Wasser ist Energie Wasserkraft bei der EnBW. EnBW Energie Baden-Württemberg AG

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1 Wasser ist Energie Wasserkraft bei der EnBW EnBW Energie Baden-Württemberg AG

2 Wasser ist Energie Wasserkraft bei der EnBW

3 Inhalt Einleitung Wasser ist Energie 4 Laufwasserkraftwerke Das Rheinkraftwerk Iffezheim Die Illerkraftwerke Das Laufwasserkraftwerk Kiebingen Das Kleinwasserkraftwerk Oberriexingen Das Kleinwasserkraftwerk Rheinhausen- Oberhausen Die Neckar AG Die Energiedienst-Gruppe

4 Speicherkraftwerke Die EnAlpin AG Das Rudolf-Fettweis-Werk Das Pumpspeicherkraftwerk Glems Die Vorarlberger Illwerke AG Die Schluchseewerk AG Wissenswertes rund um die Wasserkraft So funktioniert das Stromnetz Arten von Wasserkraftwerken Arten von Turbinen Wasserkreislauf und Wasserkraft Glossar Impressum/Bildnachweis Kontaktdaten für Besichtigungen

5 Wasser ist Energie Die Nutzung der Wasserkraft hat eine jahrtausendealte Tradition. Bereits die großen Kulturen an Nil, Euphrat und Tigris, am Gelben Fluss und am Indus nutzten Wasser als Antriebsmittel für Arbeitsmaschinen vielfältigster Art. Im Mittelalter entstanden die bedeutendsten Gewerbezentren Europas dort, wo Wasserkraft reichlich vorhanden war. Die zügig voranschreitende Industrialisierung und der erreichte Wohlstand im vergangenen Jahrhundert sind in hohem Maße auch der Wasserkraft zu verdanken. Die Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips durch Werner von Siemens 1866 erlaubte es schließlich, die Kraft des Wassers mithilfe eines Generators in elektrischen Strom umzuwandeln. Mit der Nutzung der Wasserkraft wurde um die Jahrhundertwende vielerorts in Deutschland die Elektrifizierung eingeleitet die Basis der Industrialisierung. Das Wehr der Wasserkraftanlage Buchenmühle am Kocher. 4

6 Die Wasserkraft bietet viele Vorteile Klimaschutz Die Stromerzeugung auf Wasserkraftbasis braucht keine fossilen Rohstoffe wie Kohle, Öl und Gas und setzt kein Kohlendioxid frei. Weltweit stellt Wasserkraft den größten Anteil an erneuerbaren Energien. Ihre Nutzung und ihr weiterer naturschonender Ausbau leisten einen wichtigen Beitrag für das Erreichen der globalen Klimaschutzziele. Auch bei der EnBW spielt die Wasserkraft in Zusammenhang mit der klimaschonenden Stromproduktion eine zentrale Rolle: 6,7 Mio. t Kohlendioxid konnten wir der Umwelt im Jahr 2008 dadurch ersparen, dass wir einen Teil unseres Stroms mit Wasserkraftanlagen anstatt mit konventionellen Kraftwerken erzeugen. Umweltschutz- und Hochwasserschutz Die Flüsse sind ein wesentlicher Bestandteil unserer Kulturlandschaft und wurden durch uns Menschen im Laufe der Zeit den Bedürfnissen angepasst und damit wesentlich verändert. Sümpfe wurden trockengelegt und die Malaria ausgerottet, Landflächen gewonnen und eine ganzjährige Nutzung als Schifffahrtsstraße sowie die Produktion von Strom durch Wasserkraft ermöglicht. Die moderne Wasserkraft trägt aktiv zur Renaturierung unserer Flussläufe bei: Fischpässe machen die Anlagen für Fische und im Wasser lebende Kleinlebewesen durchgängig. Naturnahe Umgehungsgewässer verbessern die Artenvielfalt und schaffen neuen Laich- und Lebensraum für Fische wie den Lachs. Mit entsprechenden Einrichtungen in Iffezheim, Gambsheim und Rheinfelden wird der Lachs schon in Kürze wieder im Oberrhein heimisch sein. Die Maßnahmen unterstützen auch jene in unmittelbarer Nachbarschaft zu unseren Wasserkraftwerken befindlichen Natur- und Landschaftsschutzgebiete sowie Flora-Fauna-Habitat- Gebiete nachhaltig. Für ohnehin bereits ausgebaute Bäche und Flüsse ist die Wasserkraft oft die einzige Chance auf angewandten Naturschutz. Denn die Betreiber der Anlagen sorgen neben der energetischen Nutzung des Wassers mit Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen sowie Unterhalt für den Stauraum auch wieder für die Herstellung und den Erhalt der heimischen Fauna und Flora. Wasserkraftwerke tragen auch zur Müllbeseitigung in den Gewässern bei: Ihre Rechenanlagen fangen jedes Jahr viele Tausend Tonnen Abfall auf, die der Betreiber dann entsorgt. Durch das Auffangen und Glätten der Hochwasserspitzen leisten die Wasserkraftanlagen auch einen aktiven Beitrag zum Hochwasserschutz. Direkte Anrainer sind durch die ertüchtigten Stau- und Schutzdämme wesentlich besser gegen Überschwemmungen geschützt. Sichere Energie mit Speicherpotenzial Wasserkraft ist in Deutschland eine unerschöpfliche und berechenbare natürliche Energiequelle. Mit ihrem hohen Wirkungsgrad er liegt im Optimum bei 91 % und ihrer permanenten Verfügbarkeit trägt sie wesentlich zur Sicherheit unserer Stromversorgung bei. Sie ist heute aber auch die einzige Möglichkeit, Energie in großem Maßstab zu speichern. Dazu betreiben wir zusätzlich zu unseren Laufwasserkraftwerken Pumpspeicherkraftwerke. Das Speicherpotenzial der Wasserkraft wird mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien immer wichtiger, denn es ermöglicht uns, Energiespitzen abzudecken und Energieüberschüsse auszugleichen. Auf diese Weise ergänzen sich die verschiedenen erneuerbaren Energien aufs Beste. 5

7 Die EnBW und die Wasserkraft Die Stromerzeugung aus Wasserkraft hat bei der EnBW einen Anteil von rund 10 % am Strommix. Pro Jahr erzeugen wir aus Wasserkraft durchschnittlich 7,5 Mrd. kwh Strom genug, um über 4,6 Mio. Haushalte zu versorgen. Insgesamt werden in Deutschland durchschnittlich rund 27 Mrd. kwh Strom aus Wasserkraft gewonnen und damit rund 4 % des deutschen Stromverbrauchs gedeckt. Allein in Baden-Württemberg betreibt und unterhält die EnBW derzeit 66 eigene Wasserkraftwerke. Hinzu kommen zahlreiche Beteiligungen an Wasserkraftwerken und Bezugsverträge. Insgesamt verfügt die EnBW über rund MW installierte Leistung aus Wasserkraft. Heute investieren wir massiv in diesem Bereich vor allem durch den Ausbau und die Modernisierung der Wasserkraftwerke an Rhein und Neckar. Darüber hinaus wollen wir aber auch neue Wasserkraftwerke bauen, wo dies technisch und ökologisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist. Deshalb prüfen wir zurzeit die unterschiedlichsten Standorte auf ihre Eignung und erheben die Potenziale in Baden- Württemberg. Auch künftig wird die Wasserkraft als wichtigste heimische erneuerbare Energiequelle eine wesentliche Rolle bei der Energieerzeugung der EnBW spielen. Die aktuellen Großprojekte am Oberrhein in Iffezheim und am Hochrhein in Rheinfelden und Albbruck-Dogern unterstreichen unsere Strategie, die vorhandenen Wasserkraftwerke soweit wie möglich zu optimieren und auszubauen und neue Potenziale zu identifizieren und zu nutzen. Dabei helfen wir, die Klimaschutzziele zu erreichen, den Naturschutz aktiv zu leben und vor Hochwässern zu schützen. Wir setzen auf den Dialog mit Politik und Öffentlichkeit. Mit transparenten Informationen und Aufklärung tragen wir dazu bei, stets eine naturverträgliche und ökologische Wasserkraftnutzung umzusetzen, betont Dr. Nicolaus Römer, Leiter Wasserkraft der EnBW Kraftwerke AG. Neben der Wasserkraft investieren wir selbstverständlich auch in andere erneuerbare Energien. Mehr hierüber erfahren Sie in unserer Broschüre Erneuerbare Energien Kraftwerke und Projekte der EnBW oder im Internet unter Dr. Nicolaus Römer, Leiter Wasserkraft bei der EnBW Kraftwerke AG 6

