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die erfolgreiche verjüngungskur für alte stromerzeuger an der lorze

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022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 2<br />

Wasserkraft<br />

Die Fassade aus dem Jahr 1917 könnte ein wenig täuschen. Im Kraftwerk<br />

Hagendorn ist heute wie<strong>der</strong> mo<strong>der</strong>nste Wasserkrafttechnik installiert.<br />

Damit konnte <strong>die</strong> Jahresproduktion um rund 60 Prozent erhöht werden.<br />

Foto: zek<br />

DIE ERFOLGREICHE VERJÜNGUNGSKUR<br />

FÜR ALTE STROMERZEUGER AN DER LORZE<br />

Ohne ihren wertvollen historischen Charakter einzubüßen, konnten in den verg<strong>an</strong>genen zwei Jahren <strong>die</strong> drei Kraftwerke<br />

Untermühle, Hagendorn und Frauental im kleinen Schweizer K<strong>an</strong>ton Zug revitalisiert und wie<strong>der</strong> <strong>an</strong>s Netz genommen werden.<br />

Mit einer Gesamtinvestition von rund 15 Mio. Fr<strong>an</strong>ken (ca. 12 Mio Euro), <strong>die</strong> sich <strong>die</strong> Betreiber - <strong>die</strong> Wasserwerke Zug (WWZ)<br />

- das Projekt kosten ließen, wurden unter <strong>an</strong><strong>der</strong>em <strong>die</strong> <strong>alte</strong>n Maschinen s<strong>an</strong>iert o<strong>der</strong> gegen neue getauscht, neue Einlaufgeometrien<br />

realisiert, Fischdurchgängigkeit hergestellt sowie überall neue E-Technik installiert. Heute erzeugen <strong>die</strong> drei Anlagen zusammen<br />

rund doppelt so viel Strom als <strong>die</strong>s im früheren Regelbetrieb <strong>der</strong> Fall war. Insgesamt sind das 6,5 Gigawattstunden.<br />

Die Lorze gilt als <strong>der</strong> Hauptfluss des<br />

K<strong>an</strong>tons Zug. Sie entspringt dem Ägerisee,<br />

durchfließt das malerische<br />

Lorzentobel und d<strong>an</strong>ach den Zugersee und<br />

mündet letztlich in <strong>die</strong> Reuss. Ihre<br />

Geschichte ist geprägt von <strong>der</strong> intensiven<br />

Nutzung <strong>der</strong> Wasserkraft in den verg<strong>an</strong>genen<br />

Jahrhun<strong>der</strong>ten. Speziell <strong>an</strong> <strong>der</strong> unteren Lorze<br />

lässt sich <strong>die</strong> Historie <strong>der</strong> Wasserkraft weit<br />

zurückverfolgen. Die Untermühle zählt etwa<br />

zu den ältesten bek<strong>an</strong>nten Wasserkraft<strong>an</strong>lagen.<br />

Als Getreidemühle scheint sie erstmals<br />

in Verträgen aus dem Jahr 1309 auf.<br />

Es heißt, sie wäre eine <strong>der</strong> ältesten Getreidemühlen<br />

<strong>der</strong> Schweiz gewesen. Legendär sind<br />

<strong>die</strong> Zeitzeugenberichte von den mühseligen<br />

Mehltr<strong>an</strong>sporten. Wurden <strong>die</strong>se in <strong>der</strong><br />

warmen Jahreszeit mit Fuhrwerken erledigt,<br />

so blieb im Winter zumeist keine <strong>an</strong><strong>der</strong>e<br />

Wahl, als <strong>die</strong> schweren Säcke auf Schlitten zu<br />

verliefern. Die Abfahrten über den steilen<br />

Abh<strong>an</strong>g zur Lorze hinunter sollen dabei<br />

höchst gefährlich <strong>für</strong> alle Beteiligten gewesen<br />

sein.<br />

Gegen Ende des 19. Jahrhun<strong>der</strong>ts war es<br />

schließlich vorbei mit dem Mühlenbetrieb.<br />

Die aufkommende Industrie dürstete nach<br />

Strom. Und mehr und mehr Mühlen<strong>an</strong>lagen,<br />

Webereien und Hammerschmieden wurden<br />

elektrifiziert. Dies traf sowohl auf <strong>die</strong> Untermühle<br />

als auch auf <strong>die</strong> Anlage Hagendorn zu,<br />

<strong>der</strong>en Gewerke zuvor eine Weberei <strong>an</strong>getrieben<br />

hatte.<br />

STROM AUS SCHÜTZENSWERTEN OBJEKTEN<br />

In <strong>der</strong> Untermühle installierte m<strong>an</strong> zwei baugleiche<br />

