Gruben-Kraftwerk fördert Ökostrom zutage

Autor: Roland Gruber , 27.11.2013

Durch den Kärntner Bergbauort Bad Bleiberg weht seit einigen Jahren ein Hauch von Renaissance. Das erste Gruben-Kraftwerk Österreichs in rund 250 Meter Tiefe liefert im Jahr rund 1,5 Mio. kWh Ökostrom.

Wie Schweizer Käse ist der Untergrund im Hochtal zwischen dem Dobratsch und dem Bleiberger Erzberg durchlöchert. In der über 800-jährigen Bergwerksgeschichte haben die Knappen ein System aus 1.300 Stollen und Schächten geschaffen, die eine Gesamtläge von rund 1.200 km aufweisen – in etwa die Strecke von Villach nach Paris. Seit dem zweiten Viertel des 14. Jahrhunderts wurden vor allem Blei und Zink abgebaut. Der Bergbau wurde zum wirtschaftlichen Rückgrat einer ganzen Region. Ende des 18. Jahrhunderts lebten immerhin 4.000 Einwohner in Bad Bleiberg, um ein Viertel mehr als heute. Den ersten massiven Einbruch erfuhr der Bergbau in der Zeit
der großen Weltwirtschaftskrise, er wurde 1931 für ein Jahr stillgelegt. Die größte Zäsur in ihrer Geschichte trat 20 Jahre später ein: Während des Stollenvortriebs am 12. Lauf in
einer Tiefe von 650 Metern kam es zu einem Wassereinbruch im Ausmaß von ungefähr 3.000 l/s. Bis zum 8. Lauf füllte sich das Stollensystem mit Wasser. Eine Katastrophe, der man mit den modernsten Pumpen der Zeit wieder beikommen wollte. Tatsächlich gelang es, die Grube wieder leer zu pumpen. Doch dabei stellte sich das Erstaunliche heraus: Bei dem Wasser handelte es sich um 28 Grad warmes Thermalwasser. Die Grundlage für den heutigen Kur- und Thermentourismus war zutage getreten – und aus der Katastrophe wurde ein Segen.

ABFLUSSMÖGLICHKEIT INS DRAUTAL
Fast bis auf Meeresniveau waren die Bergwerksleut’ von Bleiberg in die Tiefe – in der Bergmannssprache „Teufe“ – vorgedrungen. Der Rudolf Blindschacht, seit 1873 benannt nach Kronprinz Rudolf, stieß bis auf 850 Meter vor – nur 87 Meter trennten diesen noch vom 0-Niveau der Adria.
Einer der wichtigsten Stollen wurde in 18-jähriger Bauzeit von 1894 bis 1912 geschlagen: der Kaiser-Franz-Josef-Stollen. Er stellt die Verbindung vom Antoni-Schacht zum Drautal dar und hat eine Länge von 12,8 Kilometer. Mittels dieses Stollens gelang es, alle oben zusitzenden Wässer und einen Großteil des Pumpwassers Richtung Drautal abzuleiten. In weiterer Folge dient dieses Wasser dann im Kraftwerk Töplitsch zur Stromerzeugung.
Doch auch im Bergwerk selbst wurde Strom erzeugt. Am 5. Lauf, etwa 250 Meter unter der Oberfläche, hatte man ein Kraftwerk installiert. Es lieferte ab 1918 Strom für den Betrieb verschiedener Gewerke unter Tage.


DAS WASSER AUS DEM DOBRATSCH
Wasser stellte demnach in der Geschichte des Bergbaus in Bad Bleiberg schon immer einen wichtigen Faktor dar. Und einen bedeutenden Anteil daran hatte stets der nahe Dobratsch – ein poröser, 2.166 Meter hoher Kalkstock, der seit Jahrhunderten als Trinkwasserspender dient. Eine dieser Trinkwasserquellen ist die Nötschbachquelle, die auf 1.015 Meter Seehöhe entspringt und in Starkwasserzeiten eine Schüttung von bis zu 500 l/s aufweist. Dieses Wasser wurde früher auf die Gegenhangseite gedrückt, einerseits um das Wasser über den Antoni-Schacht Richtung Drautal abzuführen, oder um es anderseits in den Muskari-Speicher zu leiten. Dieser Speicher mit einem Fassungsvermögen von 3.000 m3 diente als Niveaugeber für das alte Kleinwasserkraft am 5. Lauf. Dabei handelt es sich exakt um jenes Niveau, das sich heute gerade noch oberhalb des gefluteten Stollensystems befindet. Nachdem der Bergbaubetrieb 1993 eingestellt worden war, drang immer mehr Wasser in das
Bergwerk ein und überflutete das System bis hinauf zum 5. Lauf, der sich in ca. 250 Meter Tiefe befindet. Unmittelbar darunter wird über den Entwässerungsstollen das Wasser Richtung Drautal geführt.