8 EnBW-eigene Kraftwerke EnBW-teileigene Kraftwerke Bezugsverträge der EnBW Kraftwerke der Neckar AG Sonstige Unternehmen (Nationalität) Speicher und Pumpspeicher RKI (D) Laufwasser Hessen Wasserkraft in Baden-Württemberg RMD (D) Freudenberg Itter Bayern Rheinland-Pfalz Feudenheim Ladenburg Schwabenheim Wieblingen Heidelberg- Karlstor Hirschhorn Neckarsteinach Neckargemünd Neckarzimmern Gundelsheim Kochendorf Rockenau Guttenbach Heilbronn Siglingen Jagsthausen Künzelsau Ingelfingen Möglingen Buchenmühle Ohrnberg Horkheim Frankreich Gambsheim CERGA (F) n Iffezheim RKI (D) Kehl Baden- Baden Rudolf- Fettweis-Werk Forbach Bettenhausen Rheinhausen-Oberhausen Rotenfels Ottenau Karlsruhe Aistaig Lauffen Besigheim Hessigheim Pleidelsheim Marbach Mühlhausen Poppenweiler Oberriexingen Aldingen Hofen Cannstatt Untertürkheim Stuttgart Oberesslingen Teinach Obertürkheim Esslingen Deizisau Bettenberg Enzberg 1 Enzberg 2 Niefern- Öschelbronn Kiebingen Glems Munderkingen Ulm Illerkraftwerke Günzburg Leipheim Oberelchingen ODK (D) Dettingen Unteropfingen Tannheim Mooshausen Aitrach Faimingen Gundelfingen Offingen Breisach Freiburg Schluchseewerke (D) Häusern Fridingen-Bära Fridingen Aach 1 Aach 2 Aach 3 Au Gottraz hofen r Maulburg Wehr EDAG (D) Atdorf Witznau Birsfelden Augst-Wyhlen Säckingen Waldshut Rheinfelden RKS (D) Reckingen Ryburg-Schwörstadt Laufenburg RKR (CH) KRS (CH) EDH (CH) Albbruck-Dogern RADAG (D) Eglisau Schaffhausen Neuhausen ERAG (CH) Rheinau EnAlpin (CH) Schweiz VIW (A) TIWAG (A) 7

9 8 Laufwasserkraftwerke Laufwasserkraftwerke

10 Laufwasserkraftwerke 9

11 Deutsch-französische Kooperation Das Rheinkraftwerk Iffezheim Iffezheim Das Rheinkraftwerk Iffezheim: mit der fünften Turbine eines der größten Laufwasserkraftwerke Europas. Der Oberrhein zwischen Basel und Karlsruhe ist eine pulsierende Lebensader im Herzen Europas. Zehn Wasserkraftwerke erzeugen jährlich rund 8,6 Mrd. kwh erneuerbare Energie, und pro Jahr passieren rund Schiffe die Schleuse Iffezheim. Früher war der Rhein ein Labyrinth von Schlingen, die bis zu 3 km breit sein konnten. Bei jedem Hochwasser änderte er seinen Lauf unterzeichneten Baden und Frankreich ein Abkommen zur Begradigung des Flusses nach Plänen des badischen Ingenieurs Tulla. Damit löste man zwar das Hochwasserproblem vor Ort, jedoch hatte die Begradigung auch eine Beeinträchtigung des Flussgleichgewichts zur Folge. Mit der Begradigung des Rheins wurde die Stromgewinnung aus Wasserkraft ausgebaut begann man damit, die Wasserkraft des Rheins auf französischer Seite durch den Bau eines Seitenkanals mit Kraftwerken zu nutzen: Am Grand Canal d Alsace wurden die ersten vier Wasserkraftwerke errichtet. Weitere vier Kraftwerke folgten nach Auf Grundlage eines Staatsvertrags von 1969 entstanden unter deutsch-französischer Regie direkt im Flusslauf die Staustufen Gambsheim und Iffezheim. Zu diesen Staustufen gehören jeweils ein Kraftwerk, ein Wehr, eine Doppelschleuse und in Iffezheim seit 2000 und in Gambsheim seit 2006 auch ein Fischpass. Die Anlagen werden von der Rheinkraftwerk Iffezheim GmbH (RKI) und der Centrale Electrique Rhénane de Gambsheim (CERGA) betrieben. Die Gesellschaften gehören je zur Hälfte der EnBW Kraftwerke AG und der Electricité de France (EDF). Das Kraftwerk Iffezheim, das technisch und organisatorisch vom Rudolf-Fettweis-Werk in Forbach betreut wird, befindet sich auf der rechten Rheinseite und ist in einer Achse mit Wehr, Rheinabschlussdamm und Schleuse angeordnet. Es wurde 1978 in Betrieb genommen. 10 Laufwasserkraftwerke

12 Das Herz der Anlage sind vier horizontale Rohrturbinen mit jeweils einem Laufrad mit einem Durchmesser von 5,80 m. Jedes Laufrad verarbeitet bis zu 275 m³ Wasser in der Sekunde. Zusammen erzeugen die vier Turbinen circa 740 Mio. kwh Strom pro Jahr. Das entspricht dem Verbrauch von circa Menschen. Das Kraftwerk läuft vollautomatisch und wird wie die anderen neun Kraftwerke der Oberrheinkette von der Steuerzentrale der EDF in Kembs überwacht. Das Wehr besteht aus sechs Wehrfeldern von je 20 m Breite. Es ist für einen maximalen Hochwasserabfluss von m³/s ausgelegt und wird von einem unabhängigen Rechner gesteuert. Im Gegensatz zum Kraftwerk, das der RKI gehört, ist das Wehr Eigentum des deutschen und des französischen Staats, wird jedoch auch von der RKI GmbH betrieben. Die 1950 gegründete Internationale Kommission zum Schutz des Rheins stellte 1987 ein Maßnahmenprogramm auf mit dem Ziel der Wiederherstellung des Ökosystems des Rheins. Sichtbares Zeichen für den Erfolg dieses Programms ist die Rückkehr der Lachse. Parallel zu dem Programm wurde auch der Bau von Fischpässen in Iffezheim und Gambsheim beschlossen. Die Fischpässe ermöglichen den Fischen, flussaufwärts zu schwimmen, Dieses Rohrturbinenlaufrad in Iffezheim hat einen Durchmesser von 5,80 m. Technische Daten Rheinkraftwerk Iffezheim Kraftwerk Fischpass Mittleres Nutzgefälle (m) 11 Turbinen 4 Rohrturbinen 1 Kegelradrohrturbine (5. Turbine ab 2012) (Lockstromturbine) Durchfluss gesamt (m 3 /s) Maximalleistung gesamt (MW) Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) Laufwasserkraftwerke 11

