Neues Murkraftwerk Gratkorn versorgt 15.000 Haushalte mit 100 % Ökostrom

Rund zweieinhalb Jahre nach dem offiziellen Spatenstich wurde das neue Murkraftwerk Gratkorn von VERBUND und Energie Steiermark im Oktober feierlich eröffnet. Die Gemeinschaftsanlage der Projektpartner, die rund 10 Kilometer nördlich vom Zentrum der Landeshauptstadt Graz errichtet wurde, wird im Regeljahr den Strombedarf von ca. 15.000 Haushalten zu 100 Prozent auf nachhaltige Weise abdecken. Die beiden Kaplan-Turbinen wurden für 205 m³/s Ausbaudurchfluss und 6,62 m Fallhöhe konstruiert und erreichen bei vollem Zufluss mehr als 11 Megawatt Maximallleistung. Bei VERBUND und Energie Steiermark zeigte man sich im Rahmen der Inbetriebnahmefeier positiv gestimmt über das Resultat des Ökostromprojekts an der Mur, in dessen Realisierung rund 100 Millionen Euro geflossen sind.

STAURAUM ERFORDERT MASSNAHMEN

Ein weiterer wichtiger Punkt war die Ableitung der lokalen Oberflächengewässer entlang des neu geschaffenen Stauraums für das Kraftwerk. Der für den Anlagenbetrieb notwendige Aufstau hat auch Auswirkungen auf das seitlich anfallende Ober­flächenwasser, das auf beiden Seiten von der Regenentwässerung der umliegenden Siedlungen und von Bächen kommt. „Die bestehenden Einleitungen können aufgrund des angehobenen Wasserspiegels nicht mehr direkt in die Mur eingeleitet werden, sondern müssen gesammelt weiter flussabwärts zum Unterwasser transportiert und dort in die Mur eingeleitet werden“, erklärte Magdalena Lugitsch vom Planungsbüro Kratzer & Partner ZT GmbH im Rahmen eines Projektberichts auf der Webseite des Rohrexperten Amiblu. Amiblu war für die Lieferung der Transportleitungen zuständig, wobei das weltweit im Wasserkraft- und Industriesektor bewährte Material Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) eingesetzt wurde. Mit der Verlegung der Transportleitungen wurde die Gratkorner Filiale der Steiner-Bau GesmbH beauftragt, die auch für die Ausführung der gesamten Hoch- und Tiefbauarbeiten zuständig war. Diese verbaute am rechten Ufer der Mur auf einer Länge von knapp 800 m GFK-Rohre der Nennweiten DN1800 und DN2000 sowie auf der linken Seite 1.500 m GFK-Rohre in der Dimension DN1900. Hinzu kamen rund alle 100 m insgesamt 20 GFK-Tangentialschächte, die für spätere Wartungen vorgesehen sind, und diver­se Formteile. Indem für das rechte Murufer zwei verschiedene Rohrdimensionen gewählt wurden, konnten die Transportkosten und damit einhergehend auch CO2-Emissionen erheblich gesenkt werden. Denn durch das „Nesting“ – so wird die Rohr-­in-Rohr-Transportmethode in Fachkreisen bezeichnet – konnten doppelt so viel Laufmeter auf einem Lkw zur Baustelle befördert werden. Das unkomplizierte Handling der GFK-Rohre, die im Vergleich zu Guss- oder Betonrohren um ein Vielfaches weniger wiegen, machte sich Magdalena Lugitsch zufolge auf der Baustelle bezahlt. „Gerade auf der rechten Uferseite war eine kompakte Bauweise erforderlich, da die Baugrube durch die Mur einerseits und die parallel verlaufende Bahntrasse andererseits begrenzt wird.“

