Kraftwerkskette durch Neuanlage ersetzt

Autor: Roland Gruber , 17.01.2014

2010 war die Uhr für die betagten Kraftwerke an der Gailitz im Südkärntner Grenzgebiet abgelaufen. Die KELAG, die die Anlagen in den 1990er Jahren gekauft hatte, ging daran, gleich drei Kleinkraftanlagen zu schleifen.

An deren Stelle wurde ein einzelnes Kraftwerk errichtet, das ungeachtet der unveränderten hydraulischen
Rahmenbedingungen heute doppelt so viel Strom erzeugt wie zuvor. Neben der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit stand für die Projektverantwortlichen des Kärntner Landesenergieversorgers noch ein zweiter Aspekt im Vordergrund: eine Minimierung des Betreuungsaufwands. Auch dies ist mit dem neuen Kraftwerk Gailitz gelungen.

Sie wurden gebaut, um den Stromhunger der k.u.k.-Bleiindustrie zu stillen: die Kraftwerke Hütte und Werkstätte  gingen 1908 in Betrieb, 1923 folgte schließlich das deutlich größere Gailitz-Kraftwerk Maglern. Zusammen mit dem unmittelbar an der italienischen Grenze situierten Kraftwerk Thörl wurde das ganze Quartett Anfang der 1990er Jahre  von der KELAG erworben – und anfänglich im Ursprungszustand betrieben. Den Verantwortlichen war allerdings schnell klar, dass in absehbarer Zeit Handlungs- und Investitionsbedarf auf sie zukommen würde. „Die Kraftwerke waren zwar  intakt, entsprachen aber natürlich nicht mehr dem Stand der Technik. Die maschinenbauliche Seite ging noch, aber hinsichtlich Leit- und Automatisierungstechnik waren umfangreiche Ertüchtigungsmaßnahmen unumgänglich“,  erläutert Dipl.-Ing. Stefan Leitner von der Abteilung Kraftwerksplanung der KELAG, die Ausgangssituation. „Einen ganz wesentlichen Faktor betraf die betrieblichen Herausforderung der alten Anlagen: Der Aufwand für die regelmäßigen  und außerplanmäßigen Kontrollen und Wartungen war schon hoch und wurde zusehends höher.“ Eigentlich naheliegend, dass ein Unternehmen wie die KELAG, das selbst in der Lage ist, Wasserkraftwerke von A bis Z zu planen, einer Modernisierung mehr als aufgeschlossen gegenüberstehen sollte.

DER STOLLEN BLEIBT ERHALTEN
Das bestätigt Leitner: „Das Konzept lag schon seit einigen Jahren in der Schublade. Doch erst im Jahr 2007 lagen  auch alle für die Umsetzung erforderlichen behördlichen Bescheide vor. Außerdem galt es, im Vorfeld noch ein paar Speziallösungen zu erarbeiten, die etwa Lösch - wasser für eine Betriebs - feuerwehr betrafen oder auch die Einleitung  von Kühlwässern von hier ansässigen Betrieben. Danach konnte es losgehen.“ Kern des Konzeptes war der  Ersatz der drei Kraftwerke Maglern, Werkstätte und Hütte durch ein einziges, modernes Kraftwerk. Was vom alten Triebwasserweg noch sinnvoll nutzbar war, sollte in die Planung integriert werden. Das betraf vorrangig den 1.000  Meter langen Stollen des Kraftwerks Maglern, der in der Folge vollständig saniert wurde. Erhalten sollte aber auch die  Wasserfassung dieser Anlage bleiben, die 1997 schon renoviert worden war. Hier waren keine allzu großen Anpassungen an die Erfordernisse des neuen Kraftwerks notwendig. Das alte Maschinenhaus des Kraftwerks  Maglern sollte abgerissen und an dessen Stelle ein Wasser - schloss für die Neu-Anlage angelegt werden. Das neue  Maschinenhaus für das Kraftwerk Gailitz dagegen würde man plangemäß rund 2 km vor der Einmündung in die Gail  errichten.

VERDACHT AUF KRIEGSRELIKTE
Sorgenfalten bescherte den Projektverantwortlichen vor dem Baubeginn die Frage, ob man eventuell mit Altlasten aus  dem Zweiten Weltkrieg zu rechnen hätte. Leitner: „Gerade im Bereich des geplanten Krafthauses fielen damals  viele Bomben. Wären wir da auf Relikte gestoßen, hätte das unter Umständen viel Zeit und Geld gekostet. Aber es  wurde mit Metalldetektoren gesucht, es wurden Probebohrungen und diverse Analysen angestellt – und zum Glück hat  man nichts dergleichen vorgefunden.“ Im Februar 2010 konnte mit der Verlegung der rund 2 Kilometer langen  Druckrohrleitung begonnen werden. Zum Einsatz kamen dabei GF-UP Rohre DN2400 und DN2200 für je ca. einen Kilometer. Diese wurden zum Teil im Bachbett der Gailitz, zum Teil im Hochwasserschutzdamm und zum Teil in  einem trocken gelegten Werkskanal (DN2200) verlegt. Sowohl bei den Verlegearbeiten als auch  bei der Errichtung des neuen Maschinenhauses stellte das Grundwasser die Baumannschaft immer wieder vor  Herausforderungen. Gerade die Spundung der Baugrube für das Krafthaus erwies sich als besonders schwierig, da in  diesem Bereich riesige Felsbrocken angetroffen wurden, die man nur mittels Einzelsprengungen eliminieren konnte.

