Generationenwechsel im Kraftwerk

Generationenwechsel im Kraftwerk
18.02.2014 | Das im Vispertal gelegene Kraftwerk Ackersand I hat die beiden letzten Maschinengruppen, die noch aus seiner Entstehungszeit stammten, durch eine moderne und leistungsfähigere Maschine ersetzt. Eine neue Mittelspannungs-Schaltanlage verteilt den von ihr erzeugten Strom ins lokale Netz. Die neue Schaltanlage lässt sich über eine Fernwirkleitung direkt aus der zentralen Leitstelle in Visp steuern.

Seit mehr als 100 Jahren wird das Wasser der Saaservispa zur Stromproduktion genutzt. Im Jahr 1909 nahmen die ersten Turbinen im zur Gemeinde Stalden gehörenden Ortsteil Ackersand ihren Betrieb auf. Das Gelände bot sich für den Bau einer Maschinenzentrale geradezu an, denn die grossen Gefällsstufen sind hier – kurz nach dem Zusammenfluss von Matter- und Saaservispa – alle überwunden; das Wasser der Vispa fliesst mit nur noch geringem Gefälle der Rhone zu. Für ein Wasserkraftwerk, das einen möglichst grossen Höhenunterschied nutzen will, ist dies eine ideale Lage. Die Druckleitung führt vom Wasserschloss auf 1420 Metern Höhe hinunter zur Maschinenhalle auf 700 Metern, wo das Wasser mit einem Druck von 72 bar auf die Turbinen geleitet wird. 

Betrieb am Limit
Zur ersten Maschinengruppe gesellten sich über die folgenden Jahre weitere Maschinengruppen, um die maximal verfügbare Wassermenge von rund 4,5 Kubikmetern pro Sekunde vollständig zu nutzen. Eine Maschinengruppe wurde bereits 1999 durch eine Neue ersetzt. Die 1909 und 1917 in Betrieb genommenen Maschinengruppen liefen aber bis August 2012. Sie hatten bis dahin ihre Lebensdauer in mehrfacher Hinsicht erreicht. «Elektrische Messungen ergaben, dass die Maschinen häufig am Limit betrieben wurden, und es bestand jederzeit das Risiko eines elektrischen Durchschlags», wie Romeo Hutter, der zuständige Projektleiter bei der EnAlpin AG, ausführt. Auch bezüglich Wartung hatten die Maschinen den Zenit längst überschritten. Und letztlich sorgte die Direkteinspeisung ins Netz laufend für Probleme. «Jede Schwankung im Stromnetz schlug sofort und direkt auf unsere Maschinen zurück, sodass wir fortwährend intervenieren mussten», so Romeo Hutter. Diese Interventionen waren zudem besonders aufwendig, weil eine Fernbedienung der alten Maschine nur teilweise möglich war und oft ein Servicetechniker hinfahren musste.


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Neue Turbine mit dosierbarer Wasserzufuhr
Ein Ersatz dieser zwar immer noch funktionsfähigen, aber schon fast musealen Maschinengruppe war daher unumgänglich. So begann 2009 die Planung einer neuen Maschine, die mit nur noch einer Turbine und einem Generator die beiden Maschinengruppen ersetzen sollte. Da es sich beim Generator aufgrund der langen Lieferfristen um das zeitlich kritische Element handelt, konzentrierte sich die Planung zuerst auf die Beschaffung des Generators. Die Verantwortlichen der EnAlpin AG entschieden sich für einen stehenden Generator, bei dem sich der Rotor um eine senkrecht angeordnete Achse dreht. Am unteren Ende dieser Achse befindet sich die horizontal liegende, neue und fünfdüsige Pelton-Turbine, die auf einen maximalen Durchfluss von über 2,5 Kubikmetern pro Sekunde ausgelegt ist. Mit den 5 ringförmig angeordneten Düsen, die sich wahlweise öffnen oder schliessen lassen, können aber auch deutlich geringere Wassermengen noch wirtschaftlich turbiniert werden. Dies ist von Bedeutung, denn aufgrund der jahreszeitlichen Einflüsse schwankt die Wassermenge beträchtlich. Im Einzugsgebiet gefriert das meiste Wasser im Winter oder es fällt nur als Schnee vom Himmel und bleibt an Ort und Stelle liegen. Sobald die Tage im Frühling aber länger werden und die Temperaturen steigen, nimmt die Wassermenge schnell und stark zu. 

