Seit gut drei Jahren laufen die Ertüchtigungsarbeiten an den Ruselkraftwerken im niederbayerischen Deggendorf. Mittlerweile ist das Revitalisierungsprogramm für die drei Laufwasserkraftwerke, die im Wesentlichen aus insgesamt sechs Turbinen, zwei Hochspeichern und einem Unterbecken bestehen, abgeschlossen. Einerseits wurden Erneuerungen und Sanierungen an der elektromechanischen Ausrüstung vorgenommen, andererseits wurden wesentliche Optimierungen im Hinblick auf E-Technik und Leittechnik umgesetzt, sodass am Ende das Regelarbeitsvermögen am Traditionsstandort markant gesteigert werden konnte. Seit Juni dieses Jahres ist nun die Revitalisierung des direkt angeschlossenen und im Verbund liegenden Pumpspeicherkraftwerks im Gange, das in einem Jahr wieder Strom liefern soll.

Seit über 100 Jahren wird am Standort Maxhofen bei Deggendorf Strom erzeugt. Kurz nach dem Ersten Weltkrieg wurde zwischen 1919 und 1920 das Elektrizitätswerk Maxhofen von Dr. Eugen Sapper & Gebrüder Steigenberger aus München errichtet und neun Jahre später in Betrieb genommen. Erst 1929 war für die Nutzung der beiden Gewässer Saulochbach und Höllbach die wasserrechtliche Konzession erteilt worden. Die beiden Maschinensätze mit Freistrahlturbinen und Drehstromgeneratoren waren auf eine Leistung von 250 kVA bzw. 350 kVA ausgelegt. In den Jahren 1947 bis 1952 folgte eine erste große Ausbauphase, in der das Höllbach- und das Sauloch-Staubecken am heutigen Standort angelegt wurden und die Maschinenkapazitäten erweitert wurden. „In den 1950ern hat man dann Dieselaggregate für Dampfanlagen installiert, die auch wesentlich zur Stromversorgung von Deggendorf beigetragen haben. In den Folgejahren wurden die beiden Pumpspeicher-Maschinensätze Obernberg 1 und Obernberg 2 errichtet. Es entstand ein hoch komplexes System aus Laufwasserkraftwerken, Pumpspeicheranlagen und Diesel-Kraftwerken mit zahlreichen Zwischenpumpstationen sowie den diversen Fassungen und Speichern“, umreißt Planer Dipl.-Ing. Thomas Grimmer das Kapitel der späten 1950er sowie der 1960er in der Geschichte der Ruselkraftwerke.

Bedeutende regionale Infrastruktur
Nachdem der gesamte Anlagenkomplex 1972 von Dr.Dr. Anton Maier aus Hofkirchen erworben worden war, startete schrittweise der Ausbau bzw. Umbau von bislang 3 MW auf 39 MW Spitzenleistung. Bis Mitte der 1980er wurden zu diesem Zweck 4 Dieselaggregate mit insgesamt knapp 25 MW elektrischer Leistung installiert, es wurden unter anderem die Druckrohrleitungen erneuert, die Speicherbecken Höllbach und Sauloch adaptiert, eine neue, damals sehr moderne Zentralenwarte errichtet und mit den Pumpspeicher-Kraftwerken Oberberg 2a und Oberberg 2b zwei neue Kraftwerksanlagen gebaut. Welche Bedeutung die Ruselkraftwerke für Deggendorf und die Region hatten, lässt sich nicht nur an der technischen Finesse des komplexen Kraftwerkssystems ablesen, sondern darüber hinaus auch an ästhetischen Details, wie etwa der auffälligen Mosaikwand am historischen Zentralengebäude oder der Skulptur des Flötenspielers am Gartenbrunnen. Ende der 1970er Jahre wurde die Bronzeplastik „Flötenspielender Knabe“ des Straßburger Bildhauers Jean Henninger in der Brunnenanlage vor dem Zentralengebäude installiert. Etwa zur selben Zeit wurde das abstrakte Mosaikkunstwerk in die Fassade des Gebäudes integriert. Es repräsentiert Anklänge an die Glaskunst aus dem italienischen Murano. Die Kunstwerke verleihen dem gesamten Kraftwerkskomplex Ausdruck und Bedeutung, die weit über jene der puren Funktionalität hinausgehen. „Man war zurecht stolz auf die Kraftwerksanlage. Unter der Führung von Dr.Dr. Maier sollen die kunstvoll gestalteten Laternen rund um die Kraftwerkskomplexe stets geleuchtet haben – als Symbol für eine sichere Versorgung mit Elektrizität“, erklärt Thomas Grimmer.

