Österreichisches Know-how im Apennin
Mit rund 25 MW an installierter Leistung in vier Hoch- und Mitteldruck-Kraftwerken zählt die 900-Seelen-Gemeinde Ligonchio im toskanisch-emilianischen Apennin zu den Wasserkraft-Hotspots der Region.
Eines dieser Kraftwerke ist das privat betriebene KW Ligonchio , das 1991 in Betrieb genommen wurde. Vergangenes Jahr erfuhr die Anlage eine umfassende Erneuerung, wobei die elektromaschinelle Ausrüstung ausgetauscht wurde. Dabei setzten die Betreiber auf hochwertige Wasserkraft-Technologie aus Österreich. Während die Turbinen vom Tiroler Wasserkraftspezialisten Geppert geliefert wurden, kamen die beiden neuen Synchrongeneratoren vom oberösterreichischen Traditionshersteller Hitzinger, der mit diesen Maschinen in neue Leistungsdimensionen und Baugrößen vorstieß. Für die Steuerungs- und Automatisierungstechnik zeichneten die Südtiroler E-Technik-Spezialisten aus dem Hause en-co verantwortlich.
Vor allem die Stadtbewohner Norditaliens zieht es in den Ferien mehr und mehr in die abgeschiedene Apennin-Region in der Provinz Emilia-Romagna. Sie suchen und finden hier die Ruhe und den Naturreichtum der ausgedehnten Buchenwälder des Nationalparks Toskanisch-Emilianischer Apennin, wo sich auch die Gemeinde Ligonchio befindet. Hier setzt man auf sanften Tourismus, mit dem es in den vergangenen Jahren stetig bergauf gegangen ist. Ligonchio versprüht den rauen Charme eines Gebirgsdorfes, mit seiner Lage auf über 1.000 Meter Seehöhe ist sie die höchstgelegene Gemeinde des Apennin. Und noch etwas prägt ihr Erscheinungsbild: Wasserkraft. Seit den 20er Jahren des vergangenen Jahrhunderts wird in Hochdruckanlagen Strom erzeugt, die Zentralen sind längst Teil
des historischen Ortsbildes.
KRAFTWERKE PRÄGTEN DÖRFLICHE ENTWICKLUNG ÜBER JAHRZEHNTE
Aus der gesamten Provinz Emilia-Romagna zog es Anfang der 20er Jahre Arbeiter an, die am Bau des ersten Wasserkraftwerks in Ligonchio mitwirkten. Die Wasserkraftanlage wurde in der Folge nicht nur zum Symbol für die Technologisierung der zuvor ausschließlich ländlich geprägten Region, sondern stand auch für den wirtschaftlichen Aufschwung, mit dem ein Wachstum der Bevölkerung einherging. Und diese Bedeutung spiegelt sich in der äußeren Erscheinung der Maschinenzentrale wider. Das Gebäude wurde im Jugendstil gestaltet und zählt heute als gelungenes Beispiel der frühen Industriearchitektur. Technisch gesehen beherbergt die Zentrale zwei Kraftwerke, die einerseits Wasser aus dem Ozola und anderseits aus dem Rosendola abarbeiten. Insgesamt kommen die drei Maschinensätze auf insgesamt rund 11 MW installierte Leistung. Heute wird das Traditionskraftwerk vom Enel betrieben. Ebenso wie das tiefer gelegene Kraftwerk Ligonchio Ozola, das die Hauptstufe in der Nutzung des Ozola darstellt. Eine vertikale Francis-Turbine mit 11,9 MW turbiniert das Wasser aus einem großen Reservoir, in dem neben dem Ozola auch kleinere Seitenbäche einmünden. Dieses Kraftwerk wurde 1928 realisiert und – wie die erste Anlage – wurde es architektonisch aufwändig und mit markanter Optik ins Ortsbild Ligonchios integriert. Die beiden Kraftwerke prägten über die folgenden Jahrzehnte stark die Entwicklung des kleinen Apennin-Dorfes. So sehr sie anfänglich zum Anwachsen der lokalen Bevölkerung beitrugen, so führte der zunehmende Automatisierungsgrad vor allem im Laufe der 1960er Jahre zu einem Rückgang der Beschäftigung und in weiterer Folge zu einer vermehrten Abwanderung.