ZÄHES RINGEN UM GENEHMIGUNG
Die Idee, an diesem uralten Gruben-Standort ein neues Kleinkraftwerk zu errichten, geht auf Dipl.-Ing. Christoph Aste zurück, der das Potenzial als Erster erkannt hatte. Seit 2004 verfolgte er mit großer Ausdauer das Projekt, das speziell in genehmigungsrechtlicher Hinsicht eine Hürde um die andere mit sich brachte. „Um aufgelassene Hohlräume aus dem Bergbau zu nutzen, bedurfte es in diesem Fall neben der wasserrechtlichen und der elektrizitätsrechtlichen Genehmigung auch eine montanrechtliche. Und das brachte einige Schwierigkeiten mit sich: Schließlich sind die elektrischen Normierungsvorschriften untertage andere als für übertage. Es zog sich am Ende über Jahre, alle drei Instanzen auf einen Nenner zu bringen. Den entscheidenden Durchbruch brachten letztlich die Montanbehörden, die eine Genehmigung nach dem oberirdischen Elektrizitätsrecht zuließen. Die Begründung lautete, dass im Falle eines nicht mehr aktiven Bergbaus nicht zwingend die Bergwerks-Vorgaben herangezogen werden müssten“, erzählt Christoph Aste, der 2009 die Genehmigung für den Kraftwerksbau in Händen hielt. Gemeinsam mit der AAE Wasserkraft GmbH aus Kötschach-Mauthen wurde die AAE Entwicklungs GmbH gegründet, die das Kraftwerk innerhalb von rund 16 Monaten realisierte.


VERSCHIEDENE WÄSSER GENUTZT
Das ausgeklügelte Konzept von Christoph Aste sah nun nicht nur die Nutzung der Nötschbachquelle vor, die man – wie in der Uralt-Konzession zu Bergwerkszeiten – bis zu einem Durchfluss von 100 l/s ausleiten darf. Darüber hinaus soll das Wasser aus dem Muskari-Speicher und sämtliche anfallenden Bergwässer genutzt werden, die man für den Kraftwerksbetrieb sammeln und einleiten kann. Am Eingang des Rudolfschachtes sollte ein Verteilersystem installiert werden, wo sämtliche Wässer in die Druckrohrleitung geführt werden. Die Druckrohrleitung selbst, sollte senkrecht nach unten an der Wand des Rudolfschachtes bis zum alten Kraftwerksstandort am 5. Lauf verlegt werden. In einer Tiefe von 250 Meter sollte schließlich ein Hochdruck-Maschinensatz installiert werden, der nicht nur effektiv Strom erzeugt, sondern der vor allem über Jahrzehnte den
widrigen Bedingungen untertage zu trotzen im Stande ist.
Die Energieableitung aus dem Berg erfolgt niederspannungsseitig. „Natürlich könnte man Leitungsverluste vermeiden, indem man mit Hochspannung ‚herauffahren’ würde. Aber aus Sicherheitsgründen haben wir davon Abstand genommen. Man muss ja bedenken, dass dort immer wieder mit Wassereinbrüchen zu rechnen ist. Es wäre zu gefährlich“, erklärt Aste.

URALT-ROHRTECHNIK TRIFFT AUF MODERNE
Eine der ersten Arbeiten im Bauverlauf betraf die Druckrohrleitung aus der Nötschbachquelle, die man noch original aus den 1890er Jahren vorfand. „Die alten Druckrohre DN360 aus englischem Grauguss waren höchst erstaunlich. Mit einer Wandstärke von über 2,5 cm sind sie hoch massiv und dabei immer noch in ausgezeichnetem Zustand. Die Rohrmuffen sind mit Schichten aus kleinen Lärchenholz-Schindeln ausgelegt, die durch das Wasser aufquellen und so für die Dichtigkeit sorgen, solange sie nass bleiben. Wir haben die Rohre getestet – und sie erwiesen sich als ‚bombig’ dicht. Also haben wir die alte Druckrohrleitung bis hin zum ersten Tiefpunkt belassen“, so der Planer. Im Anschluss an die alte Gussrohrleitung setzte man allerdings auf die Qualitäten moderner Rohrtechnologie: Nach der Bachfassung, im Bereich des Dükers, wurde die alte Gussrohrleitung gekappt und eine GFK-Rohrleitung aus dem Hause HOBAS DN300, SN10.000 und der Druckklasse PN16 angeschlossen. Sie führt nun über eine Länge von circa 980 Meter auf die andere Talseite zum Schachtbauwerk. Aste: „Mit den Rohren von HOBAS konnten wir eine sehr funktionelle und zugleich kostengünstige Lösung erreichen. Die gesamte Leitung wurde nahezu ohne Formstücke verlegt. Die erforderlichen Radien wurden einerseits über die Abwinkelung in der Rohrmuffe sowie über Schnitte bewerkstelligt, die im HOBAS Werk vorproduziert wurden. Dabei standen uns die Verantwortlichen von HOBAS in der Planungsphase mit Rat und Tat zur Seite.“