Wirtschaftliche Bedingungen ändern sich
Der Planer fährt in seinen Erläuterungen fort und schildert die zunehmenden Veränderungen der Rahmenbedingungen nach einem weiteren Besitzerwechsel Ende der 1990er Jahre, wonach das wirtschaftliche Konzept des Kraftwerkskomplexes zusehends stärker hinterfragt worden sei. „Dem zu Grunde liegenden Gesamtkonzept nach wurde der Anlagen-Verbund als komplette Spitzenlastanlage betrieben. Mit der Liberalisierung des Strommarkts rechnete sich irgendwann die Stromproduktion durch die Dieselaggregate nicht mehr. Sie wurden in der Folge auf Standby gesetzt – letztlich wurden sie obsolet. 2014 wurden sie endgültig stillgelegt“, so der erfahrene Planer.
2006 folgte ein weiterer Eigentümerwechsel, nachdem die Eurowatt GmbH von Herrn Christian Auer aus München die Anlage übernommen hatte. In der Folge wurde der Bereich Pumpspeicheranlagen ausgegliedert und an Uniper, eine E.ON-Tochter, verkauft. Die Laufwasserkraftwerke wurden von da an im EEG vermarktet. „Um die Voraussetzungen für die EEG-Konformität zu schaffen, wurden damals einige der Zwischenpumpen und Zwischenfassungen rückgebaut, was letztlich auch einer einfacheren Steuerbarkeit der Anlage zugutekommen sollte“, erklärt Thomas Grimmer.

Hoch Komplexer Anlagenverbund
Grundsätzlich besteht der laufwasserseitige Anlagenverbund der Ruselkraftwerke aus den Maschinensätzen Bogenbach, Maxhofen-Oberberg, Höllbach, Hausturbine und Ausgleichswerk. Ihr Triebwasser beziehen die Kraftwerke Sauloch mit Bogenbach- und Maxhofen-Oberberg-Turbine vom Hochspeicher Sauloch sowie den Einläufen Lieblbecken und Nestbach, die Kraftwerke Höllbach und Hausturbine vom Hochspeicher Höllbach sowie dem Achatz- und dem Drechslerbecken. Nach der Turbinierung in den Maschinensätzen, die in zwei zusammengebauten Maschinenhäusern untergebracht sind, wird das Wasser über eine kurze Strecke zurück ins Bachbett geleitet, bevor es anschließend im Unterbecken Maxhofen gesammelt wird. Von dort gelangt das Triebwasser zum so genannten Ausgleichswerk – dem letzten Glied in der Kraftwerkskette. Alle drei Glieder der Kette können dabei völlig eigenständig betrieben werden.
Um die drei Laufwasserkraftwerke wieder am neuesten Stand der Technik betreiben zu können, beschloss der Eigentümer, das Kraftwerks- ensemble einem umfassenden Revitalisierungsprogramm zu unterziehen. Mit der Umsetzung beauftragte er 2019 den sowohl in Österreich wie auch in Deutschland bekannten Wasserkraftplaner Dipl.-Ing. Thomas Grimmer, der vor der Aufgabe stand, die Anlagen und Gewerke elektrotechnisch zu optimieren und eine moderne, effiziente Automations- und Leittechnik zu implementieren sowie die Erneuerung bzw. Ertüchtigung allfälliger Bauteile und Maschinenkomponenten zu realisieren.

