Willstätter WKW: Neuer Standort

Autor: Roland Gruber , 06.06.2013

In der Baden-Württemberger Gemeinde Willstätt wurden an der Kinzig bereits Ende des 15. Jahrhunderts zwei herrschaftliche Mühlen betrieben, die für das wirtschaftliche Leben im Ort von großer Bedeutung waren.

Als die damalige Kunstmühle im Jahre 1888 abgebrannt war, wurde die sogenannte „Alte Mühle“ neu errichtet und anno 1909 von der Elektrizitätsgesellschaft Rheinelektra erworben, um dort ein Wasserkraftwerk zu installieren. Knapp 100 Jahre später siedelte die Süwag die Energieproduktion vom historischen Ortskern an den Hochwasserentlastungskanal außerhalb der Gemeinde Willstätt um, wo ein neu errichtetes, hochmodernes Kraftwerk sowohl ökonomische als auch ökologische Interessen erfolgreich in sich vereinen kann. An dem im Jahre 1911 in Betrieb genommenen Wasserkraftwerk an der „Alten Mühle“ nagte schon sichtbar der Zahn der Zeit, sodass der Betreiber Süwag intensive  Überlegungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit von Renovierungsund Modernisierungsmaßnahmen anstellte. Die anstehenden Investitionen vor allem im baulichen Bereich der Anlage bereiteten den Verantwortlichen allerdings einiges an Kopfzerbrechen. Als man von den Bestrebungen der Gemeinde Willstätt erfuhr, den alten Ortskern zu sanieren und neu zu gestalten, wobei auch ein interessantes Nutzungskonzept für das Gebäude der „Alten Mühle“ im Raum stand, fasste man nach reiflicher Überlegung und in Abstimmung mit den Gemeindevätern schließlich den Entschluss zum Neubau des Wasserkraftwerks sowie zur Verlegung des Kraftwerksstandortes außerhalb der Gemeinde.

HOCHWASSERENTLASTUNGSGERINNE ALS NEUER TRIEBWASSERKANAL
Der neue Standort lag praktisch auf der Hand: Im Jahre 1954 wurde an der Kinzig ein Entlastungskanal errichtet, um den Willstätter Ortskern vor Hochwasser zu schützen. Dieses Gerinne war als geradliniger „Durchstich“ der durch die Gemeinde führenden Flussschlaufe der Kinzig konzipiert, wobei an der Wehranlage beim Zusammentreffen von Fluss und Kanal eine Fallhöhe von über 5 Meter zur Verfügung stand. Da die Altanlage im Ortskern über ein nutzbares  Gefälle von lediglich 3,8 Meter verfügte und am neuen Standort auch eine Erhöhung der alten Ausbauwassermenge von 17 m3/s ermöglicht wurde, waren die technischen Parameter für eine beträchtliche Effizienzund Produktionssteigerung im neuen Wasserkraftwerk zweifelsfrei gegeben.

DURCHGÄNGIGKEIT AN DER KINZIG FÜR DEN LACHS
Und noch eine Anspruchsgruppe konnte von der Standortverlegung des Willstätter Wasserkraftwerks profitieren: Das vom Land Baden-Württemberg ins Leben gerufene Programm „Lachs 2020“ zur Wiederansiedelung des atlantischen Lachses in den Nebenflüssen des Rheins konnte mit der Wiederherstellung der Durchgängigkeit an der Kinzig bei Willstätt einen wichtigen Schritt zur erfolgreichen Realisierung ihres Vorhabens setzen. Das Regierungspräsidium Freiburg gab dem Betreiber Süwag noch zusätzlich die Auflage, den Hochwasserentlastungskanal als ökologische Fischwanderstrecke umzugestalten, um den vom Rhein einschwimmenden Salmoniden eine möglichst natürliche Aufstiegsmöglichkeit bieten zu können.

TURBINEN- UND STAHLWASSERBAU AUS DER REGION
Bei der Ausschreibung der beiden großen Positionen elektromaschinelle Ausrüstung und Stahlwasserbau für das neue Wasserkraftwerk konnte sich schlussendlich das in der unmittelbaren Umgebung der neuen Anlage beheimatete Unternehmen Wiegert & Bähr Maschinenbau GmbH durchsetzen, das beide Ausschreibungsposten gemeinsam abdecken konnte: „Wir haben natürlich hart um diesen Auftrag gekämpft, da wir hiermit nun über eine sehr schöne Referenzanlage praktisch vor unserer Haustüre verfügen, die wir dann auch unseren Kunden präsentieren können“, erklärt Konstruktionsleiter Dipl.-Ing. (FH) Markus Rest von Wiegert & Bähr die Ambitionen seiner Firma im Rahmen der Auftragsvergabe. Nach Fertigstellung der Betonbauarbeiten beim neuen Wasserkraftwerk konnte der Turbinen- und Stahlwasserbauer aus Renchen schließlich im August 2012 mit der Montage seiner Komponenten beginnen.