NEUES KRAFTWERK AUS PRIVATINITIATIVE
Eine weitere Investition in die reichen Wasserkraftressourcen der Region sollte danach viele Jahrzehnte auf sich warten lassen. Erst knapp 70 Jahre nach Inbetriebnahme des ersten Kraftwerks wurde in der Apennin-Gemeinde erneut an einem Wasserkraftwerk gebaut, das als Unterstufen-Kraftwerk zum KW Ligonchio-Ozola realisiert wurde – und heute einfach als Kraftwerk Ligonchio bezeichnet wird. Im Gegensatz zu den anderen drei Kraftwerken handelt es sich um eine private betriebene Anlage, die der Gesellschaft P.E.I. AG mit Sitz in Como gehört. Das seit 1991 in Betrieb befindliche Kraftwerk wurde so konzipiert, dass es das abgearbeitete Wasser aus dem Oberlieger direkt übernimmt und dieses über einen Freispiegelkanal weiter zu einem Beruhigungsbecken leitet. Von hier verläuft in direkter Falllinie die Stahl-Druckrohrleitung bis zum Zentralengebäude, das sich im Gegensatz zu den beiden anderen großen Zentralen in einem abseits gelegenen, schwer zugänglichen Ortsteil befindet. Knapp 45 Meter überwindet das Triebwasser, ehe es auf die beiden im Maschinengebäude installierten Turbinen trifft. Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme war eine vertikalachsige Francisturbine mit einer Nennleistung von 2.380 kW installiert, fünf Jahre später, 1996, wurde eine zweite, kleinere Turbine eingebaut. Diese horizontalachsige Francisturbine diente als „Winterturbine“ für die Phasen mit geringem Wasserdargebot und war auf 550 kW ausgelegt.
DOPPELTE GRÖSSE FÜR WINTERTURBINE
Obwohl das Kraftwerk nach gut 20 Jahren Betrieb nicht als alt eingestuft werden konnte, entsprachen doch einige Teile der elektromaschinellen Ausrüstung nicht mehr dem heutigen Stand der Technik. Aus diesem Grund, und um die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu erhöhen, beschlossen die Betreiber einen Tausch der installierten Maschinen sowie der Steu er ungs- und Automationstechnik. Dabei vertrauten die Betreiber aus Norditalien auf die ausgereifte Maschinentechnologie aus Österreich. Die Tiroler Firma Geppert wurde mit der Lieferung der beiden Turbinen betraut, die trotz der vorgegebenen hydraulischen aber auch räumlichen Bedingungen in der Zentrale gewissen Spielraum für die Varietät der Turbinen nutzte. „Die große Maschine konnte aufgrund der baulichen Rahmenbedingungen nur durch eine vertikale Francisturbine ersetzt werden. Mit 2.300 kW wurde sie leistungsmäßig sogar ein wenig kleiner dimensioniert als das zuvor installierte Modell“, erklärt der Projektverantwortliche aus dem Hause Geppert, Ing. Christian Moriel. „Die kleine horizontalachsige Francisturbine wurde nun durch eine Diagonalturbine ersetzt, die dank ihrer spezifischen Eigenschaften einen wesentlich größeren Arbeitsbereich abbildet als die zuvor installierte Maschine. Sie ist mit 1.100 kW Nennleistung glatt doppelt so groß ausgelegt und erlaubt nun die Verarbeitung einer größeren Gesamt-Triebwassermenge, nämlich bis zu 9.000 l/s. Was die Diagonalturbine aber vor allem auszeichnet, ist, dass das Kraftwerk auch bei sehr kleinen Wassermengen, wie sie im Winter häufig gegeben sind, noch betrieben werden kann. Dies stellte sich schon bei der Inbetriebsetzung im Dezember als richtig heraus, als die Diagonalturbine in der ersten Betriebsnacht mit einer Turbinenöffnung von gerade 3 Prozent durchlief.“
