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Revitalisiertes Kraftwerk La Yeguada in Panama sorgt für Netzstabilität

2019 hat die international renommierte GUGLER Water Turbines GmbH ihr jüngstes Projekt La Yeguada im lateinamerikanischen Panama erfolgreich abgeschlossen.

Dabei sorgten die Oberösterreicher für eine grundlegende Modernisierung des in den 1960er Jahren errichteten Wasserkraftwerks La Yeguada der Betreibergesellschaft „Naturgy“. Das Projekt umfasste die Lieferung eines elektrome-i chanischen und leittechnischen Komplettpakets, darunter zwei horizontalachsige 3-düsige Pelton-Turbinen mit direkt gekoppelten Synchron-Generatoren. Gemeinsam erreichen die für eine Nettofallhöhe von 283,5 m und eine Ausbauwassermenge von je 1.550 l/s konstruierten Maschinen eine Engpassleistung von mehr als 7,3 Megawatt. Die Inbetriebnahme der neuesten GUGLER-Referenzanlage in Panama brachte eine erhebliche Verbesserung der Netzstabilität im Projektgebiet mit sich.

Im rund 4,1 Millionen Einwohner zählenden Panama zählt die Stromgewinnung aus Wasserkraft traditionell zu den wichtigsten Säulen der heimischen Energiewirtschaft. 2015 stammten in Summe knapp zwei Drittel der produzierten Energie aus erneuerbaren Ressourcen, über 50 Prozent des gesamten in Panama erzeugten Stroms lieferte eine Vielzahl von Wasserkraftwerken im Land. Für die seit der Unternehmensgründung weltweit aktive GUGLER Water Turbines GmbH ist der lateinamerikanische Raum – sowohl Mittel- als auch Südamerika – ein wichtiges Tätigkeitsfeld. Die im oberösterreichischen Mühlviertel ansässigen Branchenexperten konnten in Panama bereits eine ganze Reihe von Anlagen unterschiedlicher Bauart und Leistungsklassen mit ihren hydroelektrischen Lösungen ausstatten. Im Jahr 2018 erneuerte GUGLER in der Provinz Veraguas das Kraftwerk La Yeguadita für die Betreibergesellschaft „Naturgy“, ein in Panama landesweit aktives Energieversorgungsunternehmen mit Sitz in Spanien. Offenkundig waren die Betreiber mit dem dort von GUGLER erbrachten Liefer- und Leistungsumfang sehr zufrieden. Noch 2019 erteilte Naturgy den Österreichern einen Folgeauftrag zur Kompletterneuerung des Unterliegerkraftwerks La Yeguada, das ebenfalls von einem Stausee gespeist wird.

Alles neu im Krafthaus
„Die Ausleitungsanlage La Yeguada wurde 1967 in Betrieb genommen und nutzte zur Stromgewinnung ursprünglich zwei 1-düsige Pelton-Turbinen, die gemäß Typenschildern auf eine Gesamtleistung von ca. 6,3 MW ausgelegt waren. Nach 52 Betriebsjahren hatten die Maschinensätze allerdings das Ende ihrer technischen Lebenszeit erreicht. So wurde An­fang 2019 noch vor dem kompletten Kraft­­haus-Refurbishment einer der beiden Dreh­stromgeneratoren in Folge eines Kurzschlusses neu gewickelt“, erklärt GUGLER-Projektleiter Georg Hirsch. Er führt weiter aus, dass die generelle Regelfähigkeit der alten Maschinen sehr begrenzt gewesen sei. Auch eine heute zum Stand der Technik gehörende Fernwartungsmöglichkeit war nicht vorhanden, das Kraftwerk konnte lediglich vor Ort vom Betriebspersonal manuell gesteuert werden. Anders als beim Oberlieger, den GUGLER mit einer Francis-Turbine mit 886 kW Engpassleistung inklusive der kompletten elektro- und leittechnischen Infrastruktur ausstattete, umfasste der Auftrag La Yeguada die Lieferung von zwei Pelton-Turbinen. Das schlüsselfertige Projekt beinhaltete Demontage, Abbrucharbeiten, Umbauten inkl. Betonierarbeiten, Turbinen, Generatoren, Hydraulik, Steuerung und die Mittelspannungsanlage inklusive Trafos. Damit die erneut horizontalachsig gefertigten Maschinen auch bei verringertem Zufluss ein Maximum an Effizienz erbringen, wurden diese nun mit jeweils drei hydraulisch geregelten Düsen ausgeführt. Bei einer Nettofallhöhe von 283,52 m und der unveränderten Ausbauwassermenge von jeweils 1.550 l/s kommt jede Turbine unter Volllast nun auf eine Engpassleistung von 3.897 kW. Komplettiert wurden die Maschinensätze durch zwei direkt gekoppelte Synchron-Generatoren in luftgekühlter Ausführung. Die im Vergleich zum Altbestand weitaus kompakter ausgeführten Energiewandler drehen wie die Turbinen mit 720 U/min und wurden vom Hersteller Indar auf eine Nennscheinleistung von jeweils 4.700 kVA und eine Anschlussspannung von 6.300 V ausgelegt. Damit die Abluft der wirkungsgradstarken Generatoren nicht zu einer unerwünschten Erwärmung des Gebäudes führt, wurden zwei separate Entlüftungsschächte ins Freie angelegt.

