Finca Carmen Amalia in Guatemala produziert Kaffee und Ökostrom

Autor: Andreas Pointinger , 23.03.2020

Nach einer Bauzeit von weniger als einem Jahr ging im Frühjahr 2017 auf dem Gebiet der Finca Carmen Amalia im Südwesten von Guatemala das gleichnamige Kleinwasserkraftwerk ans Netz.

Das nach dem klassischen Ausleitungsprinzip realisierte Kraftwerk steht im Besitz der Familie Fernandez, die auf der Finca seit mehreren Generationen Kaffeeanbau betreibt. Nun wird die ideale Topographie des Geländes auch zur umweltfreundlichen Stromproduktion genutzt. Die ersten Planungen zur Errichtung eines Kleinkraftwerks entstanden 2014, bereits im März 2016 konnte die Bauphase beginnen. Für die Stromgewinnung werden aus einem lokalen Gewässer maximal 1.200 l/s an Ausbauwassermenge entnommen und über eine rund 1,5 km lange unterirdische Druckleitung zu einem Wasserschloss geführt. Von dort führt eine oberirdisch verlegte Stahlleitung das Triebwasser zur Turbinierung ins Krafthaus. Die komplette elektromechanische und leittechnische Ausstattung der Zentrale lieferte der international hocherfahrene Klein­wasserkraftspezialist Ossberger aus Süddeutschland. Bei vollem Wasserdargebot erreicht die Durchström-Turbine, die ihre Qualitäten vor allem im Teillastbetrieb ausspielen kann, eine Engpassleistung von 689 kW. Der erzeugte Strom wird zur Gänze ins öffentliche Netz eingespeist, im Regeljahr kann die Anlage rund 2,8 GWh Energie produzieren.

Die fruchtbaren Vulkanböden im Departamento Quetzaltenango im Südwesten von Guatemala begünstigen den Anbau einer ganzen Reihe von Naturprodukten wie Mais, Weizen, verschiedenen Obst- und Gemüsesorten sowie Kaffee und Zuckerrohr. Auf dem weitläufigen Gebiet der Finca Carmen Amalia, rund 50 km südlich von der Hauptstadt Quetzaltenango entfernt, wird schon seit mehreren Generationen Kaffee gepflanzt. „Um die idealen topo­graphischen und hydrologischen Bedingungen der Finca auch für die Energieproduktion zu nutzen, entwickelte Familienoberhaupt Manuel Fernandez González den Plan zum Bau eines eigenen Wasserkraftwerks“, erklärt sein Sohn Roberto Fernandez España, der das Projekt gemeinsam mit Projektleiter Carlos de Leon ausgearbeitet und realisiert hat. Finanzielle Unterstützung erhielt der Kraftwerksbau während der Planungsphase von der Initiative „Accelerating Renewable Energy Investment“(ARECA), die die Umsetzung von Projekten im Bereich der erneuerbaren Energien in Mittelamerika und Panama unterstützt. Im Anschluss an die zahlreiche Aspekte wie Hydrologie, Umweltverträglichkeit, Geotechnik und Marksituation umfassende Planungsphase startete im März 2016 mit dem Beginn der Erdarbeiten die konkrete Bauphase.

Bauarbeiten während der Regenzeit
Obwohl der Großteil der Bauarbeiten während der niederschlagsreichen Regenzeit zwischen Mai und Oktober ausgeführt wurde, konnte das Projekt trotz anspruchsvoller geologischer Bedingungen entlang der Rohrtrasse ohne nennenswerte Verzögerungen umgesetzt werden, sagt Roberto Fernandez. Als ökologische Ausgleichsmaßnahmen wurden über 12.000 Bäume entlang der Ausleitungsstrecke sowie tiefwurzelnde Pflanzen zur Verhinderung von Bodenerosionen gepflanzt. Für die Wasserfassung wurde ein 12 m breiter Betondamm errichtet, der das Triebwasser in einen zwei Meter breiten offenen Ausleitungskanal leitet. Direkt an den Kanal schließt ein in ebenfalls offener Ausführung errichtetes Entsanderbecken mit zwei separaten Kammern an. Der mit einem Spülschütz ausgestattete Entsander markiert gleichzeitig den Beginn der Druckrohrleitung. Auf ihrem ersten, rund 1,5 km langen Abschnitt wurde die Druckleitung zur Gänze in Kunststoffrohren DN900 ausgeführt. Nach diesem komplett unterirdisch ausgeführten Teil der Rohrtrasse wird das Triebwasser in ein als Wasserschloss angelegtes Sammelbecken geleitet. Von diesem zur Pegelregelung dienenden Becken gelangt das Wasser in einer oberirdischen Stahlleitung DN800 auf einem abschließenden Steilstück zur Turbinierung ins Krafthaus.

