Kraftwerk Bruckhäusl ist am Netz

Autor: Roland Gruber , 20.02.2014

Das neue TIWAG-Wasserkraftwerk an der Brixentaler Ache hat den Regelbetrieb aufgenommen. Knapp 16 Mio. kWh wird die Anlage erzeugen, die sowohl technische als auch ökologische Höchststandards erfüllt.

Damit können immerhin rund 4.000 Tiroler Durchschnittshaushalte mit Ökostrom versorgt werden. Der Jahresertrag des Kraftwerks Bruckhäusl beträgt annähernd das Doppelte von dem, was die beiden Vorgänger-Anlagen ins Netz  eingespeist hatten. Bemerkenswert ist dabei, dass gleichzeitig auch die Gewässerökologie verbessert wurde. Die Zeiten, da die Brixentaler Ache oft für Monate trockenfiel, sind somit Vergangenheit.

Nach den Kriterien moderner Wasserkraftnutzung hatten die Kraftwerke Einöden und Söll-Leukental ausgedient. Nicht selten, dass im Winter im Bachbett der Brixentaler Ache abschnittsweise in der Ausleitungsstrecke beider Kraftwerke  kein Tropfen Wasser mehr anzufinden war. Doch abgesehen von den gewässerökologischen Defiziten befanden sich beide Anlagen sowohl baulich als auch elektromaschinell in keinem guten Zustand mehr. „Als die TIWAG die  Kraftwerke im Jahr 2002 erwarb, waren sie bereits rund 100 Jahre alt. Und dementsprechend präsentierte sich auch  die Technik, von den Maschinen angefangen über die stahlwasserbaulichen Einrichtungen bis hin zur Rohrleitung - es bestand Handlungsbedarf“, erzählt TIWAG Projektleiter Ing. Gebhard Senn, der das Projekt Kraftwerk Bruckhäusl von  der Startphase an kennt. „In den Jahren darauf wurden TIWAG-intern einige Projekt varian - ten ausgearbeitet, wobei  die finale Variante 2008 eingereicht wurde.“

EIN BAUWERK MIT VIELEN AUFGABEN
Als sinnvollste Lösung für  eine weitere Nutzung der Wasserkraft an den Standorten der beiden 100-jährigen Anlagen  hatte sich ein einstufiges Kraftwerkskonzept herauskristallisiert - also eine durchgehende Nutzung der Brixtentaler  Ache vom Weiler Einöden bis zum Wörgler Boden mit einer Erhöhung der Ausbauwassermenge. Die Trasse der neu zu  verlegenden Druckrohrleitungen sollte dabei im Wesentlichen dem Verlauf der alten entsprechen. Grundsätzlich  umfasste der Plan für das Bauvorhaben ein neues, komplexes Entnahmebauwerk, eine 2178 lfm lange  ruckrohrleitung DN2.400 aus GFK-Rohren und ein Krafthaus mit anschließendem, naturnah gestaltetem  Unterwasserkanal. Den wohl markantesten Teil der Anlage stellt das Entnahmebauwerk dar, das gleich mehrere  Funktionen erfüllt. Es dient nicht nur der Stauzielregelung und der Triebwasserentnahme, sondern auch dem Hochwasserschutz und nicht zuletzt der Stromerzeugung dank einer integrierten Dotationsturbine. Das  ntnahmebauwerk besteht aus einem Wehrbauwerk mit einem wassergefüllten Schlauchwehr und einer Seitenentnahme mit anschließendem Grundablass, einem dreikammrigen Entsander mit Spülmöglichkeit. Von den  Entsanderkammern gelangt das Triebwasser über den Feinrechen in die Entnahmekammer und von dort weiter in die  Druckrohrleitungen.

