Lokale Geteilschaft realisiert modernes Hochdruck-Kraftwerk nah am Grimselpass

Autor: Roland Gruber , 17.03.2017

Auf Initiative der Bäuertgemeinde wurde im steilen Gelände der Ostflanke oberhalb des 350-Seelen-Dorfes ein Hochdruck-Kraftwerk am Letztstand der Wasserkrafttechnik errichtet.

Seit Ende Mai 2016 drehen sich die Laufräder im brandneuen Kraftwerk Hostetbach in der Berner Gebirgsgemeinde Guttannen. Die Anlage, ausgerüstet mit zwei ungleich großen 2-düsigen Peltonturbinen des Südtiroler Qualitätsherstellers Troyer AG, wird im Regeljahr rund 3,8 Millionen kWh sauberen „Hochgebirgsstrom“ erzeugen – genug, um circa 700 Haushalte mit Strom zu versorgen. Das Kraftwerk setzt die große Tradition innovativer Wasserkraftnutzung fort, für die das Aaretal seit Jahrzehnten weithin bekannt ist.

Als raue Hochgebirgslandschaft präsentiert sich die Nordrampe des Grimselpasses, beeindruckend und faszinierend in ihrem Erscheinungsbild gleichermaßen. Guttannen, dessen Gemeindegebiet sich bis zu den imposanten Gipfeln des Finsteraar-, des Lauteraar- und des Schreckhorns erstreckt, ist mit rund 200 km2 flächenmäßig die zweitgrößte Gemeinde im Kanton Bern. Allerdings ist nur ein kleiner Teil davon, knapp 10 Prozent, land- oder forstwirtschaftlich nutzbar. „Die ausgedehnten Gletscher, Firnen und Felsen werfen zwar keinen messbaren Ertrag ab, sie sind aber für die Talbewohner ein Stück Heimat und daher von hohem ideellen Wert“, heißt es im Selbstporträt auf der Gemeinde-Homepage.
Noch stärker als die umgebende Gebirgslandschaft prägte in den letzten Jahrzehnten der Wirtschaftsfaktor Wasserkraft das Leben in Guttannen. Die großen Wasservorkommen, die Talstufen und die geologische Stabilität dank des vorherrschenden Granitgesteins im Aaretal stellen einen enormen natürlichen Reichtum dar, den die Elektrizitätswirtschaft schon früh für sich zu nutzen vermochte. Schritt für Schritt wurden seit den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts die Erzeugungskapazitäten ausgebaut. Maßgeblich daran beteiligt: die Kraftwerke Oberhasli AG – kurz KWO. In der Region ist sie zum größten Steuerzahler und wichtigsten Arbeitgeber geworden. Der Bau der großen Kraftwerke und in der Folge ihr Betrieb sorgten für wirtschaftlichen Aufschwung in einem im Grunde strukturschwachen Gebiet.

Genehmigung von KWO
Traditionell haben sich im Berner Oberland die Bäuerten gehalten, die von ihrer Ausrichtung her althergebrachten Geteilschaften wie etwa Genossenschaften entsprechen und ein Arbeits- und Besitzkollektiv darstellen. Eine davon ist die Bäuertgemeinde Guttannen, die ihren Weitblick aber auch ihre Vitalität im Jahr 2009 unter Beweis stellte, als man erstmalig eine Initiative für ein eigenes Kleinwasserkraftwerk vorstellte. „Die Idee stammt von Walter Willener-Jaggi aus der Bäuertkommission, der sich in der Folge an mich gewandt hat. Gemeinsam haben wir dann das Projekt vorangetrieben“, erzählt der heutige Präsident der Kraftwerk Hostetbach AG Hans Schläppi-Fischer. „Noch im selben Jahr konnten wir im Einvernehmen mit der Bäuertgemeinde Guttannen die Planung in die Wege leiten.“
Zu diesem Zeitpunkt stand allerdings noch ein sehr großes Fragezeichen über dem Projekt. Schließlich lag das rund 3,5 Quadratkilometer große Einzugsgebiet zur Gänze im Konzessionsgebiet der KWO. Eine ablehnende Haltung des großen Stromversorgers hätte unweigerlich das frühe Aus für das Kraftwerksprojekt bedeutet. „Zeitgleich mit unserer ersten Planung haben wir die KWO über unser Vorhaben in Kenntnis gesetzt – und schriftlich um ihre Genehmigung ersucht. In ihrem Brief vom 22. Januar 2010 haben sie uns – zu unserer großen Freude – zugesichert, dass sie keine Einwände gegen das Projekt hätten und wir es wie vorgesehen in ihrem Einzugsgebiet verwirklichen könnten“, so Hans Schläppi-Fischer.