KAPLAN STATT FRANCIS
Im alten Kraftwerk an der „Alten Mühle“ versahen zwei Francis-Schachtturbinen von Voith beinahe 100 Jahre lang verlässlich ihren Dienst. „Wegen den beiden Turbinen hätte es eigentlich noch keinen Revisionsbedarf am alten Kraftwerk gegeben“, schwärmt Markus Rest von der robusten Qualität der beiden Maschinen, „die würden sicher noch 20 bis 30 Jahre problemlos laufen.“ Derzeit stehen die Ende der 80er Jahren generalüberholten Francis-Laufwerke im Hof der Firma Wiegert & Bähr und warten auf einen Käufer. An der neuen Wasserkraftanlage lag anhand der Standortparameter Fallhöhe und Ausbaudurchfluss das Kaplanprinzip als Turbinenlösung praktisch auf der Hand. Der neue doppelt regulierbare Fünfflügler aus dem Hause Wiegert & Bähr wurde Ende August 2012 schließlich ins Maschinenhaus eingehoben und kann nun ein breites Spektrum der Abflüsse an der Kinzig bis zu 10% des Ausbaudurchflusses mit hohen Wirkungsgraden abarbeiten. Die neue Turbinenleistung von 990 kW
stellt auch beinahe eine Verdoppelung der alten Anlagenleistung von knapp 560 kW dar.

EFFIZIENTER PM-GENERATOR AUF LEISEN SOHLEN
Für die Lösung der Generatorfrage holte sich die Firma Wiegert & Bähr einen Spezialisten für Permanentmagnet-Generatoren mit ins Boot, nämlich das in Sachsen-Anhalt beheimatete Unternehmen Krebs & Aulich GmbH. In der Ausschreibung war bei einer Turbinendrehzahl von 150 U/min noch eine Variante mit Getriebe vorgesehen, schlussendlich konnten sich aber die kompakten und vor allem geräuscharmen permanentmagnetisch erregten Generatoren von Krebs & Aulich mit Direktantrieb durchsetzen, welche zudem über ausgezeichnete Wirkungsgrade in allen Leistungsbereichen verfügen. Ein weiterer Vorteil der PM-Generatoren sind die relativ geringen Rotordimensionen, wodurch sich die Ausmaße und auch das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Synchrongeneratoren deutlich reduziert.

PASSGENAUE HYDRAULIKLÖSUNGEN FÜR EFFEKTIVE KRAFTWERKSSTEUERUNG
Die komplexe hydraulische Steuerung der verschiedenen Komponenten der neuen Wasserkraftanlage in Willstätt wurde in die Hände der Firma Lotz Hydraulik + Pneumatik GmbH gelegt. Der  Hydraulikspezialist aus Emmendingen in Baden-Württemberg ermöglicht mit seinen selbst entwickelten, konstruierten und produzierten Aggregaten die verlässliche Umsetzung sämtlicher Steuerungsbefehle für den effizienten Einsatz der doppeltregulierten Kaplanturbine, der Schütztafeln und der Knickarm-Rechenreinigungsmaschine am Turbineneinlauf des Kraftwerks. Mit ihren hochwertigen Hydraulikaggregaten ist die Firma Lotz Hydraulik nun bereits seit über 20 Jahren am europäischen und auch am südamerikanischen Wasserkraftmarkt erfolgreich tätig.

MODERNE KRAFTWERKSELEKTRIK
Die Kraftwerkssteuerung selbst wurde von der Firma Klotter Elektrotechnik GmbH realisiert, welche auch die Schalt- und Trafoanlage im Willstätter Kraftwerk installierte. Der von der Klotter Elektrotechnik optimierter Wasserstandsregler sorgt für konstante Wasserverhältnisse vor dem Kraftwerk. Durch den Leistungsregler kann die Turbinenleistung vom Energieversorger im Bedarfsfall auch aus der Ferne gesteuert werden. Die Schaufeln der Turbine werden Fallhöhenabhängig in die optimale Stellung zum Leitapparat gebracht, damit wird bei unterschiedlichen Wasserdurchflüssen das Maximum an Energie erzeugt. Der installierte Generatorschutz ist auf den Generator mit Permanentmagneten optimiert, überwacht ständig die Strom- und Spannungswerte und schaltet bei Überlast oder Kurzschluss ab. Der zeitgesteuerte Fischschutzbetrieb des Rechenreinigers sorgt dafür, dass die Fische beim Betrieb des Kraftwerks unversehrt bleiben, und der neueste 19“ Touch Bildschirm erleichtert die Bedienung der Anlage.

