerksstufen sowie die Verteilstation des Nutzwassers am Verbindungsstollen zum Gredetschtal sind zur erleichterten Bedienung mit übersichtlichen Visualisierungen der Leittechnik ausgerüstet, laufen automatisiert und sorgen für einen effizienten Betrieb des Kombi-Kraftwerks.

Momentan wird noch mit Hochdruck an der Fertigstellung der untersten Kraftwerksstufe gearbeitet. Nach der komplexen Rohrverlegung entlang der Bahntrasse steht für die Montage der elektromechanischen Ausrüstung alles bereit. Voraussichtlich wird das Kraftwerk Mund noch im kommenden September mit sämtlichen Verwertungsstufen im Vollbetrieb laufen.


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