Zügiger Behördenweg
Schon wenige Monate später wurde eine Grobanalyse verbunden mit einem Vorprojekt in Auftrag gegeben. Das Projekt nahm Fahrt auf. Gegen Ende 2011 war man mit den Planungen bereits so weit fortgeschritten, dass an der ordentlichen Versammlung der Bäuertgemeinde die Standorte von Fassung und Zentrale, sowie die Linienführung der Zufahrtsstraße zur künftigen Zentrale und jene von Druckrohrleitung und Energieableitung definiert werden konnten. Das Kraftwerk Hostetbach nahm erste Formen an – zumindest am Reißbrett. Im Mai des nächsten Jahres folgte ein weiterer wesentlicher Schritt: die Anmeldung für die Kostendeckenden Einspeisevergütung – KEV. Wieder ein Jahr später, Ende Januar 2014, reichten die Projektbetreiber in einem koordinierten Verfahren das Konzessions- und Baugesuch für einen Maschinensatz ein.
„Nach unserem Dafürhalten erreichten wir den ersten Meilenstein in der Realisierungsphase am 9. September 2014, als an der außerordentlichen Versammlung der Bäuertgemeinde beschlossen wurde, das Kleinkraftwerk zu bauen, zu betreiben und zu finanzieren“, erinnert sich Hans Schläppi-Fischer. Das Vorhaben schien tatsächlich unter einem guten Stern zu stehen. Nur wenige Wochen später hielten die Guttanner bereits die Wasserkraftkonzession in Händen. Einsprachen gegen das Projekt? Keine.

Vom Kleinkraftwerk zum Kraftwerk
Nachdem man im Dezember 2014 die „KW Hostetbach AG“ gegründet hatte und dieser die Wasserkraftkonzession von der Bäuertgemeinde übertragen hatte, gaben neue Berechnungen aus der Projektoptimierung Grund zu Diskussionen. „Die verfeinerten Berechnungen des Wasserzuflusses, für dessen genaue Ermittlung wir zuvor über drei Jahre Messungen der Ganglinie angestellt hatten, ergaben auf einmal einen deutlich höheren Stromertrag. Auf Basis der neuen Kalkulationen haben wir im März 2015 um die Konzessionserweiterung für eine zusätzliche, kleinere Maschinengruppe angesucht“, so der Präsident der Betriebsgesellschaft. Erneut mit promptem Erfolg. Nachdem Mitte Mai 2015 die Zusicherung für die Aufnahme ins KEV-Regime eintraf, erfolgte keine zwei Wochen später die Genehmigung für die Konzessionserweiterung. Hans Schläppi-Fischer: „Mit der Leistungserhöhung auf nunmehr über 1 MW und der damit verbundenen erhöhten Energieproduktion konnte nun auch die Konzessionsdauer von 60 auf 80 Jahre verlängert werden. Aus unserem Kleinwasserkraftwerk Hostetbach war ein Kraftwerk Hostetbach geworden.“ Die Fördergarantie aus dem KEV erstreckt sich über 20 Jahre, beginnend mit der Inbetriebnahme im Mai dieses Jahres.