Fr<strong>an</strong>cisturbinen, <strong>die</strong> jeweils einen<br />

Generator vom Fabrikat Brown Boveri <strong>an</strong>trieben.<br />

Ausgelegt auf eine Fallhöhe von rund<br />

5 Metern und einem Ausbaudurchfluss von<br />

je 5 m 3 /s erreichten <strong>die</strong> Maschinensätze rund<br />

240 kW Leistung. Nicht unähnlich <strong>die</strong><br />

Situation im Kraftwerk Hagendorn, in dem<br />

wenige Jahre später ebenfalls zwei Fr<strong>an</strong>cisturbinen<br />

<strong>für</strong> <strong>die</strong> Stromerzeugung eingebaut<br />

wurden. Beide Kraftwerke wurden in Betrieb<br />

genommen, um <strong>die</strong> nahe Papierfabrik Cham<br />

mit Strom zu versorgen. Deren Jahresproduktion<br />

war durchaus beachtlich. Im Regeljahr<br />

lieferte das Kraftwerk Hagendorn 1,7 GWh<br />

und das Kraftwerk Untermühle 1,5 GWh.<br />

Etwas geringer fiel <strong>die</strong> Kapazität beim dritten<br />

historischen Kraftwerk - <strong>der</strong> Anlage Frauental<br />

des Klosters Frauental mit rund 0,9 GWh<br />

aus. Dieses Kraftwerk wurde 1935 <strong>an</strong> einem<br />

weiteren Auslaufk<strong>an</strong>al errichtet, <strong>der</strong> allerdings<br />

nur auf 7 m 3 /s ausgebaut wurde - und <strong>an</strong><br />

22 Juni 2011 zek


022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 3<br />

Wasserkraft<br />

Borstenfischpass am Kraftwerk<br />

Untermühle<br />

Trotz ökologischer Verbesserung <strong>an</strong> <strong>der</strong> Anlage und obwohl<br />

<strong>die</strong> historische Subst<strong>an</strong>z des Kraftwerks erh<strong>alte</strong>n werden<br />

konnte, wurde auch beim KW Untermühle eine enorme<br />

Produktionserhöhung erreicht. Sie liegt bei rund 80 %.<br />

dessen St<strong>an</strong>dort auch ein kleineres Nutzgefälle<br />

vorlag.<br />

Was <strong>die</strong>se <strong>alte</strong>n Anlagen verb<strong>an</strong>d, war <strong>der</strong><br />

Umst<strong>an</strong>d, dass sie über Jahrzehnte hinweg<br />

mit den installierten Maschinen zuverlässig<br />

Strom erzeugten - und als Inbegriff <strong>der</strong> hohen<br />

Ingenieurskunst früherer Kraftwerkspl<strong>an</strong>er<br />

mit <strong>der</strong> Zeit den Status von Industriedenkmälern<br />

erreichten. Und noch etwas verb<strong>an</strong>d<br />

<strong>die</strong> drei Anlagen: Sie wurden von den WWZ<br />

im letzten Jahrzehnt erworben - mit dem<br />

Ziel, sie wie<strong>der</strong> auf den mo<strong>der</strong>nsten St<strong>an</strong>d <strong>der</strong><br />

Technik zu bringen.<br />

GUTE KOOPERATION MIT BEHÖRDEN<br />

„Wir haben <strong>die</strong> beiden Kraftwerke Hagendorn<br />

und Untermühle bereits im Jahr 2002<br />

gekauft, das Kraftwerk Frauental folgte d<strong>an</strong>n<br />

im Jahr 2007“, erzählt <strong>der</strong> Projektleiter <strong>der</strong><br />

WWZ, Ing. Rolf Gähwiler. „Alle drei<br />

Anlagen bef<strong>an</strong>den sich noch weitgehend in<br />

ihrem ursprünglichen Zust<strong>an</strong>d. Das hatte zur<br />

Folge, dass es immer schwieriger wurde,<br />

Ersatzteile zu finden. Der Betreuungsaufw<strong>an</strong>d<br />

war hoch und <strong>die</strong> Energieausbeute<br />

doch deutlich unter den Möglichkeiten heutiger<br />

Wasserkrafttechnologie.“<br />

Auf den Beschluss, <strong>die</strong> Anlagen zu s<strong>an</strong>ieren<br />

und umzurüsten folgten im Jahr 2004 erste<br />

Vari<strong>an</strong>tenstu<strong>die</strong>n. Schon zwei Jahre später<br />

konnte m<strong>an</strong> <strong>die</strong> Behörden erstmals in das<br />

Bauvorhaben einbeziehen. Gähwiler: „Das<br />

Konzept wurde mit den zuständigen Behörden<br />

des K<strong>an</strong>tons Zug und <strong>der</strong> Gemeinde<br />

Cham sowie <strong>der</strong> k<strong>an</strong>tonalen Natur- und<br />

L<strong>an</strong>dschaftsschutzkommission im Rahmen<br />

einer Vorprüfung erarbeitet. Dabei flossen <strong>die</strong><br />

Ansprüche <strong>an</strong> <strong>die</strong> Denkmalpflege und den<br />

Ortsbildschutz, <strong>an</strong> <strong>die</strong> Fischw<strong>an</strong><strong>der</strong>ung, den<br />