NEUE BESTMARKE FÜR SALZBURGER STAHLWASSERBAUPROFIS

Das baulich-technische Grundkonzept des neuen Wasserkraftwerks in Gratkorn orientierte sich deutlich an bestehenden Anlagen an der mittleren Mur. Auch beim neuen Murkraftwerk erfolgt die Wasserhaltung durch eine aus drei Feldern bestehende Wehranlage, das direkt daneben angeordnete Krafthaus mit seinen beiden Maschinensätzen befindet sich in Gratkorn auf der orographisch rechten Gewässerseite. Für die Lieferung der Stahlwasserbauteile – konkret handelte es sich dabei um hydraulisch betätigte Segmentschützen mit aufgesetzten Klappen – war die in Salzburg ansässige GMT Wintersteller GmbH zuständig. Im Gespräch mit zek HYDRO bei der Eröffnungsfeier betonte GMT-Projektleiter Christian Reiter, dass es sich beim Auftrag für das Kraftwerk Gratkorn um kein alltägliches Projekt für die Tennengauer Stahlbauexperten handelte. „Segmentschützen mit aufgesetzten Klappen haben wir zwar schon viele gefertigt – die Größe der einzelnen Gewerke mit einer Gesamthöhe von jeweils 8 m bzw. einer Breite von ca. 13,5 m stellte für uns aber eine neue Bestmarke dar. Diese Abmessungen erforderten sowohl bei der Konstruktion als auch bei der Fertigung ein ausgefeiltes Konzept. Denn die Größe der drei Schützen wirkte sich natürlich auch auf deren Gewicht aus. Das bedeutete beispielsweise, dass wir die maximale Kapazität unserer Werkstattkräne, die jeweils auf 20 t Hubgewicht ausgelegt sind, nicht überschreiten durften.“ Dem Fertigungsprozess der Wehrverschlüsse ging eine rund einjährige Konstruktionsphase voraus, innerhalb derer die statischen Berechnungen und Detailplanungen durchgeführt und die finalen Genehmigungen von der Auftraggeberseite eingeholt wurden. Aufgrund der beträchtlichen Abmessungen und des Gewichts erfolgte die Anlieferung der tonnenschweren Bauteile mit mehreren Schwertransporten. Die fachgerechte Montage der Verschlusssysteme durch GMT-Techniker startete im Sommer des Vorjahres und konnte innerhalb weniger Monate erfolgreich abgeschlossen werden.

MULTIFUNKTIONS-RECHENREINIGER VON MUHR

Am Einlaufbereich neben der Wehranlage halten zwei vertikale Schutzrechen größeres Geschwemmsel vom Eintritt in den Triebwasserweg ab. Zur Entfernung des Treibguts kommt eine Rechenreinigungsmaschine vom bayerischen Branchenexperten Muhr zum Einsatz. Konkret handelt es sich um einen multifunktionalen Knickarm-Rechenreiniger der Hydronic-Systemreihe. Die dreh- und auf Schienen fahrbare Maschine ist mit einer Greiferharke ausgerüstet und sorgt damit für das vollautomatische Reinigen des Schutzrechens sowie den Rechenguttransport in den Sammelcontainer. Eine manuelle Bedienung der Maschine zum punktgenauen Aufnehmen von Treibgut ist natürlich auch möglich, diese erfolgt in einer eigenen Fahrerkabine. Ihre Stärken können die Hydronic-Rechenreiniger der M-Reihe zudem auch beim Abdriften und Abschöpfen von Schwemmgutteppichen unter Beweis stellen. Eine wichtige Rolle beim Bau des neuen Kraftwerks spielte selbstverständlich auch die ökologische Durchgängigkeit. Um den Gewässerlebewesen eine Passage am Querbauwerk vorbei ins Oberwasser zu ermöglichen, wurde eine kombinierte Fisch­wanderhilfe errichtet. Der auf die Leitfischart Huchen ausgelegte Fischpass setzt sich im Wesentlichen aus zwei Teilen zusammen. Im ersten Abschnitt schwimmen die Fische vom Unterwasserbereich ausgehend durch einen technisch ausgeführten Beckenpass, der schließlich in ein naturnahes Gerinne übergeht, und die Lebewesen sicher ins Oberwasser leitet. Darüber hinaus wurde im Zuge des Ökostromprojekts ein ganzes Bündel an Maßnahmen zum bestmöglichen Schutz von Flora und Fauna geschnürt. Dies beinhaltete die Vermeidung bzw. Verminderung negativer Projektauswirkungen, aber auch die Kompensation durch Ausgleich oder Ersatz sowie die Renaturierung des Projektgebiets.

LEISTUNGSSTARKE TURBINEN IM EINSATZ

Ein wesentliches Merkmal unterscheidet das Wasserkraftwerk Gratkorn von anderen Murkraftwerken, so David Oberlerchner: „Üblicherweise wird bei Anlagen an der mittleren Mur mit horizontalachsigen Kaplan-Turbinen Strom erzeugt. Heutzutage kann dank moderner Berechnungsmethoden und Modellversuchen das Kavitationsverhalten bereits vor der Fertigung detailliert bei unterschiedlichen Betriebs­zuständen nachgebildet und die Turbinen entsprechend konstruiert werden. Das Resultat sind vertikalachsige Maschinen, die ohne Abschläge auf einer höheren Kote, bezogen auf den Unterwasserpegel, eingebaut werden können, was sich in weiterer Folge positiv auf die Baukubatur und die Kosten auswirkt.“ Der Projektleiter ergänzt, dass mit der Entscheidung für den vertikalachsigen Maschinentyp zudem ein größerer Kreis an Turbinenherstellern angesprochen werden konnte. Im Zuge der europaweiten Ausschreibung konnte sich schließlich der deutsche Branchenexperte Kochendörfer den Zuschlag sichern, dessen Konzept sowohl durch das beste Preis-Leistungs-Verhältnis als auch mit der höchsten erzielbaren Jahresarbeit überzeugte. Mitbeteiligt an den Detailplanungen und der Konstruktion der Turbinen waren zudem das Grazer Büro der Prof. Jaberg und Partner GmbH, das für die CFD-Berechnungen zuständig war, sowie das Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen der TU Graz, an dessen Prüfstand ein Modellversuch im Maßstab 1 : 13,333 durchgeführt wurde.