13 da der natürliche Weg durch Maschinenhaus und Wehr abgeschnitten ist. Die Finanzierung der Projekte erfolgt durch die beiden Anrainerstaaten und die Kraftwerksbetreiber. Der Iffezheimer Fischpass einer der größten in Europa ist seit Juni 2000 in Betrieb. Per Lockstrom werden die Fische in ihn hineingeleitet und wandern über einen Schlitzpass flussaufwärts. Die Kraft des Lockstroms wird in einer Turbine in elektrische Energie umgewandelt. Iffezheim bekommt eine fünfte Turbine Im Sommer 2009 starteten die Arbeiten für die Kraftwerkserweiterung. Mit der fünften Turbine wird Iffezheim mit einer Leistung von 148 MW eines der größten Laufwasserkraftwerke Europas sein. Wenn die fünfte Maschine im Jahr 2012 den Betrieb aufnimmt, werden in Iffezheim mit einer Wassermenge von bis zu m³/s zusätzlich 122 Mio. kwh Strom pro Jahr erzeugt. Künftig können dann über Menschen von diesem Kraftwerk mit CO 2 -freiem Strom aus Wasserkraft versorgt werden diese Art der Stromerzeugung wird der Umwelt pro Jahr etwa t CO 2 ersparen. Blick auf das Baufeld für die fünfte Maschine in Iffezheim. 12 Laufwasserkraftwerke

14 Neubau Kehl Das Wasserkraftwerk Kehl wurde Mitte 2009 nach rund drei Jahren Bauzeit in Betrieb genommen. Der Bau ist Teil eines Gemeinschaftsprojekts von RKI GmbH und CERGA. Mit einer Jahresproduktion von etwa MWh trägt das Wasserkraftwerk Kehl zur heimischen Stromversorgung aus erneuerbaren Energien bei. Eine vertikale Kaplanturbine mit einer Leistung von bis zu 1,2 MW versorgt über Menschen mit CO 2 -frei erzeugtem Strom. Kulturwehre am Oberrhein dienen zur Grundwasserhaltung und zum Hochwasserschutz. Die Verknüpfung mit der Wasserkraftnutzung ist eine Besonderheit. Besonderheit in Kehl: Die Kaplanturbine ist vertikal eingebaut und fünfflüglig. Direkt neben dem Kehler Kulturwehr entstand eine Wasserkraftanlage. Laufwasserkraftwerke 13

15 Hochbetrieb bei der Schneeschmelze Die Illerkraftwerke Illerkraftwerke Zwei Bundesländer, vier Landkreise und eine Stadt bestimmen gemeinsam, wie die Iller genutzt wird, kommentiert Klaus Kallweit, Leiter Instandhaltung der Region Süd, die aktuelle Situation. Die Iller wurde bereits kurz nach dem Ende des Ersten Weltkriegs für die Stromerzeugung erschlossen. Die Oberschwäbischen Elektrizitätswerke (OEW), heute ein Großaktionär der EnBW, erhielten 1917 im württembergisch-bayerischen Staatsvertrag die Rechte, das Wasser der Iller in einem Teilabschnitt zu nutzen waren bereits drei Kraftwerke sowie ein Wehr am Illerkanal gebaut. Die heute insgesamt fünf Laufwasserkraftwerke an Iller und Illerkanal im Bereich der Stadt Memmingen speisen den von ihnen erzeugten Strom in das 20-kV-Mittelspannungsnetz der EnBW ein. Die Iller entsteht aus dem Zusammenfluss der Gebirgsbäche Breitach, Stillach und Trettach, die in den Alpen rings um Oberstdorf entspringen und sich wenige Kilometer nach ihrem Ursprung vereinen. Als typischer Voralpenfluss führt die Iller viel angeschwemmtes Material, das sich vor den Rechenanlagen ansammelt und regelmäßig entfernt und entsorgt werden muss. Die Wasserführung der Iller schwankt stark. Während der Schneeschmelze im Frühjahr und bei Hochwasser kann der Fluss bis zu 900 m³/s führen. Zu dieser Zeit sind die Die Rechenanlage des Kraftwerks Tannheim hält Geschwemmsel zurück. Klaus Kallweit, Leiter Instandhaltung Süd, prüft die Erregerspannung des Generators. 14 Laufwasserkraftwerke

16 Wehre rund um die Uhr besetzt. Dagegen sind es oft nur 10 m³/s, die im Herbst und Winter am Pegel in Mooshausen gemessen werden. Im Durchschnitt beträgt die Wasserführung 60 m³/s. Am Mooshausener Wehr, an dem der Illerkanal beginnt, werden aus dem alten Mutterbett maximal 100 m³ Wasser pro Sekunde in den 20 km langen Kanal eingeleitet. Dieses wird in den drei am Kanal liegenden Kraftwerken Tannheim, Unteropfingen und Dettingen zur Stromerzeugung genutzt. Das Mooshausener Wehr ist mit zwei Walzenverschlüssen und zwei Doppelschützen ausgestattet. Die Gesamtbreite des Wehrs beträgt über 90 m. Im Herbst 1994 wurde am Wehr in Mooshausen ein Kleinwasserkraftwerk errichtet. Es verarbeitet das Wasser, das aus ökologischen Gründen im Mutterbett der Iller belassen wird. Die Wassermenge beträgt jahreszeitlich zwischen 3 m³/s und 9 m³/s. Mit einer Fallhöhe von 6,1 m treibt das Wasser eine Rohrturbine mit einer Leistung von 0,45 MW an. Technische Daten Illerkraftwerke Werk Flusskraftwerk Kanalkraftwerk Aitrach Tannheim Mittlere Fallhöhe (m) 9,45 15,8 Turbinen 2 Kaplanturbinen 3 Francisturbinen, 1 Kaplanturbine Durchfluss gesamt (m 3 /s) Maximalleistung gesamt (MW) 9 12,3 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 32 57,5 Werk Kanalkraftwerk Unteropfingen Mittlere Fallhöhe (m) 17 Turbinen 3 Francisturbinen, 1 Kaplanturbine Durchfluss gesamt (m 3 /s) 100 Maximalleistung gesamt (MW) 14,2 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 61,6 Werk Kanalkraftwerk Kleinwasserkraft- Dettingen werk Mooshausen Mittlere Fallhöhe (m) 14,1 6,1 Turbinen 3 Francisturbinen, 1 Propellerspiralturbine 1 Rohrturbine Durchfluss gesamt (m 3 /s) Maximalleistung gesamt (MW) 11 0,45 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 50 2,6 Laufwasserkraftwerke 15

17 Im Kanalkraftwerk Tannheim sorgen drei Francisturbinen und eine Kaplanturbine für den Antrieb der Generatoren. Sie erzeugen Strom mit einer Spannung von 5 kv, der zur Einspeisung in das Mittelspannungsnetz auf 20 kv transformiert wird. Bei einer Fallhöhe zwischen 15,8 m und 18,5 m können in Tannheim rund 58 Mio. kwh Strom im Jahr erzeugt werden. Die Anlagen sind ferngesteuert und fahren somit unbesetzt. Das seit 1950 in Betrieb befindliche Flusskraftwerk Aitrach ist den Kanalkraftwerken mit einem vierfeldrigen Wehr vorgelagert. Hier werden bei einer Fallhöhe von 9,45 m zwei vertikal eingebaute Kaplanturbinen mit einer Leistung von insgesamt 9 MW angetrieben. Alle fünf Anlagen der Illerwerke sind Laufwasserkraftwerke. Die zur Verfügung stehende Kraftwerksleistung beträgt 48 MW. Damit werden jährlich etwa 205 Mio. kwh erzeugt ausreichend, um rund Menschen mit Strom zu versorgen. Die Wehranlage Mooshausen. 16 Laufwasserkraftwerke

18 Der Generator mit Spurlager und Erregermaschine im Maschinenhaus des Kanalkraftwerks Tannheim. Laufwasserkraftwerke 17

