Back into future

Retrofit von Laufwassergeneratoren durch BENNING-Bereich elektrische Maschinen

Montage der Spulen vor Ort. Die Servicemitarbeiter stehen in der 7.000 mm großen Bohrung des Statorgehäuses.

Erneuerbare Energien weisen den Weg in die Energieversorgung von morgen. Uniper setzt dabei auch auf die regenerative Wasserkraft und trägt so dazu bei, dass die Stromerzeugung sauberer wird und sicher verfügbar bleibt. Für die Instandsetzung von Wasserkraftgeneratoren setzt Uniper auf einen kompetenten und erfahrenen Partner: BENNING.

Als moderner Klassiker unter den Erneuerbaren gilt die Wasserkraft. Sie ist einer der saubersten und effizientesten Energieträger der Welt. Das ständig vorhandene Wasserangebot, Maschinenwirkungsgrade von über 90 % und die robuste Technik machen Wasserkraftwerke zu zuverlässigen Dauerläufern, die kontinuierlich zur Stabilisierung der Netze beitragen.

Uniper betreibt europaweit rd. 200 Wasserkraftwerke mit einer Gesamtleistung von rd. 4.000 Megawatt, davon allein 12 Laufwasserkraftwerke entlang der Donau.

Fachgerechtes Einlegen der 600 Spulen im Detail

Bestehende Ressourcen nutzen

Neben zukunftsweisenden innovativen Projekten im Bereich der konventionellen Stromerzeugung setzt Uniper auch auf den Erhalt und die Optimierung bestehender Wasserkraftanlagen. So werden Umwelt und Natur geschont und nicht durch Eingriffe z. B. in Form großer Baumaßnahmen belastet.

Die Geschichte vieler Anlagen reicht weit zurück – bis in das erste Drittel des vergangenen Jahrhunderts. Sie galten damals als Meisterwerke der Ingenieurskunst. Eine dieser Anlagen ist das Laufwasserkraftwerk Kachlet. Es liegt an der Donau bei Flusskilometer 2230,5 oberhalb von Passau.

Zwischen 1922 und 1927 vom damaligen Staatsunternehmen Rhein-Main-Donau AG (RMD) erbaut, war es bei seiner Inbetriebnahme 1927/1928 das größte Laufwasserkraftwerk der Welt. In seinem 144 m langen Krafthaus treiben 8 Kaplan-Turbinen jeweils einen der riesigen Generatoren mit einem Stator-Bohrungsdurchmesser von 7000 mm an. Mit einer Gesamtleistung von 53,7 MW werden pro Jahr ca. 320 Mio. kWh Strom erzeugt. Das entspricht dem jährlichen Stromverbrauch einer Stadt mit über 200.000 Einwohnern.

Blick in das Krafthaus: Jedes Statorgehäuse wiegt 46,3 t, jedes Polrad 69,3 t.

Letzte Überholung vor sechs Jahrzehnten

Um die Leistung des Kraftwerkes zu erhöhen, ersetzte die damalige Rhein-Main-Donau AG von 1961-64 die alten Propellerturbinen durch moderne Kaplanturbinen. Die Generatoren hingegen stammen noch aus dem Jahr 1927 und wurden zuletzt zwischen 1952 und 1958 generalüberholt.

Da aufgrund des Alters ein erhöhtes Ausfallrisiko bestand, beschloss die RMD 2014, vier der Generatoren einem Retrofit zu unterziehen. Damit will man die Einspeise-Verfügbarkeit auch in Zukunft sicherstellen und die Lebensdauer der Anlagen signifikant verlängern.

Jeder der sogenannten „Langsamläufer“ verfügt über eine Nennspannung von 6,3 kV und eine Leistung von 8.500 kVA bei nur 75 Umdrehungen pro Minute. Das Gesamtgewicht von Stator und Polrad liegt bei ca. 110 Tonnen.

Bewährter und flexibler Partner

Auf der Suche nach einem Instandsetzungsunternehmen, das Wirtschaftlichkeit, planerisches Know-how und hohe Ausführungsqualität verbindet, entschied sich Uniper für BENNING.

Der BENNING-Bereich elektrische Maschinen befasst sich seit den 1930-iger Jahren mit der Instandsetzung von Generatoren und Motoren.

