Graubündner Kraftwerk Ferrera mit moderner Technik bestens für die Zukunft gerüstet
Mit einem umfassenden Modernisierungsprojekt hat die Schweizer Energieversorgerin Repower AG im Vorjahr das Kraftwerk Ferrera in Graubünden zukunftsfit gemacht. Abgesehen von der baulichen Infrastruktur und der Druckrohrleitung wurde im Prinzip die gesamte technische Ausstattung der Anlage erneuert bzw. revitalisiert. In der Kraftwerkszentrale wurde die 2-düsige Pelton-Turbine und der direkt gekoppelte Synchron-Generator einem Retrofit-Programm unterzogen. Völlig neu ausgeführt wurden das gesamte elektro- und regelungstechnische Equipment, das in der Vergangenheit immer wieder für Störungen und Betriebsausfälle verantwortlich war. Ebenfalls modernisiert bzw. saniert wurden verschiedene Stahlwasserbaukomponenten sowie die Absperr- und Regulierorgane an der Wasserfassung. Dank der umfassenden Modernisierung ist das Bündner Wasserkraftwerk Ferrera mit einem mittleren Regelarbeitsvermögen von 17,6 GWh bestens gerüstet für die kommenden Jahrzehnte.
Als größte Energieversorgerin in Graubünden betreibt die Repower AG eine ganze Reihe von Wasserkraftwerken unterschiedlicher Bauart und Leistungsklassen im Kanton. Dabei ist das Unternehmen von der Produktion über den Handel bis hin zur Verteilung zum Vertrieb entlang der ganzen Stromwertschöpfungskette tätig. Neben der Schweiz produziert Repower auch in Italien und Deutschland Strom mit eigenen Kraftwerken sowie über Beteiligungen, wobei der Großteil der Energieproduktion aus der Bündner Wasserkraft stammt.
Umfassende Modernisierungen
Damit Repower mit seinen Anlagen auch zukünftig mit maximaler Effizienz sauberen Strom produzieren kann, betreibt das Unternehmen beträchtlichen Aufwand. Davon zeugt in etwa der Ersatzneubau des Traditionskraftwerks Robbia, in dessen Totalerneuerung Repower zwischen 2020 und 2024 rund 115 Millionen CHF investiert hat. Über dieses Projekt hat zek HYDRO in der August-Ausgabe 2024 ausführlich berichtet. Ein weiteres Modernisierungsprojekt des Bündner Energiedienstleisters wurde ebenfalls im Vorjahr erfolgreich abgeschlossen. Konkret handelt es sich um das Kleinwasserkraftwerk Ferrera in der Gemeinde Trun, dessen technische Ausstattung in der Zentrale und an der Wasserfassung umfassend erneuert wurde. Das Kraftwerk, das seit seiner Erstinbetriebnahme im Jahr 1998 sauberen Strom produziert, steht im Besitz der Aktiengesellschaft Ovra electrica Ferrera SA, an der die Gemeinde mit 51 Prozent mehrheitlich beteiligt ist, die restlichen Anteile stehen im Besitz von Repower, die gleichzeitig für den Betrieb und den Unterhalt der Anlage zuständig ist. Die Hochdruckanlage mit ca. 750 m Fallhöhe nutzt das hydroenergetische Potential des Ferrerabachs in der Region Val Punteglias und ist dank ihres 8.000 m³ fassenden Kavernenspeichers ideal für die zielgerichtete Produktion von Spitzen- und Regelenergie geeignet.
