die erfolgreiche verjüngungskur für alte stromerzeuger an der lorze

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022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 5 Wasserkraft Die Firma Kobel liefert maßgeschneiderte Steuerungs- und Leittechnik für Kleinwasserkraftwerke - wie hier für das Kraftwerk Hagendorn. Alle Anlagen sind an das Leitsystem der WWZ über Lichtwellenleiter angekoppelt. Foto: zek Für die gesamte hydraulische Antriebstechnik der drei Kraftwerke zeichnete die Hydac Engineering AG verantwortlich. Dies umfasste die Hydraulikaggregate für die Turbinenregelungen, die Rechenreiniger, die Stauklappen sowie die Getriebeölschmierungen. Das Ingenieur-Team von Hydac Engineering AG in Steinhausen (CH) integriert Hydraulik, Servotechnik, Elektronik und Software und entwickelt kundenindividuelle Produkte und Systeme in höchster Qualität. Für die Maschinenmontage im Kraftwerk Hagendorn stand dem Montageteam von Wiegert & Bähr nicht viel Platz zur Verfügung. NEUE MASCHINEN FÜR HAGENDORN Zu diesem Zeitpunkt waren auch die Arbeiten an den beiden anderen Werken schon weit gediehen. Unter anderem galt es drei Fischaufstiegshilfen zu errichten, zwei direkt an den Kraftwerken Hagendorn und Untermühle, sowie eine an der Wehranlage Lorzenweid, die oberhalb des Kraftwerks Hagendorn situiert ist. Dabei vertrauten Bauherr und Planer auf eine Kombination von Vertical Slot-Typ und Borstenfischpass. „Der Borstenfischpass bietet einerseits die Möglichkeit, Gefälle von 10 Prozent zu überbrücken und anderseits wird das Wasser durch die Borsten beruhigt. Außerdem stellen die einzelnen Elemente Ruhebereiche für die Fische in ihrer Wanderung dar“, so Markus Hintermann. Im Fall des Kraftwerks Hagendorn ging man zuerst daran, den Ausleitungskanal zu sanie- ren. Aufgrund eines Bruchs in der Kanalmauer war die Anlage bereits seit 2006 stillgestanden. Während der Freilufttransformator sowie die Freileitung zum Kraftwerk Untermühle abgebrochen wurden, durfte am historischen Gebäude des Kraftwerks nichts verändert werden. Es galt, die komplette Umrüstung in den bestehenden Gemäuern zu realisieren. Anstelle der beiden knapp 100 Jahre alten Francis-Turbinen wurden zwei Kaplan- Schachtturbinen aus dem Hause Wiegert & Bähr installiert, die - wie die alten Maschinen - auf ein Schluckvermögen von je 6 m 3 /s ausgelegt sind. Bedingt durch die grundsätzlich tiefere Einbausituation einer Kaplanturbine musste das Saugrohr tiefer gelegt werden und nachträglich Unterwasserausbaggerungen vorgenommen werden. „Diese Maßnahmen waren in Hinblick auf die schützenswerte Gebäudesubstanz natürlich mit gewissen Risiken verbunden. Aber gemeinsam mit unseren Partnern konnte das problemlos erledigt werden“, so der Planer. HERAUSFORDERUNG UMBAU IM BESTAND Ebenfalls neu wurde am Kraftwerk Hagedorn eine Rechenreinigungsanlage am Feinrechen installiert, die aus zwei Teleskoparm-Rechenreinigern aus dem Hause Wiegert & Bähr besteht. Der Fischpass wurde in die alte Entlastungsrinne eingebaut. Grundsätzlich heißt es zwar, dass Umbauten von alten Wasserkraftwerken schwieriger wären als die Errichtung von neuen. Aber Markus Hintermann, der schon einige Umbauten bestehender, zum Teil historischer Anlagen geplant und umgesetzt hat, kann dem auch einige positive Aspekte abgewinnen: „Ich sehe das auch als sehr schöne Herausforderung. Den Bestand darf man ja nicht nur als zek Juni 2011 25