19 Alte Anlage hochmodern Das Laufwasserkraftwerk Kiebingen Kiebingen Das Laufwasserkraftwerk in Kiebingen am Neckar ist ein Beispiel für die lange Tradition der Wasserkraft bei der EnBW und ihren Vorgängerunternehmen begann die Stromerzeugung in diesem Kraftwerk, das die Firma Vereinigte Uhrenfabriken Gebrüder Junghans und Thomas Haller AG, Schramberg, zur Versorgung ihrer Rottenburger Filiale errichtet hatte. Die beiden Turbinen und die Dampfmaschine erzeugten allerdings mehr Energie, als das Unternehmen selbst abnehmen konnte. Daher belieferte die Firma auch Stromabnehmer in den umliegenden Ortschaften übernahm die Elektrische Kraftübertragung Herrenberg (EKH) die Kraftwerksanlage. Der Strombedarf stieg. Der neue Betreiber baute weitere Wasserkraftmaschinen mit Holzkammradgetriebe ein. Heute steht das Maschinenhaus unter Denkmalschutz. Ausgestattet mit modernen Maschinen lässt sich die Größe der Anlagen von damals heute nur noch erahnen. Trotz seines Alters ist das Kraftwerk eine hochmoderne Anlage. Sie hat drei Besonderheiten: eine neue Schaufelform der Turbinen, die mithilfe von Computersimulationen konzipiert wurde, spezielle Turbinenlager, sogenannte Thordonlager, sowie ein luftgefülltes Schlauchwehr. Ein Fischpass stellt die Durchgängigkeit an der Stauanlage wieder her. Seit über einhundert Jahren wird in Kiebingen Strom produziert. 18 Laufwasserkraftwerke

20 Die umfangreiche Modernisierung wurde rechtzeitig zum hundertjährigen Jubiläum abgeschlossen. Die EnBW Kraftwerke AG baute ein neues Schlauchwehr ein und führte umfangreiche Maßnahmen zur Leistungssteigerung durch. Bei der vollständigen Erneuerung der Turbinen, Generatoren und der dazugehörigen Steuerund Regelanlagen waren Innovationskraft und Kreativität gefragt. Nachdem kein zum alten Turbinendesign passendes Normlaufrad verfügbar war, entwickelte die Universität Stuttgart eine neue Laufradform. Ein Turbinenhersteller fertigte dementsprechend optimierte Propellerturbinen, eine Sonderform der Kaplanturbine. Mit der Modernisierung der Anlage konnte die Kraftwerksleistung auf knapp 1,6 MW erhöht und eine Jahreserzeugung von rund 8 Mio. kwh erreicht werden. Innenansicht des Maschinenhauses. Technische Daten Laufwasserkraftwerk Kiebingen Mittleres Fallhöhe (m) 8,3 Turbinen 4 Propellerturbinen Durchfluss gesamt (m 3 /s) 22,87 Maximalleistung gesamt (MW) 1,65 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 8 Laufwasserkraftwerke 19

21 Mit der Fischaufstiegsanlage, die als Beckenschlitzpass konstruiert ist, ist der Neckar auf einer Strecke von 12 km wieder biologisch durchgängig. Fische und andere im Wasser lebende Tiere können problemlos ins Oberwasser der Stauanlage gelangen. Der Fischpass hat sich bewährt. Mehrere Bestandskontrollen haben gezeigt, dass die typischen Neckarfischarten die Aufstiegshilfe nutzen: zum Beispiel Aal, Bachforelle, Barbe, Döbel und Hasel als Vertreter der größeren Fischarten sowie Gründling und Schneider, die zu den schwimmschwachen Kleinfischen zählen. Außenansicht des Maschinenhauses. 20 Laufwasserkraftwerke

22 Fischaufstiegseinrichtung Eine Fischaufstiegseinrichtung, häufig auch als Fischpass oder Fischtreppe bezeichnet, ist ein künstlicher Wasserlauf neben einem Wasserkraftwerk. Dieses Umgehungsgewässer ermöglicht den Fischen, flussaufwärts zu ihren Laichplätzen zu wandern und auch oberhalb des Kraftwerks nach Nahrung zu suchen. Eine besondere Form der Fischaufstiegseinrichtung, wie wir sie in Kiebingen finden, ist der Beckenschlitzpass. Durch diesen fließen 300 l Neckarwasser pro Sekunde. Der Pass besteht aus einer kombinierten Anlage, deren oberer, flacherer Teil auf etwa 110 m Länge vom Regierungspräsidium Tübingen als Umgehungsgewässer ausgeführt wurde. Den deutlich steileren unteren Teil hat die EnBW als Beckenschlitzpass gebaut. Auf Grund der erheblichen Höhendifferenz von fast 8 m war hier kein naturähnliches Umgehungsgewässer möglich. Die Sohle dieses Umgehungsgewässers ist rau gestaltet; größere Steine in unregelmäßigen Abständen und eine Steinschüttung dazwischen begrenzen die Fließgeschwindigkeit. Die Trasse wurde dabei so geplant, dass die Baumaßnahmen den Schilfgürtel am Ufer integrieren, der als Biotop besonders schützenswert ist. Der Beckenschlitzpass in Kiebingen besteht aus 37 Einzelbecken, die jeweils 3,80 m lang und 1,80 m breit sind. Um auch Kleinstlebewesen eine gute Wanderhilfe zu bieten, befindet sich in den Becken eine etwa 30 cm dicke Schicht aus gebrochenen Steinen. Fischaufstieg in Kiebingen. Laufwasserkraftwerke 21

23 Synthese aus Alt und Neu Das Kleinwasserkraftwerk Oberriexingen Oberriexingen Das historische Kleinwasserkraftwerk in Oberriexingen ist eines der fünf Wasserkraftwerke der EnBW an der Enz. Für die Betriebsführung ist die Neckar AG, eine Tochter der EnBW Kraftwerke AG, verantwortlich. Sie überwacht von der Fernsteuerwarte in Rockenau aus die Anlage. Das Kraftwerk ging Ende des 19. Jahrhunderts mit einer Francisturbine ans Netz. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden dann noch zwei weitere Francisturbinen eingebaut sprengten die französischen Streitkräfte das Kraftwerk. Dabei wurde eine Turbine komplett zerstört, die beiden anderen konnten repariert werden baute das Betreiberunternehmen eine neue Francisturbine ein, die heute noch mit einer Maximalleistung von 120 kw in Betrieb ist. Die beiden anderen Maschinen wurden inzwischen ausgemustert. Eine von ihnen kann im Maschinenhaus besichtigt werden. In Oberriexingen ist die Synthese von Alt und Neu gelungen. In dem seit über 100 Jahren laufenden Kraftwerk arbeitet seit 1994 eine Rohrturbine mit einer Maximalleistung von 260 kw. Dabei handelt es sich um eine ganz besondere Konstruktion. Dieter Breymaier, Leiter Instandhaltung Nord, erklärt das Prinzip: Normalerweise sind Kaplanlaufräder im Bereich der innen liegenden Welle und Nabe mit Öl gefüllt und an den Turbinenschaufeln mit Berührungsdichtungen Das Streichwehr im Oberwasser der Enz. Dieter Breymaier, Leiter Instandhaltung Nord, misst einen Kohlebürstenträger an der Erregermaschine. 22 Laufwasserkraftwerke

