INNSBRUCKS ÄLTESTES KRAFTWERK PRO-FITIERT VON ERFOLGREICHER OPTIMIERUNG - Geppert GmbH
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HYDRO Projekte
Foto: zek
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Im Schatten der Europabrücke liegt das Kraftwerk Obere Sill. Einst war es
das größte Wasserkraftwerk der k.u.k. Donaumonarchie. Nach einer um-
fassenden Sanierung und Optimierung läuft es wieder auf vollen Touren.
INNSBRUCKS ÄLTESTES KRAFTWERK PRO-
FITIERT VON ERFOLGREICHER OPTIMIERUNG
Als das Kraftwerk Obere Sill 1903 seinen Betrieb aufnahm, war es das größte Kraftwerk der Donaumonarchie. Und selbst
heute noch zählt die Anlage zu den bedeutendsten Stromquellen der Tiroler Landeshauptstadt. Damit sie diese Funktion
auch weiterhin optimal erfüllen kann, wurde sie in den vergangenen Jahren einem komplexen Optimierungsprozess unter
zogen. Dabei ging es vor allem darum, den Zulauf zu den Turbinen zu verbessern und damit die Strahlqualität zu erhöhen.
Die Firma Geppert aus Hall wurde mit dieser anspruchsvollen Aufgabe beauftragt, die durchaus das große Know-how des
Tiroler Turbinenspezialisten auf den Prüfstand stellte. Nach den erfolgreichen Umbaumaßnahmen rechnen die Betreiber der
IKB mit einer Effizienzsteigerung von rund fünf Prozent.
W
photo: zek
o heute die mächtige Europabrücke Damit galt das Kraftwerk Obere Sill als das ENDE DER BAHNSTROMERZEUGUNG
das Wipptal überspannt, wurde vor größte Wasserkraftwerk der k.u.k. Monar- 1908 hatte das Kraftwerk den Endausbau mit
116 Jahren der Grundstein für eines chie. Zu Beginn waren in der Maschinenhalle 6 Maschinen erreicht. Die aufkommende
der wichtigsten Kraftwerke Tirols gelegt. Auf allerdings gerade einmal zwei Maschinensätze Elektrizitätswirtschaft hatte die kühnsten Er-
Betreiben und Initiative des Ingenieurs Josef installiert. Die Nachfrage nach Strom war wartungen übertroffen, und Innsbruck und
Riehl hin hatte sich die Stadt Innsbruck unter eben noch nicht allzu groß. Doch dies sollte sein Umland stellten die Weichen auf Rich-
Bürgermeister Wilhelm Greil dazu entschlos- sich fast schlagartig über die kommenden Jah- tung Moderne. In den Jahren 1926 bis 1928
sen, ein Wasserkraftwerk zu errichten, das die re hin ändern. 1904 wurde die Stubaitalbahn kam es zu einer Änderung der Maschinen-
Stadt mit elektrischer Energie versorgen soll- als erste planmäßig betriebene Einpha- konfiguration: Die bestehende elektromaschi-
te. Es war die Geburtsstunde des Kraftwerks sen-Wechselstrombahn der Welt eröffnet. nelle Einrichtung wurde durch drei 8.000 PS
Obere Sill. Über zwei Jahre erstreckten sich Schon ein Jahr später verfügte Innsbruck über starke Drehstrommaschinen zur Erzeugung
die Bauarbeiten, ehe die Anlage am 7. Okto- eine elektrifizierte Straßenbahn, und ein wei- von 50-Hertz-Dreiphasenwechselstrom er-
ber 1903 den Betrieb aufnehmen konnte. teres Jahr später nahm die Hungerburgbahn setzt. Zuvor hatten die alten Maschinen
Ausgelegt war das neue Kraftwerk für sechs den Betrieb auf. 1905 zählte man in der Tiro- zweiphasigen Wechselstrom mit 42,5 Hertz,
Turbinensätze, die im Endausbau eine Leis- ler Hauptstadt bereits 44.000 Glühbirnen. also Bahnstrom, erzeugt. Im Wesentlichen
tung von bis zu 18.200 PS erreichen sollten. Der Bedarf nach Strom wuchs rapide. blieb diese Konfiguration bis heute erhalten.