Hochwasserschutz und <strong>die</strong> Waldpflege in das<br />

Baugesuch mit ein, welches von unserer Seite<br />

2007 bei <strong>der</strong> Baudirektion des K<strong>an</strong>tons Zug<br />

eingereicht wurde.“<br />

Die behördliche Genehmigung ließ nicht<br />

l<strong>an</strong>ge auf sich warten, sodass noch im selben<br />

Jahr ein zweistufiges Vergabeverfahren abgewickelt<br />

werden konnte. Vom Frühling bis<br />

Sommer 2008 erstreckte sich d<strong>an</strong>n <strong>die</strong><br />

Offertphase <strong>der</strong> noch zugelassenen fünf Anbieter.<br />

Im Herbst 2009 fiel <strong>die</strong> Entscheidung<br />

zugunsten eines Viererkonsortiums, bestehend<br />

aus dem Pl<strong>an</strong>ungsbüro Hydro-Solar,<br />

dem Turbinenbauer Wiegert & Bähr, dem<br />

Bauunternehmen Kibag sowie FMB Engineering.<br />

„Zwar haben wir das Kraftwerk<br />

Frauental erst 2007 gekauft, aber wir konnten<br />

es noch in das Gesamtprojekt integrieren,<br />

sodass das beauftragte Konsortium <strong>für</strong> alle<br />

drei Kraftwerke ver<strong>an</strong>twortlich war“, so<br />

Gähwiler.<br />

ALT UND NEU IM ZUSAMMENSPIEL<br />

„Die Verträge mit den WWZ haben wir im<br />

J<strong>an</strong>uar 2009 unterschrieben. Und im Anschluss<br />

dar<strong>an</strong> gingen wir <strong>an</strong> <strong>die</strong> Detailpl<strong>an</strong>ung,<br />

<strong>die</strong> Auslegung <strong>der</strong> Maschinen, <strong>die</strong><br />

g<strong>an</strong>ze konstruktive Aufbereitung und vieles<br />

mehr, ehe im Herbst 2009 mit den Bauarbeiten<br />

begonnen werden konnte“, erzählt<br />

<strong>der</strong> Pl<strong>an</strong>er Dipl.-Ing. Markus Hinterm<strong>an</strong>n<br />

von Hydro-Solar.<br />

Den Auftakt machte <strong>die</strong> jüngste <strong>der</strong> drei<br />

Anlagen, das Kraftwerk Frauental, das bis<br />

2007 dem gleichnamigen Kloster gehört<br />

hatte. Kurz nachdem es 2007 von den WWZ<br />

erworben worden war, setze ein Generatorbr<strong>an</strong>d<br />

dem Betrieb ein Ende. „Im Fall des<br />

Kraftwerks Frauental war <strong>der</strong> Aufw<strong>an</strong>d nicht<br />

allzu hoch. Unser Revitalisierungskonzept sah<br />

vor, <strong>die</strong> bestehende Kapl<strong>an</strong>-Schachtturbine<br />

zu s<strong>an</strong>ieren, einen neuen Generator ein-<br />

Foto: zek<br />

Foto: zek<br />

Die originale Schalttafel von 1903 bleibt ebenso erh<strong>alte</strong>n wie ein originaler<br />

Maschinensatz (Fr<strong>an</strong>cis-Schachtturbine mit Brown-Boveri-Generator) (rechts)<br />

Ein <strong>an</strong>genehmens Gesprächsklima vor, während und auch nach Realisierung des<br />

Umbauprojektes zeichnete <strong>die</strong> Zusammenarbeit zwischen dem beauftragten Baukonsortium<br />

und dem Auftraggeber (WWZ) aus. Das können DI Markus Hinterm<strong>an</strong>n<br />

(Hydro-Solar) und Rolf Gähwiler (Projektleiter WWZ) nur bestätigen.<br />

zek Juni 2011 23


022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 4<br />

Wasserkraft<br />

In <strong>die</strong> Revitalisierungspläne sind umfassende Maßnahmen<br />

zum Erhalt und zum Teil zur Verbesserung<br />

<strong>der</strong> ökologischen Situation <strong>an</strong> <strong>der</strong> unteren Lorze<br />

mit eingeflossen.<br />

Foto: zek<br />

Foto: Guido Baselgia (www.baselgia.ch)<br />

An einem <strong>der</strong> ältesten dokumentierten Mühlenst<strong>an</strong>dorte<br />

