Nach rund vierjähriger Bauzeit hat die SAK (St.Gallisch-Appenzellische Kraftwerke AG) Anfang September in Flums das neue Wasserkraftwerk Schils feierlich eröffnet.

Vorausgegangen waren umfassende Erneuerungs- und Sanierungsarbeiten, innerhalb von zwei Bauphasen wurde die gesamte Kraftwerksinfrastruktur – zwei Wehranlagen, Druckrohrleitungen, Wasserstollen und Zentrale inkl. zwei Pelton-Maschinensätzen – neu errichtet bzw. modernisiert. Für die bauliche und technische Umsetzung des Vorzeigeprojekts setzte die SAK auf bewährte Branchenspezialisten aus dem Alpenraum. Dank der umfassenden Erneuerung des Wasserkraftwerks Schils, in das die SAK rund 37 Mio. CHF investierte, konnte die durchschnittliche Jahresproduktion an Ökostrom um rund 20 Prozent auf ca. 48,5 GWh gesteigert werden.

Die 1914 gegründete SAK mit Sitz in St. Gallen stellt an sich den Anspruch, das innovativste Energieversorgungsunternehmen der Ostschweiz zu sein. Zum Unternehmensportfolio des Komplettanbieters zählen Stromerzeugung, Strom- und Wärmelieferung, ein modernes Glasfasernetz, leistungsfähige Internet-, TV-, Telefon- und mobile Dienste sowie die Förderung von E-Mobilität und erneuerbare Energien. Traditionell zählen die Produktion und die Lieferung  von Strom aus nachhaltigen Ressourcen zu den wirtschaftlichen Kernaktivitäten der SAK. Der Großteil des selbst erzeugten Stroms stammt aus insgesamt zehn Wasserkraftwerken im Kanton St. Gallen, von denen acht Anlagen zur Gänze im Eigenbesitz der SAK stehen. Darüber hinaus produziert die SAK mit gesamt vier Biomasseanlagen Wärme und Strom und nutzt an einer Vielzahl von Photovoltaik-Dachanlagen die saubere Kraft der Sonne zur Energiegewinnung.

Deutliches Erzeugungsplus
Anfang September stellte die SAK mit der feierlichen Eröffnung des neu gebauten Kraftwerks Schils in der Gemeinde Flums ihr jüngstes Wasserkraftprojekt der Öffentlichkeit vor. Am 4. September erhielt die Bevölkerung bei einem Tag der offenen Tür Gelegenheit für Einblicke in die moderne Technik der neuen Kraftwerkszentrale, die direkt neben dem Kulturzentrum Flumserei am Ortsrand hochgezogen wurde. Die offizielle Eröffnung fand bereits am 3. September mit Projektinvolvierten der SAK, Lieferanten, Partnern sowie Gästen aus Politik und Wirtschaft im Veranstaltungsbereich der Flumserei statt. In ihren Redebeiträgen erörterten die SAK-Vertreter unter anderem Ausblicke auf die Energiezukunft des Kantons St.Gallen und der Schweiz, die Projektentstehung und seinen Verlauf sowie dessen erfolgreiche Abschlussbilanz. Insgesamt investierte die SAK rund ca. 37 Mio. CHF in die Erneuerung des Kraftwerks Schils. Durch die Modernisierung und den Umbau der Anlage steigert sich die durchschnittliche Jahresproduktion von zuvor ca. 40 auf rund 48,5 GWh um etwa 20 Prozent. Damit ist das Wasserkraftwerk Schils die dritterzeugungsstärkste Anlage im Kanton St.Gallen.

