Im obersteirischen Skigebiet Riesneralm wurde mit der finalen In­be­trieb­nahme des innovativen „Be­schnei­un­gs-Wasserkraftwerks“ ein außer­­ge­wöhnliches  Projekt erfolgreich ab­geschlossen.

Dessen bemerkenswertes Konzept basiert darauf, das mit einem neuen Kleinkraftwerk zur Stromerzeugung genutzte Wasser auf direktem Weg an einer ebenfalls neu installierten Beschneiungsanlage in Maschinenschnee zu verwandeln. Neben dieser richtungsweisenden Symbiose aus Öko­stromgewinnung und Schneeproduktion macht sich die Investition für die Riesneralm in doppelter Hinsicht bezahlt. So dient etwa die Hälfte der rund 6 GWh Ökostrom Jahreserzeugung, die vom neuen Wasserkraftwerk im Verbund mit dem bestehenden Kraftwerk Hinterwald geliefert werden, zur Eigenbedarfsdeckung der kompletten tech­nisch-touristischen In­frastruktur des Skigebiets. Der Überschussstrom wird ins öffentliche Netz eingespeist und verschafft der Riesner­alm somit ein vom Skibetrieb unabhängiges und beständiges Zusatzeinkommen.

Das Skigebiet Riesneralm im obersteirischen Donnersbachwald konnte sich in den vergangenen Jahren einen Ruf als Wintersport-Geheimtipp erarbeiten. Geschäftsführer Erwin Petz betont im Interview mit zek HYDRO Ende Juni wiederholt die Innovations- und Investitionsbereitschaft als Erfolgsrezept der Riesneralm, die als wichtiger regionaler Arbeitgeber von ihm auch als „Lebensader“ von Donnersbachwald bezeichnet wird. „Mit unseren 32 Pistenkilometern können wir mit den großen Skischaukeln in Sachen Ausdehnung zwar nicht mithalten. Dafür punkten wir mit einem anderen, ganz wesentlichen Vorteil. Unser Motto lautet: ‚Mehr Skifahren – Weniger Liftfahren‘. Bei uns sind im Winter maximal 3.000 Leute gleichzeitig unterwegs, wodurch auf den Pisten für jeden einzelnen mehr Platz zur Verfügung steht als bei den großen Mitbewerbern.“ Petz erklärt weiter, dass ein Skigebiet von den Pistenverhältnissen über die Liftanlagen bis hin zur Gastronomie heute überall top aufgestellt sein muss, damit es wirtschaftlich überlebensfähig ist. Um den zentralen Erfolgsfaktor – die Schneesicherheit der Pisten – zukünftig noch besser zu gewährleisten, stand bei der Riesneralm der Bau eines vierten Beschneiungsteichs schon länger zur Debatte. Mit diesem weiteren, auf 100.000 m³ Inhalt dimensionierten Reservoir sollte die potentielle Maschinenschneekapazität um ein Vielfaches erhöht werden. „Die Kosten zum Bau des Teichs und der Beschneiungsanlage  lagen bei rund 3 Millionen Euro, diese Investition hätten wir natürlich wieder kompensieren müssen. Beispielsweise durch erhöhte Liftkartenpreise – was wir aber nicht im Sinn hatten“, sagt Petz und führt weiter aus, dass im Jahr 2016 schließlich das Konzept entstanden ist, die notwendige Beschneiungs-Erweiterung mit dem Bau eines Wasserkraftwerks zu kombinieren und damit den geplanten Zusatz­speicher zu verwerfen: „Die Errichtung des Wasserkraftwerks und der angeschlossenen Beschneiungsanlage kamen in Summe sogar auf rund 5 Millionen Euro. Aber: Die Projektfinanzierung bei dieser Variante basiert nicht auf einer Erhöhung von Kartenpreisen, sondern auf den Faktoren Stromverkauf und Eigenbedarfsdeckung. Zwar gibt es andere Skigebiete, bei denen Strom aus Wasserkraft zur Versorgung von Beschneiungsanlagen verwendet wird. Aber das zur Stromerzeugung genutzte Wasser in einem Zug gleich in Maschinenschnee umzuwandeln macht meines Wissens nach sonst niemand, womit wir in Donnersbachwald eine Vorreiterrolle einnehmen.“ In ökologischer Hinsicht konnte mit dem „virtuellen Speicherteich“ das Anlegen eines zusätzlichen Wasserspeichers vermieden werden. Als Generalplaner des Projekts wurde das im Kleinwasserkraftbereich vielfach bewährte Ingenieurbüro für Kulturtechnik und Wasserwirtschaft Zöschg & Groß GmbH aus Graz engagiert.