<strong>der</strong> Schweiz wurde das Kraftwerk Untermühle 1903<br />

gebaut. Der Strom wurde <strong>an</strong> <strong>die</strong> Papierfabrik Cham<br />

geliefert. Eine <strong>der</strong> zwei Fr<strong>an</strong>cisturbinen bleibt auch<br />

nach den nun erfolgten Umbauarbeiten erh<strong>alte</strong>n<br />

zubauen, eine neue vollautomatische<br />

Rechenreinigungsmaschine zu integrieren<br />

und <strong>die</strong> gesamte Steuerung und Automatisierung<br />

zu erneuern“, so Hinterm<strong>an</strong>n.<br />

Das Konsortium hatte seine erste Bewährungsprobe<br />

zu bestehen - und <strong>die</strong>s gel<strong>an</strong>g. In<br />

wenigen Monaten wurde das Kraftwerk aus<br />

den 1930er Jahren mo<strong>der</strong>nisiert und schließlich<br />

bereits im Frühjahr letzten Jahres wie<strong>der</strong><br />

in Betrieb genommen.<br />

Beson<strong>der</strong>s macht <strong>die</strong> Anlage heute vor allem<br />

<strong>die</strong> Tatsache, dass m<strong>an</strong> hier zugleich auf <strong>die</strong><br />

<strong>alte</strong> Turbinentechnik von 1935 und auf das<br />

Mo<strong>der</strong>nste, was <strong>die</strong> Wasserkraft <strong>die</strong>ser Tage<br />

am Generatorensektor zu bieten hat, vertraute:<br />

nämlich einen Perm<strong>an</strong>entmagnet Generator<br />

aus dem Hause Krebs & Aulich. Als einer<br />

<strong>der</strong> ersten Anbieter überhaupt hatte das<br />

Unternehmen aus Derenburg Generatoren<br />

mit Perm<strong>an</strong>entmagneten auf den Markt<br />

gebracht. Dementsprechend ausgereift und<br />

effizient k<strong>an</strong>n Krebs & Aulich heute <strong>die</strong>se<br />

Technologie <strong>an</strong>bieten.<br />

ZU LEISE FÜR RUHIGEN SCHLAF<br />

Neben dem großen Wirkungsgradvorteil, den<br />

ein Perm<strong>an</strong>entgenerator mitbringt, weist er<br />

auch im Hinblick auf <strong>die</strong> Geräuschemissionen<br />

klare Vorzüge auf. Auch wenn <strong>die</strong><br />

Maschine unter Volllast steht, k<strong>an</strong>n m<strong>an</strong> sich<br />

in unmittelbarer Umgebung problemlos<br />

unterh<strong>alte</strong>n. Dass <strong>der</strong> nunmehrige Kraftwerksbetrieb<br />

<strong>der</strong>art leise vonstatten geht,<br />

bedurfte <strong>für</strong> den Verw<strong>alte</strong>r, <strong>der</strong> neben dem<br />

Maschinenraum wohnt, durchaus einer<br />

gewissen Eingewöhnungsphase. „Schließlich<br />

konnte <strong>der</strong> M<strong>an</strong>n früher immer gut schlafen,<br />

wenn er das Brummen des Maschinensatzes<br />

aus den benachbarten Gemäuern hörte.<br />

D<strong>an</strong>n wusste er: <strong>die</strong> Maschine läuft. Heute ist<br />

das <strong>an</strong><strong>der</strong>s. Da er eben nichts mehr von den<br />

Maschinen hört, beschleicht ihn häufig das<br />

un<strong>an</strong>genehme Gefühl, dass <strong>die</strong> Anlage steht -<br />

und schläft schlecht“, gibt Markus<br />

Hinterm<strong>an</strong>n eine kleine Anekdote zu <strong>die</strong>sem<br />

Aspekt zum Besten.<br />

Doch abgesehen von <strong>die</strong>sem speziellen<br />

Punkt, verlief <strong>der</strong> Auftakt <strong>für</strong> <strong>die</strong> Renovierungsarbeiten<br />

nach Maß. Das Kraftwerk<br />

Frauental ging als erste <strong>der</strong> drei Anlagen wie<strong>der</strong><br />

in den Regelbetrieb. Bei einer Fallhöhe<br />

von 2,74 m und einem Ausbaudurchfluss von<br />

7 m 3 /s erreicht sie eine Leistung von rund<br />

140 kW maximal.<br />

24 Juni 2011 zek


022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 5<br />

Wasserkraft<br />

Die Firma Kobel liefert maßgeschnei<strong>der</strong>te Steuerungs- und Leittechnik <strong>für</strong> Kleinwasserkraftwerke<br />

- wie hier <strong>für</strong> das Kraftwerk Hagendorn. Alle Anlagen sind <strong>an</strong> das Leitsystem<br />

<strong>der</strong> WWZ über Lichtwellenleiter <strong>an</strong>gekoppelt.<br />

Foto: zek<br />

Für <strong>die</strong> gesamte hydraulische Antriebstechnik <strong>der</strong><br />

drei Kraftwerke zeichnete <strong>die</strong> Hydac Engineering AG<br />

ver<strong>an</strong>twortlich. Dies umfasste <strong>die</strong> Hydraulikaggregate<br />