Heikle Sprengarbeiten in alpinem Gelände
Ähnlich reibungslos wie die Behördenverfahren sollten in weiterer Folge auch die Arbeiten am durchaus nicht einfachen Bauprojekt verlaufen. Der Spatenstich erfolgte am 13. April 2015, wobei als eine der ersten Arbeiten eine 320 m lange Zufahrtsstraße zum künftigen Zentralenstandort, einer Kaverne im Fels, erstellt werden musste. Wenig später wurde mit dem Bau des Fassungsbauwerks „Furi“ und dem angeschlossenen Nebengebäude auf 1‘681 m Seehöhe begonnen, ebenso wie mit der 1‘025 m langen Druckrohrleitung, die größtenteils durch äußerst steiles und felsiges Gelände führt. „Die Verlegung mit dem Spinnenbagger in dem schwierigen Gelände erforderte viel Routine und Können von den Profis. Beides hat das Team der beauftragten Baufirma bewiesen“, sagt Hans Schläppi-Fischer. Während im obersten Bereich des Trassenabschnittes GFK-Rohre der Dimensionen DN600 eingesetzt wurden, kamen im unteren Abschnitt duktile Gussrohre DN500/DN400 zum Einsatz.
Mitte Juni startete eines der schwierigsten baulichen Unterfangen des Projektes: der Bau der Kavernenzentrale „Blatti“ mit dem Traforaum, die beide im Sprengvortrieb aus dem Fels gebrochen wurden. Dazu Hans Schläppi-Fischer: „Die Sprengarbeiten im Felskopf waren sehr heikel. Aufgrund des geologischen Felsaufbaus bestand bei jeder Sprengung die Gefahr, dass die Kaverne einbrechen könnte. Das beauftragte Unternehmen, die Gasser Felstechnik AG, musste dafür schon ihr ganzes Know-how aufbieten. Zum Glück sind sämtliche Bauarbeiten komplikations- und unfallfrei verlaufen.“
Zeitgleich zum laufenden Bau an Fassung, Zentralenkaverne und Druckrohrverlegung wurde im Sommer letzten Jahres auch die Energieableitung realisiert. Über eine Strecke von circa 1.300 m wurde das 16-kV-Kabel von der Zentrale „Blatti“ bis zur Übergangsstation der KWO im Dorfzentrum von Guttannen verlegt. Mittels Kabelbrücke wurde dabei einmal auch die Aare gequert. „Dank guter Koordination und fachtechnisch qualifiziertem Personal vor Ort, aber auch aufgrund der optimalen Witterungsverhältnisse während der ganzen Bauphase konnten die Bauarbeiten termingerecht abgeschlossen werden“, so Hans Schläppi-Fischer. Konkret bedeutete das, dass im Spätherbst das Gros der Bauarbeiten abgeschlossen war, zudem bereits die wichtigsten Kabel eingezogen waren und somit zu Anfang Winter 2015/2016 die provisorische Energieversorgung in der Kaverne sichergestellt war.

Positiver Eindruck der Wasserkraftprofis
Nachdem die bauliche Infrastruktur sämtlicher Anlagenteile im Wesentlich hergestellt war, konnte der nächste große Schritt in Angriff genommen werden: Die Montage der Maschinen. Der Transformator war noch im November des Vorjahres in die eigens dafür errichtete Trafo-Kaverne geliefert worden. Im März dieses Jahres sollten die beiden Maschinengespanne folgen. Der Auftrag über die elektromechanische Ausrüstung des Kraftwerks, inklusive der gesamten Steuerungstechnik, erging an das innovationsstarke Wasserkraftunternehmen Troyer AG aus Sterzing. Das Traditionsunternehmen aus Südtirol hatte nicht nur mit seinem Angebot, sondern auch mit seinem Know-how und seiner Produktqualität die angehenden Kraftwerksbetreiber aus Guttannen überzeugt. Hans Schläppi-Fischer: „Wir waren sehr angetan davon, wie gut und umfassend wir von der Firma Troyer informiert wurden. Wir haben uns im Vorfeld auch das moderne Werk in Sterzing angesehen, wo uns Hubert Wassertheurer, Projektmanagement, durch die Hallen führte. All das hat einen sehr positiven Eindruck bei uns hinterlassen. Und letztlich hat sich unser guter Eindruck dann auch bei der Qualität der Maschinen bestätigt.“

Zwei Ungleiche Maschinengespanne im Zusammenspiel
Entsprechend der Konzessionserweiterung und angepasst an die Jahresganglinie des Hostetbachs entschieden sich die Verantwortlichen für zwei ungleich große Maschinen – im klassischen Größenverhältnis von ungefähr ein Drittel zu zwei Drittel. Während M1, die größere der beiden Maschinen, auf ein Schluckvermögen von 258 l/s ausgelegt ist, beträgt die Ausbauwassermenge für M2 nur 142 l/s. Entsprechend dieser Auslegung kommt M1 bei einer Bruttofallhöhe von knapp 377 m auf 800 kW Ausbauleistung, M2 liefert im Maximum noch etwa 440 kW. Beide Peltonturbinen werden über zwei Düsen angespeist, die Lage der Turbinenwelle ist horizontal. Die gesamte installierte Turbinenleistung liegt also bei 1‘240 kW. Das Kraftwerk ist dabei für 32 Volllasttage konzipiert. Im Durchschnitt werden an 72 Tagen im Regeljahr beide Maschinen in Betrieb sein. Mit dieser Maschinenkonstellation erreichen die Betreiber einerseits sehr hohe Wirkungsgrade im Volllastbereich, zum anderen aber auch noch recht gute im Teillastbereich, da die kleine „Winterturbine“ in der Lage ist, noch mit rund 15 l/s und einer Düse am Netz zu verbleiben. Für ein optimales Zusammenspiel der beiden ungleichen Maschinengespanne kommt natürlich einer funktionellen Steuerungseinheit eine bedeutende Rolle zu. Auch in dieser Hinsicht gilt die Firma Troyer AG als absoluter High-End-Lieferant, der zu den führenden Anbietern in diesem Bereich gehört. Entsprechend zufrieden zeigt sich der Präsident der Betriebsgesellschaft mit dem gesamten SCADA-System: „Die Steuerung geht sehr weit in die Tiefe und ist doch sehr übersichtlich zu bedienen. Besonders die graphische Aufbereitung fasziniert mich. Wir können auf dem Display nicht nur sämtliche Betriebsparameter in Echtzeit ablesen, sondern finden darin auch Tendenzen, die wichtige Aufschlüsse über die Trends und Entwicklungen in der einen oder anderen Komponente liefern.“