Eine Zentrale ersetzt fünf Gebäude
Die Planungsarbeiten für das vielseitige Bauprojekt starteten im Jahr 2014 und sahen Erneuerungs- und Sanierungsmaßnahmen an verschiedenen Orten entlang der gesamten technischen und baulichen Infrastruktur vor. SAK-Projektleiter Christian Neff erklärt im Gespräch mit zek HYDRO, dass die Altanlage ursprünglich aus fünf Maschinengebäuden und acht Maschinengruppen bestand. Die erste Zentrale „altes Sägengüetli“ wurde 1899 zeitgleich mit der Zwischenstufe Pravizin zur Elektrifizierung der Flumser Spinnerei Spoer­ry errichtet. 2009 musste die Spinnerei schließlich aus wirtschaftlichen Gründen den Betrieb endgültig einstellen, heute beherbergt das einstige Industrieareal mit seinen adaptierten Büroflächen eine ganze Reihe von Unternehmen und das bekannte Kulturzentrum Flumserei. Das Wasserkraftwerk der ehemaligen Spinnerei wurde im Laufe seines Bestehens stetig umgebaut und erweitert. 2014 übernahm schließlich die SAK das Kraftwerk von der Innobas AG und startete mit den Planungen für eine umfassende Erneuerung der Traditionsanlage. Neben der neuen Zentrale, in der die beiden Maschinensätze „Aeuli“ und „Bruggwiti“ – benannt nach den Standorten ihrer zwei ebenfalls erneuerten Wasserfassungen – Strom produzieren, wurde auch der komplette Kraftabstieg erneuert. Die Druckleitung Bruggwiti hat eine Gesamtlänge von 4.553 m, wovon ca. 2.500 m durch einen Stollen verlaufen. Von der Fassung Aeu­li erstreckt sich die dazugehörige Druckleitung über eine Länge von 2.056 m. Bereits 2015/16 wurde der obere Teil des Bruggwiti­strangs erneuert. In der zweiten Phase wurde die Zwischenstufe in Pravzin aufgelöst und in diesem Zug auch die beiden rund 540 m langen Druckrohrleitungsabschnitte (Bruggwiti DN1000, Aeuli DN600) im unteren Bereich Richtung Zentrale neu erstellt. Durch die Auflösung der Zwischenstufe Pravzin aus Alters- und Effizienzgründen kann das vorhandene Gefälle bis ins Tal nun optimal zur Stromgewinnung genutzt werden. Die Baubewilligung für den Neubau in Flums erfolgte im Jahr 2018 ohne eine einzige Einsprache. Christian Neff ist hoch zufrieden mit dem Projektverlauf: „Wir konnten trotz der Corona-Pandemie unseren straffen Zeitplan sehr gut einhalten und planmäßig Anfang 2021 mit den Anlagentests beginnen. Heute bin ich stolz auf die gesamte Mannschaft, mit welcher wir das komplexe Bauprojekt gemeinsam realisiert haben.“

Kollaborative BIM-Methode
Mit der Planung des Gesamtprojekts inklusive Bauleitung wurden die international aktiven Engineering-, Design- und Consulting-Spezialisten von AFRY Schweiz beauftragt. AFRY setzte bei dem Projekt auf die kollaborative „Building Information Modelling“ (BIM)-Methode. Dabei handelt es sich vereinfacht ausgedrückt um eine softwaregestützte Arbeitsmethode für die Planungsvernetzung im Baubereich. „Die komplette Zentrale wurde zusammen mit Sub-Planern, dem Bauherrn, Lieferanten und Unternehmern gemeinsam entwickelt. Die über 60 digitalen Teilmodelle der Zentrale wurden in insgesamt sechs Kollaborations-Workshops und 16 wöchentlich getakteten Modellaktualisierungen nach und nach verfeinert und aufeinander abgestimmt“, heißt es in einem Beitrag zum Wasserkraftwerk Schils auf der AFRY-Webseite. In diesem Beitrag wird auch SAK-Projektleiter Christian Neff zitiert, der in der Anwendung der BIM-Technologie deutliche Vorzüge gegenüber klassischen Methoden sieht: „Die Vorteile liegen vor allem in der vereinfachten Koordination der Schnittstellen unter den verschiedenen Gewerken. Zudem findet die Detailplanung viel früher statt, so dass die meisten Konflikte schon in der Planungsphase gelöst und angepasst werden konnten.“

Bewährte Unternehmen am Zug
Christian Neff lässt nicht unerwähnt, dass sowohl die am Projekt beteiligten SAK-Mitarbeiter als auch die ausführenden Unternehmen sehr gute Arbeit geleistet haben. Dies verwundert nicht, die Aufzählung der beteiligten Unternehmen listet ausschließlich bekannte Branchenspezialisten auf, deren Lösungen im Kleinwasserkraftsektor für fundiertes Know-how und bewährte Qualität stehen. So wurde der Small Hydro-Weltmarktführer ANDRITZ Hydro mit der Lieferung des gesamten elektromechanischen und leittechnischen Equipments beauftragt. Der Bau der neuen Kraftwerkszentrale wurde von der Strabag AG erledigt, für die Betonarbeiten der komplett erneuerten Wasserfassung Bruggwiti sorgte die Zindel + Co. AG. Die Herstellung der oberirdisch geführten Druckrohrleitungen aus Stahl DN1000 und DN600 vom Gebiet Pravizin nach Flums wurde von der Kelag Systems AG durchgeführt. An der kleineren Wasserfassung Aeuli wurden die Schützen und Regelorgane von der Schweizer Fäh Maschinen- und Anlagenbau AG wieder in Stand gesetzt und diverse Betonarbeiten durchgeführt.