GEPRÜFTES MONTAN-PERSONAL VERLEGT DRUCKROHR
Im Schachtbauwerk am Rudolfschacht wurde ein Übergang auf ein Gussrohr mittels eines Stahlstücks hergestellt. Von hier aus geht es in einen Rohrkrümmer und weiter in die Druckrohrleitung, die aus duktilen Gussrohren (Fabrikat Duktus) errichtet wurde. Für die senkrechte Verlegung kamen Rohre mit Zementmörtel-Innenauskleidung und einer lichten Weite von DN250 zum Einsatz. „Eine größer dimensionierte Leitung wäre nicht möglich gewesen. Wir waren von den Platzbedingungen am äußersten Limit“, erläutert Aste eine von mehreren Schwierigkeiten bei der Druckrohrverlegung. „Für die Verlegearbeiten im Schacht darf nur befugtes, geprüftes Bergbau-Personal eingesetzt werden. Und selbst diese hatten mit allerlei Problemen zu kämpfen. Bedingt durch die Steinschlaggefahr kann man nur bedingt HYDROübereinander arbeiten, was nur sehr kleine Teams zulässt. Außerdem konnte nur nachts verlegt werden, um die Kurgäste, die sich tagsüber in dem angrenzenden Heilstollen im 1. Lauf aufhalten, nicht zu stören.“
Vom Ablauf her sah es so aus, dass man unten mit der Verlegung begann – und nach oben hin voranschritt. Die Rohre wurden mit speziell dafür entwickelten Schellen befestigt und an die Wand des Rudolfschachts gedübelt. Während man in den tiefer gelegenen Kalkschichten mit 20cm-Dübeln das Auslangen fand, wurden in den oberflächennahen Schieferschichten Anker mit 2 Meter Länge für die Fixierung der Druckrohrleitung gebohrt. „Was uns dabei wirklich erstaunt hat, war, dass der Schacht gemäß unserer Laser-Messung nicht ganz lotrecht war. Für das Verlegeteam bedeutete das, dass man an einer Stelle den Schacht mithilfe eines Presslufthammers erweitern musste“, erzählt Christoph Aste.


ARBEITEN UNTER EXTREMBEDINGUNGEN
Generell waren die Arbeiten untertage mit vielerlei Problemen verbunden, die Kraftwerksbauer üblicherweise sonst nicht kennen. Werner Goldberger, Geschäftsführer der EFG aus Feldkirchen, die für die Lieferung der elektromaschinellen Ausrüstung verantwortlich war, weiß davon ein Lied zu singen: „Bis zur Maschinenkaverne sind circa 1.200 Stufen zu überwinden. Wenn man etwas oben vergessen hat, dann hat man es vergessen. Auch für sportliche Mitarbeiter waren mehr als zwei Wegstrecken an einem Arbeitstag kaum machbar.
Außerdem war die Kommunikation extrem schwierig. Man kann zwar über eine Funkverbindung mit der Maschinenkaverne kommunizieren, aber in der Praxis funktionierte das keineswegs optimal. Auch das Arbeiten bei künstlichem Licht, in den engen Räumen bei extremer Luftfeuchtigkeit 250 m unter der Erde verlangte unseren Leuten alles ab. Der Laptop gab bereits nach einer halben Stunde den Geist auf. Es sind Extrembedingungen. Gerade wenn man sich vorstellt, dass auch das Licht ausfallen kann, dann heißt es Ruhe bewahren. Resümierend kann man sagen, dass man dafür auch spezielles Personal braucht, das unter diesen Bedingungen einigermaßen gut zurechtkommt.“