Genehmigungsprozedere nicht einfach
Der seit 16 Jahren als Riesneralm-Geschäftsführer beschäftigte Petz erwähnt bei der Anlagenbeschau, dass die generelle Genehmigung des Projekts kein leichtes Unterfangen darstellte. „Ich war bis zur 2015 vollzogenen Gemeindezusammenlegung zur neuen Gemeinde Irdning-Donnersbachtal für 18 Jahre als Bürgermeister von Donnersbachwald tätig. Während meiner Amtszeit habe ich die Errichtung des Kleinwasserkraftwerks Hinterwald in die Wege geleitet und hatte somit Ahnung, mit welchen Hürden ein derartiges Vorhaben verbunden sein kann.“ Gemeinsam mit dem Aufsichtsrat, in welchem drei Personen selbst Wasserkraftwerke betreiben und somit über entsprechendes Know-how verfügen, wurden alle Projektdetails ausgearbeitet. Die Wirtschaftlichkeit der neuen Anlage basiert auf der Kombination zwischen Strom- und Schneeerzeugung. In diesem Zusammenhang lobt der langjährige Gemeindevorstand die Kooperationsbereitschaft jener Grundbesitzer, über deren Grundstücke die Rohrleitungstrasse verläuft. Deren Zustimmungen zur Durchleitung der Kraftwerksleitung stellten die wichtigste Voraussetzung für die praktische Projektumsetzung dar. Zusätzlich zu den aufwändigen Vor- und Finanzierungsverhandlungen und der Abwicklung der öffentlichen Ausschreibung musste auch ein behördliches Widerstreitverfahren bewältigt werden. Nachdem im Spätsommer 2019 schließlich die endgültige Bewilligung auf dem Tisch lag, begann unverzüglich darauf am 5. September die Umsetzungsphase.

Teilfertigstellung in 3 Monaten realisiert
Petz betont generell die hervorragende Leistung aller an der Projektumsetzung beteiligten Firmen, besonders aber jene des für die gesamten Hoch- und Tiefbauarbeiten zuständigen Teams der Gebr. Haider. Mit ihrem Know-how als Baufirma und als Betreiber von über 25 Wasserkraftwerken der ideale Partner. Innerhalb von nur drei Monaten konnte eine Teilfertigstellung des Projekts erzielt werden, wodurch ein Teil des neuen Beschneiungssystems rechtzeitig zum Saisonstart am 8. Dezember eingesetzt werden konnte. Der stromerzeugende Teil der Anlage ging – bedingt durch den von der Corona-Krise erzwungenen mehrwöchigen Baustopp – schließlich Mitte Mai in Betrieb. Der aufwändigste Teil des in rekordverdächtiger Zeit umgesetzten Projekts stellte die Herstellung der Druckrohrleitung dar. Rund 1.600 lfm beträgt die Länge des über 30,5 m Nettofallhöhe verlaufenden Kraftabstiegs, der komplett in GFK-Rohren DN1400, DN1300 und DN1200 der Marke Amiblu Flowtite ausgeführt wurde. Die Aufteilung auf mehrere Rohrdimensionen brachte den logistischen Vorteil mit sich, dass mehrere Rohre auf der Ladefläche ineinander geschoben werden konnten. Dieses bewährte Transportkonzept bewirkte eine deutliche Verringerung an Lkw-Verkehr im Projektgebiet und verminderte gleichzeitig die Frachtkosten erheblich. Die Trassenführung der Leitung orientierte sich an einer möglichst direkten Verbindung zum Krafthaus. Bei der zügig verlaufenen Rohrverlegung stellten eine Bachunterquerung sowie der Abschnitt im Gebiet Finsterkargraben, in welchem die Leitung in rund 7 m Tiefe verläuft, die wesentlichen Herausforderungen für die ausführenden Bauarbeiter dar. Geliefert wurden sämtliche Rohre inklusive Sonderformstücke vom Rohrspezialisten Etertec GmbH & Co KG aus dem niederösterreichischen Klausen-Leopoldsdorf. Das bekannt hochwertige Material, gefertigt aus dem kompakten Verbundwerkstoff GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff), vereint die positiven Eigenschaften seiner Rohstoffe Harz, Glasfasern und Quarzsand zu einem für den Wasserkraftbereich bestens geeigneten Produkt. Beim Projekt Riesneralm stellten die vom Hersteller Amiblu gefertigten Rohre einmal mehr dank dem anwenderfreundlichen Muffensystem ihre Verlege-Praktikabilität unter Beweis.