BETRIEBSSTART MIT GEDROSSELTER MASCHINE
Schon von der Konstruktion her waren die Ingenieure aus dem Hause Geppert voll gefordert. Es galt zu gewährleisten, dass die neuen Turbinen ohne Umbauarbeiten an der Maschinenzentrale integriert werden können. Gerade bei der Dimensionierung der Diagonalturbine musste, so Christian Moriel, jeder Millimeter des Platzes genutzt werden. Mit der größeren „Wintermaschine“ sollte notwendigerweise auch ein größerer Leitungsquerschnitt in der Zuleitung, beginnend mit dem Hosenrohr, einhergehen – und zwar von DN700 auf DN1000. „Leider konnte der Eigentümer die dafür notwendigen Baugenehmigungen in der kurzen Zeit nicht bekommen. Somit wurde kurzer Hand als Provisorium ein Rohrstück gefertigt, um die bestehende Absperrklappe DN700 zu nutzen, um mit der neuen Maschine in gedrosselter Form in Betrieb gehen zu können“, so der Fachmann aus dem Hause Geppert. Eine weitere Herausforderung für die Maschinenlieferanten aus Österreich war die Anlieferung von Turbine und Generator. Dies lag zum einen am extrem steilen und unbefestigten Zufahrtsweg zum Krafthaus, zum anderen aber auch am Gewicht des Generators. Der größere der beiden schlug mit rund 17,5 Tonnen zu Buche und erforderte damit sogar eine Umtypisierung des Hallenkrans im Zentralengebäude.
VORSTOSS IN EINE NEUE DIMENSION
Dieses Gewicht ist dabei für einen Synchrongenerator des Traditionsherstellers Hitzinger keineswegs gängig oder üblich. Ganz im Gegenteil: Vielmehr handelt es sich beim größeren der beiden Generatoren (dem BG136) für Ligonchio um eine Baugröße, die Hitzinger so erstmalig erreichen sollte. Beim etablierten Hersteller aus Linz reagierte man damit auf die Anforderungen des Wasserkraftmarktes, der vermehrt Synchrongeneratoren in mittlerer Leistungsklasse – zwischen 1,5 bis 3 MVA – nachfragt. Bislang lagen die von Hitzinger angebotene Leistungsklasse darunter, waren also für den klassischen „Kleinwasserkraft- Bereich“ ausgelegt, nun können Betreiber auch in der „mittleren Wasserkraft“ auf die hohe Qualität der Hitzinger-Generatoren zählen. Technologie-Sprung sei, so heißt es beim Hersteller, dafür keiner erforderlich gewesen. Vielmehr ging es darum, die hohen Qualitätsstandards der kleineren Maschinen friktionslos auf die größeren zu übertragen. Und das ist zweifellos gelungen. Auch in der Mittelklasse punkten diese Synchrongeneratoren durch Robustheit, Laufruhe, hohe Zuverlässigkeit und op-Wirkungsgrade. Das patentierte Regelsystem für hohen Dauerkurzschlussstrom wurde ebenso mit übernommen wie die zusätzliche, aufwändige Isolationstechnologie, um die Maschinen noch widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse zu machen. Der große der beiden Generatoren im Kraftwerk Ligonchio wurde somit zur ersten Referenzmaschine dieser Leistungsklasse, die sich mittlerweile seit Monaten bestens bewähren.