<strong>für</strong> <strong>die</strong> Turbinenregelungen, <strong>die</strong> Rechenreiniger, <strong>die</strong><br />

Stauklappen sowie <strong>die</strong> Getriebeölschmierungen.<br />

Das Ingenieur-Team von Hydac Engineering AG in<br />

Steinhausen (CH) integriert Hydraulik, Servotechnik,<br />

Elektronik und Software und entwickelt kundenindividuelle<br />

Produkte und Systeme in höchster Qualität.<br />

Für <strong>die</strong> Maschinenmontage im<br />

Kraftwerk Hagendorn st<strong>an</strong>d dem<br />

Montageteam von Wiegert & Bähr<br />

nicht viel Platz zur Verfügung.<br />

NEUE MASCHINEN FÜR HAGENDORN<br />

Zu <strong>die</strong>sem Zeitpunkt waren auch <strong>die</strong><br />

Arbeiten <strong>an</strong> den beiden <strong>an</strong><strong>der</strong>en Werken<br />

schon weit ge<strong>die</strong>hen. Unter <strong>an</strong><strong>der</strong>em galt es<br />

drei Fischaufstiegshilfen zu errichten, zwei<br />

direkt <strong>an</strong> den Kraftwerken Hagendorn und<br />

Untermühle, sowie eine <strong>an</strong> <strong>der</strong> Wehr<strong>an</strong>lage<br />

Lorzenweid, <strong>die</strong> oberhalb des Kraftwerks<br />

Hagendorn situiert ist. Dabei vertrauten<br />

Bauherr und Pl<strong>an</strong>er auf eine Kombination<br />

von Vertical Slot-Typ und Borstenfischpass.<br />

„Der Borstenfischpass bietet einerseits <strong>die</strong><br />

Möglichkeit, Gefälle von 10 Prozent zu überbrücken<br />

und <strong>an</strong><strong>der</strong>seits wird das Wasser<br />

durch <strong>die</strong> Borsten beruhigt. Außerdem stellen<br />

<strong>die</strong> einzelnen Elemente Ruhebereiche <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />

Fische in ihrer W<strong>an</strong><strong>der</strong>ung dar“, so Markus<br />

Hinterm<strong>an</strong>n.<br />

Im Fall des Kraftwerks Hagendorn ging m<strong>an</strong><br />

zuerst dar<strong>an</strong>, den Ausleitungsk<strong>an</strong>al zu s<strong>an</strong>ie-<br />

ren. Aufgrund eines Bruchs in <strong>der</strong> K<strong>an</strong>almauer<br />

war <strong>die</strong> Anlage bereits seit 2006 stillgest<strong>an</strong>den.<br />

Während <strong>der</strong> Freilufttr<strong>an</strong>sformator<br />

sowie <strong>die</strong> Freileitung zum Kraftwerk Untermühle<br />

abgebrochen wurden, durfte am historischen<br />

Gebäude des Kraftwerks nichts verän<strong>der</strong>t<br />

werden. Es galt, <strong>die</strong> komplette Umrüstung<br />

in den bestehenden Gemäuern zu realisieren.<br />

Anstelle <strong>der</strong> beiden knapp 100 Jahre<br />

<strong>alte</strong>n Fr<strong>an</strong>cis-Turbinen wurden zwei Kapl<strong>an</strong>-<br />

Schachtturbinen aus dem Hause Wiegert &<br />

Bähr installiert, <strong>die</strong> - wie <strong>die</strong> <strong>alte</strong>n Maschinen<br />

- auf ein Schluckvermögen von je 6 m 3 /s ausgelegt<br />

sind. Bedingt durch <strong>die</strong> grundsätzlich<br />

tiefere Einbausituation einer Kapl<strong>an</strong>turbine<br />

musste das Saugrohr tiefer gelegt werden und<br />

nachträglich Unterwasserausbaggerungen<br />

vorgenommen werden. „Diese Maßnahmen<br />

waren in Hinblick auf <strong>die</strong> schützenswerte<br />

Gebäudesubst<strong>an</strong>z natürlich mit gewissen<br />

Risiken verbunden. Aber gemeinsam mit<br />

unseren Partnern konnte das problemlos erledigt<br />

werden“, so <strong>der</strong> Pl<strong>an</strong>er.<br />

HERAUSFORDERUNG UMBAU IM BESTAND<br />

Ebenfalls neu wurde am Kraftwerk Hagedorn<br />

eine Rechenreinigungs<strong>an</strong>lage am Feinrechen<br />

installiert, <strong>die</strong> aus zwei Teleskoparm-Rechenreinigern<br />

aus dem Hause Wiegert & Bähr<br />

besteht. Der Fischpass wurde in <strong>die</strong> <strong>alte</strong><br />

Entlastungsrinne eingebaut.<br />

Grundsätzlich heißt es zwar, dass Umbauten<br />

von <strong>alte</strong>n Wasserkraftwerken schwieriger<br />

wären als <strong>die</strong> Errichtung von neuen. Aber<br />

Markus Hinterm<strong>an</strong>n, <strong>der</strong> schon einige Umbauten<br />