24 gegen das Flusswasser abgedichtet. Die besonderen Herausforderungen beim Betrieb eines wassergefüllten Laufrads sind die Vermeidung von Korrosion in der Verstellmechanik und die Wasserschmierung in den Lagerstellen der Laufradschaufeln. Diese in Deutschland nur wenige Male ausgeführte Technik ist neu: Das Verstellen der Laufradschaufeln erfolgt nicht, wie üblich, über Lenker und Hebel, sondern über eine mit seitlichen Nuten versehene Verstellscheibe. In diese Nuten greifen Bolzen, die jeweils mit einer Laufradschaufel verbunden sind und so die Turbinenöffnung regulieren können. Das Laufwasserkraftwerk in Oberriexingen an der Enz produziert im Jahr etwa 1,2 Mio. kwh Strom; das entspricht in etwa dem Bedarf von ca. 740 Menschen. Museumsstücke: Holz kammrad und Riemenscheibe zum Betrieb des Generators. Technische Daten Kleinwasserkraftwerk Oberriexingen Turbinen 1 Francisturbine 1 Rohrturbine Durchfluss (m 3 /s) 6,5 12,0 Mittlere Fallhöhe (m) 2,40 2,40 Maximalleistung (MW) 0,120 0,260 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 1,2 Leitapparat der Rohrturbine. Laufwasserkraftwerke 23

25 Anziehungspunkt für Technikliebhaber Das Kleinwasserkraftwerk Rheinhausen-Oberhausen Rheinhausen-Oberhausen Das historische Kleinwasserkraftwerk Rheinhausen-Oberhausen am Kaiserstuhl zwischen Offenburg und Freiburg gehört der EnBW Kraftwerke AG. Es wurde 1905 von der Freiburger Nähseide-Fabrik Carl Mez und Söhne an der Alten Elz erbaut. Schon seit der ersten Hälfte des 18. Jahrhunderts wird die Alte Elz als Energielieferant genutzt wurde ein Teil ihres Flussbetts begradigt. Auch die 1825 errichtete Getreidemühle auf dem damaligen Mühlenhof, dem heutigen Betriebsgelände, nutzte den Fluss als Antriebsquelle. Das Wasserkraftwerk steht an der Stelle der 1905 abgetragenen Mühle. Die ersten Leitungen vom Kraftwerk in die benachbarten Orte Niederhausen und Oberhausen wurden 1906 in Betrieb genommen. Bis 1975 lief das Kraftwerk mit der Originaltechnik von 1905 unter ständiger Aufsicht eines Maschinisten. Nach einem Generatorbrand wurde die Anlage modernisiert und automatisiert. Heute arbeitet ein Maschinensatz in dem kleinen Backsteingebäude. Die Wehranlage in Rheinhausen-Oberhausen. Das historische Kraftwerk steht auf dem Gelände der EnBW Regional AG und ist Anziehungspunkt für technisch Interessierte. Jedes Jahr besichtigen Mechaniker und Maschinenbauer wie auch Elektriker und Elektroingenieure die Anlage. Ihr Blick richtet sich unter anderem auf ein altes Holzkammrad ein Gussrad mit 2,90 m Durchmesser. Bestückt mit 486 Holzzähnen aus Hainbuchenholz überträgt es die Drehbewegung der Turbine auf den Generator. Die Holzzähne wurden eingesetzt, weil man damals Gusszähne dieser Größenordnung nicht mit der erforderlichen Genauigkeit herstellen konnte. 24 Laufwasserkraftwerke

26 Das Wasser der Elz überwindet ein Gefälle von 2,65 m und treibt im Turbinenkeller eine Francis-Schachtturbine an. Eine vertikale Welle überträgt die Drehbewegung der Turbine auf ein Getriebe im Maschinenhaus, wo sie auf die horizontale Welle des Generators umgeleitet wird. Der Generator wandelt die mechanische in elektrische Energie um und speist den erzeugten Strom mit 400 V direkt in das Niederspannungsnetz ein. Der Fliehkraftregler zur Regelung der Turbinendrehzahl sowie die alte Synchronisiereinrichtung für Spannung, Frequenz und Phasenabgleich zur Ankopplung an das Versorgungsnetz sind heute noch in Betrieb. Das Wasserkraftwerk Rheinhausen- Oberhausen produziert im Jahr rund kwh Strom. Diese Strommenge reicht zur Versorgung von rund 500 Menschen. Technische Daten Kleinwasserkraftwerk Rheinhausen-Oberhausen Mittlere Fallhöhe (m) 2,65 Turbinen 1 Francisschachtturbine Durchfluss gesamt (m 3 /s) 4,71 Maximalleistung gesamt (MW) 0,15 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 0,7 Rechenanlage Vor dem Kraftwerk befindet sich der Rechen. Er hat die Aufgabe, vom Bach angeschwemmtes Gut wie Blätter, Äste, Schlingkraut und Abfall aufzufangen und so Beschädigungen an der Turbine zu vermeiden. Das Geschwemmsel wird in eine Grube geleitet, die in Rheinhausen- Oberhausen bis zu drei Mal pro Woche geleert wird. Jedes Jahr werden circa 330 m 3 Material an eine Kompostieranlage geliefert. Die Rechenanlage in Rheinhausen-Oberhausen. Laufwasserkraftwerke 25

27 Schifffahrt und Wasserkraft Die Neckar AG Heidelberg-Karlstor Rockenau Cannstatt Esslingen Die Wasserkraftanlage Karlstor am Neckar in Heidelberg befindet sich direkt an der Staustufe unterhalb des Heidelberger Schlosses. Das Besondere und zugleich Kuriose an diesem Bau: Man kann ihn vom Land aus nicht sehen. Es handelt sich hier um das einzige Unterwasserkraftwerk im Neckar. Die Neckar AG, heute eine 82-prozentige Tochtergesellschaft der EnBW Kraftwerke AG, wurde 1921 gegründet und erhielt vom Land Baden-Württemberg den Auftrag, den Neckar von Mannheim bis Plochingen zur Großschifffahrtsstraße auszubauen. Dieser Ausbau sollte durch die Errichtung von Wasserkraftwerken an der 200 km langen Strecke finanziert werden. Der Neckar überwindet in diesem Streckenabschnitt eine Höhendifferenz von rund 160 m. Die 1994 erteilte Baugenehmigung für das zweitjüngste Laufwasserkraftwerk am Standort Heidelberg Karlstor enthielt diverse Auflagen: Es durften keine optischen Veränderungen an dem unter Denkmalschutz stehenden Wehr vorgenommen werden, und das neue Kraftwerk sollte das historische Stadtbild Heidelbergs nicht beeinflussen. Weitere Bedingungen: die ungehinderte Schifffahrt und der zu erhaltende Hochwasserabfluss während der Bauphase. Diese Auflagen konnten nur durch ein vollständig überflutetes, un- Die Wehranlage des Unterwasserkraftwerks Heidelberg Karlstor unterhalb des Heidel berger Schlosses. Knut Germeier, Leiter Produktion Nord, informiert sich über Meldugen aus den Kraftwerken. 26 Laufwasserkraftwerke

28 sichtbar in der Flusssohle versenktes Kraftwerk ein Unterwasserkraftwerk erfüllt werden, erklärt Knut Germeier, Leiter Produktion Nord. Das Kraftwerkshaus mit den zwei Maschinensätzen, zwei Rohrturbinen und zwei Generatoren befindet sich mittig vor dem rechten Wehr. Die Stauhaltung erfolgt durch drei jeweils 40 m breite Walzenwehre. Viele der Kraftwerke am Neckar wurden zwischen dem Ersten und Zweiten Weltkrieg oder in den Fünziger- und Sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts gebaut. Das Laufwasserkraftwerk Bad Cannstatt in Stuttgart beispielsweise entstand zwischen 1927 und Pächter waren bis zum Jahr 2000 die Technischen Werke der Stadt Stuttgart AG. Seitdem betreibt die Neckar AG die Anlage selbst. Die beiden Maschinensätze sind mit Kaplanturbinen ausgerüstet. Der produzierte Strom wird wie bei einem privaten Betreiber auch direkt ins Netz der EnBW eingespeist. Ausbau der Staustufe Esslingen am Neckar Eingerahmt von der Wehranlage im Neckar und dem historischen Brückenhaus über dem Hammerkanal entsteht auf dem Hechtkopf in Esslingen ein neues Laufwasserkraftwerk. Mit dem Ausbau der letzten Staustufe am Neckar will die EnBW das Potenzial der Wasserkraft in Baden- Das historische Brückenhaus in Esslingen am Neckar. Württemberg weiter ausschöpfen und das Land dabei unterstützen, den Anteil erneuerbarer Energien kontinuierlich zu erhöhen. Der Bau der Kraftwerksanlage startete im März 2009 und wird annähernd zwei Jahre dauern. Die neue Anlage wird mit einer Leistung von 1,25 MW und einer jährlichen Stromproduktion von 7,1 GWh etwa Menschen mit Strom versorgen und jährlich circa t CO 2 einsparen. Laufwasserkraftwerke 27