22 Oktober 2017
Projekte HYDRO
Die drei auf 12 m3/s ausgelegten
Zwillings-Peltonturbinen arbeiten
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heute dank verbesserter Strahlqualität
in der Anströmung besser als je zuvor.
DER TRIEBWASSERWEG ZU DEN TURBINEN gungen bedingt war“, erklärt Günther Thurner, der verantwortliche Pro-
60 Jahre später, im Jahr 1986, wurde ein neuer Triebwasserstollen in jektingenieur der IKB. Aus diesem Grund wurden dazu bereits 2012 an
Betrieb genommen, der einen Ausbaudurchfluss von 15 m3/s ermög- der Technischen Universität Graz Untersuchungen angestellt und nu-
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lichte. Grundsätzlich bezieht das Kraftwerk das Wasser des Sillflusses merische Berechnungen für eine mögliche Optimierung durchgeführt.
unterhalb von Matrei am Brenner, wo das Wasser rund 4 m aufgestaut Warum man nicht gleich einen kompletten Maschinentausch in Be-
wird. Es wird über ein offenes Kanalsystem dem Triebwasserstollen zu- tracht zog, lag an den Generatoren, die keine zwanzig Jahre zuvor bereits
geführt, in dem es auf einer Länge von circa 7 km entsandet und in vollständig erneuert worden waren. Außerdem wäre man bei neuen Ma-
weiterer Folge dem Wasserschloss zugeleitet wird. Von hier führt die schinen nicht umhingekommen, Teile des Maschinenhauses abzureißen.
Druckrohrleitung zum Maschinenhaus, ein Entlastungsgerinne zum Keine sonderlich gute Option. Mit völlig neuen, optimierten hydrauli-
Bachbett der Sill und ein Verbindungsstollen zum Kraftwerk Ruetz. Die schen Konturen aus den Rechnern der TU Graz sollte somit in weiterer
nutzbare Fallhöhe beträgt 185 m. Bei einer Ausbauwassermenge von Folge eine umfassende Ertüchtigung in die Wege geleitet werden. Beauf-
insgesamt 12 m3/s kamen die installierten Peltonturbinen bislang auf tragt wurde damit der Tiroler Wasserkraftspezialist Geppert aus Hall.
eine gesamte installierte Leistung von 18 MW. Das abgearbeitete Trieb-
wasser wird über einen 5,5 km langen Stollen zu einem rund 33.000 m3 DRUCKROHRLEITUNG ERNEUERT
fassenden Becken geleitet. Von hier aus fließt das Triebwasser in das Zeitgleich mit der elektromaschinellen Optimierung stand der Tausch
Unterlieger-Kraftwerk, das KW Untere Sill, dem heute größten Wasser- der bestehenden Druckrohrleitungen mit sämtlichen dafür erforderli-
kraftwerk Innsbrucks. chen Bauarbeiten auf dem Programm. Die beiden alten Stahlleitun-
gen mit der lichten Weite von DN1250 und DN1400 wurden außer
HYDRAULISCHE FORMEN SUBOPTIMAL Betrieb genommen, und anstelle der größeren der beiden Leitungen
Sowohl das Kraftwerk Untere Sill, als auch das Kraftwerk Obere Sill wurde eine neue geschweißte Stahlrohrleitung der Dimension
gehören dem Kraftwerkspark der Innsbrucker Kommunalbetriebe, kurz DN2300 mit einer Länge von 340 m errichtet. Die kleinere der bei-
IKB, an. Bis heute stellen sie ein bedeutendes Standbein der Eigenstro- den alten Leitungsstränge blieb erhalten und fungiert fortan als Leer-
merzeugung für das Unternehmen dar. Den Strombedarf im Netz de- rohr für die Kabelführung.
cken die IKB heute zu etwa 50 Prozent aus eigener Pro-
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duktion ab, rund ein Drittel davon stammt aus dem Keine einfachen Bauarbeiten für
Kraftwerk Obere Sill. Hinzu kommt, dass das KW Obere das Bauteam von HTB Innsbruck
Sill auch eine überregionale Bedeutung im Hinblick auf in der steilen Rohrtrasse.