bestehen<strong>der</strong>, zum Teil historischer<br />

Anlagen gepl<strong>an</strong>t und umgesetzt hat, k<strong>an</strong>n dem<br />

auch einige positive Aspekte abgewinnen: „Ich<br />

sehe das auch als sehr schöne Herausfor<strong>der</strong>ung.<br />

Den Best<strong>an</strong>d darf m<strong>an</strong> ja nicht nur als<br />

zek Juni 2011 25


022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 6<br />

Wasserkraft<br />

Foto: zek<br />

An <strong>der</strong> Subst<strong>an</strong>z des KW Frauental<br />

wurde nur wenig verän<strong>der</strong>t. Für den<br />

voll automatisierten Betrieb wurde<br />

allerdings eine neue Rechenreinigungsmaschine<br />

aus dem Hause<br />

Wiegert & Bähr errichtet.<br />

Hocheffizient und dabei flüsterleise:<br />

Im Kraftwerk Frauental<br />

wurde ein Perm<strong>an</strong>entgenerator<br />

von Krebs & Aulich installiert.<br />

Foto: zek<br />

Belastung, son<strong>der</strong>n auch als Ch<strong>an</strong>ce sehen.<br />

Zum Beispiel k<strong>an</strong>n m<strong>an</strong> <strong>die</strong> bestehende Struktur<br />

etwa auch <strong>für</strong> Baugrubensicherung nutzen.<br />

Da gibt es viele Möglichkeiten.“<br />

Auch <strong>die</strong>ser Umbau verlief erfolgreich. Bei 6<br />

Meter Fallhöhe erreichen <strong>die</strong> neuen<br />

Maschinen nun d<strong>an</strong>k besserer Wirkungsgrade,<br />

mo<strong>der</strong>nster Steuerung und einer ebenfalls<br />

verbesserten Einlaufgeometrie jeweils<br />

rund 350 kW Leistung. Die beiden Turbinen<br />

treiben je einen Synchrongenerator Fabrikat<br />

Hitzinger <strong>an</strong>. Wurde vor dem Umbau <strong>die</strong><br />

Jahreserzeugung des Kraftwerks Hagendorn<br />

mit rund 1,7 GWh beziffert, so liegt sie heute<br />

bei etwa 2,7 GWh.<br />

SOLIDES STEUERUNGSKONZEPT<br />

Gerade dem Aspekt <strong>der</strong> Steuerung misst <strong>der</strong><br />

Chefpl<strong>an</strong>er von Hydro-Solar große<br />

Bedeutung bei. Schließlich ginge es bei einer<br />

guten Steuerung immer darum, dass sie funktionell<br />

aber auch verlässlich sei - so Markus<br />

Hinterm<strong>an</strong>n. Und daher schwört er auf <strong>die</strong><br />

Kompetenzen und das Know-how des E-<br />

Technik-Spezialisten Kobel. Hinterm<strong>an</strong>n:<br />

„Die Firma Kobel bietet ein sehr einfaches<br />

und übersichtliches und dabei grundsolides<br />

Steuerungskonzept auf Simatic-Basis, das<br />

maßgeschnei<strong>der</strong>t ist <strong>für</strong> Kleinwasserkraftwerke.<br />

M<strong>an</strong> hat auch gesehen, dass sich <strong>die</strong><br />

Systeme von Kobel in den letzten Jahren kontinuierlich<br />

weiter entwickelt und verbessert<br />

haben. Schließlich lernen wir alle - vom<br />

Pl<strong>an</strong>er bis zu den ausführenden Firmen - bei<br />

jedem Projekt dazu, das wir in <strong>die</strong> Tat umsetzen.“<br />

Gerade im Fall <strong>der</strong> drei Lorze-Kraftwerke<br />

baute das Unternehmen aus Affoltern<br />

wie<strong>der</strong> ein weiteres Detail in seine<br />

Steuerungs- und Automatisierungs<strong>an</strong>lagen.<br />

Auf Vorgabe des Betreibers sollte <strong>die</strong><br />

Visualisierung detailgenau alle Vorgänge im<br />

gesamten Anfahrprozess auflösen und übersichtlich<br />

<strong>für</strong> <strong>die</strong> Benutzer darstellen. Damit<br />

bekommen <strong>die</strong> Betreiber nun ein effizientes<br />

Instrument zur H<strong>an</strong>d, sollte es einmal zu<br />

einem Fehlverh<strong>alte</strong>n in <strong>die</strong>ser wichtigen<br />

Betriebsphase eines Kraftwerks kommen.<br />

Der Auftrag <strong>für</strong> Kobel umfasste das komplette<br />

Engineering sämtlicher elektrischen Anlageteile,<br />

den Bau und <strong>die</strong> Lieferung aller Steuerund<br />

Leistungsschränke, <strong>die</strong> Software-Erstellung<br />

inklusive Turbinenregler und Niveauregler,<br />

sowie <strong>die</strong> Verkabelung aller Anlageteile<br />

vor Ort<br />

DAS NOSTALGISCHE FLAIR BLEIBT<br />

Die dritte Anlage aus <strong>der</strong> Pionierzeit <strong>der</strong><br />