MASCHINEN IN „TROPEN-AUSFÜHRUNG“
Technisch stellte das ganze Projekt gewaltige Anforderungen an alle Beteiligten. Speziell das Herz der Anlage, die Turbine-Generator-Einheit, musste auf die extremen Bedingungen untertage ausgelegt werden. Dazu der Projektleiter von EFG, Gero Pretis: „Aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit von rund 90 Prozent galt es die Turbine vollständig in Nirosta-Stahl auszuführen. Der Generator von der Firma Hitzinger wurde ebenfalls aus diesem Grund mit zusätzlicher Tropenschutzisolierung geliefert. Nur so ist ein verlässlicher Betrieb über Jahrzehnte gesichert.“
Auch die Anlieferung des Maschinensatzes an seinen Bestimmungsort entpuppte sich als heikel. Sowohl Turbine als auch Generator mussten mittels Seilwinde in die Tiefe hinuntergelassen werden. Speziell die Führung des Generators entlang von Führungsschienen gelang mehr schlecht als recht - war am Ende aber dennoch erfolgreich. Unten angelangt, musste der Generator rund 100 m durch das kniehohe Wasser des Kaiser-Franz-Josef-Stollens bis zur Maschinenkaverne transportiert werden. Um ihn vor der Nässe zu schützen, wurde die Maschine in eine spezielle, wasserdichte Transportwanne gehievt, die ihrerseits wiederum auf einen alten Grubenhunt gestellt wurde. Auf diesem betagten Gefährt wurde der Generator schließlich durch das Wasser in die trockene Maschinenkaverne gerollt. „Resümmierend kann man sagen, dass wir gerade arbeitstechnisch bei diesem Projekt viel Neuland betreten haben. Glück Auf! Es blieben alle Beteiligten von Verletzungen oder gröberen Unfällen verschont“, blickt Christoph Aste zurück.


1,5 GWH IM REGELJAHR
In der Zeit zwischen Mai 2010 und September 2011 gelang es, das Kraftwerksprojekt erfolgreich abzuwickeln. Die Anlage ist mittlerweile ein gutes Jahr in Betrieb und erfüllt die in sie gesetzten Erwartungen. Im Regeljahr wird das Kraftwerk Nötschbachquelle-Rudolfschacht – so der offizielle Name – rund 1,5 Mio. kWh ins Netz der KELAG einspeisen. Die zweidüsige Peltonturbine von EFG ist bei der Netto-Fallhöhe von 326 m und einem Schluckvermögen von 120 l/s auf eine Ausbauleistung
von 341 kW ausgelegt. Mit einer Nenndrehzahl von 1.500 Upm treibt die Turbine „Made in Carinthia“ einen bürstenlosen Hitzinger-Synchrongenerator an. Ein wesentlicher Aspekt jedes modernen Wasserkraftwerks betrifft die Regel- und Steuerungstechnik, die von der R+S Group  im Salzburger Großgmain zurvollen Zufriedenheit der Bauherrn realisiert wurde.
Die Anlage ist für Netzparallel- und Inselbetrieb geeignet.


THERMALWASSER DOPPELT NUTZEN
Im Vergleich zu anderen Wasserkraftwerken der AAE sticht das neue KW Nötschbach nun nicht durch seine 1,5 Mio. kWh Erzeugungskapazität hervor. Seine Vorzüge liegen vielmehr darin, dass es dazu beitragen kann, Spitzen im Netz zu puffern – und relativ gleichmäßig Strom zu liefern. Um diese Qualität des Kraftwerks zu stärken, hat Projektentwickler Christoph Aste noch einen Ausbauschritt im Hinblick auf das Wassernutzungskonzept in petto: Er will in Zukunft auch das Thermalwasser nutzen – und das in doppelter Hinsicht. Das Thermalwasser wird im Ausmaß von rund 20 l/s mit einem Vordruck von rund 17 bar bis in den 5. Lauf hochgedrückt. „Das 28 Grad warme Wasser wollen wir mithilfe der Wasserkraft ganz nach oben befördern, um es thermisch für die  Fernwärmeversorgung nutzen. Danach soll es wieder in die Druckrohrleitung geführt werden. Damit schlagen wir zwei Fliegen mit einer Klappe – wir nutzen das Wasser über eine Wärmepumpe für die Wärmeversorgung und erhöhen letztlich das Jahresarbeitsvermögen unseres Kraftwerks“, so Aste.


EIN PROTOTYP MIT NACHAHMUNGSPOTENZIAL
Dass heute Wasserkraftwerke in Kraftkavernen hineingebaut werden ist keine Seltenheit mehr, es besteht sogar ein Trend dazu. Doch Kraftwerke in aufgelassenen Bergwerken gab es in Österreich bislang noch nicht. Mit dem neuen Kraftwerk Nötschbach wurde somit ein Prototyp für ein Anlagenkonzept umgesetzt, das durchaus Nachahmer finden könnte.
Christoph Aste: „Es gibt im gesamten Alpenbogen viele aufgelassene Bergbaugebiete, die man mit einem derartigen Konzept für ein Wasserkraftwerk erschließen könnte. Man darf ja nicht vergessen: Viele Themen, die heute Kraftwerksbauern Kopfschmerzen bereiten, wie Ökologie, Restwassermengen, Anrainerinteressen, Lärm und so weiter, spielen untertage keine Rolle. Das Know-how, das wir hier sammeln könnten, wären wir natürlich bereit an Dritte weiterzugeben. Wünschenswert wäre allerdings, dass dazu einmal eine umfassende Potenzialanalyse durchgeführt würde.“

 

 

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