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einen Netz-Wiederaufbau nach einem eventuellen
Blackout innehat. Dazu DI Herbert Schmid, Leiter des
Bereiches Kraftwerke der IKB: „Die Maschinen sind voll
inselbetriebsfähig. Daher ist es möglich, im Fall eines eu-
ropäischen Blackouts erste ‚Inseln‘ zu bilden, von denen
aus das Versorgungsnetz wiederaufgebaut werden kann.“
Ein Grund mehr, warum die Maschinensätze sowie auch
der Energieabstieg auf den Letztstand der heutigen Was-
serkrafttechnik gebracht werden sollten. „Wie diverse
Messungen bestätigten, hatten die Maschinen einen
schlechten Wirkungsgrad. Das war in erster Linie auf die
Foto: HTB
miserable Strahlqualität zurückzuführen, die wiederum
durch die extremen Krümmerformen der alten Abzwei-
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HYDRO Projekte
ten Mitarbeiter mit Freude und Stolz auf ein
Foto: Idroweld
nicht alltägliches Bauvorhaben zurück.“
HERAUSFORDERUNG ROHRLEITUNGSBAU
Die Bauarbeiten an der neuen Druckrohrlei-
tung wurden durch die Bank von schwierigen
Umständen begleitet. Zum einen herrschten
gerade in den kalten Wintermonaten häufig
sehr widrige Wetterverhältnisse, bei denen
den Montage-Spezialisten von Idroweld eini-
ges abverlangt wurde. Zum anderen war man
mit einer Geländeneigung von 33 Grad kon-
frontiert. Der Transport der Rohrstöße wurde
mittels einer speziellen Materialseilbahn
durchgeführt, die exakte Positionierung mit-
tels Hebe- und Zugvorrichtungen. Zur beson-
Foto: EWA
deren Herausforderung für das Bauteam wur-
de die Situation am Stolleneingang, wo die
Eine Hangneigung von über 30 Grad Rohr-Achse eine Abwinkelung von 11,4 Grad
erschwerte die Verlegearbeiten. Die aufweist. Die damit erschwerte Einbringung
speziell montierte Materialseilbahn der einzelnen Rohre konnte letztlich dank op-
leistete dabei unverzichtbare Dienste. timaler Abstimmung der Idroweld-Mann-
schaft gemeistert werden. Die zentrale Her-
Als Subauftragnehmer der Firma Swietelsky Druckleitung verantwortlich war, sondern ausforderung für die Stahlbauer bestand aber
fertigte, lieferte und montierte der italienische darüber hinaus auch für die Fundierungen letztlich darin, die Montage ohne Stillstand
Stahlbauspezialist Idroweld aus Masera, in der der Materialseilbahnstützen und die Rückver- und ohne Unterbrechung zu gewährleisten.