ÖKOSTROM FÜR DAS HOCHSPANNUNGSNETZ

Der Einbau der Turbinen auf der Baustelle orientierte sich am jeweiligen Baufortschritt und erfolgte somit in mehreren Etappen. Zunächst wurden im September 2022 die Holzschalungen der beiden Saugrohre auf den Fundamten des Maschinengebäudes gezimmert. Die erste überschwere Turbinenkomponente, der Stützschaufelring, wurde im darauffolgenden November angeliefert. Wegen seines beträchtlichen Gewichts von ca. 28 t wurde das Bauteil in zwei Teilen gefertigt und erst vor Ort auf der Baustelle fertig zusammengebaut. Mit der Anlieferung der Laufräder und Leitapparate ab August des Vorjahres konnte ein weiterer Meilenstein des Projekts termingerecht abgeschlossen werden. Das erstmalige Andrehen von Turbine 1, die wie ihr Maschinenzwilling auf 102,5 m³/s Ausbaudurchfluss und 6,62 m Bruttofallhöhe ausgelegt wurde, erfolgte schließlich im April 2024. Bei vollem Wasserdargebot erreichen die Kochendörfer-Turbinen im Einmaschinenbetrieb eine maximale Turbinenleistung von knapp 6 MW und im Zweimaschinenbetrieb zusammen über 11 MW. Dank ihrer doppelten Regulierfähigkeit mittels verstellbarer Laufradflügel und den Leitapparaten können die modernen Turbinen auch bei stark verringertem Wasserdargebot über ein breites Betriebsband hinweg effizient Strom erzeugen. Komplettiert werden die Maschinensätze von zwei direkt mit den Laufrädern gekoppelten Synchron-Generatoren. Die wassergekühlten Maschinen stammen vom kroatischen Hersteller Končar und werden mit exakt 107,1 U/min angetrieben. Wie der vom Kraftwerk Gratkorn erzeugte Strom ins öffentliche Netz gelangt ist laut David Oberlerchner ebenfalls nicht alltäglich: „Üblicherweise speisen Anlagen dieser Größenordnung ins 20 kV-Mittelspannungsnetz ein. Im Fall des Kraftwerks Gratkorn wäre das allerdings mit der kostspieligen Herstellung einer kilometerlangen, erdverlegten Energieableitung verbunden gewesen. Als alternative Lösung ist dann die Idee entstanden, den Strom auf kürzestem Weg in die direkt am Neubau vorbeiführende Hochspannungsleitung einzuspeisen. Dieser Variante, die mit der Errichtung einer 110 kV-Freiluftschaltanlage neben dem Maschinengebäude einherging, wurde letztendlich auch vom Netzbetreiber zugestimmt.“

MEILENSTEIN FÜR KLIMASCHUTZ

Etwa ein halbes Jahr nach dem Beginn des Probebetriebs, der mittlerweile in den vollautomatischen Regelbetrieb übergegangen ist, kann David Oberlerchner ein durchwegs positives Resümee über den Projektverlauf und das erfreuliche Endergebnis ziehen: „Das Wasserkraftwerk erzeugt seit der Inbetriebnahme problemlos Strom. Natürlich gibt es bei Anlagen dieser Größenordnung und Komplexität am Anfang einige Kinderkrankheiten zu behandeln, diese haben wir aber mittlerweile weitgehend ausgemerzt. Man kann guten Gewissens von einem erfolgreichen Projekt sprechen. Allen beteiligten Unternehmen und Personen, die sich durch eine kooperative Herangehensweise und Kommunikation ausgezeichnet haben, gebührt ein großes Kompliment.“ Viele lobende Worte über das Projekt, das den Jahresstrombedarf von ca. 15.000 durchschnittlichen Haushalten zu 100 Prozent nachhaltig abdecken wird, gab es auch bei der Eröffnungsfeier am 4. Oktober. Etwa von Landeshauptmannstellvertreter Anton Lang, der in dem Projekt einen wichtigen Beitrag für den Klimaschutz sieht: „In den vergan­genen Jahren haben wir als Landesregierung ressortübergreifend zahlreiche Maß­nahmen für den Klimaschutz gesetzt. Ein wesentlicher Teil ist auch der massive Ausbau der erneuerbaren Energien. Ich freue mich daher sehr, dass mit dem Murkraftwerk in Gratkorn ein weiterer Meilenstein zur Umsetzung gekommen ist.“

Erschienen in zek HYDRO, Ausgabe 06/2024