EFFIZIENTE SCHWIMMER-STEUERUNG
Wie geplant erwiesen sich die Adaptierungsarbeiten an der bestehenden Wasserfassung Maglern als überschaubar.  Während die Wehrklappen unangetastet blieben, wurde ein neuer Seiteneinzug errichtet, dahinter neu ein Feinrechen  mit einer Rechenreinigungsmaschine installiert, sowie eine Kernbohrung in der Baustruktur des Wehrbauwerks für den Pflichtwasserschieber durchgeführt. Letzterer dient dazu, die in der Warmperiode vorgeschriebene zusätzliche Pflichtwassermenge in der Höhe von 200 l/s ins Bachbett der Gailitz zu dotieren. Weitere 300 l/s werden permanent über den ebenfalls neu errichteten Fischpass abgegeben, der als mäandernder Tümpelpass ausgeführt und mit  seinen Natursteinen bestens in die malerische Landschaft Südkärntens eingebunden wurde. Besonders beachtenswert  an der Wehranlage Maglern ist die mechanische Schwimmersteuerung der Fischbauchklappe: „Am hinteren Bereich  der langen Antriebswelle der Klappe hängt ein hohles Gegengewichtsgefäß in einer Kammer. Bei Hochwasser wird  diese Kammer geflutet, das Gegengewichtsgefäß wird nach oben gedrückt, wodurch die Klappe der Drehung der Welle  folgt und nach unten geht. Sinkt der Wasserpegel wieder unter einen gewissen Wert, rinnt die Kammer aus und die Klappe hebt sich automatisch wieder. Es handelt sich um ein klassisches, rein mechanisches System, das als  hochverlässlich gilt. Würde man dies heute neu bauen, wäre es vermutlich wirtschaftlich schwer darstellbar, zumal es teuer und platzaufwändig ist. Wir haben das bestehende System in die Leittechnik eingebunden, sodass die  Wehrklappen fernüberwach- und - steuerbar sind und damit dem Stand der Technik entsprechen“, erklärt Kandutsch.

QUALITÄT SETZT SICH DURCH
Im Herbst 2010 war es schließlich soweit: Am neuen Maschinenhaus an der Gail konnte mit der Montage des neuen  Maschinensatzes begonnen werden. Die Wahl der KELAG fiel dabei auf den niederösterreichischen Wasserkraftspezialisten Kössler, der sich im Rahmen einer Aus schrei - bung am Ende als bester Anbieter  durchsetzen konnte. „Wir haben eine europaweite Ausschreibung nach EU-Vergabegesetz durchgeführt – mit Vorankündigung bei der EU-Behörde sowie mit Qualifikations - nachweis. Es war erstaunlich zu sehen, dass nur sehr  wenige Firmen die hohen Qualitätskriterien erfüllen konnten. Im Endrennen hatten wir schließlich nur mehr zwei  Unternehmen, wobei am Ende der wirtschaftlich- technischen Bewertung Kössler als Sieger hervorging“, erzählt Leitner. Bei der Frage nach dem optimalen Turbinentyp lag die Lösung relativ schnell auf dem Tisch. Zwar hätten auch  Kaplan-Rohr- und S-Turbinen zur Diskussion gestanden, doch aufgrund der großen Bruttofallhöhe von 29,2 Meter  entschieden sich die Kraftwerksplaner der KELAG letztlich für eine doppelt geregelte Kaplan-Spiralturbine. Das Laufrad, ausgelegt auf eine Ausbauwassermenge von 8,0 m3/s, wurde als Fünfflügler ausgeführt. Der Wirkungsgrad der  Maschine liegt im Bestpunkt bei 92,7 Prozent.