FLEXIBLES WEHR AUS GUMMITEXTIL
Das optisch prägende Element des Wehrbauwerks ist das Schlauchwehr, das vom Hersteller Hydroconstruct mit Sitz im  oberösterreichischen Steyr geliefert wurde. Dieses staut die Brixentaler Ache um rund 1,5 m gegenüber dem  Zustand bei den Altanlagen auf. Die neue Wehrsohle wurde um 70cm tiefergelegt. Der Schlauch selbst hat eine Höhe  von 2,4 m. Der Pegelstand wird über das Schlauchwehr zentimetergenau geregelt. Warum sich die TIWAG- Verantwortlichen für diese Wehrtechnologie entschieden hatten, erklärt Gebhard Senn: „Erstens bietet das Schlauch - wehr die Möglichkeit, relativ große Breiten ohne Zwischenpfeiler zu überbrücken. Zweitens ist es eine sichere und  hundertfach bewährte Technologie an Wehranlagen, die auf einfache Weise die Abfuhr von Hoch - wässern  gewährleistet. Außerdem hat es das Preisargument auch auf seiner Seite.“ Die exakte Einhaltung des Staupegels  verdankt das Schlauchwehr der speziell entwikkelten Schlauchwehrtechnik mit stabilisierender Wasserfüllung. Damit  sind Stauhöhen von 30 cm bis 3 m möglich. Das verwendete Schlauchmaterial, ein durch Gewebeeinlagen verstärkter  autschuk, zeichnet sich durch besonders hohe Widerstandsfähigkeit aus. Das Material weist hohe Elastizität,  Abrieb- und Reißfestigkeit, sowie UV-Beständigkeit auf. Der bewegliche Wehrkörper stellt somit kein Hindernis für Treibgut und Eis  dar, welches das Schlauchwehr problemlos passieren kann. Die große Zahl an Referenzanlagen, die bis ins Jahr  1977 zurück datieren, überzeugte letztlich auch die TIWAG von den Hydroconstruct-Schlauchwehren.

LAUBREINIGUNG IM PERMANENTBETRIEB
Wichtiger Bestandteil jedes Wasserkraftwerks ist überdies die stahlwasserbauliche Ausrüstung - Panzerungen,  Dammbalken, Rechen, Schützen und einiges mehr. Für die Verantwortlichen der TIWAG war besonders erfreulich, dass  auch der Auftrag über den Stahlwasserbau an ein österreichisches Unternehmen vergeben werden konnte - und  zwar an die Firma GMT Wintersteller GmbH aus Abtenau. Angesichts der bekannt hohen Qualitätsstandards des  Auftraggebers war auch das Salzburger Unternehmen durchaus gefordert. So wurden etwa sämtliche Schützen mit  Drehantrieben ausgeführt, allesamt gesteuert über Frequenzumrichter-Motoren. Für die Dammbalkenverschlüsse, die  eine Stauhöhe von von 9.100 mm beim Krafthaus der Hauptanlage aufweisen, lieferte GMT alle erforderlichen  Zubehörteile wie etwa Zangenbalken oder die erforderlichen Bedieneinheiten. Spezielles Augenmerk wurde auf die  Rechenreinigungsmaschine - ebenfalls aus dem Hause GMT - gelegt: Es handelt sich dabei um eine horizontal  verfahrbare Teleskoparm- Rechenreinigungsmaschine, die alle drei Feinrechen vor der Entnahmekammer mit einer  Breite von je 5.200 mm vom Treibgut befreit. Die Hublänge der Harke beträgt dabei 5,7 m. Maximal erreicht die  Maschine eine Reinigungsgeschwindigkeit von 10 m/min. Für den Regelbetrieb ist allerdings weniger deren  Geschwindigkeit als die stete Zuverlässigkeit entscheidend. Vor allem im Herbst, wenn die Maschine in den  Dauerbetrieb geht. „Im Herbst fallen derart große Massen an Laub hier an, dass die Rechenreinigungsmaschine im  Permanentbetrieb arbeiten muss“, erklärt Senn. Das von der Harke hochgerechte Schwemmgut wird über eine Spülrinne in einen Kanal geschwemmt, von wo aus es weiter in den Spülkanal und somit weiter ins Unterwasser  befördert wird.