29 Die Fernsteuerwarte Rockenau Die moderne Fernsteuerwarte in Rockenau hat die Aufgabe, den Pegelstand konstant zu halten und gewährleistet so einen reibungslosen Schiffsverkehr auf dem Neckar. Darüber hinaus werden von dort aus alle Laufwasserkraftwerke am Neckar überwacht und gesteuert. Auch der Betrieb von 12 Kleinwasserkraftwerken an den Flüssen Kocher, Jagst und Enz, die die Neckar AG im Auftrag der EnBW Kraftwerke AG betreibt, werden von dort aus betreut. An der Staustufe Rockenau befindet sich zudem ein Kraftwerk mit zwei Maschinensätzen und einem Wehr mit historischem Walzenantrieb. Ganz wichtig bei der Steuerung der Wasserkraftwerke ist, dass die Schifffahrt nicht behindert wird, denn sie hat das oberste Recht am Neckar. Deshalb darf das festgelegte Stauziel in keiner Staustufe unteroder überschritten werden; die Toleranz beträgt nur wenige Zentimeter. Das bedeutet Feinarbeit, zumal der Neckar starke Zuflussschwankungen von mehreren 10 m 3 /s innerhalb weniger Stunden kennt. So wirkt sich zum Beispiel ein Gewitterregen im Schwarzwald innerhalb von drei Stunden spürbar auf den Pegelstand in Plochingen aus. Der Abfluss im Neckar wird mithilfe der vorgegebenen Turbinenleistung geregelt. Wenn der Abfluss größer ist als die Aufnahmefähigkeit der Turbinen, kann die mittlere Wehrklappe zur Feinregulierung eingesetzt werden. Bei ungewöhnlich großen Abflüssen übernimmt das Wasser- und Schifffahrtsamt die Stauregelung mittels der Wehre. Nur dieses Amt hat die Möglichkeit, bei Hochwasser alle Wehre gleichzeitig zu ziehen und somit den Wassermassen freien Durchfluss zu ermöglichen. Die Fernsteuerwarte Rockenau gewährleistet einen reibungslosen Schiffsverkehr und steuert die Kraftwerke am Neckar. 28 Laufwasserkraftwerke

30 Technische Daten Unterwasserkraftwerk Laufwasserkraftwerk Laufwasserkraftwerk Werk Heidelberg Karlstor Rockenau Bad Cannstatt Mittlere Fallhöhe (m) 2,6 5,69 5,1 Turbinen 2 Rohrturbinen 2 Kaplanturbinen 2 Kaplanturbinen Durchfluss gesamt (m 3 /s) Maximalleistung gesamt (MW) 3,1 5 2,4 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 16,8 30,1 11 Die Wehranlage in Rockenau. Laufwasserkraftwerke 29

31 Europas größtes Bauprojekt in der Laufwasserkraft Die Energiedienst-Gruppe Energiedienst Holding AG Das grenzüberschreitende Zwillingskraftwerk Augst-Wyhlen. Die Energiedienst-Gruppe ist ein regionaler Energiedienstleister in Südbaden und im Kanton Wallis in der Schweiz. Die EnBW hält 81,7 % der Anteile an der Energiedienst Holding AG. Die Energiedienst- Gruppe betreibt eigene Rheinkraftwerke in Grenzach-Wyhlen, Rheinfelden und Laufenburg und ist an weiteren Wasserkraftwerken am Hochrhein und im Wallis beteiligt. Sie versorgt in ihrem Netzgebiet über eine halbe Million Menschen mit elektrischer Energie. Dabei steht die Nutzung der heimischen Wasserkraft traditionell an erster Stelle. Das Rheinkraftwerk Wyhlen Das Rheinkraftwerk Wyhlen befindet sich knapp 10 km flussaufwärts von Basel und ist Teil des am schweizerischen und deutschen Ufer gelegenen Zwillingskraftwerks Augst-Wyhlen. Diese grenzüberschreitende Nutzung des Rheinwassers gilt als richtungsweisendes Beispiel für die länderübergreifende Kooperation in einem zusammenwachsenden Europa. Seit 1912 produzieren die Rheinkraftwerke Wyhlen und Augst (Kraftwerk Augst AG) Strom aus Wasserkraft. Ursprünglich schien das Risiko zu groß, ein Maschinenhaus quer zur Flussrichtung zu bauen. Man befürchtete, dass sich Hochwasser vor dem Gebäude aufstauen würde. Daher errichtete man auf jeder Seite parallel zum Ufer ein Maschinenhaus und verband diese Gebäude durch ein 212 m langes Stauwehr quer über den Rhein. Nach Ablauf der ersten Konzession 1988 erteilten die deutschen und schweizerischen Behörden eine weitere Konzession mit der Auflage einer besseren Ausnutzung der Wasserkraft. 30 Laufwasserkraftwerke

32 Zwischen 1990 und 1994 wurde das Kraftwerk Whylen bei laufendem Betrieb ausund umgebaut. Die Betreiber ersetzten fünf der zehn alten Francisturbinen durch sechs moderne, leistungsfähigere Strafloturbinen. Dadurch erhöhte sich die Ausbauwassermenge von 420 m 3 /s auf 750 m 3 /s. Die installierte Leistung von 38,5 MW reicht zur Produktion von über 200 Mio. kwh Strom im Jahr. Das entspricht der Versorgung von mehr als Menschen. Am Rheinkraftwerk Wyhlen betreibt Energiedienst den ersten Fischlift am Hochrhein. Damit schafft der Energieversorger eine einfache funktionale Fischaufstiegshilfe und leistet einen wirkungsvollen Beitrag zur Gewässerdurchgängigkeit. Außerdem wurde der Beckenfischpass am Rheinkraftwerk Wyhlen für 1 Mio. umgebaut. Generatoren der Francis-Maschinengruppe im alten Teil des Maschinen saals. Technische Daten Rheinkraftwerk Wyhlen Mittlere Fallhöhe (m) 4,2 6,7 Turbinen 5 Francisturbinen 6 Strafloturbinen Durchfluss gesamt (m 3 /s) Maximalleistung gesamt (MW) 9 29,5 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 255 Die Solaranlage auf dem Dach des Maschinenhauses. Laufwasserkraftwerke 31

33 Das Rheinkraftwerk Laufenburg In Laufenburg, circa 40 km östlich von Basel, entstand nach der Eiszeit eine enge Schlucht. Etwa 1 km flussabwärts verbreitert sich der Rhein auf fast 200 m ein idealer Standort für eine Wasserkraftanlage. Der Bau des Rheinkraftwerks Laufenburg zwischen 1909 und 1914 stellte eine technische Meisterleistung dar: Zum ersten Mal wurde ein Kraftwerk quer zum Fluss gebaut. Um Platz für das neue Maschinenhaus zu schaffen, mussten m 3 Fels gesprengt werden. Das bannte auch die Hochwassergefahr am Standort im engen Rheintal. Zwischen 1929 und 1960 ersetzte Energiedienst die zehn Francisturbinen durch doppelt so starke Maschinen und Ende der Achtzigerjahre diese dann durch moderne Strafloturbinen. Die technische Entwicklung verdeutlichen folgende Zahlen: Der erste und der zweite Satz Francisturbinen hatten eine Leistung von 48 MW beziehungsweise 76 MW. Heute beträgt die Kraftwerksleistung 106 MW. Technische Meisterleistung: das erste Maschinenhaus, das quer zum Fluss gebaut wurde. Laufenburg am Rhein. 32 Laufwasserkraftwerke