Auftrag straff durchgezogen
Projektleiter Hirsch erklärt, dass das Maschinenhaus im Zuge der Anlagenmodernisierung ebenfalls angepasst werden musste: „Der bautechnisch größte Aufwand lag im Fundamentbereich der Maschinensätze, dort wurde der Grundbeton mit schwerem Gerät herausgestemmt. Beim Montageeinsatz vor Ort wurde die Stahlpanzerung der neuen Auslaufkanäle in die bestehenden Kanäle eingezogen. Das war insofern praktisch, weil die alten Auslaufkanäle ohnehin nicht mehr für die neuen Turbinen gepasst hätten. Somit ersparten sich die Firma GUGLER zusätzlichen Abbruchaufwand im Gebäudefundament.“ Im Anschluss an die Betonarbeiten konnte der Einbau der hydromechanischen Ausstattung beginnen. Nach dem werksseitigen Probezusammenbau und der im Beisein von Na­turgy-Vertretern durchgeführten End­abnahme konnten die Maschinen im Frühjahr 2019 seefest verpackt und per Lkw und Schiff nach Panama transportiert werden. Der Transport nach Veraguas – die einzige an den Atlantik und den Pazifik grenzende panamaische Provinz – dauerte inklusive Zollformalitäten rund sechs Wochen. Die zwischen April und September des Vorjahres durchgeführte Kompletterneuerung der Krafthaustechnik folgte einem straffen Zeitplan. Projektleiter Hirsch merkt an, dass dank sorgfältig geplantem Projektmanagement verschiedene mechanische bzw. elektrische Installationsschritte parallel ausgeführt werden konnten. Umgesetzt wurden die Arbeiten von lokalem Personal unter Anleitung von GUGLER-Supervisoren.

E-Technik in Container verbaut
Neben den beiden Maschinensätzen und den dazugehörigen Kugelschiebern DN500, den beiden Hydraulik- und Schmieraggregaten, den Drainagepumpen und der Ultraschall-Durchflussmessung beinhaltete das Projekt auch die gesamte elektro- und leittechnische Anlagenausstattung. Geliefert wurde das Equipment von der H&W Control GmbH aus Niederösterreich, die mit GUGLER bereits eine ganze Reihe von Wasserkraftwerken rund um den Globus ausgerüstet hat. „Wir haben 2018 mit GUGLER das Oberlieger-Kraftwerk revitalisiert und den Betreibern dabei schon gemeinsam Vorschläge unterbreitet, wie die Anlage La Yeguada modernisiert werden könnte“, erklärt H&W Control-Geschäftsführer Rainer Huber. So wurden zentrale E-Technik-Komponenten wie die 38,5 kV-Mittelspannungsschaltanlage und die Leistungsschalter in einem von H&W Control speziell für das Projekt angepassten Container installiert, der vor dem Krafthaus aufgestellt wurde. Der Eigenbedarfstrafo der Anlage wurde ebenfalls in einem abgetrennten Bereich des Containers untergebracht. Dies brachte den Vorteil mit sich, dass diese Baugruppe in Österreich komplett vorinstalliert und geprüft nach Mittelamerika verschifft werden konnte. Nach der Ankunft vor Ort wurde der anschlussbereite Container noch um eine Klimaanlage ergänzt. Weitere E-Technik-Komponenten wie die Turbinenregler und die Generator-Schutzeinrichtungen wurden in Schaltschränken im Maschinenhaus installiert. Ebenfalls im Gebäude befinden sich die luftgekühlten Gießharz-Transformatoren, die anstelle von ursprünglich im Freien vorgesehenen ölgekühlten Trafos zum Einsatz kommen. Huber merkt an, dass die auf der SIMATIC S7-1500 von Siemens basierende Anlagensteuerung mit einer übergeordneten Kontrollfunktion seitens des Netzbetreibers ausgeführt werden musste. Mittels digitaler Anbindung via DNP3-Protokoll werden geforderte Anlagenparameter wie die Anlagenleistung, die Spannung am Einspeisepunkt oder die aktuellen Durchflusswerte der Turbinen übermittelt.

Österreicher sorgen für Netzstabilität
Der Steuerungs-PC mit der anwenderfreundlichen Visualisierung wurde in einem Nebenraum des Krafthauses installiert. Darüber hinaus kann die Anlage vom ca. 500 km entfernten Unternehmenssitz über eine sichere Online-Anbindung überwacht und geregelt werden. Nach der erfolgreich verlaufenen Inbetriebnahme im September 2019 speist das Kraftwerk La Yeguada seit über einem Jahr ins Netz ein. Zusätzlich zur deutlichen Steigerung von Leistung und Stromproduktion brachte die Anlagenmodernisierung einen höchst willkommenen Nebeneffekt mit sich. Das bislang große Spannungsschwankungen aufweisende regionale Stromnetz konnte infolge der Kraftwerksrevitalisierung erheblich stabilisiert werden. Wenn die von einer nahe gelegenen Photovoltaikanlage verursachte Netzspannung steigt, kann dies durch die Reduzierung der Blindleistung an den Generatoren ausgeglichen werden. Umgekehrt wird bei einem Spannungsabfall die Generatoren-Blindleistung automatisch erhöht. Die zuvor in der Region flächendeckend an der Tagesordnung stehenden Stromausfälle gehören nun weitgehend der Vergangenheit an. Projektleiter Hirsch zeigt sich zuversichtlich, dass die jüngste GUGLER-Referenzanlage in Panama nicht die letzte bleiben wird. Für die Zukunft haben die Österreicher bereits weitere Neubau- und Revitalisierungsprojekte im Land ins Auge gefasst.


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