Triebwasser fast direkt übernommen
Die Wasserfassung des Beschneiungs-Kraftwerks konnte dank der Anbindung an das bestehende Altkraftwerk Hinterwald mit vergleichsweise geringem Aufwand hergestellt werden. Der Unterwasserbereich der Anlage wurde dahingehend adaptiert, dass das eben zur Stromgewinnung genutzte Wasser auf direktem Weg in ein neues Beruhigungsbecken fließt. Dieses mit einem Spülschütz ausgestattete Becken markiert den Beginn der Ausleitungsstrecke, gleichzeitig erfolgt dort auch die vom jeweiligen Zufluss abhängige Restwasserdotation. Dass für den Kraftwerksneubau keine Wehranlage inklusive obligatorischem Fischaufstieg errichtet werden musste, wirkte sich laut Petz ebenfalls positiv auf die Gestehungskosten des Projekts aus. Damit die neue Beschneiungsanlage zeitgerecht in Betrieb gehen konnte, war bei der Umsetzung der Bau- und Montagearbeiten paralleles Vorgehen unumgänglich. Neben der Herstellung der Druckrohrleitung und der Anbindung des Beruhigungsbeckens an das KW Hinterwald mussten unter anderem das Anlagengebäude hochgezogen, die Pumpleitungen des neuen Beschneiungssystems hergestellt sowie eine Vielzahl unterschiedlicher Gewerke installiert werden.

Diagonal-Turbine – die Zweite
Im Krafthaus-Abschnitt des Gebäudes kommt wie beim Oberlieger Hinterwald eine Diagonal-Turbine vom Wasserkraft-Allrounder Geppert GmbH zum Einsatz. Den Projektzuschlag für ein hydroelektrisches Kom­plettpaket erhielten die Tiroler erst unmittelbar vor dem konkreten Baustart Anfang September. Um den straff organisierten Projektablauf nicht zu beeinträchtigen, musste das Einlaufrohr der Turbine bereits acht Tage nach Vertragsunterzeichnung auf die Baustelle geliefert und montiert werden. Bereits Mitte November folgte die Montage der Bypassleitung, damit die Beschneiungsanlage zeitgereicht in Betrieb genommen werden konnte. Geppert-Projektleiter Markus Ribis zeigt sich grundsätzlich erfreut über die kurze Projektdauer von rund acht Monaten bis zur erfolgreichen Nassinbetriebsetzung am 13. Mai. „Seither ist die Turbine im störungsfreien Betrieb. Hätten Corona und die Quarantänemaßnahmen in Tirol nicht für Unterbrechungen bei der Montage gesorgt, hätte man die Inbetriebnahme sogar schon Mitte April abschließen können“, so Ribis. Dank der heuer relativ spät einsetzenden Schneeschmelze konnte die auf eine Ausbauwassermenge von 2 m³/s ausgelegte Turbine ausgiebig getestet werden. Die Entscheidung beim neuen Wasserkraftwerk wieder auf eine Diagonal-Turbine von Geppert zu setzen begründet Petz mit den guten Erfahrungen, die man mit der baugleichen Maschine beim seit rund 14 Jahren in Betrieb stehenden Kraftwerk Hinterwald sammeln konnte. Projektleiter Ribis fasst die Vorzüge von Diagonal-Turbinen zusammen: „Generell entsprechen Diagonal-Turbinen dem Aufbau und der Wirkungsweise von Francis-Turbinen, Leitapparat und Spiralgehäuse sind bei beiden Maschinen grundsätzlich gleich. Die Bezeichnung der Diagonal-Turbine resultiert aus der diagonalen Anströmung im Meridianschnitt diagonal zur Turbinenachse. Ihr optimaler Einsatzbereich liegt bei Fallhöhen bis zu 80 m. Die funktionelle Besonderheit von Diagonal-Turbinen liegt darin, dass die Laufschaufeln in jedem Betriebszustand optimal zum Leitapparat positioniert werden können. Dies resultiert im Vergleich zu Francis-Turbinen in einem wesentlich höheren Wirkungsgrad im Teillastbereich. Der Einbau einer Diagonal-Turbine bietet sich vor allem bei jenen Kleinwasserkraftanlagen an, bei denen aus wirtschaftlichen Gründen eine Mehrmaschinen-Lösung wie bei größeren Anlagen nicht sinnvoll ist.“