Nähe von Domodessola, die neue Stahldruck- ankerung von bestehenden Krainerwänden Auch DI Herbert Schmid sah dies aus Sicht
rohrleitung. Idroweld ist auf die Konstrukti- im Gelände. Als außergewöhnlich große Her- des Betreibers ganz ähnlich: „Der Knackpunkt
on und den Bau von Stahl-Druckrohrleitun- ausforderung dabei sieht HTB Projektleiter des gesamten Unterfangens bestand darin,
gen, sowie auf weitere stahlwasserbauliche DI (FH) Roland Sumper die Aufweitung des den Ablauf der Bauarbeiten an einer in Be-
Einrichtungen für die Wasserkraft speziali- bestehenden Stollens, um den Durchmesser trieb befindlichen Anlage so zu koordinieren
siert. Für das Projekt Obere Sill zeichneten zu vergrößern. Schließlich hatte dies großteils und zu planen, dass der Erzeugungsausfall mi-
die italienischen Stahlbauprofis neben Druck- händisch zu erfolgen. Aber auch die Errich- nimal gehalten wird und zugleich die zeitli-
und Verteilrohrleitung auch für einige Son- tung der Spritzbetonnagelwand beschreibt er chen Fenster für die einzelnen Baulose doch
derbauteile, wie etwa Mannloch, Segment- als herausfordernd, vor allem aufgrund des gewisse Sicherheitsreserven offenließen. Und
krümmer, Druckprüfdeckel, Notschlussschütz steilen und schwer zugänglichen Geländes vor dies ist am Ende auch sehr gut gelungen. „Die
und Rechen mit RRM verantwortlich. Ort. „Grundsätzlich hat dieses Projekt viele Druckprobe an der neuen Druckrohrleitung,
Enorme Herausforderungen begleiteten auch Elemente des Spezialtiefbaues in sich vereint, die nach 14-monatiger Bauzeit erfolgreich
die Arbeiten der Bauteams, die mit den wodurch seine Abwicklung auch für eine Spe- absolviert wurde, markierte den Bauabschluss
Hauptarbeiten in dem schwierigen Gelände zialtiefbaufirma wie die HTB sehr interessant auf den Tag genau.
beauftragt waren. Allen voran die Firma HTB geworden ist“, sagt Sumper und ergänzt ab-
Innsbruck, die nicht nur für die Schrägstol- schließend: „Deshalb und mit dem Wissen 40 TONNEN BAUTEIL MIT HERAUSFORDERUNGEN
lenaufweitung und die Herstellung von um die gelösten Aufgaben und Anforderun- Als erster Schritt der Umbaumaßnahmen
Spritzbetonnagelwänden im Bereich der gen blickt die Firma HTB und ihre beteilig- wurde die Verlegung der Verteilrohrleitung
Über eine Länge von 340 m wurde die neue
Druckrohrleitung DN2300 verlegt. Technische Daten
Besser als neu: Der • Ausbauwassermenge: 12 m3/s
Foto: EFG
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rundum sanierte Leitapparat. • Einzugsgebiet: 438 km2
• Fallhöhe: 185 m
• Turbinen: Zwillings-Pelton (3 Stück)
• Installierte Leistung: 18 MW
• Baujahr: 1903
• Elektromaschinelles Retrofit: Geppert
• Druckrohrleitung: Stahl DN2300 L=340 m
• Druckrohrleitung: Fabrikat: Idroweld
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• Verschlussorgane: Kugelhähne DN900 (3 Stk)
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• Leistungsplus nach Umbau: 4,5 - 5 %
24 Oktober 2017
Projekte HYDRO
Foto: HTB
Die neue Verteilrohrleitung wurde Verankerung der Druckrohr-
nach dem neuen hydraulischen leitung im steilen Gelände.
Design, das von der TU Graz ent-
wickelt wurde, von der Firma
Idroweld gefertigt und montiert.
