Im Dezember 2018 starteten die Stadtwerke Schwaz im Tiroler Unterland die schrittweise Modernisierung ihres Wasserkraftwerks Vomperbach-   Unterstufe.

Mittlerweile ist die Erneuerung der 1960 fertiggestellten Anlage mit zwei Francis-Spiral-Turbinen, die unter Volllast eine Engpassleistung von ca. 1.640 kW erreichen, weit fortgeschritten. Den Beginn der Sanierungsmaßnahmen markierte der Austausch der elektrotechnischen Ausrüstung. Für die Lieferung von zwei anlagenspezifisch konfigurierten Generator-Ausleitungszellen engagierten die Stadtwerke Schwaz die Schubert Elektroanlagen GmbH, die für die Tiroler bereits eine ganze Reihe von Projekten umgesetzt hat. Dank der kompakten Spezialanfertigung von Schubert erfüllt die elektrotechnische Ausstattung nun höchste Sicherheitsstandards, darüber hinaus führt die umfassende Modernisierung zu einer erheblichen Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit und ermöglicht die Einsatztauglichkeit beim Netzwiederaufbau nach einem Blackout-Szenario.

Durchschnittlich rund 55 GWh Strom werden von den Stadtwerken Schwaz alljährlich aus ausschließlich erneuerbaren Quellen produziert und an die zahlreichen Kundinnen und Kunden verteilt. Der mit Abstand größte Anteil des erzeugten Stroms stammt aus drei zu 100 Prozent im Unternehmensbesitz stehenden Wasserkraftwerken. Mit einer Jahresproduktion von ca. 33 GWh ist das Kraftwerk Vomperbach-Oberstufe der hydroenergetische Spitzenreiter, das Kraftwerk Vomperbach-Unterstufe erzeugt jährlich rund 8,5 GWh, die Anlage Pillbach speist im Regeljahr rund 10,5 GWh in das Verteilnetz ein.  Nachdem 2005 eine Großrevision am Kraftwerk Pillbach durchgeführt wurde, erfolgte 2010 die Erneuerung des Krafthauses Vomperbach-Oberstufe. Knapp 9 Jahre später begannen die Stadtwerke Schwaz im Dezember 2018 mit der Modernisierung der Anlage Vomperbach-Unterstufe.

Technik erneuert und saniert
Das 1960 erstmals in Betrieb genommene Ausleitungskraftwerk nutzt eine Nettofallhöhe von 58 m und eine Ausbauwassermenge von 3.450 l/s. Zur Stromproduktion kommen zwei identisch konstruierte Francis-Spiral-Turbinen zum Einsatz, die unter Volllast eine Engpassleistung von rund 1.640 kW ­erreichen. Komplettiert werden die Maschinensätze durch zwei direkt gekoppelte horizontale Synchron-Generatoren mit einer Nennscheinleistung von jeweils 1.050 kVA. „Um die Anlagenverfügbarkeit auch zukünftig zu gewährleisten – das elektromechanische Equipment stammt Großteils aus den 1960er Jahren – führen wir seit Ende 2018 eine schrittweise Generalsanierung durch. Ein wesentlicher Punkt der Modernisierungsmaßnahmen ist die Sicherheit für unsere für die Betriebsführung zuständigen Mitarbeiter, die wir als unser höchstes Gut ansehen“, erklären der für das Stromnetz zuständige Betriebsingenieur Oliver Höllwarth und der Geschäftsbereichsleiter Strom Betrieb Nikolaus Ambacher von den Stadtwerken Schwaz im Ge­spräch mit zek HYDRO.

Auftrag für Bewährte Partner
Zum Beginn der Anlagenrevitalisierung fokussierte man sich auf die Erneuerung der elektrotechnischen Komponenten, konkret die Generatoren-Ausleitungsschränke. Um die Erzeugungsverluste möglichst gering zu halten, wurden die Arbeiten jeweils abwechselnd an einem Maschinensatz während der Niederwasserperiode durchgeführt. Für die Lieferung und Installation der neuen Generator-Schränke wurde der renommierte Branchenexperte Schubert Elektroanlagen GmbH beauftragt. Das in Ober-Grafendorf ansässige Unternehmen hatte für die Stadtwerke Schwaz seine Kompetenz bereits mehrfach unter Beweis stellen können. „Damit ein solches Projekt während der Planungs- und Umsetzungsphase möglichst rasch und reibungslos abgewickelt werden kann, ist es wichtig, gute Partner auszuwählen. Mit den Firmen Schubert und Geppert, die die Sanierung der Turbinen erledigen, haben wir zwei bewährte Unternehmen beauftragt, die mit ihrer jahrzehntelangen Erfahrung ein Garant dafür sind, Revitalisierungsprojekte positiv abzuwickeln“, so Höllwarth.