Sekundärtechnik machte Probleme
„In den letzten Jahren sind an der Anlage vermehrt Störungen aufgetreten, die zu Betriebsausfällen geführt haben. Zudem gab es auch immer wieder Probleme mit der Steuerung bzw. mit der Anbindung des Kraftwerks an die übergeordnete Repower-Leitstelle in Robbia, die 2019 völlig neu gebaut wurde. Ausgegangen sind die diversen Störungen in erster Linie von den elektrotechnischen Komponenten der Anlage, die seit der Erstinbetriebnahme im Einsatz waren und ihr technisches Lebensende erreicht hatten. Um die Probleme in den Griff zu bekommen, wurde eine größere Investition beschlossen, wobei neben dem Austausch der gesamten Sekundärtechnik auch der Maschinensatz in der Zentrale grundlegend revidiert werden sollte. Darüber hinaus umfasste das Projekt auch die Sanierung bzw. den Austausch der Stahlwasserbaukomponenten an der Wasserfassung“, erklärt Repower-Projektleiter Gabriele Castellina, der im Gespräch mit zek HYDRO nicht unerwähnt lässt, dass Repower sowohl im Projektvorfeld als auch bei der praktischen Umsetzung maßgeblich beteiligt war. So wurden sowohl die gesamten planerischen Agenden als auch die Erneuerung der Elektrotechnik von Repower-Fachkräften in Eigenregie ausgeführt. Der Projektleiter weist darauf hin, dass die im Vorjahr erfolgte Projektumsetzung eine flexible Herangehensweise erforderlich machte: „Ursprünglich war es geplant, zunächst die Technik an der Wasserfassung zu erneuern und danach die Modernisierung der Zentrale in Angriff zu nehmen. Allerdings machten diesem Vorhaben die winterlichen Witterungsbedingungen an der Wasserfassung einen Strich durch die Rechnung, weswegen Anfang 2024 zuerst die Erneuerungsmaßnahmen im Maschinengebäude durchgeführt wurden.“
© Repower
Stahlwasserbau revidiert – E-Technik erneuert
An der Wasserfassung und der dazugehörigen Kaverne starteten die Revitalisierungsmaßnahmen schließlich im September des Vorjahres. Dabei standen neben der Erneuerung der Elektrotechnik- und Stahlwasserbaukomponenten auch bauliche Sanierungsarbeiten an der Wasserfassung auf der To-Do-Liste von Repower, womit die Gefahr von drohenden Unterspülungen am Bauwerk gebannt werden konnte. Da sich die Fassung in der Val Punteglias in einem für Straßenfahrzeuge unerschlossenen Gebiet auf rund 1.600 m ü.M. befindet, waren für den Transport der schweren Baumaschinen und der Stahlwasserbaukomponenten die Dienste eines Transporthelikopters unumgänglich. Bei der Revision des Stahlwasserbaus setzten die Betreiber auf die Kompetenz der in Glarus ansässigen Fäh Maschinen- und Anlagenbau AG. Die Branchenspezialisten sorgten für das fachgerechte Refurbishment des Entleerungsschiebers, der Einlauf- und Spülschützen sowie der Dammbalken für den Einlauf und den Entleerungskanal. Ebenfalls einer Totalrevision unterzogen wurde die Sicherheitsdrosselklappe, wobei diese Maßnahme von der ADAMS Schweiz AG durchgeführt wurde. Die Erneuerung der gesamten Elektrotechnik an der Wasserfassung wurde von Repower in Eigenregie umgesetzt, so Gabriele Castellina: „Sämtliche Schaltschränke der Sekundärtechnik wurden neu ausgeführt und mit Komponenten am Stand der Technik bestückt. Ebenfalls modernisiert wurde die Überwachungssensorik für die Pegel-, Sediment- und Druckmessungen. Neu implementiert wurde zudem eine Differenz-Durchflussmessung für die Überwachung der Druckrohrleitung. Darüber hinaus wurde für die Sicherstellung der digitalen Kommunikation zwischen Wasserfassung und Zentrale ein neues Lichtwellenleiterkabel eingezogen. Keine Sanierungsmaßnahmen waren hingegen an der 2.808 m langen Druckrohrleitung notwendig, die im Rahmen des Projekts ebenfalls einer Inspektion unterzogen wurde.
