Projekt 20282/01

Erneuerung und Leistungserweiterung eines Klein-Wasserkraftwerkes

Projektdurchführung

VermögensverwaltungsgesellschaftAbtei Marienstatt mbH
Abtei Marienstatt
57629 Abtei Marienstatt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die technischen Anlagen des seit 1956 betriebenen Kleinwasserkraftwerkes sind veraltet. Daher ist die Erneuerung der Wasserturbine einschließlich des Generators und der Anlagensteuerung vorgesehen. Dadurch wird eine bessere Ausnutzung der vorhandenen Wasserkraft um bis zu über 20 % erwartet. Die Anlage soll nach Fertigstellung in die Bildungsarbeit der Abtei Marienstatt eingebunden werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZuerst wurden die Maschinen der derzeitigen Anlage demontiert; dann erfolgte der Auf- bzw. Einbau der neuen Maschinen, indem sie an die derzeitige Wasserführung des Kraftwerkshauses problemlos ange-schlossen werden konnten. Wichtig ist dabei die direkte Ankopplung des Generators an das Laufrad, so dass die Übertragungsverluste faktisch null werden, da keine Riemen mehr über Riemenscheiben laufen, was zu beträchtlichen Reibungsverlusten führt.
Durch eine elektronisch-automatische Steuerung wird das jeweilige Wasserdargebot optimal ausgenutzt. Je nach Wasserdargebot werden beide Kammern (bei mittlerem bis hohem Wasserstand) oder auch nur eine Kammer (bei niedrigem Wasserstand) der Durchströmturbine genutzt.
Die mehr gewonnene Elektroenergie bedeutet nicht nur an sich eine Entlastung von fossilen Brennstoffen für die EVU, sondern hat noch einen besonders umweltfreundlichen Aspekt dadurch, dass diese Energie zum Betrieb von Wärmepumpen verwandt wird.
Da die neue Anlage eine sehr lange Lebensdauer bei sachgerechter Wartung hat, bedeutet ihr Betrieb einen besonderen Beitrag zur nachhaltigen Bewahrung der Schöpfung im Sinne der Agenda 21.


Ergebnisse und Diskussion

Arbeitsverlauf: Der geplante Zeitrahmen konnte auf Grund der relativen Hochwassersituation nicht eingehalten werden. So konnten statt im Juli erst im Oktober die vorbereitenden Arbeiten beginnen, die dann vor allem im November 2002 und Dezember 2002 in der Hauptphase durchgeführt wurden. Da der Untergraben, der das aus der Turbine strömende Wasser aufnimmt, nach ca. 10 Metern in die Nister mündet und auch im Herbst noch ein hoher Wasserstand zu verzeichnen war, gestalteten sich die Arbeiten im Untergraben besonders schwierig, da er trocken gehalten werden musste; dies gelang schließlich durch Abdichten mit Sandsäcken und durch Absaugen mit Saugpumpen. Der Obergraben war besser abzuschotten bzw. das Wasser war vorher wieder in die Nister einzuleiten. Der Abbruch der alten Anlage verlief relativ zügig und wurde durch eigene Klosterhandwerker durchgeführt. Das Saugrohr in den Untergraben einzuführen und in der Decke des Gebäudes zu befestigen, die Sockel aus Beton für die Positionierung der Turbine, des Getriebes und des Generators herzustellen, geschah durch klostereigene Handwerker und erforderte ca. 3 Wochen Zeit. Dann begann der Neuauf-bau bzw. Einbau der neuen Anlage. Nachdem die Steuerung und Elektroinstallation Mitte Dezember abgeschlossen war, begannen die Probeläufe und Kontrollen. Am 20.12.2002 ging die Anlage mit Volllast in Betrieb.
Technische Daten der neuen Anlage:
Turbine:
Typ.............................................Banki - Durchströmturbine 2.FH.120
Hersteller....................................Fa. Wirth Wasserkraftanlagen GmbH, 57641 Mudenbach
Schluckvermögen.......................1.200 ltr./sec.
Brutto - Gefälle...........................11,0 m
Nennleistung der Turbine............95 kW
Drehzahl......................................280 Umdr./min.
Generator:
Typ..............................................Asynchron - Drehstromgenerator
Hersteller.....................................Fa. Loher GmbH, 94099 Ruhstorf
Nennleistung des Generators.....110 kW
Drehzahl......................................1.008 Umdr./min.
Frequenz.....................................50 HzGetriebe:
Typ..............................................Stirnradgetriebe, einstufig H1SH.Gr 5
Hersteller.....................................Fa. Flender GmbH, 46395 Bocholt
Übersetzungsverhältnis...............3,55 : 1
Jahresarbeit der Anlage ca. 500.000 - 520.000 kWh


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Rahmen der umweltfreundlichen Energiegewinnung in der Abtei Marienstatt bzw. im Rahmen der umweltfreundlichen Nutzung anderer Energieträger werden für die zahlreichen Besucher der Abtei Führungen gehalten; zu einem Teil wird öffentlich durch Presse und eigene Veranstaltungsprogramme eingeladen. Die Schülerinnen und Schüler des von der Abtei getragenen Gymnasiums (860) nehmen im Rahmen des jeweiligen Fachunterrichts die umweltfreundlichen Einrichtungen wahr und übernehmen auch beobachtende Aufgaben.
Ein Waldlehrpfad in unmittelbarer Nähe macht durch ein eigenes beschreibendes Schild auf die Anlage aufmerksam, dazu soll noch in besonderer Weise auf die durch Wasserkraft gewonnene umweltfreundliche Energie hingewiesen werden: Wasserkraft ist Umweltschutz.
Eine Darstellung in der Zeitschrift Wassertriebwerk (Zeitschrift für erneuerbare Energien mit Schwerpunkt Wasserkraft) ist geplant.


Fazit

Die erwartete Leistungssteigerung von mindestens 20% wurde nicht nur erreicht, sondern im Maximum von ca. 30% weit übertroffen, im Schnitt beträgt sie jedoch ca. 25% beim derzeitigen Wasserdargebot (Winter/Regen) des kleinen Flusses Nister, dem das Betriebswasser entnommen wird. Die Maschinen wie die Steuerungssysteme laufen störungsfrei und sehr wartungsfreundlich. Die Leistungssteigerung gegenüber der alten Anlage wird sich voraussichtlich in vollem Ausmaß im Sommer zeigen, wenn das zur Verfügung stehende Wasserdargebot geringer sein wird.
Abschließend ist zu bemerken, dass sich die Investition gelohnt hat. Allen Betreibern von Wasserkraftanlagen mit alten bzw. veralteten Technologien oder Steuerungssystemen ist anzuraten, diese zu überprüfen und eventuell durch neuere, effektivere zu ersetzen; eine entsprechende Leistungssteigerung ist zu erwarten und darüber hinaus ist jedes kWh Energie, das umweltfreundlich erzeugt wurde ein aktiver Beitrag zum Umweltschutz mit all seinen positiven Folgen.