34 Wartungsarbeiten am Räderwerk des Stauwehrs. Das Stauwehr mit dem Maschinenhaus. Technische Daten Rheinkraftwerk Laufenburg Mittlere Fallhöhe (m) 7,5 10,1 Turbinen 10 Strafloturbinen Durchfluss gesamt (m 3 /s) Maximalleistung gesamt (MW) 106 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 700 Laufwasserkraftwerke 33

35 Die Baustelle für das neue Wasserkraftwerk in Rheinfelden. Das neue Wasserkraftwerk in Rheinfelden Seit 2003 wird 15 km östlich von Basel das neue Wasserkraftwerk Rheinfelden mit einer Leistung von 100 MW gebaut. 380 Mio. fließen in den Neubau die Baumaßnahme ist zurzeit die größte Laufwasserkraft-Baustelle Europas. Im Jahr 2010 wird das neue Kraftwerk das alte aus dem Jahr 1898 ersetzen. Das neue Kraftwerk nutzt das vorhandene Energiepotenzial der Rheinfluten besser und produziert gut dreimal so viel Strom wie die alte Anlage. Nach Fertigstellung wird die jährliche Stromproduktion von heute 185 Mio. kwh auf rund 600 Mio. kwh steigen genügend Strom, um die Versorgung von über Menschen sicherzustellen. Stauwehr und Maschinenhaus des neuen Kraftwerks sind nicht mehr räumlich getrennt, sondern liegen in einer Achse quer zum Rhein. Anstelle der 20 Francis-, Propeller- und Kaplanturbinen werden vier große Rohrturbinen eingesetzt. Aus strömungstechnischen Gründen befindet sich das Maschinenhaus am Schweizer Ufer. Das Projekt wird in Etappen realisiert: In einem ersten Schritt entstand bis 2007 ein neues Stauwehr. Während einer Übergangszeit wurde das bestehende Kraftwerk mit der neuen Stauanlage betrieben. In der zweiten Bauetappe entstand das neue Maschinenhaus werden die vier Turbinen in Betrieb genommen. Parallel zum Bau des Maschinenhauses erfolgt die Rheineintiefung. Bis 2012 wird die Flusssohle im Unterwasser auf einer Länge von 1,8 km eingetieft sein, um den Wasserspiegel dort zu senken. Das turbinierte Wasser fließt so optimal ab und steigert die Fallhöhe. 34 Laufwasserkraftwerke

36 Das komplette Projekt inklusive Umgehungsgewässer wird 2012 fertiggestellt. Mit dem Neubau des Wasserkraftwerks setzen die EnBW und ihre Tochter Energiedienst auch neue Maßstäbe hinsichtlich der Umweltverträglichkeit. Geplante Ausgleichsmaßnahmen in Höhe von fast 12 Mio. verbessern die ökologische Situation des Hochrheins in diesem Teilabschnitt. Dazu tragen vor allem folgende Maßnahmen bei: die Renaturierung von Uferabschnitten, der Bau von zwei Fischaufstiegen auf der deutschen und der Schweizer Rheinseite sowie die Umgestaltung des heutigen Kraftwerkkanals zu einem naturnahen Fischaufstiegs- und Laichgewässer. Von diesem strukturreichen Lebensraum mit Stromschnellen, tiefen Rinnen und Kiesinseln profitieren diverse Fischarten ebenso wie bodengebundene Lebewesen. Vier große Rohrturbinen ermöglichen einen Durchfluss von m 3 /s. Technische Daten Rheinkraftweerk Rheinfelden bestehend geplant Mittlere Fallhöhe (m) circa 4,2 6,0 circa 6,0 9,1 Turbinen 8 Kaplanturbinen, 4 doppelt regulierte 6 Propellerturbinen, Rohrturbinen 6 Francisturbinen Durchfluss gesamt (m 3 /s) Maximalleistung gesamt (MW) 25,7 über 100 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) Laufwasserkraftwerke 35

37 36 Speicherkraftwerke Speicherkraftwerke

38 Speicherkraftwerke 37

39 Besonderheiten im Alpenraum Die EnAlpin AG EnAlpin Der Große Aletschgletscher. Die EnAlpin AG mit Sitz in Visp im Wallis, Schweiz, ist eine 100-prozentige Tochter der Energiedienst Holding AG. Sie ist an einem wesentlichen Teil der Stromnetze im Wallis sowie an einigen Übertragungsleitungen auf der 380/220 kv-ebene in der Schweiz beteiligt. Außerdem besitzt die EnAlpin AG eigene Kraftwerke und Kraftwerksbeteiligungen im Wallis und am Hochrhein. Mit seinen klassischen Speicher- und Hochdruckwasserkraftwerken verfügt das Unternehmen über eine installierte Leistung von rund 250 MW und produziert im Mittel rund 10 Mio. kwh Strom pro Jahr. Das sind circa 3 % der in der Schweiz aus Wasserkraft erzeugten Energie. Diese Menge entspricht in etwa dem jährlichen Verbrauch von Menschen. Geschiebe und Schwemmstoffe wie Sand, Geröll und andere Sedimente im hochalpinen Gebirgswasser stellen uns vor besondere Herausforderungen, beschreibt René Dirren, Delegierter des Verwaltungsrats und Direktor der EnAlpin AG, die speziellen Gegebenheiten der Wasserkraftwerke im Wallis. Das Aletschwehr an der Massa zum Beispiel ist eines der am stärksten exponierten Wehre der Schweiz, was Abrasion betrifft. Jedes Jahr transportiert die Massa über m 3 Geschiebe und Schwemmstoffe vom Aletschgletscher. Um Sohleerosion zu verhindern, ist unterhalb des Wehrs das Flussbett einige Meter betoniert worden. Die Schussrinne zum Tosbecken ist mit speziellen Basaltplatten ausgekleidet, die etwa alle sieben Jahre erneuert werden müssen. Ablenkseile am Einlauf der Fassung dienen zum Schutz vor Gletschereisbrocken. Die Anlage ist rund um die Uhr kameraüberwacht, sodass bei Gletscherabbrüchen schnell eingegriffen werden kann. 38 Speicherkraftwerke

40 Aletschwehr an der Massa Die EnAlpin AG ist zu 100 % an der 1948 gegründeten Aletsch AG beteiligt und hat die Geschäfts- und Betriebsführung. Mit ihren Laufkraftwerken Mörel und Ackersand 2 stellt die EnAlpin AG 105 MW Leistung zur Stromproduktion zur Verfügung. Das Kraftwerk Mörel wird mit dem Wasser der Massa gespeist. Den Zufluss regelt das Aletschwehr. Dieses Wehr an der Massa liegt im Herzen der Aletschregion mit dem sich nördlich anschließenden Jungfraumassiv. In diesem Gebiet bilden zahlreiche Gletscher einen riesigen natürlichen Wasserspeicher mit einem mittleren Abfluss an der Zunge des Aletschgletschers von wenigen 100 l pro Sekunde im Winter und bis zu 100 m 3 /s im Sommer. Im Jahrhundertsommer 2003 wurden sogar bis zu 125 m 3 /s gemessen. Die Abflussmessstation der Schweizer Landes hydrologie an der Massa. Die Entsandungsanlage in der Kaverne am Aletschwehr. Speicherkraftwerke 39