Zentrale auf Stand der Technik gebracht
In der Kraftwerkszentrale im Gemeindegebiet blieb in elektromechanischer bzw. leittechnischer Hinsicht kein Stein auf dem anderen. Das Herzstück der Anlage bildet eine 2-düsige Pelton-Turbine in horizontalachsiger Ausführung mit 4,2 MW Engpassleistung, die einer Komplettrevision unterzogen wurde. Dazu zählte unter anderem die Fertigung eines neuen Turbinen-Laufrads, das sich durch eine strömungstechnisch optimierte Geometrie auszeichnet. Ebenfalls revitalisiert wurde die hydraulische Regelung der Pelton-Düsen. Im Zuge des Refurbishments wurde sichergestellt, dass die auf 600 l/s Ausbauwassermenge und ca. 750 m Bruttofallhöhe ausgelegte Maschine bei sämtlichen Betriebszuständen ein Maximum an Effizienz erreicht. Für die Revision des direkt mit der Turbinenwelle gekoppelten Synchron-Generators in wassergekühlter Ausführung war der Schweizer Branchenexperte Gebrüder Meier AG zuständig. Wie die Turbine wurde auch der auf 4.500 kVA Nennscheinleistung und 1.000 U/min Drehzahl ausgelegte Generator demontiert und werkseitig einer grundlegenden Sanierung unterzogen. Zu den durchgeführten Maßnahmen der Revitalisierungsexperten zählten unter anderem die Revision und Reinigung der Wicklungen, die Revision der Gleitlager, der Ersatz der Lagerdichtungen sowie die Wicklungsdiagnose an der Statorwicklung. Zudem erfolgte der Umbau der Spannungswandler in einen neuen Klemmkasten, die Auslegung, der Umbau und die Inbetriebnahme eines neuen digitalen Spannungsreglers. Völlig neu konstruiert wurde das Lüfterrad, um den Volumenstrom der Kühlluft zu steigern. Darüber hinaus sorgten die Gebrüder Meier für den Ersatz der Sensorik des Generators und die Revision und den Umbau des Ölaggregats. Die Modernisierung des elektro- und regelungstechnischen Equipments in der Anlagenzentrale wurde wie an der Wasserfassung von Repower-Fachkräften durchgeführt. Auch die elektrischen Schutzeinrichtungen wurden von den Betreibern auf den neuesten Stand gebracht. Bei der Anlagensteuerung setzen die Betreiber auf das bewährte SCADA-System von Siemens, das branchenübergreifend einen hervorragenden Ruf genießt. Selbstverständlich kommt im Zuge des Erneuerungsprojekts auch ein neues Leitsystem zum Einsatz. Dabei handelt es sich um eine von Repower in Eigenregie programmierte Lösung, die sich auch bei anderen Repower-Kraftwerken bestens bewährt. „Ein zentraler Punkt im Rahmen des Erneuerungsprojekts war zudem die stabile Anbindung der Anlagensteuerung an die zentrale Repower-Leitstelle in Robbia, wodurch nun eine zuverlässige Überwachung und Regelung des Kraftwerks gewährleistet ist – das war in der Vergangenheit aufgrund diverser Ausfälle und Störungen durch die Sekundärtechnik nicht der Fall“, sagt der Projektleiter: „Neben der Modernisierung der Primär- und Sekundärtechnik wurde zudem auch die Klimatisierung im Maschinengebäude erheblich verbessert. Vor der Erneuerung kam es immer wieder vor, dass die Anlage aufgrund der vom Generator verursachten Abwärme auf Störung ging. Diese Problematik gehört durch den Einbau einer aktiven Klimaanlage in der Zentrale nun endgültig der Vergangenheit an.“
Repower modernisiert weiter
Kurz vor dem Wintereinbruch ging das rundum modernisierte Kraftwerk Ferrera im November 2024 wieder ans Netz. Wenige Monate nach der Wiederinbetriebnahme kann Gabriele Castellina ein rundum positives Resümee über das Erneuerungsprojekt ziehen: „Die notwendige Sanierung des Kraftwerks zur Sicherstellung der ordnungsgemäßen Funktionalität und Erzeugung der Anlage hat im Großen und Ganzen sehr gut geklappt. Es ist zwar keine erhebliche Produktonssteigerung zu erwarten, dennoch ist der sichere Betrieb der Anlage und deren Verfügbarkeit durch die umfassenden Modernisierungsmaßnahmen für die kommenden Jahre gewährleistet. Der Projektleiter betont, dass der Erhalt der bestehenden Kraftwerke auch weiterhin eine hohe Priorität in der Repower-Unternehmensstrategie einnimmt, wie eine ganze Reihe von aktuellen Projekten zeigt. Erst Ende Januar 2025 wurde das erneuerte Repower-Kleinwasserkraftwerk Papierfabrik 2 in der Gemeinde Landquart wieder in Betrieb genommen. Wie beim Kraftwerk Ferrera wurden auch dort die Turbine und der Generator revidiert, zusätzlich wurde die gesamte Sekundärtechnik inklusive Niederspannung ersetzt. Beim leistungsstärksten Repower-Kraftwerk in Poschavio ist man gerade dabei die Wasserfassung am Speichersee komplett zu erneuern, darüber hinaus wird das Großkraftwerk um zwei komplett neue Dotierkraftwerke ergänzt.
Erschienen in zek HYDRO, Ausgabe 1/2025