BENNING verfügt daher über jahrzehntelange Erfahrungen und Referenzen in Neubau, Nachbau und Instandsetzung von E-Maschinen für die unterschiedlichsten Branchen. Dazu zählen unter anderem die stahl- und aluminiumverarbeitende Industrie, Bergbau, Öl, Gas und Petrochemie, Eisenbahnwesen und Energieerzeugung.

Zuvor hatte BENNING bereits für andere Kraftwerksbetreiber Wasserkraftgeneratoren instand gesetzt. Insbesondere die hohe Flexibilität in der Umsetzungsphase, ohne Abstriche an Arbeitssicherheit und Qualität zu machen, überzeugten die Auftraggeber.

Vorbereitungen zur Diagnose und Fingerprintmessung an den Generatoren

Wirtschaftlichkeit und Qualität

Da Uniper neben diesen Referenzen auch die Wirtschaftlichkeit des Angebotes überzeugte, erfolgte im September 2014 die Auftragsvergabe zur Sanierung von vier der acht Wasserkraftgeneratoren an BENNING.

Um die Stillstandszeiten und die daraus resultierenden Stromerzeugungsverluste zu minimieren, sollten alle Generatoren nacheinander in kürzester Zeit modernisiert werden. Diese Anforderung erfüllte das BENNING- Projektteam, so dass der erste neu gewickelte Generator bereits planmäßig fertiggestellt und wieder in Betrieb genommen werden konnte.

Dazu wurden bei BENNING in Bocholt mit modernen Anlagen 600 neue Spulen gewickelt und durch Serviceteams vor Ort in die Nuten der 7.000 mm großen Statorbohrung eingelegt. Technisches Know-how, handwerkliches Geschick und die Verwendung modernster Materialien und Isolierstoffe stellen die Langlebigkeit der modernisierten Anlage sicher.

Ein ständig als Ansprechpartner vor Ort eingesetzter Projektmanager gewährleistete schnelle Abläufe und eine optimale Kommunikation zwischen Betreiber und Instandsetzer. Warte- oder Stillstandszeiten wurden so minimiert.

Zügiger Baufortschritt

Vor Beginn der Ausbaumaßnahmen hatte das BENNING-Diagnoseteam eine Fingerprintmessung am Generator durchgeführt. Die nach der Inbetriebnahme erneut ausgeführten Messungen der thermischen Grenzwerte, der elektrischen Belastungskennlinien sowie die Schwingungs- und Geräuschanalysen bestätigten den Erfolg der geleisteten Generatorinstandsetzung.

Zurück in der Zukunft

Der Abschluss der Arbeiten im Krafthaus wurde mit der Instandsetzung des 4. Generators bis zum Oktober 2017 erreicht. Dadurch bekam das Wasserkraftwerk Kachlet wieder seine maximale Einspeiseleistung und trägt – nach fast 100 Betriebsjahren – weiter verlässlich zur „Energiewende“ bei. Die hochwertigen Leistungen des BENNING-Bereichs elektrische Maschinen haben ihren Anteil daran.

Das seit 1993 unter Denkmalschutz stehende Donaukraftwerk Kachlet, das 1927/28 in Betrieb genommen wurde, ist das leistungsstärkste und zweitälteste Wasserkraftwerk der Rhein-Main-Donau GmbH. Es wird von der Zentralwarte Landshut der Uniper Kraftwerke GmbH aus ferngesteuert.

„Noch lange kein altes Eisen”

Im Vergleich zur fossilen Stromerzeugung aus Kohle- und Gaskraftwerken vermeidet der Betrieb des Wasserkraftwerks Kachlet rund 163.000 Tonnen CO₂ pro Jahr. Das entspricht dem jährlichen CO₂-Ausstoß von knapp. 94.000 Pkw (145 g CO₂/km; 12.000 km/a). Aber auch im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien gehört diese Anlage noch lange nicht zum „Alten Eisen“. Um eine vergleichbare Menge Strom zu erzeugen, wären Photovoltaikanlagen mit einer überbauten Fläche von 1.350 Fußballfeldern notwendig – oder ein Windpark mit ca. 130 Windkraftwerken.