Bayerischer Turbinenspezialist setzt weiter auf Innovationskraft und bewährte Technik

Seit über 20 Jahren behauptet sich WATEC-Hydro mit seinen Maschinen am Markt und genießt einen hervorragenden Ruf in der Branche. Wer moderne, leistungsstarke Turbinen für Niederdruckstandorte sucht, kommt am Wasserkraftspezialisten aus dem Unterallgäuer Heimertingen nicht vorbei. Mittlerweile kann das mittelständische Unternehmen auf rund 350 erfolgreich umgesetzte Kleinwasserkraftwerke verweisen, zwei davon zuletzt 2024 auch in Österreich. Dass Innovation bei WATEC-Hydro großgeschrieben wird, belegt die jüngste Initiative des Turbinenbauers: Im Januar 2025 wurde das hydraulische Design der WATEC-Maschinen von den Forschern der Universität Stuttgart auf Herz und Nieren untersucht. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass noch kleine Steigerungen im Teil- wie im Spitzenlastbereich möglich sein werden.

Zuverlässigkeit, Robustheit und natürlich hohe Wirkungsgrade: Vor allem diese Qualitäten erwarten sich Kraftwerksbetreiber von einer modernen Wasserkraftturbine. Das weiß man auch beim bayerischen Wasserkraftspezialisten WATEC-Hydro und setzt daher seit zwei Jahrzehnten alles daran, diese Erwartungen zu erfüllen. Das Unternehmen ist spezialisiert auf leistungsstarke doppeltregulierte Kaplanturbinen in unterschiedlichen Varianten. Obgleich man in Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit auf einen gewissen Grad an Standardisierung baut, sind WATEC-Turbinen keine serienmäßig produzierten Maschinen, wie WATEC-Geschäftsführer Dr.-Ing. Daniel Brumme betont: „Jede Anlage wird von uns individuell an die jeweiligen Standortanforderungen und an die Wünsche des Kunden angepasst. Das heißt, jede einzelne Anlage wird im Grunde maßgeschneidert.“ Mit dieser Firmenphilosophie befindet sich der bayerische Wasserkraftspezialist seit Jahren auf der Erfolgsspur. Die Auftragsbücher für 2025 sind bereits vollständig gefüllt, und auch das vergangene Jahr 2024 fasst Daniel Brumme als erfolgreich zusammen. Ihm und seinem Team ist es gelungen, im abgelaufenen Jahr wieder einige neue Kleinkraftwerke in den Kernmärkten Deutschland, Österreich, Schweiz und Frankreich auszurüsten. Ein Blick auf die beiden Referenzanlagen in Österreich zeigt, dass mit modernen Turbinen von WATEC-Hydro erhebliche Sprünge in Sachen Performance und Zuverlässigkeit möglich sind.

Kraftwerk Pöll-St.Pölten, Niederösterreich
Der Linke Traisenwerkbach in Niederösterreich gilt als uralter Mühlenstandort. Der Ausleitungskanal aus der Traisen versorgt auch heute noch rund 23 Kleinwasserkraftwerke an seinem Lauf. Eines davon ist das Kraftwerk Pöll-St. Pölten, das aus der historischen „Maiermühle“ hervorging. Die Mühle wurde in den 1920er Jahren für die Stromgewinnung umgebaut, erzählt der Planer des neuen Kraftwerks Dipl.-Ing. Georg Zeleny von Zeleny Infrastrukturplanung aus Traismauer. „Vor 20 Jahren wurden an dem Standort Wohnungen errichtet – und das war der wesentliche Grund, warum die Anlage damals stillgelegt wurde.“ Doch heute wird am historischen Mühlenstandort wieder Strom produziert – sauber, effizient und nachhaltig. Seit August letzten Jahres ist das Kraftwerk Pöll-St. Pölten in Betrieb. Realisiert wurde die Anlage von der KW Pöll GmbH, die bei der technischen Ausrüstung ihres Kleinkraftwerks auf die Erfahrung und Kompetenz von WATEC-Hydro setzte. „Wir haben für das Kraftwerk neben unserer bewährten doppeltregulierten Kaplanturbine auch den Permanentgenerator, das Hydrauliksystem, die Saug- rohrschalung sowie die Steuerung mit einer speziell angepassten Blindleistungskompensation geliefert“, fasst Daniel Brumme zusammen und ergänzt: „In den vergangenen Jahren haben wir erhebliche Ressourcen – Zeit, Kapital und Fachwissen – in die Entwicklung leistungsstarker Blindleistungskompensatoren investiert. Unser Ziel: den neuen technischen Anforderungen der Netzbetreiber mit unserem PMG optimal gerecht zu werden.“ Dass dies gut gelungen ist, kann Planer Georg Zeleny nur unterstreichen: „Die Anlage funktioniert heute sehr gut. Mit einer Nennleistung von 105 kW konnte auch ein deutlicher Sprung im Effizienzvergleich zum Altbestand erreicht werden.“