PROBLEMLÖSUNGEN GEFRAGT
Der Auftragsumfang der Firma Kössler umfasste neben der Turbine auch die Lieferung eines den hohen  Qualitätskriterien entsprechenden Generators. 29 Tonnen wiegt der bürstenlos erregte Synchrongenerator, der in zwei  Teilen angeliefert wurde. Sein Axiallager ist als wassergekühltes Gleitlager ausgeführt. Bei einer Nenndrehzahl von 500 Upm wird die Nennscheinleistung des Generators eines norddeutschen Qualitätsherstellers mit 2.310 kVA  angegeben. „Es ist eine Philosophiefrage, ob man nun Generator und Turbine separat, oder ob man sie als Einheit  ausschreibt. Letzteres ist aber gerade bei einer Kaplanturbine durchaus sinnvoll, wenn man bedenkt, dass ganz oben am Generator der mitrotierende Servozylinder für die Hydrauliköl-Zufuhr sitzt. Das ist eine heikle Stelle, an der schon  Schnittstellenprobleme aufgetreten sind. Daher macht es in dem Fall auch Sinn, wenn nur eine Firma dafür verantwortlich ist“, gibt Leitner zu bedenken. Der studierte Maschinenbauer zeigt sich sehr zufrieden mit dem Maschinensatz, der letztlich alle Leistungs- und Qualitätsvorgaben erfüllen konnte. Und auch darüber, dass Kössler  Lösungen für heikle Fragen fand, wie jener nach der Saugrohrführung. Leitner: „Der Weg von der Turbine zum Auslauf war beschränkt. Und da der Öffnungswinkel gemäß Strömungslehre mehr oder weniger vorgegeben ist, waren die Konstrukteure bei Kössler dahingehend gefordert, wie man die Aufwärtsneigung ohne Energieverlust optimieren  konnte. Ich denke, das ist ganz gut gelungen.“

ERTRAG VERDOPPELT
Bei einer Ausbauwassermenge von 8,0 m3/s und einer Nettofallhöhe von 25,7 m erreicht die Turbine eine  Ausbauleistung von 1866 kW. Vergleicht man dies mit der installierten Leistung der Altanlagen (KW Maglern 920 kW,  KW Hütte 156 kW und KW Werkstätte 142), die in Summe auf 1.218 kW aufweisen, so liegt ein Leistungssprung von rund 50 Prozent vor. Noch markanter ist die Steigerung der Strom pro - duktion. Während die Altanlagen im Jahr  zusammen rund 6,4 GWh Strom erzeugten, kommt das neue Kraftwerk Gailitz auf circa 13 GWh, also gut auf das  Doppelte. Dies klingt besonders erstaunlich, da sich an der Ausbauwassermenge nichts geändert hat – und auch die  Altanlagen schon ganz gut an die Ganglinie der Gailitz angepasst waren. „Ein Mitgrund für dieses deutliche Ertragsplus  liegt in der Tatsache, dass mit dem neuen Kraftwerke nun auch das früher ungenutzte Gefälle in dem Abschnitt zwischen den Altkraftwerken Maglern und Werkstätte genutzt wird“, erklärt Michael Kandutsch, ebenfalls  KELAG. Am 24. Dezember 2010 wurde der Maschinensatz in Betrieb genommen, der seither ohne Unterbrechung  sauberen Strom ins Netz der KELAG speist. Mit den letzten Fertigstellungsarbeiten und Rekultivierungen wurde das  Projekt Mitte letzten Jahres abgeschlossen.

8 MILLIONEN-INVESTITION
Mit der Inbetriebnahme des Kraftwerks Gailitz kann die KELAG weitere rund 3.900 Kärntner Haushalte mit ökologisch  unbedenklicher, sauberer Energie versorgen. Enscheidend für die wirtschaftlich positive Umsetzung dieses Projektes  waren einerseits die Ersparnisse bei der Betriebsführung gegenüber den alten Kraftwerken, die eines sehr großen Betriebsaufwandes bedurften, und auf der anderen Seite hätten für die drei Altkraftwerke für einen weiteren  tadellosen Betrieb beträchtliche Ersatzinvetitionen und Investitionen in ökologische Manahmen getätigt werden  müssen. Für die erfahrenen Kraftwerksplaner war eine der spannendsten Herausforderungen, das Projekt wirtschaftlich  darstellen zu können. Rund 8 Millionen Euro wurden in die Realisierung des Kraftwerks Gailitz investiert.  Keine Kleinigkeit. Aber nachdem das Fazit der Betreiber rundum positiv ausfällt, hat sich die Investition gelohnt. 

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Das neue Maschinenhaus des Kraftwerks Gailitz

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Rund zwei Kilometer vor der Mündung der Gailitz in die Gail wurde das neue Maschinenhaus errichtet.

Turbine (1.866 kW Nennleistung)

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Doppelt regulierte Kaplan-Spiralturbine mit einem  5-flügeligen Laufrad. (Grafik: Kössler)

Das KELAG-Team

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Ing. Michael Kandutsch, Dipl.-Ing. Stefan Leitner, Jakob Vogl und Ing. Markus Schoaß. (v.li.)

Der Generator

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Synchrongenerator mit bürstenloser Erregung aus deutscher Herstellung.

Fischaufstiegshilfe

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Neu angelegte Fischaufstiegshilfe, ausgeführt als Tümpelpass mit betonierten Natursteinen.

Die Wasserfassung

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An der Wasserfassung des alten Kraftwerks Maglern waren nur einige kleinere Adaptierungsmaßnahmen erforderlich.

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