UMFANGREICHER STAHLWASSERBAU MIT IMPOSANTER RRM
Eine besonders komplexe Position in der Ausschreibung und natürlich später in der Bauphase stellten die verschiedenen Stahlwasserbaukomponenten der neuen Anlage am Hochwasserkanal dar, die allesamt von der Firma Wiegert & Bähr fristgerecht und in gewohnt hoher Qualität gefertigt, geliefert und montiert wurden. Im Einzelnen waren dies: Ein Grob- und ein Feinrechen mit einer Breite von jeweils 13 Meter, ein KnickarmRechenreiniger mit einem Gesamtgewicht von 17 Tonnen und 11 Metern Hub, zwei jeweils 6,5 Meter breite und 4 Meter hohe Einlaufschützen sowie ein 7,1 Meter breiter und 5,2 Meter hoher Dammbalkenverschluss für die Turbine. Weiters wurden für die Fischaufstiegsanlage und für die Treibgutrinne jeweils ein Einlauf- sowie ein Hochwasserschütz geliefert. Mit einer Reinigungsbreite von 12,9 Meter ist der imposant aufragende Rechenreiniger übrigens die größte von Wiegert & Bähr bis dato produzierte RRM.


ALLES FÜR DEN LACHS
Die umfangreichen ökologischen Aufgabenstellungen im Umfeld der neuen Wasserkraftanlage waren stark von den Anforderungen zur Wiederherstellung der Durchgängigkeit speziell für den atlantischen Lachs geprägt. Der Fischaufstieg wurde zum einen über einen klassischen Vertical-Slot-Pass mit 47 Becken direkt beim Kraftwerk sichergestellt, zum anderen kann die Fischfauna über den Altarm der Kinzig flussaufwärts wandern, wobei an der Alten Mühle mittels einer rauen Rampe eine naturnahe Aufstiegsöglichkeit geschaffen wurde. Eine Dotierwasserabgabe von mindestens 4 m3/s soll die ökologische Funktionsfähigkeit und die Durchwanderbarkeit der Restwasserstrecke ganzjährig sicherstellen. er Fischabstieg erfolgt über die Spülrinne vor dem Turbineneinlauf, in welche die Fische über 3 Öffnungen oberhalb des flach geneigten Feinrechens gelangen und von dort über das Spülschütz ins Unterwasser einschwimmen können. Der Feinrechen selbst hat einen Stababstand von nur 10 mm, die Rechenstäbe wurden dabei mit einem speziell für den Fischschutz konzipierten Y-Profil versehen. Zu guter Letzt wurden für den Betrieb des Rechenreinigers ein spezielles Fischschutzprogramm installiert, welches speziell während der flussabwärts gerichtete Wanderung des Lachses in den Monaten von März bis Juli eine besonders behutsame Bedienung der Harke vorsieht und ermöglicht.

SPEZIELLE VORRICHTUNGEN FÜR FISCHMONITORING
Der Betreiber Süwag hat weiters in Zusammenarbeit mit dem örtlichen Fischereiverein und dem Regierungspräsidium Freiburg im Umfeld des Schlitzpasses neben der Kraftwerksanlage eine Möglichkeit für ein umfassendes Monitoring des Fischbestandes an der Kinzig geschaffen. Dazu zählen neben Kameras und Beleuchtung zur Fischzählung auch spezielle Becken, wo die in Reusen gefangenen Fische vermessen, kategorisiert und registriert werden können. Von der Gesamtinvestitionssumme von 8 Mio. Euro für das neue Wasserkraftwerk in Willstätt wurden allein 2 Mio. Euro für gewässerökologische Maßnahmen wie Fischauf- und –abstieg aufgewendet. „Mit all diesen
Einrichtungen haben wir in Abstimmung mit den Behörden dem Lachsvorranggebiet in unserer Region Rechnung getragen“, berichtet Süwag-Betriebsleiter Rolf Nägele, „da wir das erste Kinzig-Kraftwerk nahe der Rheinmündung sind kommt unserem Standort in dieser Hinsicht eine besondere Bedeutung zu.“

ANLAGENEINWEIHUNG MIT BÜRGER-FEST
Nach knapp einjähriger Bauzeit konnte im Dezember 2012 der Maschinensatz der neuen Anlage ans Netz geschaltet werden, das jährlich prognostizierte Jahresarbeitsvermögen von 5,3 Mio. kWh konnte gegenüber dem alten Kraftwerk an der Alten Mühle somit mehr als verdoppelt werden. Am 18. April 2013 wurde das Wasserkraftwerk schließlich offiziell eingeweiht, im Anschluss an den Festakt gab es ein Bürgerfest sowie die Möglichkeit für Interessierte, diverse Stationen des Wasserkraftwerks zu besichtigen. Als man den Vertical-Slot-Pass für den Fischaufstieg in Betrieb nahm, war dieser bereits mit unzähligen Fischen stark frequentiert – der beste Beweis, dass sich die Anstrengungen der Süwag auch in ökologischer Hinsicht gelohnt haben.

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