41 Wehr Das Aletschwehr an der Massa. 40 Speicherkraftwerke Der Fassungseinlauf mit Ablenkseilen zur Absperrung für Eisbrocken. Ein Wehr ist eine Sperre im natürlichen Flussbett, das den Wasserlauf auf seiner Breite absperrt. Wehr und Stauwerk stauen das Wasser bis an die genehmigte Obergrenze, das sogenannte Stauziel, an. Das Wasser, das sich oberhalb des Wehrs und der Maschinen befindet, heißt Oberwasser, das Wasser unterhalb des Maschinenhauses Unterwasser. Wehre bestehen in der Regel aus mehreren gleichartigen Wehrfeldern. Die Anlagen dienen nicht nur zur Regulierung des Stauziels, sondern auch zur Abfuhr von Hochwasser und Überwasser bei Maschinenstillstand. Dazu werden die beweglichen Wehrverschlüsse, die Schützen, gehoben oder gesenkt. In diesem Fall spricht man von einem Schützenwehr. Bei größeren Stauhöhen werden Doppelhakenschützen eingesetzt. Zwei von einander unabhängige Stahltafeln können senkrecht gehoben oder gesenkt werden. Um geringes Hochwasser abzuführen, wird die obere Tafel abgesenkt. Bei starkem Hochwasser werden beide Wehrverschlüsse hochgezogen. Bei geringen Stauhöhen werden Drehsegmentverschlüsse verwendet. Es handelt sich dabei um zylinderförmige Stahltafeln, die sich entlang einer Kreisbahn bewegen. Es gibt auch Walzen- und Schlauchwehre. Bei großen Stauhöhen werden Drucksegmente eingesetzt, die sehr stabil sind und stufenweise angehoben werden können, um erhöhte Abflüsse abzuführen. Um zu verhindern, dass das über das Wehr strömende Wasser den Flussuntergrund zu stark belastet und Sohleerosion verursacht, wird hinter dem Wehr ein Tosbecken betoniert. Eine oft viele Meter dicke Betonschicht verhindert Schäden an der Flusssohle.

42 Der Griesstausee Der Griesstausee liegt im Wallis und gehört der Kraftwerk Aegina AG. Die Geschäftsführung obliegt der EnAlpin AG, die zu 15 % an der Kraftwerk Aegina AG beteiligt ist. Das Speicherkraftwerk wird mit einer Francisturbine betrieben, die über eine 806 m lange Druckleitung mit Wasser vom Griesstausee versorgt wird. In der Zentrale Altstafel (1.973,5 m +NN) befindet sich die vertikal angeordnete Maschinengruppe. Das Wasser, das hier die Turbinen antreibt, wird zur weiteren Verwendung über einen Freispiegelstollen durch das Gebirgsmassiv an Kraftwerke im Tessin geleitet. Es fließt nach mehreren Turbinierungsstufen in den Lago Maggiore. Der Griesstausee mit seinen 18 Mio. m 3 Fassungsvermögen liegt am Fuß des Griesgletschers auf einer Höhe von m +NN (Stauziel: 2.386,5 m +NN). Die Talsperre besteht aus einer Mitte der Sechzigerjahre errichteten, leicht gekrümmten Schwergewichtsmauer aus Beton mit einem Überlauf. Die Fundamente der Mauer sind über Betoninjektionen mit dem Fels verbunden. Im Innern der Mauer gibt es zwei Horizontalgänge. Sie werden als Galerien bezeichnet. Hier befinden sich ein Drainagesystem sowie Sickerwasser- und Druckmessstellen. Der Griesstausee mit Staumauer. Technische Daten Alstafel Mittlere Fallhöhe (m) 400 Turbinen 1 vertikale Francisturbine Durchfluss gesamt (m 3 /s) 2,8 Maximalleistung gesamt (MW) 9,7 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 20 Tiefe der Mauer an der Sohle: 44 m Tiefe der Mauer an der Krone: 4,50 m Höhe der Mauer: 60 m Länge der Mauerkrone (leicht gekrümmt): 400 m Speicherkraftwerke 41

43 Das Kraftwerk Lötschen Kühlwasserentnahme für den Basistunnel der Alpentraversale Lötschberg am Stausee Ferden. Die Kraftwerk Lötschen AG mit Sitz in Steg wurde 1971 gegründet. Die EnAlpin AG hält 65 % der Anteile und ist für die Geschäftsund Betriebsführung verantwortlich. Eine Bogenstaumauer mit einer Höhe von 67 m und einer Kronenlänge von 112,5 m staut die Lonza unterhalb von Ferden auf m +NN. Dadurch entsteht ein künstlicher See von etwa m Länge und mit 1,7 Mio. m 3 Fassungsvermögen. 22 m 3 /s Wasser werden durch den knapp 7 km langen Druckstollen und einen 1 km langen Druckschacht rund 650 Höhenmeter nach unten in die Kraftwerkszentrale in Steg geleitet, wo zwei Maschinengruppen mit fünfdüsigen Peltonturbinen angeordnet sind. Über die vertikalachsigen Generatoren und Dreiphasentransformatoren wird die erzeugte elektrische Energie bei einer mittleren Spannung von 65 kv ins Netz gespeist. 42 Speicherkraftwerke

44 Investitionen in erneuerbare Energie Die EnAlpin AG wirkt aktiv am Ausbau der erneuerbaren Energien mit. Das Unternehmen beteiligt sich mit Gemeinden an Kraftwerksgesellschaften, die kleine und mittlere Wasserkraftwerke, auch in Kombination mit der Trinkwasserversorgung, planen, bauen und betreiben. Da sie in bestehende Trinkwassernetze integriert werden, sind Trinkwasserkraftwerke besonders umweltfreundlich. Der Stausee Lötschen in Ferden. Technische Daten Kraftwerk Lötschen Mittlere Fallhöhe (m) 650 Turbinen 2 fünfdüsige Peltonturbinen Durchfluss gesamt (m 3 /s) 20 Maximalleistung gesamt (MW) 110 Regelarbeitsvermögen gesamt (Mio. kwh/a) 312 Speicherkraftwerke 43

45 Historische Pioniertat Das Rudolf-Fettweis-Werk Rudolf-Fettweis-Werk Forbach Das Rudolf-Fettweis-Werk in Forbach im Schwarzwald besteht aus vier Einzelkraftwerken. Die beiden Anlagen Murgwerk und Niederdruckwerk wurden zwischen 1914 und 1918 errichtet und werden seitdem als Lauf- und Speicherkraftwerk betrieben. Kurze Zeit später wurde die Badische Landeselektrizitätsversorgung AG, eines der Vorgängerunternehmen der EnBW, mit dem Ziel gegründet, die Menschen weit über Forbach hinaus mit Strom zu versorgen. Der Bau des Schwarzenbachwerks mit seinem Kleinwasserkraftwerk folgte in den Jahren 1923 bis Über eine ebenfalls in dieser Zeit errichtete 110-kV- Leitung konnte der Strom bis in die Industrieregion rund um Mannheim transportiert werden. Die Wasserkraftanlagen ersetzten die dortigen Kohlekraftwerke, die nur über knappe Kohlevorräte verfügten und auf Alternativen angewiesen waren, erklärt Gerhard Urban, Leiter Produktion Süd der EnBW Kraftwerke AG. Das Murg- und Niederdruckwerk Die Murg wird bei Kirschbaumwasen durch ein Schützenwehr gestaut. Von dort fließt das Triebwasser durch einen etwa 6 km langen Stollen bis nach Forbach. Über zwei Druckrohrleitungen wird es 150 m tief ins Maschinenhaus geleitet und dort mit fünf Druckrohrleitung und Maschinenhaus in Forbach. Gerhard Urban, Leiter Produktion Süd, im Maschinenhaus. 44 Speicherkraftwerke