Umfangreiches Maßnahmenpaket
Für die steuerungs- und elektrotechnische Ausführung konnte man sich die bewährte Kompetenz des niederösterreichischen Branchenspezialisten Schubert CleanTech GmbH sichern, der von der Eigenbedarfsverteilung über die Maschinenautomatisierung bis hin zur Erregungs- und Schutztechnik und der komplexen Mittelspannungsanlage modernste Lösungen lieferte. Darüber hinaus holte man sich für elektromechanische Ausführung mit VOITH Hydro einen höchst erfahrenen Partner ins Boot. Den Umbau der verbliebenen Fassungen hin zu modernen Coanda-Systemen wickelte in hochqualitativer Weise die Firma Wild Metal aus dem Südtiroler Ratschings ab. „Vorrangig zielte das Retrofitprogramm darauf ab, die gesamte Anlage zu optimieren. Zu diesem Zweck wurden neben der Automatisierung und Regelung mit Einsatzoptimierung der einzelnen Turbinen in Verbindung mit einer neuen Wasserstandsregelung und bestmöglicher Ausnutzung der vorhandenen Speicher zahlreiche kleinere Maßnahmen gesetzt“, so der Planer. Unter dieses Paket lassen sich folgende Maßnahmen subsumieren:

– der Austausch der zu kleinen und veralteten Transformatoren und MS-Schaltanlagen
– der Austausch des mechanischen Turbinenreglers durch einen modernen Hydraulikregler an der Hausturbine
– der Umbau der starr-mechanisch verbundenen Düsenregelung der Bogenbach-Pelton-Turbine durch den Einsatz von Einzel-Hydraulikdüsenstellern zur Einsatzoptimierung
– der Austausch des Bogenbach-Laufrades durch ein neues wirkungsgradoptimiertes Laufrad
– der Einbau eines modernen und wirkungsgradoptimierten Generators am Ausgleichswerk mit direkter Koppelung der beiden Francis- Spiral-Turbinen auf eine Welle
– der Einbau von neuen Coanda-Rechenanlagen und -Wasserfassungen anstelle der veralteten verschmutzungs- und sedimentanfälligen Seitenentnahmen am Drechslerbecken, Lieblbecken und den Nestbachfassungen
– Umbau und Generalsanierung der Achatzbecken-Fassung mit Einbau von Geschiebeschwelle und neuen Rechen
– Vereinfachung und neue Einbindung der Eigenbedarfs- und Eigenversorgung in das neue Verteilschema (vorher waren noch zahl- und umfangreiche Hilfsantriebe, Schieber und Hilfsbetriebe aus Zeiten der Dieselverstromung im Schema eingebunden).

Altes und Neues verbinden
Eine zentrale Herausforderung des Projekts bestand darin, alte Komponenten mit neuen zu verbinden. Das Retrofitprogramm, das sich im Wesentlichen vom Sommer 2019 bis Mitte 2022 erstreckte, umfasste sämtliche Bestandteile des komplexen Anlagenverbunds – angefangen von den Maschinensätzen über die Hochspeicher bis zum Unterbecken und der zentralen Leitwarte. Um die Erzeugungsverluste in der Revitalisierungsphase möglichst gering zu halten, wurden die Umbau- und Modernisierungsmaßnahmen Schritt für Schritt umgesetzt. Dazu Schubert-Projektleiter Markus Kerschner: „Wie bei jeder Revitalisierung bestand auch bei dem Projekt Ruselkraftwerke die generelle Herausforderung in der Verbindung zwischen alten und neuen Komponenten. Im Schnitt waren die elektrischen Anlagen zwischen 40 und 50 Jahre alt. Dies erforderte von Projektbeginn an das Erheben einer Vielzahl von Daten und Schaltplänen, die zudem auf ihre Richtigkeit überprüft werden mussten. Bis auf die Anlage Ausgleichswerk, bei der neben der gesamten Elektrik auch der Generator und der Transformator erneuert wurden, blieben jene Komponenten, die den 5 kV- und 20 kV-Bereich betroffen haben, grundsätzlich unverändert. Ein technisches Highlight stellte auch der Umbau der Generator-Gleichstromerregermaschinen auf moderne statische Erregungssysteme dar. Der Zweck lag darin, in Zukunft den Wartungsaufwand für Bürstensysteme zu vermeiden.“ Für das Team von Schubert CleanTech erstreckte sich das Gros der Umsetzungsarbeiten in der Zeit zwischen August 2019 und Februar 2020.