Generator der obersten Leistungsklasse
Als Energiewandler der Wasserkraftanlage dient ein direkt mit der Turbinenwelle in horizontaler Richtung gekoppelter Generator vom oberösterreichischen Traditionshersteller Hitzinger. Die Synchron-Maschine dreht wie die Turbine mit exakt 600 U/min, hat eine Frequenz von 50 Hz, eine Anschlussspannung von 400 V und wurde auf eine Nennscheinleistung von 600 kVA ausgelegt. Hitzinger-Projektleiter Gregor Bauer weist darauf hin, dass bei der Konstruktion des Generators neben den leistungstechnischen Aspekten auch die Vorgaben des sogenannten „TOR“-Regelwerks erfüllt werden mussten. TOR steht für „Technische und organisatorische Regeln für Betreiber und Benutzer von Netzen“. Im Prinzip stellt TOR ein von der E-Control-Austria aufgestelltes Regelwerk dar, an das sich sowohl Betreiber als auch Hersteller aus dem hydroelektrischen Bereich zu halten haben. Grundsätzlich behandelt TOR die Interoperabilität der Netznutzung in der elektrischen Energietechnik zwischen Netzbetreibern und Netzbenutzern. Beim Maschinendesign fokussierten die Konstrukteure zudem auf die Vermeidung von Schall- und Schwingungsemissionen. Um die Übertragung von Geräuschen und Vibrationen im Betrieb zu minimieren, wurde der Luft-Wasser-Wärmetauscher des Generators körperschallentkoppelt ausgeführt. Zur Emmisionsdämmung kommen passgenaue Gummi-Elemente zwischen Generatormantel und den umgebenden Wärmetauscherkomponenten zum Einsatz. Diese zigfach bewährte Variante etabliert sich bei Hitzinger laut Projektleiter Bauer dank positiver Betreiberrückmeldungen immer mehr als Standardausführung bei wassergekühlten Maschinen. Wie man es von den Linzern gewohnt ist, spielt auch der Generator für das Projekt Riesneralm hinsichtlich Effektivität und Wirkleistungsfaktor in der obersten Klasse mit. Unter Volllast erreicht die Maschine einen Wirkungsgrad von 96,3 Prozent, darüber hinaus überzeugt der für das Zusammenspiel mit der Diagonal-Turbine optimierte Generator mit konstant hohen Werten in einem breiten Teillastbereich.

MBK zuständig für E- und Leittechnik
Gesteuert wird die modernisierte Beschneiungsanlage von der zentralen Riesneralm-Betriebswarte aus. Die komplette elektro- und leittechnische Ausstattung der kombinierten Wasserkraftanlage wurde vom steirischen Branchenprofi MBK Energietechnik GmbH ausgeführt, der Lieferumfang umfasste zudem die gesamte Energieversorgung der neuen Beschneiungs-Pumpstation: „Nachdem der Leistungsbedarf für die Pumpstation bekannt war, wurde entschieden, eine gemeinsame Trafostation für das Kraftwerk und die Pumpstation zu errichten. Die neue Station wurde in das bestehende 30 kV-Netz der Riesneralm eingebunden, außerdem wurde zusätzlich noch die Einbindung des vorhandenen Wasserkraftwerks in das eigene Netz vorgesehen. Um die Pumpstation bereits während der Wintersaison 2019/2020 nutzen zu können, mussten die Arbeiten an der Energieversorgung zeitgerecht im Spätherbst 2019 durchgeführt werden. Dank der großen Bemühungen aller Beteiligten konnte die Trafostation schließlich wie geplant Mitte November in Betrieb gehen“, erklärt MBK-Geschäftsführer Christian Mund. Wegen der besonderen Konstellation der Anlage – einerseits ist diese direkt an das Unterwasser des Oberliegers angeschlossen, und andererseits hat die Wasserversorgung der Pumpstation höchste Priorität – waren steuerungstechnisch einige Sonderlösungen gefragt. „Aber gerade das macht Anlagen für uns besonders interessant, wenn Anforderungen gängige Standards übertreffen. Vor allem das Gesamtkonzept der Anlage ist besonders rund – Wasser wird zur sauberen Energieerzeugung genutzt, wird danach in Maschinenschnee verwandelt und schmilzt schließlich wieder in seinen Urzustand zurück – ein schöner Kreislauf“, resümiert Mund über das Referenzprojekt.

Investition in die Zukunft
Rund 2,5 Monate nach der Projektfertigstellung verspürt Erwin Petz in erster Linie große Erleichterung, dass das nachhaltige und innovative Projekt nach einer schwierigen 4-jährigen Verhandlungsphase tatsächlich realisiert werden konnte. Man hat nun mit der Sparte „Energie Riesneralm“ neben dem Lift- und Gastronomiebereich eine dritte wirtschaftliche Säule errichtet, die das Skigebiet ökonomisch und ökologisch breiter absichert. Für die Region und das Unternehmen selbst ist dies vor allem generationsübergreifend von enormer Bedeutung. „Wenn man bedenkt, dass die Riesneralm nun mehr als doppelt so viel Strom mit Wasser aus dem Donnersbach erzeugt, als sie überhaupt im gesamten Betrieb inklusive Beschneiungsanlage verbraucht, ist man damit auch zum ökologischen Vorreiter in der Branche geworden“, so Petz. Im August 2020 starten die Arbeiten um den beliebten Europacuphang zu modernisieren und die dortigen Beschneiungsleitungen zu erneuern, die ebenfalls vom neuen Beschneiungs-Wasserkraftwerk versorgt werden, womit in Summe rund 5 Millionen Euro in die nachhaltige Zukunft des Skigebiets investiert wurden.