Kompaktes Design
Ambacher weist darauf hin, dass die platzsparenden Abmessungen der neuen Generator-Schränke einen wesentlichen Vorteil mit sich bringen: „Schubert bietet ein äußerst kompaktes System hinsichtlich der Baugröße. Andere Mitbewerber benötigen zum Unterbringen der jeweiligen Komponenten deutlich mehr Platz. Mit diesem kompakten System haben sich die baulichen Maßnahmen in der Maschinenhalle auf ein Minimum beschränkt.“ Schubert-Projektleiter Benjamin Wagner ergänzt, dass die individuell für das Projekt zusammengestellten Komponenten in einem Gehäuse der „Schubert Medium Voltage“­-Mittelspannungsschaltanlage verbaut wur­den: „Bei dieser Generator-Ausleitungszelle wurden die Stromwandler des 5,25 kV-Generator-Sternpunkts und der -Ausleitung, die Generatorspannungswandler und der Erregertrafo kompakt in einem Mittelspannungsfeld zusammengefasst. Damit sind alle Mittelspannungsteile in einem gekapselten Feld integriert. In der Niederspannungs­nische des Feldes wurden der Generatorschutz, der Back-Up-Schutz, die Syn­chronisiereinrichtung und der digitale Spannungsregler für die Erregung des Synchrongenerators eingebaut.“

Höchste Sicherheitsstandards
Die neuen Generator-Zellen wurden in den Mauernischen der alten Schaltschränke platziert, wodurch das Volumen der Maschinenhalle optimal genutzt werden konnte. Die bestehende gasisolierte Mittelspannungsschaltanlage des Kraftwerks befindet sich in dem an das Kraftwerksgebäude angebauten Umspannwerk. Das elektrotechnische Update der Anlage brachte hinsichtlich der Mitarbeitersicherheit eine wesentliche Verbesserung mit sich, erklärt Benjamin Wagner: „Die Generator-Zellen sind typengeprüft und entsprechen nun den hohen Anforderungen aktueller Sicherheitsstandards für elektrische Anlagen. Die Hochspannungsnischen der Zellen wurden mit Druckentlastungsöffnungen ausgestattet. Beim Entstehen eines Störlichtbogens wird dieser durch die Oberseite des Gehäuses sicher abgeleitet und stellt somit keine Gefahr für Personen in der Nähe dar.“

Reibungslose Montage
Der Zusammenbau der neuen Generator-Zellen mit eingehender Funktionsüberprüfung erfolgte in der Schubert-Zentrale in Ober-Grafendorf. Das Aufstellen und Anschließen an die bestehende technische Infrastruktur des Kraftwerks konnte im März des Vorjahres innerhalb von jeweils zehn Tagen erfolgreich über die Bühne gebracht werden. Die von Geppert durchgeführte mechanische Revitalisierung von Turbine 2 startete bereits im Februar und nahm rund drei Monate in Anspruch. Dabei wurden unter anderem das Francis-Laufrad instandgesetzt, die Leitschaufeln saniert, die Leitschaufeldichtungen umgebaut, der Saugkonus durch ein Torpedorohr ersetzt, eine neue Turbinenwelle eingebaut und der Korrosionsschutz der Maschine erneuert. „Die Stillstandphase der einzelnen Maschinen bis zur Wiederinbetriebnahme sollte natürlich möglichst kurz gehalten werden. Dazu war die Vorbereitung auf den Umbau und die effektive Zusammenarbeit zwischen dem Schubert-Personal und den Technikern der Stadtwerke äußert wichtig. Dank der guten Kooperation aller Beteiligten hat die finale Installation wie geplant sehr gut funktioniert“, so Wagner, der noch ergänzend hinzufügt, dass die Kommunikationsschnittstellen der Generator-Zellen an das von den Stadtwerken Schwaz selbst programmierte Kraftwerks-Leitsystem angepasst wurden.

Modernisierung bald abgeschlossen
Oliver Höllwarth und Nikolaus Ambacher zeigen sich unisono sehr zufrieden über die Optimierungen, die im Zuge der elektrotechnischen Revitalisierung erzielt werden konnten: „Schubert hatte sich bereits bei der ersten Modernisierung der Anlage in den 1980er Jahren als guter und kompetenter Partner erwiesen – dies hat sich nun wieder bestätigt.“ Die E-Technik-Profis freuen sich indes über eine Auftragserteilung für das nächste Modernisierungsprojekt der Stadtwerke Schwaz. Beim Kraftwerk Pillbach werden kommendes Jahr die Leistungsschalter, die Schutz- und Erregungssysteme, die Generator-Sternpunktzelle sowie das Kabelfeld von Schubert grundlegend erneuert. Aktuell konzentrieren sich die Tiroler auf die kurz vor dem Abschluss stehende Sanierung der Anlage Vomperbach–Unterstufe. Die Fertigstellung der mechanischen Erneuerung von Maschinensatz 1 ist für den April 2021 geplant.