Im Zuge einer Komplettrevitalisierung konnte beim Kärntner Kleinwasserkraftwerk Lebek im Bezirk Feldkirchen ein nicht alltägliches Leistungsplus erzielt werden.

Ermöglicht wurde die beachtliche Leistungs- und Effizienzsteigerung durch eine ganze Reihe von Sanierungsmaßnahmen. Die vom Betreiber Günther Graier in Eigenregie durchgeführte Revitalisierung umfasste vom Rechenreiniger am Einlaufbereich über die Francis-Schacht-Turbine bis hin zur Erneuerung der Elektro- und Leittechnik sämtliche Anlagenteile. In Summe führten die durchgeführten Maßnahmen zu einer Steigerung der Engpassleistung um über 81 Prozent, das jährliche Regelarbeitsvermögen erhöhte sich um mehr als 82 Prozent.

Bereits seit über 130 Jahren nutzt das Kleinkraftwerk Lebek in der Feldkirchner Gemeinde Gnesau das energetische Potential der Gurk. Die 1886 errichtete Anlage basiert auf dem Ausleitungsprinzip, wobei das Gewässer mittels Wehranlage aufgestaut und das Triebwasser durch einen offenen Kanal zur Turbinierung ins Krafthaus geführt wird. Vor seiner jüngsten Sanierung wurde das Kraftwerk zuletzt 1941 grundlegend erneuert, damals wurde die noch heute in Betrieb stehende Francis-Schacht-Turbine installiert. Dem aktuellen Betreiber Günther Graier war die Anlage schon länger bekannt. Graier war früher beim bekannten Feldkirchner Elektro- und Energieversorgungsunternehmen Hoffmann als Kraftwerkstechniker tätig und hatte schon damals die Jahres- und Routinewartungen für die Anlage durchgeführt. „Die Stromproduktion aus Wasserkraft hat sich von meiner beruflichen Tätigkeit zu einem langjährigen Hobby entwickelt. Vor dem Kraftwerk Lebek habe ich schon in den 1990er-Jahren eine desolate Altanlage im rund 20 Kilometer entfernten Arriach erworben und Schritt für Schritt wieder in Stand gesetzt“, erklärt Graier.

Kraftwerk für 15 Jahre gepachtet
Beim Kraftwerk Lebek, das in den vergangenen Jahren aufgrund diverser Verschleißerscheinung immer mehr an Leistung eingebüßt hatte, hatte Graier ebenfalls eine Revitalisierung ins Auge gefasst. Diese sollte neben der verbesserten Funktionalität des Kraftwerks gleichzeitig zu einer Leistungssteigerung führen, die in weiterer Folge eine Vergütung mit dem geförderten Ökostromtarif möglich machen sollte. Anstatt die Anlage zu erwerben, handelte Graier mit den Besitzern Susanne und Jürgen Lebek einen Pachtvertrag aus. Darin wurde festgehalten, dass Graier die Revitalisierung übernimmt und das Kraftwerk für eine Dauer von 15 Jahren zur Stromproduktion nutzen kann. Nach dieser Zeit geht die sanierte Anlage zur Gänze wieder an die Besitzer zurück. Um einen Überblick über das ganzheitliche Sanierungspotential des Kraftwerks Lebek zu erhalten, beauftragte Graier den Kärntner Erneuerbare-Energien­-Experten Christoph Aste. Dieser erstellte mit seinem Ingenieurbüro „asteenergy“ eine umfassende Machbarkeitsstudie. Für die Instandsetzung der Turbine erfolgte ein Austausch mit den Feldkirchner Wasserkraftprofis EFG, mit denen Graier seit seiner Zeit bei der Fa. Hoffmann gute Kontakte pflegt.