MODERNE STEUERUNG IMPLEMENTIERT
Konkret handelt es sich beim größeren Generator um eine auf 2.600 kVA ausgelegte Maschine, die mit 500 Umdrehungen pro Minute von der vertikalen Francisturbine angetrieben wird. Der kleinere Synchrongenerator, der an die Welle der Diagonalturbine gekuppelt ist, weist eine Nennleistung von 1.400 kVA auf. Die Turbinen-Ausbau- leistung des Maschinensatzes wird mit 1.119 kW angegeben. In Summe beträgt die installierte Turbinen-Nennleistung rund 3.350 kW. Für die Leitapparat-Steuerung wurde bei beiden Maschinen auf Öl-Hydrauliksysteme verzichtet. Stattdessen kamen die bewährten Elektroantriebe aus dem Hause en-co zum Einsatz. Das E-Technik- Unternehmen aus dem Südtiroler Ratschings sorgte für die Erneuerung der e-technischen Seite und für die Modernisierung der Steuerung. Es galt, sowohl die Transformatoren, als auch die Nieder- und Mittelspannungsanlagen sowie die Übergabestation auszutauschen. Zudem verlangte gerade der Zwei-Maschinenbetrieb als Unterlieger- Kraftwerk eine hochmoderne Steuerungsautomatik, sowie eine digitale Wasserstandsregelung mit Störgrößenaufschaltung. Diese Pegelregelung ist mittlerweile exakt auf die Soll-Wassermengen der Turbinen abgestimmt. Die Zuteilung auf die Maschinen folgt präzise den jeweiligen Wirkungsgradkurven, sodass das Kraftwerk stets am Wirkungsgradoptimum betrieben werden kann. Darüber hinaus wurde nun auch die Schwarzstartfähigkeit des Kraftwerks, beispielsweise nach einem Netzausfall, von den E-Technik- Spezialisten aus dem Hause en-co realisiert. Selbstredend wurde auch eine moderne Alarmierung umgesetzt.
RESTARBEITEN AUSSTÄNDIG
Nach Ende der Schneeschmelze, im Juni letzten Jahres, wurden die beiden alten Maschinen vom Netz genommen und das Retrofitprojekt gestartet. Weniger als ein halbes Jahr nahmen die gesamten Arbeiten in Anspruch, ehe im Dezember die neuen Maschinensätze den Betrieb aufnehmen konnten. Allerdings ist das gesamte Projekt noch nicht abgeschlossen. In nächster Zeit stehen Umbauund Anpassungsarbeiten am Fassungsbauwerk, am Wasserschloss und dem Rechenreiniger auf dem Programm, selbstredend wird auch das Zuleitungsrohr für die kleine Maschine noch ausgetauscht. Auch so manches elektrotechnisches und steuerungstechnisches Detail wird von der Firma en-co demnächst noch verwirklicht. Ein Plus von rund 500 kW an installierter Gesamt-Ausbauleistung weist die neue maschinelle Ausrüstung heute gegenüber dem Altbestand auf. Das ist beachtlich, lässt aber dennoch keine genauen Schlüsse auf die Steigerung im Regelarbeitsvermögen der Anlage zu. Bislang erzeugte das Kraftwerk Ligonchio im Regeljahr rund 5 Mio. kWh. Dank der höheren Wirkungsgrade des neuen Maschinensatzes, der höheren Ausbauwassermenge sowie der effektiveren Steuerbarkeit sollten durchaus ein paar Prozent Steigerung möglich sein. Wie groß diese ausfallen könnte, darauf will man sich von Betreiberseite nicht festlegen. Entscheidend ist für den Betreiber vielmehr, dass die Revitalisierung erfolgreich verlaufen ist, dass die Anlage nun in jeder Hinsicht modernste Anforderungen der Wasserkraft erfüllt und dass die Betriebssicherheit dank der hohen Maschinenqualität wieder für Jahre gesichert ist. Letzteres garantieren die hochwertigen Maschinen aus österreichischer Herstellung, die den ausgezeichneten Ruf rot-weiß-roter Wasserkraft-Technologie auch in den Bergen des Apennin festigen.
Bericht zek HYDRO - Juni 2013
Tags: Italien, Südtirol, Apennin, Ligonchio, Geppert GmbH, Hitzinger, en-co, P.E.I. AG, Francis-Turbine, Diagonalturbine, Roland Gruber
Ligonchio - die höchstgelegene Gemeinde im Apennin
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