gesetzt. Dabei war es vor allen Dingen essen- Montagearbeiten aufgrund der beengten „Vom Verschleiß her waren die Maschinen in
tiell auf die genaue Lage zu denTurbinenge- Platzverhältnisse als durchaus schwierig. einem sehr guten Zustand. Immerhin waren
häusen zu achten. Die Firma Geppert, unter die Laufräder relativ neu. Das große Manko
anderem für die Verteilrohrleitung verant- EXAKTE MESSUNGEN UNABDINGBAR waren diese Abzweiger an der Turbine, die
wortlich, hatte diesen Auftrag an den bewähr- Mit dem Baubeginn an der Druckrohrleitung eine 90-Grad-Kurve beschrieben. Damit ließ
ten Stahlbauspezialisten Idroweld „im Sub“ hatten zugleich die Arbeiten im Maschinen- sich eben keine solide Strahlqualität errei-
vergeben, der somit neben der Druckrohrlei- haus begonnen. Maschine 3 wurde vom Netz chen“, so Günther Thurner. Zur Vermessung
tung auch für die komplexe Erstellung dieses genommen, die Stromerzeugung blieb vorerst des Turbinengehäuses wurde von den Techni-
für eine optimale Anströmung der Maschi- mit den beiden anderen Maschinensätzen kern der Firma Geppert ein Faro Messarm
nen so wichtigen Bauteils verantwortlich aufrecht. Nachdem schon wenig später die eingesetzt. Auf diese Weise wurden Mess-
zeichnete. Für die italienischen Stahlwasser- Anbindung von Maschinensatz M3 an die punkte generiert, die später digital verarbeitet
bauer galt es, die Verteilrohrleitung exakt Verteilrohrleitung gelungen war, war es so- wurden. So konnte letztlich ein perfekter An-
nach den Plänen der TU Graz zu konstruie- weit. Am 12. Oktober 2016 wurde das Kraft- schluss des neuen Zulaufsystems an das Ge-
ren und zugleich in der Fertigung auf höchste werk stillgesetzt. Nun konnten die Spezialis- häuse sichergestellt werden.
Qualität und Stabilität des Rohrsystems zu ten der Firma Geppert ihre Kompetenz im
achten. In Summe sollte der Bauteil nach Rahmen der Maschinenoptimierung unter HOCHPRÄZISES ARBEITEN ALS VORAUSSETZUNG
dem finalen Zusammenbau an der Baustelle Beweis stellen. „Eine der großen Herausforde- Im Lieferumfang der Firma Geppert waren
rund 40 Tonnen auf die Waage bringen. In rungen für uns war: Wie exakt müssen die nicht nur das große Verteilrohr und die Zu-
Einzelteilen geliefert, stellte der Transport Messungen im Vorfeld sein, dass die Montage laufrohre mit den neuen hydraulischen Kon-
zum Kraftwerk bereits eine enorme Heraus- der Einzelteile am Ende 100-prozentig passt? turen inkludiert, sondern darüber hinaus
forderung dar. Sogar ein Laternenmast an der Das hat einige Denk- und Planungsarbeit in noch zahlreiche weitere Maßnahmen. So
Zufahrtsstraße musste dafür gekappt werden. Anspruch genommen“, erklärt der Projektlei- wurden auch die drei Kugelschieber der Di-
In weiterer Folge entpuppten sich auch die ter der Fa. Geppert, Thomas Gruber. mension DN900 revitalisiert und von ölhy-
Auch die Steuerungs-
Foto: Geppert
und Leittechnik wurde
auf den neuesten Stand gebracht.
Oktober 2017 25
HYDRO Projekte
Foto: zek
Mithilfe des Faro-Messarms wur-
den von den Technikern hochpräzise
Eine große Herausforderung Messpunkte gesetzt. Auf diese Weise
Fotos: Geppert
für die Ingenieure von Geppert gelang der erfolgreiche Neubau der
war, die neue Zulaufhydraulik Turbinenzulaufleitungen. Selbige wiesen im
exakt auf die bestehenden Originalzustand die strömungstechnisch un-
Anschlüsse zu führen. günstige Krümmung von ca. 90 Grad auf. (li.o.)