Rechenreiniger automatisiert
Als zentrale leistungssteigernde Maßnahmen identifizierte Aste die Wiederherstellung der Nutzfallhöhe sowie die Erhöhung von Turbinen- und Generatorenwirkungsgraden. Durch eine ganze Reihe von Einzelmaßnahmen zwischen Februar 2018 und der Wiederinbetriebnahme im Juli desselben Jahres sollte die Revitalisierung umgesetzt werden. Zur Wiederherstellung der Fallhöhe wurde im Unterwasserbereich des Kraftwerks eine Sohlräumung durchgeführt. Dabei wurden die vom Triebwasserkanal angelandeten  Sedimente mit schwerem Gerät aus dem Gewässer entfernt, darüber hinaus erfolgte der Einbau einer Sohlschwelle. Beim Einlaufbereich konzentrierten sich die Arbeiten auf die Automatisierung der Rechenreinigungsmaschine. Die zuvor nur mit einer Zeitschaltfunktion ausgestatte Maschine kann durch den Einbau einer Pegelsteuerung nun vollständig automatisiert den vertikalen Feinrechen von angesammeltem Schwemmgut befreien. Zusätzlich wurde eine Spülrinne mit dazugehöriger Pumpe eingebaut. Durch eine Videoüberwachung kann der Einlaufbaureich visuell aus der Ferne überwacht und bei Bedarf jederzeit ein Reinigungsvorgang gestartet werden. Dank der Automatisierung des Rechenreinigers konnte die Anlagenverfügbarkeit auf über 350 Tage im Jahr angehoben werden, umgerechnet entspricht dies einem Erzeugungsplus von rund 30.000 kWh/a.

Maschinensatz komplett saniert
Fast 80 Jahre Dauerbetrieb hatten an der auf 1.850 l/s Schluckvermögen ausgelegten Francis-Schacht-Turbine deutliche Spuren hinterlassen. Abnützungen und Korrosion hatten den Komponenten der Maschine stark zugesetzt, die daraus resultierenden Wasserverluste wirkten sich direkt auf den Turbinenwirkungsgrad aus. Aufgrund verriebener Lager war auch der Leitapparat nicht mehr funktionstüchtig, weswegen die Maschine speziell bei niedrigem Wasserdargebot nicht mehr betrieben werden konnte. Aufgrund der Größe der Bauteile stellte die Instandsetzung der Turbine für Graier die größte Herausforderung dar. Neben der Reparatur des Laufrades wurden alle Komponenten der Maschine auf Vordermann gebracht. Dazu zählten die Sanierung der Leitschaufeln mit Leitschaufelbolzen, Anlenkhebel und Lagerung, die ­Sanierung der Spaltwasserringe, die Überarbeitung bzw. Sanierung der Hauptwellendichtung, das gängig Machen der Leitschaufel-Verstellwelle inklusive Neulagerung sowie die Sanierung von Abplatzungen am Beton­saugrohr. Auch der durch einen Riemen mit der Turbinenwelle verbundene Synchron-Generator Baujahr 1989 wurde einer Generalüberholung unterzogen. Die Maßnahmen umfassten die Grundreinigung der Maschine, Isolationsprüfung und Erneuerung der Isolierung sowie das Wuchten und die Neulagerung der Welle.

Neue Leistungsdimensionen
Auch der zur Turbinenregelung dienende Öldruckregler Baujahr 1941 wurde vom Betreiber wieder auf Vordermann gebracht und für den Automatikbetrieb adaptiert. In Sachen Steuerung wurde der Fokus vor allem auf den Automatisierungsaspekt und eine möglichst einfache Bedienbarkeit gelegt. Basierend auf einer Siemens-Steuerung wurde die Leittechnik für den vollautomatischen Anlagenbetrieb ebenfalls von Graier in Eigenregie programmiert. Dank Onlinezugang kann die Anlage nun rund um die Uhr via Smartphone oder PC aus der Ferne bedient und überwacht werden.
Im Gespräch mit zek HYDRO zeigten sich Gutachter Christoph Aste und Betreiber Günther Graier überaus zufrieden mit dem End­ergebnis der Anlagenrevitalisierung: „Hinsichtlich der Steigerung von Leistung und Regelarbeitsvermögen gehört das Kraftwerk Lebek sicherlich zu unseren erfolgreichsten Projekten“, sagt Aste. Gemäß seinem ­abschließenden Revitalisierungsgutachten kon­­nte die Engpassleistung am Generator von vormals 27,45 kW auf 49,75 kW erhöht werden, das entspricht einem Leistungszuwachs von über 81 Prozent. Das jährliche Regelarbeitsvermögen steigerte sich im Hinblick auf den Vergleichszeitraum zwischen 2013 und 2015 sogar um über 82 Prozent, zwischen Ende November 2018 und 2019 produzierte das Kraftwerk fast 260.000 kWh Strom.