022-027.qxp 10.06.2011 10:43 Uhr Seite 6 Wasserkraft Foto: zek An der Substanz des KW Frauental wurde nur wenig verändert. Für den voll automatisierten Betrieb wurde allerdings eine neue Rechenreinigungsmaschine aus dem Hause Wiegert & Bähr errichtet. Hocheffizient und dabei flüsterleise: Im Kraftwerk Frauental wurde ein Permanentgenerator von Krebs & Aulich installiert. Foto: zek Belastung, sondern auch als Chance sehen. Zum Beispiel kann man die bestehende Struktur etwa auch für Baugrubensicherung nutzen. Da gibt es viele Möglichkeiten.“ Auch dieser Umbau verlief erfolgreich. Bei 6 Meter Fallhöhe erreichen die neuen Maschinen nun dank besserer Wirkungsgrade, modernster Steuerung und einer ebenfalls verbesserten Einlaufgeometrie jeweils rund 350 kW Leistung. Die beiden Turbinen treiben je einen Synchrongenerator Fabrikat Hitzinger an. Wurde vor dem Umbau die Jahreserzeugung des Kraftwerks Hagendorn mit rund 1,7 GWh beziffert, so liegt sie heute bei etwa 2,7 GWh. SOLIDES STEUERUNGSKONZEPT Gerade dem Aspekt der Steuerung misst der Chefplaner von Hydro-Solar große Bedeutung bei. Schließlich ginge es bei einer guten Steuerung immer darum, dass sie funktionell aber auch verlässlich sei - so Markus Hintermann. Und daher schwört er auf die Kompetenzen und das Know-how des E- Technik-Spezialisten Kobel. Hintermann: „Die Firma Kobel bietet ein sehr einfaches und übersichtliches und dabei grundsolides Steuerungskonzept auf Simatic-Basis, das maßgeschneidert ist für Kleinwasserkraftwerke. Man hat auch gesehen, dass sich die Systeme von Kobel in den letzten Jahren kontinuierlich weiter entwickelt und verbessert haben. Schließlich lernen wir alle - vom Planer bis zu den ausführenden Firmen - bei jedem Projekt dazu, das wir in die Tat umsetzen.“ Gerade im Fall der drei Lorze-Kraftwerke baute das Unternehmen aus Affoltern wieder ein weiteres Detail in seine Steuerungs- und Automatisierungsanlagen. Auf Vorgabe des Betreibers sollte die Visualisierung detailgenau alle Vorgänge im gesamten Anfahrprozess auflösen und übersichtlich für die Benutzer darstellen. Damit bekommen die Betreiber nun ein effizientes Instrument zur Hand, sollte es einmal zu einem Fehlverhalten in dieser wichtigen Betriebsphase eines Kraftwerks kommen. Der Auftrag für Kobel umfasste das komplette Engineering sämtlicher elektrischen Anlageteile, den Bau und die Lieferung aller Steuerund Leistungsschränke, die Software-Erstellung inklusive Turbinenregler und Niveauregler, sowie die Verkabelung aller Anlageteile vor Ort DAS NOSTALGISCHE FLAIR BLEIBT Die dritte Anlage aus der Pionierzeit der Zuger Elektrifizierung, das Kraftwerk Untermühle, stellte ebenfalls spezielle Ansprüche an seine Revitalisierung. Im Außenbereich Technische Daten Kraftwerke an der unteren Lorze: Kraftwerk Untermühle: Ausbauwassermenge: 12 m 3 /s Bruttofallhöhe bei Q a : 5,94 m Turbine: 5-flügelige Kaplan-S-Rohrturbine Fabrikat: Wiegert & Bähr Laufrad Ø: 1600 mm Drehzahl: 180 Upm Leistung (max. a. Generator): 606 kW Stirnradgetriebe Generator: Synchron Fabrikat: Hitzinger Generator-Nennleistung: 730 kVA Spannung 400 V max. Anlagenleistung: 567 kW Jahreserzeugung: 2,7 GWh Kraftwerk Hagendorn: Ausbauwassermenge: 12 m 3 /s Bruttofallhöhe bei Q a : 5,92 m Turbine: 2 x vertikale 4-flügelige Kaplanturbine Fabrikat: Wiegert & Bähr Laufrad Ø: 1100 mm Drehzahl: 333 Upm Leistung (max. a. Generator): je 350 kW getriebelos Generator: 2 x Synchron Fabrikat: Hitzinger Generator-Nennleistung: 350 kVA Spannung 400 V max. Anlagenleistung: 579 kW Jahreserzeugung: 2,7 GWh Kraftwerk Frauental: Ausbauwassermenge: 7 m 3 /s Bruttofallhöhe bei Q a : 2,73 m Turbine: rev. vertikale Kaplanturbine Fabrikat: Bell (Bj. 1934) Laufrad Ø: 1500 mm Drehzahl: 150 Upm Leistung (max. a. Generator): 150 kW getriebelos Generator: permanenterregt synchron Fabrikat: Krebs & Aulich Generator-Nennleistung: 190 kW Spannung 400 V max. Anlagenleistung: 146 kW Jahreserzeugung: 1,0 GWh Das Kraftwerk Untermühle in historischen Aufnahmen. Das Kraftwerk Hagendorn wurde im Jahr 1917 errichtet. Foto: Guido Baselgia (www.baselgia.ch) Foto: Guido Baselgia (www.baselgia.ch) 26 Juni 2011 zek
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