RESTWASSERNUTZUNG AN FELSSCHWELLE
Das Entnahmebauwerk an der Brixentaler Ache wurde auf einer natürlichen Felsschwelle errichtet - optimale  Voraussetzungen für die sichere Fundamentierung des Bauwerks. Dieser Umstand brachte aber auch den Vorteil mit sich, dass eine Fischaufstiegshilfe für die Projektbetreiber nicht erforderlich wurde. Schließlich war dieser  Gewässerabschnitt selbst im Urzustand nie passierbar für die Fische. Überdies sollte die Höhe der Felsschwelle zur  Nutzung des Rest- bzw. Überwassers mittels einer Dotierturbine herangezogen werden können. Die Wahl der TIWAG  fiel dabei auf eine relativ junge Technologie aus Bayern, die sich allerdings schon in einigen Referenzanlagen bewährt  hatte - die DIVE-Turbine, eine gemeinschaftliche Entwicklung der FELLA Maschinenbau GmbH und der  OSWALD Elektromotoren GmbH. Kurz definiert handelt es sich dabei um eine kompakte Turbine- Generator-Einheit,  die vollständig unter Wasser betrieben werden kann. Ihre extrem kompakte Bauform verdankt diese  Maschineneinheit vor allem dem Einsatz eines hochmodernen Permanentmagnet-Synchrongenerators, der bei  geringen Drehzahlen ein sehr hohes Drehmoment bewältigen kann. Das ermöglicht eine direkte, getriebelose  Verbindung von Turbine und Generator, der letztlich Wirkungsgrade von 95 bis 98 % erreicht. Die DIVE-Turbine wird  mittels Frequenzumrichter drehzahlvariabel betrieben. Um optimale Wirkungsgrade an der Turbine garantieren zu  können, wurde gemeinsam mit dem IHS Universität Stuttgart ein spezieller Propeller entwickelt.

WELTNEUHEIT BESTÄTIGT VERTRAUEN
Was nun den Auftrag für die Wehrturbine beim Kraftwerk Bruckhäusl anging, so sahen sich die Hersteller aus Bayern  völlig neuen Anforderungen gegenüber. Schon die hydrologischen Rahmenbedingungen von 9,20 m Fallhöhe und  einem Ausbaudurchfluss von 5,00 m³/s bedeuteten für die DIVE-Turbine einen Sprung in eine höhere  Leistungsklasse. Bis dato hatte man noch keine derartige Maschine gebaut. Aus diesem Grund gingen die  Konstrukteure bei FELLA und TIWAG daran, nach Optimierungsmöglichkeiten zu fahnden, die zu einer mechanischen  Verstärkung und einer weiteren Erhöhung der Robustheit führten. Insbesondere die spezifische Einbausituation -  eingebaut in einer hermetisch verschlossenen Druckkammer und angeschlossen an ein Druckrohr - war weltweit noch  nirgends realisiert worden. Gemeinsam mit der IHS Universität Stuttgart wurden hydraulische Optimierungen an  Druckkammer, Laufrad und Saugrohr vorgenommen, um der Einbauanordnung bestmöglich gerecht zu werden. Mit  Erfolg: Nach Inbetriebnahme und Wirkungsgradmessung durch die Vermessungs-Ingenieure der TIWAG konnte ein  rundum positives Fazit gezogen werden. Die modifizierte DIVE-Turbine erfüllt sämtliche Wirkungsgradvorgaben, erreichte in Messungen über ein breites Spektrum deutlich über 80 Prozent Gesamtwirkungsgrad, und bestätigte  letztlich das Vertrauen, das die Auftraggeber in diese Maschinenlösung gesetzt hatten. Bei einer Ausbauleistung von  360 kW wird die Maschine jährlich rund 1,6 Mio. kWh zur Gesamtproduktion des Kraftwerks beitragen.