Kraftwerk Ragnitzmühle, Steiermark
Ebenfalls im August letzten Jahres wurde an einem Ausleitungskanal an der Ragnitz, rund 40 Kilometer südlich von Graz, ein weiteres Kleinkraftwerk mit neuem WATEC-Hydro-Equipment ans Netz genommen. Das Kraftwerk Ragnitzmühle ersetzt zwei Altanlagen aus 1896 und 1953, die mit ihren bestehenden Francis-Turbinen zusammen eine Ausbauleistung von rund 250 kW erreichten. „Die Maschinen wurden zwar in den 1980ern noch einmal überholt, aber nun hatten sie das Ende ihrer technischen Lebensdauer erreicht. Nachdem behördlich auch die Umsetzung einer Fischaufstiegshilfe gefordert war, entschloss sich die Betreiberin, die Firma Kiendler, zu einem kompletten Neubau“, sagt der Projektleiter der Firma Kiendler, Prokurist Ing. Reimar Zrinski. Warum man dabei auf die Technik des bayerischen Turbinenspezialisten setzte, erklärt Reimar Zrinski mit den bisherigen guten Erfahrungen: „Wir hatten bereits in Kärnten Erfahrungen mit einer Turbine von WATEC-Hydro sammeln können. Und die waren ausgezeichnet. Außerdem konnten andere Anbieter weder in puncto Technik noch beim Preis-Leistungsverhältnis mithalten.“

Konkret lieferten die bayerischen Wasserkraftprofis auch für dieses Projekt neben der doppeltregulierten Kaplanturbine den Generator – in diesem Fall einen direkt gekoppelten Synchrongenerator mit 152 U/min – und dazu noch die Schalungen für Einlauf und Auslauf. Für Daniel Brumme und sein Team eine durchaus besondere Referenz: „Zum einen war es für uns Premiere, dass wir mit dem tschechischen Generatorenhersteller TES VSETIN zusammengearbeitet haben. Und zum anderen handelt es sich um die bislang größte WATEC-Maschine in Österreich. Die Turbine hat ein Gewicht von 13,2 Tonnen, der Generator bringt immerhin 11,6 Tonnen auf die Waage.“ Nach den ersten Betriebsmonaten fällt das Fazit der Betreiber sehr positiv aus. Nicht nur, dass die Anlage flüsterleise arbeitet. Darüber hinaus weist sie einen Effizienzschub um rund 20 Prozent Plus auf. „Mit der neuen Technik und dem modernen hydraulischen Design, aber auch dank geringfügiger Erhöhung von Ausbauwassermenge und Fallhöhe, erreicht die Anlage heute 300 kW Leistung. Angesichts des relativ konstanten Zustroms im Ausleitungskanal rechnen wir im Regeljahr mit einer Erzeugung von rund 2,5 GWh“, freut sich Reimar Zrinski, der darauf verweist, dass Steuerung, Leittechnik und Elektroinstallation für beide Anlagen durch die hauseigene Kiendler Elektrotechnik ausgeführt wurden und die Abstimmung und Zusammenarbeit mit WATEC perfekt funktionierten.