Zuger Elektrifizierung, das Kraftwerk Untermühle,<br />

stellte ebenfalls spezielle Ansprüche<br />

<strong>an</strong> seine Revitalisierung. Im Außenbereich<br />

Technische Daten Kraftwerke <strong>an</strong> <strong>der</strong> unteren Lorze:<br />

Kraftwerk Untermühle:<br />

Ausbauwassermenge: 12 m 3 /s<br />

Bruttofallhöhe bei Q a : 5,94 m<br />

Turbine: 5-flügelige Kapl<strong>an</strong>-S-Rohrturbine Fabrikat: Wiegert & Bähr<br />

Laufrad Ø: 1600 mm<br />

Drehzahl: 180 Upm<br />

Leistung (max. a. Generator): 606 kW<br />

Stirnradgetriebe<br />

Generator: Synchron<br />

Fabrikat: Hitzinger<br />

Generator-Nennleistung: 730 kVA<br />

Sp<strong>an</strong>nung 400 V<br />

max. Anlagenleistung: 567 kW<br />

Jahreserzeugung: 2,7 GWh<br />

Kraftwerk Hagendorn:<br />

Ausbauwassermenge: 12 m 3 /s<br />

Bruttofallhöhe bei Q a : 5,92 m<br />

Turbine: 2 x vertikale 4-flügelige Kapl<strong>an</strong>turbine Fabrikat: Wiegert & Bähr<br />

Laufrad Ø: 1100 mm<br />

Drehzahl: 333 Upm<br />

Leistung (max. a. Generator): je 350 kW getriebelos<br />

Generator: 2 x Synchron<br />

Fabrikat: Hitzinger<br />

Generator-Nennleistung: 350 kVA<br />

Sp<strong>an</strong>nung 400 V<br />

max. Anlagenleistung: 579 kW<br />

Jahreserzeugung: 2,7 GWh<br />

Kraftwerk Frauental:<br />

Ausbauwassermenge: 7 m 3 /s<br />

Bruttofallhöhe bei Q a : 2,73 m<br />

Turbine: rev. vertikale Kapl<strong>an</strong>turbine Fabrikat: Bell (Bj. 1934)<br />

Laufrad Ø: 1500 mm<br />

Drehzahl: 150 Upm<br />

Leistung (max. a. Generator): 150 kW<br />

getriebelos<br />

Generator: perm<strong>an</strong>enterregt synchron Fabrikat: Krebs & Aulich<br />

Generator-Nennleistung: 190 kW<br />

Sp<strong>an</strong>nung 400 V<br />

max. Anlagenleistung: 146 kW<br />

Jahreserzeugung: 1,0 GWh<br />

Das Kraftwerk Untermühle in<br />

historischen Aufnahmen.<br />

Das Kraftwerk Hagendorn wurde<br />

im Jahr 1917 errichtet.<br />

Foto: Guido Baselgia (www.baselgia.ch)<br />

Foto: Guido Baselgia (www.baselgia.ch)<br />

26 Juni 2011 zek


022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 7<br />

Wasserkraft<br />

Über ein Stirnradgetriebe wird <strong>die</strong> Turbinendrehzahl auf<br />

1.000 Upm umgesetzt. Mit <strong>die</strong>ser Drehzahl wird <strong>die</strong> Sp<strong>an</strong>nung<br />

im ebenfalls neuen Synchrongenerator erzeugt.<br />

Foto: zek<br />

Foto: zek<br />

Eine mo<strong>der</strong>ne fünflügelige Kapl<strong>an</strong>-S-Rohrturbine von<br />

Wiegert & Bähr übernimmt im Kraftwerk Untermühle <strong>die</strong><br />

Funktion <strong>der</strong> beiden über 100 Jahre <strong>alte</strong>n Fr<strong>an</strong>cisturbinen.<br />

wurde ein baufälliger Anbau ebenso abgerissen<br />

wie <strong>der</strong> Freilufttr<strong>an</strong>sformator und <strong>die</strong><br />

Freileitungsverbindung zur Papierfabrik<br />

Cham. Innen blieb da<strong>für</strong> so viel beim Alten<br />

wie bei keinem <strong>der</strong> <strong>an</strong><strong>der</strong>en beiden Anlagen.<br />

Eine <strong>der</strong> beiden Maschinensätze aus dem Jahr<br />

1903 konnte ebenso erh<strong>alte</strong>n werden wie <strong>die</strong><br />

