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25 Prozent LEISTUNGSSTEIGERUNG BEI GLEICHZEITIGEM ERHALT DER BAUSUBSTANZ

Nach 50 Betriebsjahren stand im Jahre 2010 beim Kraftwerk Eberstall, im gleichnamigen Ort zwischen Augsburg und Ulm, die Neukonzessionierung an.

Die Betreiberin des Kraftwerks, die Kleinwasserkraftwerke GmbH & Co KG, nutze die Neukonzessionierung für eine umfassende Revision des Maschinensatzes der Anlage. Hauptgrund hierfür war die stetig zurückgegangene Jahresarbeit in den letzten 15 Jahren. Für die Umsetzung sämtlicher Revisionsarbeiten engagierte man die oberösterreichische Jank GmbH.
Zuzüglich zu den Revitalisierungsmaßnahmen wurde das KW Eberstall gemäß EU-Wasserrahmenrichtlinie  durchgängig gemacht. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse stellte sich letzteres Unterfangen als kostspieliges Unterfangen heraus.

Mit Elmar Meyer und seinen Geschwistern befindet sich die Kleinwasserkraftwerke GmbH & Co KG bereits in dritter Familiengeneration. Insgesamt verfügt die Familiengesellschaft über neun Kleinwasserkraftanlagen im Raum Bayern und Baden-Würrtemberg. Eines davon ist das Kraftwerk Eberstall an der Mindel, ein 78 km langer rechter Nebenfluss der Donau westlich von Augsburg. Die Kraftwerksanlage wurde 1961 vom Großvater Alois Einsiedler gebaut. Bei einer mittleren Fallhöhe von 4,15 m und einer max. Durchflussmenge von 10,4 m³/s entschied man sich damals für eine doppeltregulierte Kaplan-Turbine von Storek. Für die Stromerzeugung wurde ein über ein Kegelradgetriebe angeschlossener Asynchrongenerator installiert. Bei einer Turbinenleistung von 260 kW zuletzt produzierte man eine Jahresarbeit von 1,5 Mio. kWh im Mittel. Nach rund 50 Betriebsjahren lief im Jahre 2011 die Konzession der Anlage aus. Dies nahm man im Jahre 2010 zum Anlass, die Planung für eine Revitalisierung der Anlage zu beginnen.

PROBLEME IM TEILLASTBEREICH
Das hatte der in die Jahre gekommene Maschinensatz auch dringend nötig: „Bereits seit 15 Jahren beobachten wir einen stetigen Rückgang der Jahresarbeit – eine Überholung des Maschinensatzes war also längst überfällig“, so Elmar Meyer, technischer Leiter der Kleinwasserkraftwerke GmbH & Co KG. Die Ursache für den Rückgang fand man im Teillastbereich der Kaplan-Turbine. Das Laufrad konnte vor allem im unteren Drittel keine zufriedenstellenden Wirkungsgrade mehr erzielen. Verstärkt wurde dieser Effekt auch noch durch klimatische Veränderungen in der Region.  „Den milden Wintern und extremer werdenden Wasserständen der letzten Jahre war die Turbine aufgrund der massiven Teillastschwächen nicht mehr gewachsen“, so Meyer.

NEUES LAUFRAD NÖTIG
Neue Turbinen-Flügel mit moderner Kontur sollten die Betriebsprobleme im Teillastbereich beheben – so die anfängliche Idee. Sowohl Turbinenwelle, als auch den Laufradkopf wollte man wiederverwenden. Für diese Aufgabe engagierte man die Firma Jank GmbH. Der Turbinenspezialist aus Jeging in Oberösterreich ist spezialisiert auf Revitalisierungen von Wasserkraftwerken und verfügt als Komplettanbieter solcher Anlagen zudem über ein komponentenübergreifendes Know-how. „Wir stellten nach näherer Untersuchung fest, dass die Laufradnabe aufgrund der speziellen Gusskontur einen zu großen Spalt aufwies und daher nicht mehr wieder verwendet werden konnte“, so Siegfried Jank, Leiter Entwicklung und Konstruktion der Jank GmbH. Zudem wurde die Kaplan-Turbine nach heutigem Maßstab zu hoch eingebaut. In Kombination mit einer fehlerhaften Wellendichtung zog die Turbine Luft und senkte dadurch den Wirkungsgrad der Anlage zusätzlich ab. Um also eine größtmögliche Leistungssteigerung zu erzielen, war eine komplette Turbinenrevision unabdingbar. Man entschied sich das komplette Laufrad und die Turbinenwelle zu erneuern. Der Leitapparat blieb dabei erhalten, wurde jedoch komplett überholt. Mit einer eigens im Hause Jank entwickelten Wellendichtung wurde zudem das „Luftproblem“ gelöst. Der alte Asynchrongenerator wurde durch einen direkt angeschlossenen Synchrongenerator aus dem Hause Hitzinger ersetzt. Das moderne Laufraddesign ist an die baulichen Gegebenheiten angepasst. Die Maschinenhydraulik wurde im Vorfeld mittels CFD (Strömungssimulation) im Hause Jank genauestens untersucht, und auf die örtlichen Begebenheiten hin optimiert. Eine erhebliche Leistungssteigerung der Anlage konnte so auch ohne jegliche Eingriffe in die Bausubstanz erzielt werden.

AUFWÄNDIGER FISCHAUFSTIEG
„Angesichts der Auflagen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie ist diese Leistungssteigerung in finanzieller Hinsicht enorm wichtig für uns“, so Elmar Meyer. Ein Großteil der Investition floss nämlich in die Realisierung des Fischaufstiegs. Die hohen Kosten entstanden aufgrund der beengten Platzverhältnisse der Anlage. Rings um das Kraftwerk befinden sich ein Grundwassergebiet, diverse Baggerseen und ein Zufahrtsweg. Nach gründlicher Studie konnte der Fischaufstieg nur rechtsufrig entlang des Zufahrtsweges realisiert werden. Dieser musste hierfür zweimal unterquert werden, was den Bau zweier Brücken notwendig machte. Die technische FAH wurde auf die maximale Fallhöhe von 4,5 m ausgelegt und wird mit 350 l/s dotiert. Auf einer Länge von 125 m wurden 38 Becken mit einer Tiefe von mind. 70 cm angelegt. Die Sohlbreite der Becken beträgt 1,35 m.

DERZEIT DROSSELBETRIEB
Insgesamt € 700.000 investierte man in die Revitalisierung der Anlage und den Bau des Fischaufstiegs. Die Leistung der Anlage konnte dabei von 260 kW auf 375 kW gesteigert werden, und das unter Ausnützung derselben Bausubstanz. Man rechnet zukünftig mit einer mittleren Jahresarbeit von 1,9 Mio. kWh – was einer Steigerung von rund 25 % entspricht. „Derzeit fahren wir noch gedrosselt mit rund 295 kW, da die alte Trafostation für die maximale Leistung der Anlage nicht ausgelegt ist“, so Meyer. Mit einer zusätzlichen Investition in der Höhe von ca. € 80.000 wird diese aber demnächst aufgerüstet. Des Weiteren sind auch eine Sanierung des Einlaufbereiches und eine neue Rechenreinigungsmaschine geplant. Danach ist das Kraftwerk Eberstall wieder für den zuverlässigen Betrieb der nächsten 50 Jahren gerüstet.


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