Stahlwasserbau von Wiegert & Bähr für Wehranlage Bruggwiti
Die Wehranlage Bruggwiti wurde komplett neu errichtet. Entstanden ist das neue Bauwerk direkt neben dem bestehenden Speichersee, dessen Fassungsvermögen von knapp 42.000 m³ Wasser bei einer kompletten Entleerung die Turbine Bruggwiti für rund 4 Stunden unter Volllast antreiben kann. Weiter in Verwendung blieb auch der vorhandene Entsander, der durch den Einzug einer Betonwand entsprechend adaptiert wurde und nun aus zwei separaten, nach oben hin offenen Kammern besteht. Zum Aufstauen der Schils dient eine einseitig hydraulisch angetriebene Wehrklappe. Die Spülgasse wird mit einer hydraulischen Segmentschütze abgesperrt. Der Wassereinzug erfolgt zunächst über einen seitlich angeordneten Grobrechen, danach fließt das Triebwasser durch einen offenen Betonkanal, in dem ein vertikaler Feinrechen mit 12 mm Stababstand eine Barriere für Geschwemmsel und Laub bildet. Durch den Rechen strömt das Wasser schließlich auf direktem Weg in das Entsanderbecken und von dort weiter in den Speichersee. Geliefert und montiert wurde das gesamte Stahlwasserbau­equipment von der südwestdeutschen Wiegert & Bähr GmbH, deren Lösungen branchenweit einen hervorragenden Ruf genießen. Projektleiter Michael Wiegert ergänzt, dass neben dem gesamten Stahlwasserbauequipment wie Schützen, Wehrklappe, Grob- und Feinrechen inklusive Rechenreinigungsmaschine und Hydraulikaggregaten auch die Steuerung der Wehranlage zum Lieferumfang von Wiegert & Bähr zählte. Die an die übergeordnete Leittechnik des Kraftwerks gekoppelte Steuerung sorgt für den sicheren und vollautomatischen Betrieb der Wehranlage Bruggwiti. Wiegert & Bähr-Geschäftsführer Markus Rest freute sich bei der Eröffnungsfeier über ein weiteres erfolgreiches Projekt, dem auch die schwierigen Begleitumstände während der Corona-Pandemie nichts anhaben konnten.

Ökologische Aufwertung erzielt
Mit der Generalerneuerung des Kraftwerks Schils konnten neben der in energietechnischer Hinsicht erfreulichen Erzeugungssteigerung auch eine ganze Reihe von ökologischen Verbesserungen erzielt werden. „Unter anderem wird bei der Wasserfassung Bruggwiti die Restwassermenge neu saisonal dotiert und auch gegenüber der früheren Konzession leicht erhöht, womit der Grundabfluss im Schils erhöht werden konnte. In der Zentrale wurde für das turbinierte Wasser der Aeuli­-Maschine ein separater Kanal gebaut, welcher das Wasser direkt nach der Schluchtstrecke dem Schils zurückgibt. Dadurch konnte die Schwall/Sunk-Problematik im Tal verbessert und darüber hinaus auch eine Optimierung der Flora und Fauna des Gewässers erreicht werden“, so Christian Neff. Koordiniert wurden die Arbeiten mit verschiedenen Umweltverbänden. Mit dem Neubau der Wasserfassung Bruggwiti wurde ein Vertical-Slot-Pass als Fischaufstieg sowie eine Fischabstiegsanlage mittels geschwungener Metallrinne ins Unterwasser realisiert. Damit ist die fischökologische Durchgängigkeit am Querbauwerk nun in beide Richtungen sichergestellt. An der Fassung Aeu­li musste wegen des für Fische zuvor schon bachaufwärts unpassierbaren Gewässer­abschnitts nur eine Abstiegsmöglichkeit geschaffen werden. Zudem wurde ein bestehender Sohlenfixpunkt bei der alten Winterfassung Bruggwiti entfernt. Dieser befand sich ca. 500 m flussaufwärs von der neuen erstellten Wasserfassung Bruggwiti. Damit konnte eine Gewässerstrecke von mehr als 8 km vernetzt werden. Diese Strecke erstreckt sich von der Aeulifassung über die Wasserfassung Bruggwiti und das nationale Auenschutzgebiet „Schilssand“ bis hin zu verschiedenen Seitenbächen. Eine besondere Maßnahme verlangte die letzte im Kanton St.Gallen bekannte Population der kleinen Hufeisennase-Fledermaus, die sich im aufgelassenen Kraftwerksgebäude der ehemaligen Zwischenstufe Pravizin eingenistet hat. Um den geschützten Tieren ihr gewohntes Habi­tat bestmöglich zu erhalten, wurde von einem Abriss des Gebäudes abgesehen und im Dach eine hölzerne Wärmeglocke installiert. Umgesetzt wurde diese Maßnahme im Rahmen des Wasserkraftprojektes in enger Begleitung des kantonalen Fledermausbeauftragten. Beobachtungen zeigen, dass die gut 150 Tiere die neue Umgebung gut anzunehmen scheinen, bestätigt SAK-Mediensprecher Roman Griesser.