Made in Germany gefragt in Guatemala
Während die Hoch- und Tiefbauarbeiten von lokalen Unternehmen ausgeführt wurden, setzten die Betreiber bei der technischen Ausstattung der Zentrale auf „made in Germany“. Die komplette elektromaschinelle Ausstattung wurde über das auf den Handel von europäischen Industrie-Produkten und Maschinen spezialisierten Handelsunternehmen JC Niemann geordert, das sich in Guatemala als kompetenter Vertriebspartner für den deutschen Turbinenbauer Ossberger etabliert hat. Im November 2016 gingen Turbine und Generator sowie das elektrotechnische Equipment vom Hamburger Hafen aus auf eine mehrwöchige Seereise nach Mittelamerika. Die unkomplizierte Montage vor Ort erledigte im Auftrag von JC Niemann ein lokales Unternehmen. Im Idealfall stehen der Durchström-Turbine zur Stromproduktion eine maximale Ausbauwassermenge von 1.200 l/s sowie eine Bruttofallhöhe von rund 70 m zur Verfügung, womit eine Engpassleistung von 689 kW erreicht wird. Ihre Stärken zeigt die robust verarbeitete Maschine mit hydraulischer Regelung darüber hinaus vor allem im Teillastbetrieb bei verringertem Wasserdargebot. Das trommelförmige und für die zweizellige Turbine speziell gebaute Laufrad sorgt auch bei schwankenden Zuflussbedingungen für hohe Wirkungsgrade und Leistungseffizienz. Zudem kommt die Turbine auch mit angeschwemmtem Treibgut problemlos zurecht. Angetriebenes Material wird vom Laufrad innerhalb einer halben Umdrehung Richtung Unterwasser befördert. Als Energiewandler dient der Turbine ein 12-poliger Synchron-Generator des Herstellers Marelli. Die luftgekühlte Maschine ist in horizontaler Richtung direkt mit der Turbinenwelle gekoppelt und dreht wie die Turbine mit 600 U/min.

Jahresproduktion rund 2,8 GWh
Für den vollautomatischen Betrieb der Kraftwerksanlage lieferte Ossberger seine rund um den Globus hundertfach bewährte Automatisierungslösung. Steuerung und Software des Turbinenreglers basieren auf universell einsetzbaren Industriestandards, die eine unkomplizierte Programmierung des Kraftwerks­betriebs ohne zusätzliche PC-Hardware ermöglicht. Nach Abschluss der finalen Installationsarbeiten lieferte das Kraftwerk Carmen Amalia im März 2017 zum ersten Mal Strom ans Netz, mittlerweile steht die Anlage rund zwei Jahre im Dauerbetrieb. Im Regeljahr rechnen die Betreiber mit einer durchschnittlichen Produktion von rund 2,8 GWh. Für Ossberger bleibt Guatemala weiterhin ein interessanter Markt, seit der Inbetriebnahme des Kraftwerks Carmen Amalia haben die Süddeutschen noch zwei weitere Projekte im Land erfolgreich abgeschlossen. Zum Redaktionsschluss der aktuellen Ausgabe wurde außerdem noch der Zuschlag für ein weiteres Projekt in Guatemala vermeldet.

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Das Kraftwerk Carmen Amalia im Departamento Quetzaltenango im Südwesten von Guatemala ging im Frühjahr 2017 erstmals ans Netz. Im Regeljahr kann die Anlage auf dem Gebiet der gleichnamigen Finca rund 2,8 GWh Strom erzeugen.

Foto: Roberto Fernandez

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Zur Ausleitung wurde ein 12 m breiter Damm errichtet, der das Wasser in einen offenen Ent­sander mit zwei Kammern und weiter zur anschließenden 1,5 km langen Druckleitung führt.

Foto: Roberto Fernandez

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Die komplette elektromechanische Ausstattung und Leittechnik lieferte der deutsche Kleinwasserkraftspezialist Ossberger. Unter Volllast kommt die robuste Durchström-Turbine auf eine Engpassleistung von 689 kW.

Foto: Roberto Fernandez