Kompensatoren funktionieren
Speziell die Weiterentwicklungen in Sachen Blindleistungskompensation, die WATEC-Hydro in den letzten Jahren in enger Abstimmung mit einem bewährten Partner in Sachen Steuerungstechnik umsetzen konnte, machen sich heute bezahlt. Die Lösungen für die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Blindleistungskompensation, die eben von Netzbetreiber zu Netzbetreiber variieren können, haben sich mittlerweile längst bewährt und werden in der Regel von den Netzbetreibern angenommen und akzeptiert, wie auch das Projekt St. Pölten zeigt.

Zurück zu den Wurzeln – Mit Blick nach vorne
Dass WATEC-Hydro auch in Zukunft zur Spitzenklasse der Hersteller gehören wird, steht für Geschäftsführer Dr.-Ing. Daniel Brumme außer Frage. Er stellt klar, dass in einer schnelllebigen Zeit Stillstand Rückschritt bedeute. Daher hat der CEO im Sommer 2024 entschieden, das sehr gute Turbinendesign der WATEC-Maschinen einer wissenschaftlichen Prüfung zu unterziehen, um den hohen Qualitätsstandard langfristig zu sichern und weiter zu optimieren. „Bis Ende Januar 2025 wurde unser Turbinendesign von Spezialisten des IAG – Institut für Aerodynamik und Gasdynamik der Universität Stuttgart untersucht und auf eventuelle Optimierungsmöglichkeiten überprüft.“ Für den bayerischen Turbinenbauspezialisten ist das quasi eine Rückkehr zu den eigenen Wurzeln. Schließlich wurde genau hier, an den Rechnern der Uni Stuttgart, das originale Design von Leit- und Laufrad der mittlerweile hundertfach bewährten WATEC- Turbine entwickelt. Damals noch im vereinfachten 2D-Verfahren. Das Design der WATEC-Turbine bewährt sich bis heute. Mithilfe neuester Berechnungsmethoden können allerdings noch messbare Verbesserungen erzielt werden.

Effizienzsteigerung im Bereich des Möglichen
Die Grundlage für diese in Aussicht stehende Optimierung bilden fortschrittliche 3D- Simulationsverfahren, wie sie heute auch von den Wissenschaftlern der Universität Stuttgart eingesetzt werden. In den letzten fünf Jahren haben sich diese Verfahren hinsichtlich der immer höheren Rechenleistungen signifikant weiterentwickelt. Dabei steht insbesondere bei einer Niederdruckmaschine wie der doppeltregulierten Kaplan-Turbine die zentrale Herausforderung im Fokus: Wie lässt sich die optimale Abstimmung zwischen Leitrad- und Laufradposition realisieren, um die bestmögliche Gesamtperformance der Anlage zu erzielen? „Das Hauptziel liegt in der Effizienzsteigerung – sowohl im Teillast- als auch im Volllastbetrieb. Darüber hinaus spielen jedoch weitere Faktoren eine Rolle, wie beispielsweise die Minimierung ungünstiger Anströmbedingungen, welche unter anderem Schwingungen oder Kavitation auslösen können,“ erklärt Dr.-Ing. Daniel Brumme, der im Rahmen seiner Dissertation selbst technische Forschungen im Bereich 3D-Simulation durchgeführt hat. Nach Abgabe des 3D-Modells einer idealisierten Halbspiralkammer mit Turbine und Saug-rohr an die Uni-Stuttgart konnte durch die konsequente Anwendung der 3D-CFD-Simulation (Computa­tional Fluid Dynamics) das Gesamtsystem der Turbine detailliert betrachtet und analysiert werden, wie verschiedene Parameter und Randbedingungen die Maschinenleistung beeinflussen. Die ersten Simulationsergebnisse aus dem Dynamik- Institut der Universität Stuttgart im Januar 2025 bestätigten die Erwartungen des WATEC-Teams. Die Optimierung der Kaplan-Turbine mittels komplexer 3D-Simulationen hat gezeigt, dass eine theoretische Effizienzsteigerung von 5 bis 6 Prozent über einen weiten Betriebsbereich bei idealisierten Annahmen möglich ist. Das ­WATEC-Team rechnet unter realen Einsatzbedingungen mit Effizienzsteigerungen von 3 bis 4 Prozent.

Erschienen in zek HYDRO, Ausgabe 1/2025