Grosser baulicher Eingriff
Diesem jahreszeitlichen Wechsel hatte sich auch das Bauprogramm unterzuordnen. Denn jedes Wasserkraftwerk trachtet danach, so wenig Wasser wie möglich ungenutzt zu Tal zu lassen. Daher werden Maschinengruppen vorab in jener Zeit ersetzt, in der die vorhandene Wassermenge ihr Minimum erreicht. Da die Arbeiten im Kraftwerk Ackersand I umfangreich waren und grosse Eingriffe in die Bausubstanz bedingten, begann man bereits im August 2012 mit dem Abbruch der beiden Maschinen. Bald wurde ihr bisheriges Fundament entfernt, um Platz für die neue, auf leicht tieferem Niveau angeordnete Maschine zu schaffen. «Dann mussten wir vorübergehend das Wasser komplett abstellen, um die Leitungen umzuhängen», erklärt Romeo Hutter, «was das vollständige Entleeren der Druckleitung bedeutete.» Nur so war es möglich, die neue Ringleitung mit ihren 5 Düsen an die Druckleitung anzuschliessen. Nach dem Einbau eines neuen Kugelschiebers konnte die Druckleitung wieder in Betrieb genommen werden. Damit liess sich während der Bauzeit das Wasser nutzen und mit der bereits 1999 ersetzten Maschine Strom erzeugen. Die weiteren baulichen Massnahmen erfolgten im Winterhalbjahr in der geschützten Maschinenhalle. Ende April 2013 war es dann so weit: Die neuen Maschinen konnten ihren Betrieb aufnehmen. Der Probebetrieb bis zur Abnahme sämtlicher Teile dauerte bis Ende Juli, die Maschine ist aber bereits seit Mai 2013 mit einer Nennleistung von knapp 15 MW am Netz.


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Marcel Rölli, Daniel Baier und Roland Neeser, Schneider Electric; Harald In-Albon, EVWR Energiedienste Visp Westlich Raron; Romeo Hutter, EnAlpin AG

Sichere Speisung des örtlichen Netzes
Ein wesentliches Ziel der Erneuerung war einerseits der Ersatz einer alten offenen Schaltanlage aus den 60er Jahren, welche längst nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik entsprach, sowie die sichere und kontrollierte Einspeisung des erzeugten Stroms ins örtliche 16-kV-Netz. Die 1999 ersetzte Maschinengruppe speist den produzierten Strom in das 65-kV-Netz. Die Nennspannung von 6 kV des neuen Generators wird zuerst auf 16 kV hochtransformiert und dann in die von Schneider Electric gelieferte Schaltanlage vom Typ PIX-S eingespeist. Die Schaltanlage verteilt den Strom sicher und bedienerfreundlich an die verschiedenen Nutzer. Die neue, luftisolierte Schaltanlage verfügt zudem über einen Frequenzschutz UFLS, der im Fall eines drohenden Netzzusammenbruchs automatisch gewisse Netzteile rechtzeitig abschalten würde. «Es ist heute vorgeschrieben, dass ein solcher Lastabwurf automatisch erfolgt, weil erfahrungsgemäss jedermann zögert, die Verantwortung für einen grossflächigen Stromausfall zu übernehmen », erläutert der Verkaufsingenieur Roland Neeser. Ferner ist die Anlage mit einer modernen Schutz- und Leittechnik ausgestattet, die sich nutzerabhängig bedienen lässt. Und letztlich verfügt die neue Mittelspannungs-Schaltanlage über einen Nahbedienplatz, welcher über eine Fernwirklinie mit der Leitstelle in Visp verbunden ist, und sich so von dort steuern lässt. Die Zeiten, in denen der Servicetechniker nach Ackersand fahren musste, um eine Störung zu beheben, sind nun definitiv vorbei.


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