Leistungsfähige Generatoren
Um eine möglichst hohe Anlagenverfügbarkeit zu garantieren, war es den Verantwortlichen wichtig, den hochwertigen Turbinen auch hochwertige Generatoren anzukoppeln. Man setzte auf Generatoren des österreichischen Traditionsherstellers Hitzinger, der einmal mehr maßgeschneiderte Maschinen für den Einsatz im Hochgebirge über Guttannen lieferte. Der Generator der kleineren Maschine ist auf eine Leistung von 480 kVA ausgelegt, der größere auf 950 kVA. Was die Generatoren aus dem Hause Hitzinger auszeichnet, ist einerseits ihre enorme Robustheit – und andererseits ihre Effizienz. In jeder Maschine von Hitzinger steckt die jahrzehntelange Erfahrung eines Herstellers, der nach wie vor viel Energie in die Forschung und die Weiterentwicklung seiner Generatoren investiert. Das erklärt, warum so viele Kleinwasserkraftbetreiber auf die Generatoren aus Linz vertrauen.
Die beiden Maschinen für die Kavernenzentrale wurden mit einer Luftkühlung ausgeführt. Um das Funktionieren der Kühlung auch in den heißen Monaten zu gewährleisten, wird derzeit gerade eine Kernbohrung an der Rückseite der Kaverne auf die Schattseite des Felskopfes durchgeführt, in den die Kaverne ausgebrochen wurde. Da hier die Temperaturen auch bei Sonnenschein markant tiefer liegen, will man diese kühlere Luft nutzen.

Komponenten im Fels verborgen
Im Überblick betrachtet besteht das Hochdruck-Kraftwerk Hostetbach im Wesentlichen aus der Fassung „Furi“, der rund 1 Kilometer langen „Hybrid-Druckrohrleitung“ und der Kavernenzentrale „Blatti“. Als Fassung auf 1.681 m Seehöhe dient das bewährte Coanda-System aus dem Hause Wild Metal, das unterhalb eines klassisch anmutenden Tirolerwehrs implementiert wurde. Von hier gelangt das Triebwasser in das Nebengebäude, das erdüberdeckt in die seitliche Böschung eingebunden wurde. Dies hat mehr als gute Gründe, wie Hans Schläppi-Fischer bestätigt. Es ginge dabei nicht nur um den Landschaftsschutz, der natürlich auch eine große Rolle spiele, sondern vor allem darum, dass man sich in einem massiv von Lawinen bedrohten Hang befinde. „Wir müssen sogar die hier installierte Außenkamera vor Wintereinbruch abmontieren, sie wäre das erste Opfer jeder Lawine“, so Schläppi-Fischer. In der Gemeindechronik von Guttannen wird gleich mehrfach von verheerenden Lawinentragödien berichtet. Naheliegend, dass sich diese Bedrohung auch in der Umsetzung des Kraftwerksprojektes widerspiegelt. Das Nebengebäude besteht aus zwei spülbaren Wasserkammern, die als Sandfang dienen. Zum Glück führt der Bach nur sehr wenig Sedimentfracht mit sich, das Spülen der Kammern wird aus diesem Grund nicht sehr häufig nötig sein.
Über knapp 377 m stürzt das Wasser aus dem Hostetbach dann durch die Druckrohrleitung bis zur Kavernenzentrale. Angesichts der Exponiertheit im hochalpinen Bereich wurde ein spezieller „Wintereinstieg“ von oben in die Kaverne gebohrt. Es stellt quasi ein Mannloch dar, durch das man auch dann in die Zentrale gelangt, wenn eine Lawine den herkömmlichen Zugang versperrt.