UNTERIRDISCHES TRIEBWASSERSYSTEM
Rückblickend betrachtet TIWAG-Projektleiter Gebhard Senn die Realisierung des Fassungsbauwerks als aufwändigsten  Teilbereich des Gesamtprojektes. Weniger komplex und schwierig dagegen verlief die Verlegung der knapp 2178 lfm langen Druckrohrleitung, die aus GF-UP-Rohren aus dem Hause HOBAS errichtet wurde. Mit einer  durchschnittlichen Überdeckung von 1 m wurde die Rohrleitung vollständig unterirdisch verlegt, was unter anderem  auch der Landschaftsökologie zugute kam. So wurden der Natur nicht mehr beanspruchte Flächen zurückgegeben.  Von der einstigen Rohr-Künette ist heute schon nichts mehr zu sehen. Die Rohre wurde nach einem von HOBAS erarbeiteten Verlegeplan verlegt, wobei über die ganze Strecke nur ein einziger Rohrkrümmer notwendig wurde. Alle  anderen Richtungsänderungen konnten über Abwinkelungen in den Rohrmuffen bzw. über angefertigte Schrägschnitte  am Spitzende vorgenommen werden. Nicht zuletzt dank dem einfachen Handling der Rohre aufgrund des geringen spezifischen Gewichtes konnte die gesamte Rohrleitung in rund einem Jahr fertig gestellt werden. Die  Druckprobe wurde Mitte März dieses Jahres erfolgreich durchgeführt. Nun, nachdem das Projekt fertiggestellt ist, streut  TIWAG Projektleiter Senn den beteiligten Firmen Rosen. „Ob dies die beauftragten Baufirmen, oder ob es die  Lieferanten von E&M, Druckrohren oder Stahlwasserbau waren - sie haben alle einen sehr guten Job gemacht. Uns ist  ja auch bewusst, dass wir als Auftraggeber sehr hohe Anforderungen an die Auftragnehmer stellen - und es diesen  nicht immer leicht machen.“

UNTERGRUNDVERHÄLTNISSE
Mit gespannter Erwartung hatten die Verantwortlichen der TIWAG vor allem der Errichtung des Krafthauses entgegen  gesehen. Der Grund dafür lag in der etwas heiklen geologischen Situation am Standort: „Obwohl für den Bau des  Krafthauses deutlich  weniger Erdbewegung und auch viel wenigerBeton erforderlich war als für die Realisierung der  Wasserfassung, war das Krafthaus eine technische Herausforderung. Das zentrale Thema lautete ‚Wasserhaltung'.  Um die Baugrube vor dem Grundwasser zu sichern, haben wir 18 m tiefe Spundwände eingeschlagen. Ursprünglich war  dann eine HDBV-Unterfangung (Abdichtungsmaßnahme) vorgesehen. Aber zum Glück haben wir eine  wasserdichte geologische Schicht erwischt, dank der uns dieser Aufwand letztlich erspart blieb“, erklärt Gebhard Senn. Tatsächlich konnte das Krafthaus trockenen Fußes errichtet werden. Und dies ohne jegliche Probleme. Verantwortlich  dafür war die Baufirma Fröschl aus Hall i. Tirol.

