Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten der Donau-Wasserkraft AG

Seit Mitte Mai laufen die Ertüchtigungsarbeiten am Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten auf vollen Touren. Deutschlands wichtigstes Spitzenlastkraftwerk für Bahnstrom liegt im Landkreis Main-Spessart bei der Stadt Gemünden am Main und gehört der Donau-Wasserkraft AG (DWK), einem Tochterunternehmen der Rhein-Main-Donau AG (99,25 Prozent) und E.ON (0,75 Prozent). Rund 56 Millionen Euro wird die DWK in den kommenden zweieinhalb Jahren für die Ertüchtigung aufwenden.

Ziel der umfangreichen Arbeiten ist es, die Versorgung der Deutschen Bahn mit Spitzenstrom zu den Rushhour-Zeiten im Bahnverkehr auch die nächsten Jahrzehnte zuverlässig sicherzustellen.
Je nach Projektphase werden bis zu 80 Fachleute gleichzeitig die Arbeiten im Kraftwerk und auf der Baustelle des Unterbeckens ausführen. Mehrere Millionen Euro der Projektkosten kommen auch der regionalen Wirtschaft zu Gute. So übernimmt beispielsweise eine namhafte Firma aus Gössenheim, das zur Verwaltungsgemeinschaft der Stadt Gemünden gehört, die Mischung des Asphalts. Mit den Transporten sind lokale Fuhrunternehmen beauftragt. Und schließlich nutzen die am Standort tätigen, externen Arbeitskräfte die örtlichen Beherbergungs- und Gastronomiebetriebe sowie Einzelhandelsgeschäfte.
Alle Arbeiten sind mit den zuständigen Behörden abgestimmt und liegen derzeit voll im Zeitplan. Auch unterliegen sie einer kontinuierlichen Kontrolle von vor Ort eingesetzten unabhängigen Experten für Arbeitssicherheit, Umweltschutz und Qualitätssicherung.
 
Halbzeit bei den Unterbeckenarbeiten bis September 2015

Ende Mai starteten die Arbeiten zur Erneuerung der Asphaltabdichtung des 146.000 m² großen Unterbeckens, das erstmals 1975 mit Wasser befüllt wurde. In den Wochen davor war parallel zum langsamen Entleeren des Unterbeckens von einem professionellen Fischereibetrieb aus der Region der Fischbestand vorsichtig geborgen worden. In einem mit Sauerstoff versorgen Wasserbehälter wurden die Fische per LKW in einen angemieteten See umgesetzt. Einige kapitale Zander, die im Unterbecken herangewachsen sind, erhielt der Angelverein Langenprozelten, damit sie im Vereinssee ablaichen und für Nachwuchs sorgen können. Nach Abschluss der Arbeiten im Unterbecken werden die Fische wieder in ihren alten Lebensraum zurückgebracht.

Im entleerten Unterbecken erfolgte zunächst eine genaue Bestandaufnahme, wo die seit 40 Jahren bestehende Abdichtung in der Wasserwechselzone abgefräst und erneuert wird. In den übrigen Bereichen sind nur punktuelle Ausbesserungen notwendig. Insgesamt wurden im Juni rund 70.000 m² Böschungsfläche etwa drei Zentimeter tief abgefräst und mit einem Hochdruckwasserstrahlverfahren gereinigt. Die anfallenden rund 2.100 m³ (= ca. 3.500 Tonnen) Fräsgut wurden zur Wiederverwertung abtransportiert. Seit Juli sind Spezialmaschinen einer Fachfirma im Einsatz, um die mindestens sieben Zentimeter starke, neue Asphaltschicht auf den zwischen 20 und 30 Grad steilen Böschungen des unteren Speicherbeckens aufzubringen. Die größte Dammhöhe des Unterbeckens erreicht 30 Meter. Zwischen acht und zehn Spezialisten sind pro Maschinensatz im Einsatz. An schweren Stahltrossen gesichert hängen die Einbaugeräte, die den heißen Bitumenasphalt auf die Beckenböschungen aufbringen. Der Asphalt wird auf den Beckenwänden verteilt und mit schweren Walzen verdichtet. Die benötigten etwa 5.100 m³ (= ca. 12.800 Tonnen) Material kommen aus regionalen Asphaltmischwerken per LKW zur Baustelle. Die abgestimmten Transportwege wurden extra so ausgewählt, dass sowohl für die Anwohner als auch die Umwelt mögliche Belastungen so gering wie möglich gehalten werden.

Bis 26. August werden die Asphaltierungsarbeiten beendet sein.