Strom für 700 Haushalte
Um die Fassung mit Strom zu versorgen, wurde parallel zur Druckrohrleitung ein 900-V-Stromkabel mitverlegt. Im Nebengebäude wird der Strom auf 400 V heruntergespannt, um damit die wesentlichen Nebenanlagen betreiben zu können. Selbstredend wurde auch ein LWL-Kabel für die Steuerung in der Trasse mitverlegt, heute eigentlich schon unverzichtbarer Bestandteil eines modernen Steuerungssystems.  
Mit der Montage der Maschinengruppen im Frühjahr dieses Jahres bog das Bauvorhaben zügig auf die Zielgerade ein. Von Mitte April bis Mitte Mai wurden die Turbinen und Generatoren montiert, die Laufräder installiert und ausgerichtet sowie die Zuleitungen und Absperrorgane eingebaut. Die Arbeiten liefen nicht zuletzt deshalb sehr zügig, weil die bauliche Infrastruktur für die Montagearbeiten vorzüglich vorbereitet worden war, wie die Verantwortlichen der Firma Troyer konstatierten. Nach erfolgreicher Druckprüfung war die Zeit für den großen Moment gekommen: Am 27. Mai erfolgte der Erstkontakt der Turbine mit dem Triebwasser und die ersten Kilowattstunden erschienen auf dem Zähler. Im Durchschnittsjahr werden es rund 3,8 Millionen sein. Das reicht aus, um etwa 700 Haushalte mit sauberem Strom zu versorgen. Noch stehen einige Restarbeiten auf dem Programm, die in wenigen Wochen abgeschlossen sein werden. Dann können Hans Schläppi-Fischer und seine Mitstreiter endgültig einen Schlussstrich unter das erfolgreiche Projekt ziehen. Ob sie noch für ein weiteres Wasserkraftprojekt aktiv werden?„Eher nicht“, meint Hans Schläppi-Fischer, „Zwar wäre oberhalb noch eine Stufe möglich, aber das überlassen wir guten Gewissens unseren Nachfahren.“

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Das 350-Seelendorf Guttannen liegt an der Nordrampe des Grimselpasses. Ein Alpenidyll auf über 1'000 m Seehöhe.

Foto: zek

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Die Verlegung der Druckrohrleitung im alpinen Gelände gestaltete sich sehr anspruchsvoll.

Foto: Mera Digital Cinema GmbH

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Das neue Kraftwerk Hostetbach wurde im Wesentlichen unterirdisch angelegt. Die Maschinenzentrale wurde als Kaverne in den Fels geschlagen. Über einen Winterzugang ist der Maschinenraum auch nach Verlegung durch einen Lawinenabgang erreichbar.

Foto: zek

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Die Wasserfassung am Hostetbach auf 1'681 m Seehöhe. Unter dem Grobrechen befindet sich ein Coanda-System (Wild Metal), das Sedimente über 0,6 mm Größe filtert. 

Foto: zek

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Zwei ungleich große Maschinensätze bilden das "Herz" der Anlage. Die 2-düsigen Peltonturbinen aus dem Hause Troyer sind in Summe auf eine Leistung von 1'240 kW ausgelegt. Sie treiben jeweils einen direkt gekoppelten Synchrongenerator vom Fabrikat Hitzinger an.

Foto: zek

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Die rund 1 km lange Druckrohrleitung wurde im unteren Abschnitt komplett in duktilen Gussrohren ausgeführt.

Foto: Mera Digital Cinema GmbH

Hostetbach Gasser Felstechnik AG 1

 

Die Maschinenkaverne wurde in einem Felskopf auf 1'304 m Seehöhe ausgebrochen.

Foto: Gasser Felstechnik

Hostetbach 57

 

Auch die beiden Kugelhähne wurden von der Firma Troyer AG konstruiert, gefertigt und montiert.

Foto: zek

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Moderne und grundsolide Steuerungs- und E-Technik - auch das ein unverkennbares Qualitätsmerkmal der Troyer AG.

Foto: zek

Hostetbach 73

 

Maßgeblich für den Erfolg des Projektes verantwortlich:
der Präsident der KW Hostetbach AG, Hans Schläppi-Fischer
und sein "Vize" Hans Nägeli. (v.l.)

Foto: zek