draulischem auf Fallgewichts-Antrieb umge- rung. Zum einen musste das Einlaufrohr stellen, dass keine zusätzlichen Belastungen
baut. Weiters wurden neue, innengesteuerte montiert werden, während Maschine 1 und auf das Turbinengehäuse wirken.“
Düsen eingebaut und die mechanische Rege- Maschine 2 noch voll in Betrieb waren. Zum
lung auf eine hydraulische umgerüstet. Zu- anderen galt es die Abgänge vom Verteilrohr STEUERUNGSTECHNISCHE OPTIMIERUNGEN
dem realisierten die Ingenieure der Firma so exakt zu positionieren, dass der Anschluss Neben der hydraulischen und maschinen-
Geppert auch den Umbau der Strahlablenk- an die rund 15 m entfernten Turbinen milli- technischen Optimierung stand zudem auch
ersteuerung, sodass der Notschluss nun über metergenau vorgenommen werden konnte. ein Upgrade in steuerungstechnischer Hin-
einen wassergesteuerten Zylinder erfolgt. Im Nur so konnten eventuelle Strömungsverlus- sicht auf der Agenda, wobei hierbei ein nicht
demontierten Zustand wurden hochexakte te durch Umlenkungen in späterer Folge ver- unwesentlicher Teil von den E-Technikern
Maßaufnahmen am bestehenden Turbinen- mieden werden“, erläutert Thomas Gruber der IKB selbst übernommen wurde. „Sowohl
gehäuse durchgeführt. Die Montage der Dü- die zentralen Herausforderungen. Darüber den Schaltschrankbau als auch den Einbau
sen sowie die Anpassung der Zulaufrohre hinaus mussten die Techniker besonderes der SPS-Steuerung konnte von unserem
wurden vor Ort erledigt. Augenmerk auf das statische System der neu- Team selbst vorgenommen werden. Lediglich
„Neben den aufwändigen Vermessungsarbei- en Rohrleitung legen, da selbiges komplett die Einbindung in die übergeordnete Leit-
ten waren vor allen Dingen auch die Monta- neu konzipiert wurde. „Wir haben aufwän- technik haben wir nicht selbst gemacht“, er-
gearbeiten vor Ort eine echte Herausforde- dige Berechnungen angestellt um sicherzu- zählt DI Herbert Schmid. Gerade in steue-
26 Oktober 2017
Projekte HYDRO
Die drei Kugelschieber wurden
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saniert und von ölhydraulischem
auf Fallgewichts-Antrieb umgebaut.
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Das neue hydraulische Design der
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rungstechnischer Hinsicht konnten auf diese Zulaufleitung erhöht die Strahlqualität
Weise durchaus markante Verbesserungen er- und damit die Effizienz der Turbine.
reicht werden, zumal nun jede der Düsen ein-
zeln ansteuerbar ist und das gesamte System ERZEUGUNGSVERLUSTE MINIMIERT hen: „Wichtig war vor allem, dass wir unser
moderner geworden ist. „Natürlich bedeutet Am 22. April dieses Jahres wurden die Um- Ziel erreichen und die Erzeugungsverluste in
dies auch ein gewisses Potenzial für die Verbes- bauarbeiten an den verbliebenen beiden Ma- einem engen Rahmen halten konnten. Man
serung der Gesamtperformance. Allerdings schinen abgeschlossen, sodass die Anlage in darf dabei ja nicht vergessen, dass das Unter-
konnten wir dieses Potenzial noch nicht aus- den Probebetrieb genommen werden konnte. lieger-Kraftwerk Untere Sill von den Maßnah-
schöpfen, da die Voraussetzung dafür ein sorg- Heute arbeitet das Kraftwerk Obere Sill wie- men zum Teil auch betroffen war. Über den
fältiges ‚Finetuning‘ darstellt, das im Laufe der der im Regelbetrieb und liefert wertvollen Daumen gepeilt liefern beide Anlagen im Jahr
kommenden Wochen und Monate erfolgen Strom zur Versorgung der Innsbrucker Strom- rund 230 GWh. Der durch den Umbau ver-
soll“, so der Ingenieur der IKB. Zum aktuellen kunden. Der Verantwortliche der Stromerzeu- ursachte Verlust lag bei rund 30 GWh, nicht
Zeitpunkt im Sommer 2017 geht er von einer gung der IKB, DI Herbert Schmid, kann zuletzt auch, da das Wasserdargebot im abge-
bislang erreichten Effizienzsteigerung von mittlerweile ein positives Fazit unter dem um- laufenen Jahr nicht allzu rosig war. Insofern
etwa 4,5 Prozent aus. fangreichen Modernisierungsprogramm zie- kann man damit durchaus zufrieden sein.“
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AUSRÜSTUNG FÜR WASSERKRAFTWERKE
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Oktober 2017 27
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