Andritz rüstet Zentrale VON A-Z aus
Für die beiden alten Turbinen aus den Zentralen Sägengüetli hat sich die SAK einen besonders vorbildlichen Verwendungszweck überlegt. Die rund 30 Jahre alten Maschinen wurden nach der Demontage im Sommer 2019 an das Hilfswerk gespendet und nach Afrika in den Kongo transportiert. Dort erzeugen die Turbinen im Rahmen des humanitären Projekts „Brot für die Welt“ Strom für ein Waisenhaus. Die neue Kraftwerkszentrale in Flums wurde von ANDRITZ Hydro mit dem Letztstand moderner Elektro­mechanik und Leittechnik ausgestattet. ANDRITZ-Projektleiter Michael Kühne bekräftigt, dass die hydraulischen Profile der Maschinen und die Laufrad-Geometrien der Pelton-Räder ein Maximum an Effizienz aus dem Wasserdargebot der Schils holen – sowohl unter Volllast als auch im Teillastbereich. Die kleinere Turbine Aeuli wurde in horizontalachsiger Ausführung gefertigt und erreicht bei einer Bruttofallhöhe von 368,05 m und 0,7 m³/s Ausbauwassermenge eine Engpassleistung von 2.130 kW. Das Laufrad dreht mit 1.000 U/min und treibt einen direkt gekoppelten Synchron-Generator von Indar an. Der wassergekühlte Energiewandler hat eine Betriebsspannung von 6.300 V und wurde auf eine Nennscheinleistung von 2.450 kVA ausgelegt. Noch um ein Vielfaches leistungsstärker kann die vertikalachsige Pelton-Turbine Bruggwiti Ökostrom erzeugen. Dem mit fünf innenliegenden, ebenfalls hydraulisch geregelten Düsen ausgestatteten Kraftpaket steht eine Bruttofallhöhe von ca. 490 m und im Idealfall eine Ausbauwassermenge von 2,6 m³/s zur Verfügung. Damit schafft die Turbine unter Volllast eine Engpassleistung von 11.210 kW. Der ebenfalls von Indar gefertigte Generator ist in vertikal­achsiger Richtung direkt mit dem Pelton-Laufrad DN1.195 mm gekoppelt und dreht mit 750 U/min. Wie beim kleineren Gegenstück erfolgt die Kühlung des auf 13.5000 kVA Nennscheinleistung ausgelegten Generators mit einem im Unterwasserbereich platzierten Wärmetauscher, der auch im Volllastbetrieb für optimale Betriebstemperaturen sorgt. Komplettiert wurde der ANDRITZ-Lieferumfang durch das gesamte elektro- und leittechnische Equipment der Anlage, darunter die Niederspannungseinrichtung, die drei Transformatoren, die ­Kühlwasseraggregate, Hilfsbetriebe, Lüftung, ­Heizung, den Hallenkran sowie die Automatisierung der Kraftwerksanlage inklusive den beiden Wasserfassungen.

Lokale Stromgewinnung forcieren
Die SAK-Vertreter und die Gäste aus Politik und Wirtschaft zeigten sich bei der offiziellen Eröffnung und dem anschließenden Tag der offenen Tür sehr erfreut über das rege Interesse der Bevölkerung am neuen Wasserkraftwerk Schils. Regierungsrätin Susanne Hartmann, Vorsteherin des Baudepartement St. Gallen und seit Juli 2020 Mitglied im SAK-Verwaltungsrat, betonte in Ihrer Rede die besondere Bedeutung des Kraftwerks für den Kanton: „Mit der Produktionssteigerung des Wasserkraftwerks Schils leistet die SAK einen wichtigen Anteil beim Zubau erneuerbarer Energien in St.Gallen, basierend auf dem kantonalem Energiekonzept.“ Für den SAK-CEO Stefano Garbin bleiben Investments in die lokale Stromgewinnung von zentraler Bedeutung: „Mit Investitionen in Zukunftsmärkte unterstützt die SAK die Energiewende in der Ostschweiz. Denn nur mit umfassenden Investitionen in erneuerbare Energiequellen kann die steigende Nachfrage langfristig gesichert werden. Nebst Wasserkraft engagiert sich die SAK vor allem auch in der lokalen Stromerzeugung aus Photovoltaik und Biomasse.“ Adriano Tramèr, Leiter des Geschäftsbereichs Produktion SAK, zeigte sich naturgemäß sehr erfreut über das Erzeugungsplus des neuen Wasserkraftwerks: „Durch die Leistungserhöhung kann das Kraftwerk künftig 11.200 Haushalte mit Strom aus lokaler Wasserkraft versorgen. Das sind knapp 2.000 Haushalte mehr als bisher. Die SAK investiert damit weiter in erneuerbare Energien aus der Region und unterstützt so den Produktionsstandort Schweiz.“