Anlage bleibt inselbetriebsfähig
Besonderes Augenmerk wurde unter anderem auf die Modernisierung des Bogenbach Maschinensatzes des KW Sauloch gelegt, der aus einer 2-düsigen Pelton-Turbine mit direkt gekoppeltem 850 kVA Synchron-Generator besteht. Er erhielt neben dem elektrotechnischen Update auch eine mechanische Sanierung. Die beiden Pelton-Düsen der Turbine, die vor dem Umbau nur gemeinsam geöffnet und geschlossen werden konnten, wurden von Voith mit neuen Antriebszylindern ausgestattet. In Kombination mit einem neuen Hydraulikaggregat können die Düsen nun jeweils separat bewegt werden. Schubert sorgte – wie bei den übrigen Anlagen – für die Automatisierung der Anfahr- und Stillsetzautomatik, der Drehzahlregelung, der Synchronisierung und der Regelung im Parallelbetrieb. Neben der Erneuerung von Netz- und Generatorschutz wurde die Anlage auf statische Erregung umgerüstet. „Sowohl was den Maschinensatz Bogenbach als auch die Hausturbine anbelangt, musste die Inselbetriebsfähigkeit erhalten werden. Bei der Hausturbine des KW Höllbach ist darüber hinaus auch die Schwarzstartfähigkeit dazugekommen. Sollte es zu einem totalen Blackout kommen, wird ebendiese Anlage dazu genutzt, um das interne Netz wieder aufzubauen und mit den anderen beiden inselbetriebsfähigen Anlagen zu synchronisieren“, erklärt Planer Thomas Grimmer. Sowohl Maxhofen-Oberberg als auch Hausturbine wurden mit neuen 400V-Eigenbedarfsverteilungen ausgestattet, die 24 V-Batterieanlage für Maxhofen-Oberberg dient gleichzeitig zur Versorgung der Anlage Hausturbine. Eine Besonderheit des komplexen Systems besteht nicht zuletzt auch in der Möglichkeit, Wasser bei Bedarf vom Sauloch- in den Höllbachspeicher – oder vice versa – umzuleiten, was nicht zuletzt die Redundanz und Betriebssicherheit der Gesamtanlage erhöht.

Upgrades und Modernisierungen
Nebst den umfangreichen Revitalisierungsarbeiten in den Maschinengebäuden wurden auch Anpassungen an den Hochspeichern Sauloch und Höllbach vorgenommen. An beiden Reservoiren wurden die hydraulischen Rohrbruchsicherungen und die Pegelmessungen automatisiert. Zur zusätzlichen Überwachung der Speicher installierte Schubert Videokameras, die optimale visuelle Kontrolle aus der Ferne bieten. Darüber hinaus wurde eine moderne und schnelle Datenübertragung zur Leitwarte mittels Ethernet umgesetzt. Zudem wurden die Schützen am Becken Maxhofen, das die Anlage Ausgleichswerk speist, automatisiert – ebenso wie der hydraulisch betriebene Rechenreiniger, der nun auch und in das Gesamtkonzept der Anlage integriert wurde. Ein beachtliches technisches Upgrade erfuhr letztlich auch die Anlage Ausgleichswerk, deren Rohrbruchsicherung ebenso automatisiert, mit einer neuen Durchflussmessung versehen und über SHDSL an das Netzwerk angebunden wurde. Der aus zwei unterschiedlich groß dimensionierten Francis-Spiral-Turbinen bestehende Maschinensatz wurde im Zuge der Revitalisierung mit einem neuen 400 kVA-Synchron-Generator von Hitzinger ausgestattet. Die mechanische Montage des mittig zwischen den beiden Francis-Maschinen platzierten Generators wurde vom Team von Voith Hydro in professioneller Weise durchgeführt.