Original-Schalt<strong>an</strong>lage aus <strong>die</strong>ser Zeit. Gemäß<br />

dem Umbaukonzept des Pl<strong>an</strong>ungsbüros<br />

Hydro-Solar wurde <strong>an</strong>stelle einer <strong>der</strong> beiden<br />

Maschinensätze eine Kapl<strong>an</strong>-S-Rohrturbine<br />

(Fabrikat Wiegert & Bähr) installiert, <strong>die</strong> mit<br />

12 m 3 /s Schluckvermögen eine höhere<br />

Ausbauwassermenge als <strong>die</strong> beiden <strong>alte</strong>n<br />

Turbinen zusammen aufweist. Diese waren<br />

auf je 5 m 3 /s ausgelegt. Durch <strong>die</strong> tiefere<br />

Einbausituation <strong>der</strong> Rohrturbine ergab es<br />

sich, dass <strong>der</strong> neue Maschinensatz in einem<br />

dezent geh<strong>alte</strong>nen Anbau <strong>an</strong>s historische<br />

Betriebsgebäude untergebracht werden konnte.<br />

Damit schlug <strong>der</strong> Pl<strong>an</strong>er zwei Fliegen mit<br />

einer Klappe: zum einen konnte das<br />

Maschinenhaus des Kraftwerks Untermühle<br />

nicht nur außen sein nostalgisches Flair - son<strong>der</strong>n<br />

auch den Großteil des musealen<br />

Interieurs bewahren. Und zudem wurde <strong>für</strong><br />

den Laien kaum sichtbar mo<strong>der</strong>nste<br />

Wasserkrafttechnik installiert, <strong>die</strong> heute eine<br />

effiziente Nutzung <strong>der</strong> unteren Lorze sicherstellt.<br />

„Kamen beide Maschinen früher<br />

zusammen maximal auf eine Leistung von<br />

rund 400 – 420 kW, so bringt <strong>der</strong> neue<br />

Maschinensatz heute 560 bis 580 kW“, freut<br />

sich Rolf Gähwiler.<br />

VERDOPPELUNG DES ERTRAGS<br />

L<strong>an</strong>gsam k<strong>an</strong>n er einen Schlussstrich unter<br />

<strong>die</strong> erfolgreich realisierten Umbauarbeiten<br />

ziehen. In Summe hat sich <strong>die</strong> Stromausbeute<br />

um das Doppelte auf heute rund 6,5 GWh<br />

pro Jahr erhöht. Und <strong>die</strong>s ohne den historischen<br />

Wert <strong>der</strong> denkmalgeschützten Anlagen<br />

in irgendeiner Form zu beeinträchtigen.<br />

Hinzu kommt, dass durch <strong>die</strong> neu installierten<br />

Fischw<strong>an</strong><strong>der</strong>hilfen eine deutliche ökologische<br />

Aufwertung <strong>an</strong> den traditionsreichen<br />

Kraftwerksst<strong>an</strong>dorten <strong>an</strong> <strong>der</strong> unteren Lorze<br />

erreicht wurde.<br />

Zwar liegt <strong>der</strong> Eigenerzeugungsgrad <strong>der</strong><br />

WWZ gerade bei 5 Prozent, dennoch misst<br />

m<strong>an</strong> den eigenen Wasserkraftwerken einen<br />

hohen Stellenwert bei. Gähwiler: „Uns ist es<br />

wichtig, dass wir auch das Potenzial aufzeigen<br />

können, das in <strong>der</strong> Kleinwasserkraft steckt.<br />

Für Herbst haben wir bereits einen Tag <strong>der</strong><br />

Offenen Tür <strong>für</strong> <strong>die</strong> hier <strong>an</strong>sässigen Bürger<br />

und Bürgerinnen gepl<strong>an</strong>t.“<br />

Dass <strong>die</strong>se Potenzialsteigerung <strong>für</strong> <strong>die</strong> Traditions<strong>an</strong>lagen<br />

geglückt ist, bedeutet nicht nur<br />

<strong>für</strong> <strong>die</strong> Betreiber Grund zur Freude. Auch das<br />

beauftragte Konsortium aus KIBAG, FMB<br />

Engineering AG, Hydro-Solar und Wiegert<br />

& Bähr k<strong>an</strong>n ein rundum positives Resümee<br />

ziehen. Schließlich ist es dem Firmen-<br />

Quartett auch gelungen, eine Punktl<strong>an</strong>dung<br />

sowohl im Zeitpl<strong>an</strong> als auch im Kostenrahmen<br />

hinzulegen. Sie haben den wesentlichen<br />

Grundstein da<strong>für</strong> gesetzt, dass <strong>die</strong><br />

Kraftwerke Untermühle, Hagendorn und<br />

Frauental wie<strong>der</strong> eine wichtige Rolle in <strong>der</strong><br />

Nutzung <strong>der</strong> Wasserkraft spielen und wohl<br />

noch l<strong>an</strong>ge spielen werden.<br />

zek Juni 2011 27

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