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Heute werden die Wasserkraftwerke Ragn d’Err in der Bündner Gemeinde Surses offiziell eröffnet. Die Kraftwerke zählen mit ihrer Nennleistung von 7.2 MW zwar zu den Kleinwasserkraftwerken. Doch was die Komplexität der Regelung betrifft, können sie durchaus mit den grösseren Anlagen mithalten. Denn die neu entwickelte indirekte Regelung des Wasserkraftwerks kommt so erstmals in der Schweiz zum Einsatz.

Um die Vorgaben des Gewässerschutzes einzuhalten, hat das im Geschäftsbereich Produktion angesiedelte Team Engineering Hydro & Infrastructure tief in die regelungstechnische Trickkiste greifen müssen. Herausgekommen ist eine Lösung, die auch andere Planer von Kleinwasserkraftwerken interessieren wird.

Zu Gunsten der Natur wurde am runden Tisch eine dynamische Dotierung beschlossen: Die insgesamt zufliessende Wassermenge des Errbaches (Ragn d’Err) soll so aufgeteilt werden, dass 30 Prozent im Bach verbleiben und die restlichen 70 Prozent zur Stromerzeugung genutzt werden können. Zusätzlich gilt es, die bei anderen Anlagen übliche feste Restwassermenge einzuhalten. Sehr niedrige Wasserführung führt also dazu, dass die Turbine nicht oder nur im Teillastbetrieb laufen kann.

Unbekannte Wassermenge regulieren

Die Herausforderung: Die zufliessende Wassermenge ist unbekannt; damit fehlt für eine einfache Regelung die wichtigste Grösse. Es wäre naheliegend, oberhalb der Fassung den Zulauf zu messen. Weil aber zwei Seitenbäche kurz vor der Fassung zufliessen und sich das Bachbett bei Hochwasser dauernd verändert, schied diese Lösung aus.

Die konkrete Wassermenge kennen wir erst, wenn sie über Fischpass, Wehr und Turbine abfliesst. Dann ist es für eine direkte Regelung aber zu spät. Also entwickelte das Team eine indirekte Regelung: Aus der gemessenen Abflussmenge der Turbine, der berechneten abfliessenden Wassermenge über das Wehr und den Fischpass ergibt sich die Gesamtwassermenge. 30 Prozent dieser Summe muss im Bach verbleiben. Bei steigendem Zufluss werden die Wehrorgane und die Turbine so reguliert, dass sich das zufliessende Wasser mit folgender Priorität verteilt:

  1. Fischpass
  2. Turbine
  3. Überfallklappe
  4. Spülschieber
  5. Segment

Der Einzelabfluss dieser Organe wird vom Wasserhaushaltsregler automatisch so kombiniert, dass alle Vorgaben eingehalten werden und trotzdem eine optimale Energieproduktion resultiert.

Auf Basis des langjährigen Mittels lässt sich abschätzen, dass das Wehr nur an drei Tagen vollständig geöffnet sein muss, um grosse Hochwasser abzuführen. An 25 Tagen wird die Turbine unter Volllast laufen können, an rund 260 Tagen arbeitet sie im Teilastbetrieb.

DIE DYNAMISCHE DOTIERUNG

Die neuen Kraftwerke Ragn d’Err können den Strombedarf von 4500 Haushalten decken. 

Sie nutzen zwei Gefällstufen der Bäche Colm und Err. Die obere, kleinere Stufe Colm dient in erster Linie der Wasserzuleitung zur Fassung des Errbaches in Pensa, nutzt aber zusätzlich die Höhendifferenz von 106 Meter zur Stromerzeugung. Die Hauptstufe weist eine Höhendifferenz von 432 Meter bis zur Zentrale in Tinizong auf. Diese ist mit einer fünfdüsigen Peltonturbine mit einer Leistung von gut 7.0 MW ausgerüstet.

Die beiden Fassungen – für die Stufe Colm ein Coandarechen für bis zu 250 Liter pro Sekunde, für die Stufe Mulegn eine Seitenfassung für bis zu 1800 Liter pro Sekunde – werden simultan-dynamisch dotiert. Die Druckleitung der Stufe Colm hat eine Länge von 560 Metern und 0.4 Meter Durchmesser, jene der Stufe Mulegn ist 2275 Meter lang und hat einen Durchmesser von 0.75 bis 0.90 Meter.

Roland Kaderli

Roland Kaderli

Roland Kaderli ist Leiter Process Automation im Team Engineering Hydro & Infrastructure bei der BKW.