Optimierungen an den Nebeneinläufen
Im Zuge des Sanierungsprojekts wurden gleich mehrere der bestehenden Wasserfassungen auf moderne Coanda-Systeme vom Typ Grizzly Protec des Südtiroler Stahlwasserprofis Wild Metal umgebaut. Das betraf sowohl die Fassungen Drechslerbecken und Lieblbecken als auch die zwei kleineren Nebenfassungen Nestbach 1 und Nestbach 2, die dem Kraftwerk Sauloch dienen. Grundsätzlich konnte durch die neue selbstreinigende Coanda-Rechenanlage der Wartungsaufwand an den Fassungen auf ein Minimum reduziert werden. Der Zufluss vom Lieblbecken zum Saulochspeicher beispielsweise, der zuvor kaum vorhanden war, konnte damit nun dauerhaft sichergestellt und die Energieerzeugung gesteigert werden. Bei sämtlichen neu installierten Coanda-Einheiten kommen oberhalb der Feinrechen Protektoren, also robuste Schutzstäbe zum Einsatz, die bei Hochwasser das darunter liegende filigrane Feinsieb und vor Schäden im Geschiebe schützen. Um das Reinigen des Grobrechens zu erleichtern, sind die Protektor-Stäbe so angeordnet, dass sich deren Abstand nach vorne hin vergrößert. Eingesetzt wird diese Art des Rechens bevorzugt in Bächen, bei denen immer wieder einmal Murenabgänge zu befürchten sind. „Mit den Grizzly Conda- Rechen von Wild Metal verfügen die zuletzt doch recht störungsanfälligen und wartungsaufwändigen Nebenfassungen nun über ein effizientes und zuverlässiges System. Unsere Betriebserfahrungen sind bislang ausgezeichnet“, findet Grimmer lobende Worte.

Nächste Revitalisierung im Gange
Auch wenn die Bedeutung der Ruselkraftwerke für die 37.000 Einwohner zählenden Stadt Deggendorf nicht mehr jene ist, die sie einmal war, spielt der Kraftwerkskomplex noch immer eine wichtige Rolle als umweltfreundlicher regionaler Ökostromlieferant. Dank der nun vorgenommenen Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen ist es gelungen, das gesamte Kraftwerkssystem in den Zustand eines zeitgemäßen, leistungsfähigen Wasserkraftensembles zu versetzen, das heute allen Anforderungen der gegenwärtigen Elektrizitätswirtschaft gewachsen ist. Zwar sind die Umbau- und Adaptierungsarbeiten an der Laufwasserseite abgeschlossen, doch einige Aufräumarbeiten stehen noch aus. „Aber die haben aktuell keine Priorität“, sagt der technische Betriebsleiter der Eurowatt, Alois Fischl. Schließlich sind Adaptierung und Modernisierung des Pumpspeicherkraftwerks, das 2018 von Uniper zurückgekauft und erst kürzlich wieder in die Ruselkraftwerke GmbH & Co. KG eingegliedert wurde, bereits voll im Gange. Im Frühling dieses Jahres wurde bereits mit den Demontagearbeiten in der Maschinenhalle begonnen. Im Herbst 2024 soll auch das traditionsreiche Pumpspeicherkraftwerk mit seinen neun Maschinensätzen (16 MW Turbinenbetrieb / 11 MW Pumpbetrieb) wieder voll einsatzfähig sein.

Erschienen in zek HYDRO Ausgabe 5/2023