DAS S-FÖRMIGE HERZSTÜCK
Das eigentliche Herzstück des Kraftwerks Bruckhäusl ist in dem neuen Maschinenhaus untergebracht: eine Kaplan- S-Turbine aus dem Hause des Traditionsherstellers Geppert aus Hall in Tirol. Wie im Fall der Dotierturbine stellten  sowohl die Rahmenbedingungen des Projekts als auch die hohen technischen Standards des Auftraggebers höchste Anforderung an den Turbinenhersteller. „Speziell ist alleine schon die Nettofallhöhe von knapp 26 m für den Einsatz  einer Kaplanturbine. Hinzu kommt die nicht unbeträchtliche Ausbauwassermenge von 12 m³/s. Dies zusammen  ergab, dass wir die leistungsstärkste aller Kaplanturbinen gebaut haben, die jemals das Werk von Geppert verlassen haben“, erzählt der technische Leiter der Firma Geppert, Ing. Thomas Marthe. Zum ersten Mal realisierte der Haller Wasserkraftspezialist ein Kaplanlaufrad mit sechs Flügeln. „Zu diesem Zweck haben wir intern eine umfassende  CFD-Analyse dieser Maschine durchgeführt. Sowohl was den Wirkungsgrad als auch was die qualitative Ausführung  anbelangt, war dies rundum erfolgreich“, resümiert Thomas Marthe zufrieden. Neben der Lieferung und Montage der  Turbine umfasste der Auftrag der Firma Geppert auch das Zulaufrohr, die Absperrklappe, das Saugrohr sowie die  Schwungmasse. Letztere wurde durch die große Länge der Druckrohrleitung erforderlich. Um entstehende Druckschwankungen im Wasserkörper in der Druckrohrleitung bei Volllast-Abschaltungen zu dämpfen, kommt das  Schwungrad zum Einsatz. Dessen exakte Dimensionierung zählte ebenfalls zu den Aufgaben für die Konstrukteure  des Haller Turbinenherstellers.

JAHRESERTRAG VERDOPPELT
Die Kaplan-S-Turbine treibt ohne zwischengeschaltetes Getriebe den elastisch gekuppelten Synchrongenerator aus  dem Hause ELIN Motoren GmbH an. Der 26,6 Tonnen schwere ELIN-Generator ist auf eine Nennleistung von 3,5 MVA  ausgelegt. Bei einem Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks von 88 Prozent liegt die Ausbauleistung des neuen  Kraftwerks Bruckhäusl bei 2,67 MW. Damit wird es in der Lage sein, rund 14,2 GWh Strom zu erzeugen, wobei im  Sommerhalbjahr ungefähr die doppelte Produktion des Winterhalbjahrs erreicht wird. Zusammen mit der  Jahreserzeugung der Dotierturbine an der Wasserfassung in der Höhe von 1,63 GWh wird die gesamte Kraftwerksanlage Bruckhäusl im Jahr rund 15,82 GWh sauberen Strom aus der Brixentaler Ache erzeugen. Zum  Vergleich: die beiden Altanlagen KW Söll-Leukental und KW Einöden kamen im Regeljahr zusammen auf rund 8,4  GWh.

PUNKTLANDUNG IM KOSTENPLAN
Aufgewertet wird das Wasserkraftprojekt durch den Umstand, dass der Kraftwerksstandort eine markante ökologische  und auch landschaftsästhetische Verbesserung erfahren hat. Heute wird das ganze Jahr über ausreichend Restwasser  in das Bachbett der Brixentaler Ache abgegeben, wo es früher immer wieder zu ausgeprägten Trockenzeiten gekommen war. Hinzu kommt die besonders gelungene, naturnahe Gestaltung des Unterwasserkanals mit Fisch- Stillwasserzonen, Amphibien-Laichgewässern, mit standortgerechten Pflanzungen, Totholz und speziellen Fisch- Unterständen. Außerdem konnte durch den Rückbau der Altanlagen und der komplett unterirdischen Verlegung der Druckrohrleitung der Natur wieder etwas an Land zurückgegeben werden. 16 Monate nahm die Realisierung des Bauvorhabens in Anspruch. Rund 16,9 Millionen Euro investierte die TIWAG in das neue Kraftwerk. Erfreulich für die  etreiber, dass sowohl der Zeit- als auch der Kostenrahmen punktgenau eingehalten werden konnten. Grund genug für  TIWAG-Vorstandsvorsitzenden Dr. Bruno Wallnöfer sich bei allen Beteiligten, sowie den Standortgemeinden, für  die gute Zusammenarbeit zu bedanken und zufrieden zu resümieren: „Die TIWAG geht auch mit kleinen  Wasserkraft-Ressourcen sorgsam um. Deshalb ist das neueKraftwerk Bruckhäusl ein wichtiger Beitrag für eine CO2-arme, dezentrale und autonome Energiepolitik in Tirol.“

Bericht aus zek HYDRO - Oktober 2011

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