Parallel werden umfangreiche Inspektions- und Instandhaltungsarbeiten an den sogenannten Bauwerksanschlüssen vorgenommen. Dazu zählt der talwärts gelegene sogenannte Grundablass (dort kann das Becken wie bei einer Badewanne entleert werden) ebenso wie das riesige Zugangsbauwerk (12 Meter hoch, 30 Meter breit) zum 1,3 Kilometer langen Triebwasserstollen mit seinen Sicherheits-Rollschützen an der kraftwerkseitigen Stauwand. Der Triebwasserstollen verbindet das Oberbecken mit dem Maschinenhaus und dem Unterbecken und überwindet dabei eine Fallhöhe von 310,4 Meter.

Zu guter Letzt wird auch die Sohle des Unterbeckens einer eingehenden Untersuchung unterzogen, so dass anschließend das Unterbecken aus dem Oberbecken wieder mit rund 1,4 Millionen Kubikmeter Wasser befüllt und in Betrieb genommen werden kann. Bis zum Jahresende füllt sich das Unterbecken auf natürliche Weise mit Regenwasser bis zu einer Gesamtfüllmenge von rund 1,8 Millionen m³. Davon sind zum Pumpen und Turbinieren die 1,4 Millionen Kubikmeter Wasser nutzbar. Bis zu 12 Meter betragen die Schwankungen des Wasserspiegels während des Normalbetriebs. Bei maximaler Befüllung reicht die gespeicherte Wassermenge zur Erzeugung von rund 950.000 Kilowattstunden Bahnstrom mit einer Frequenz von 16 ²/3 Hertz (normaler Haushaltsstrom hat eine Frequenz von 50 Hertz). Lesen Sie auf der nächsten Seite mehr über den Baufortschritt.

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Allein für die Arbeiten am Unterbecken werden bis zu 30 Mitarbeiter im Einsatz sein.

Der finanzielle Aufwand für das gesamte Baulos inklusive Planungs- und Vorbereitungsarbeiten sowie baubegleitenden Maßnahmen rund um den Unterbeckenbereich beläuft sich auf rund sechs Millionen Euro.

Mehrjahresprojekt Generatorentausch, Turbinen- und Kugelschieberrevision 


Parallel zu den Instandsetzungsarbeiten des Unterbeckens laufen auch die Maßnahmen zum Austausch des ersten der beiden Generatoren sowie der Revision der jeweils zugehörigen Pumpturbine und den entsprechenden Absperrvorrichtungen, den sogenannten Kugelschiebern, sowie die Überprüfung der Triebwasserzuläufe.

Die Arbeiten erstrecken sich insgesamt über einen Zeitraum von etwa zweieinhalb Jahren. Die beiden Maschinensätze werden nacheinander bearbeitet. Bei jedem der beiden Maschinensätze ist der komplette Austausch der mit je 84.200 Kilowatt weltweit stärksten Wasserkraft-Einphasen-Motor-Generatoren einschließlich der jeweils 245 Tonnen schweren Generatorrotoren vorgesehen. Die Großbauteile werden mit Schwerlasttransporten von und zum Pumpspeicherkraftwerk gefahren. So sind bereits die beiden äußeren Gehäusehälften des Generators der Maschine 1 mit fast sieben Meter Außendurchmesser, jeweils rund drei Meter hoch und 26 Tonnen schwer, antransportiert und eingebaut worden; die alten Gehäuse sind zum Recycling bereits abtransportiert worden. Die Welle für die Maschine 1 kommt im Herbst.

Vor Ort wurde auch bereits die Francis-Pumpturbine der Maschine 1 ausgebaut, zerlegt, Das Laufrad wird durch ein neues ersetzt; alle anderen Bauteile werden von Spezialisten des Herstellers genauestens inspiziert und grundlegend überholt. Die Pumpturbinen haben einen Laufrad-Durchmesser von jeweils rund drei Meter und können 25.800 Liter pro Sekunde (rund 172 Badewannenfüllungen pro Sekunde) in das Oberbecken pumpen. Wenn Bahnstrom erzeugt werden muss, schießen in umgekehrter Richtung rund 31.600 Liter oder rund 211 Badewannenfüllungen pro Sekunde zu Tal. Daher werden auch die sogenannten Kugelschieber (riesige Absperrhähne) überprüft, denn sie müssen Prüfdrücken von bis zu 47 bar Stand halten. Diese Absperrvorrichtungen für das Triebwasser sind zum einen die zwei Hauptabsperrschieber mit 1,6 Meter Durchmesser und zum anderen die vier Anfahrturbinenschieber mit 90 Zentimeter Durchmesser.

Insgesamt sind für die maschinentechnischen Arbeiten fast 50 Millionen Euro vorgesehen.

Die Kraftwerksmannschaft wird bei den Arbeiten im Turbinen-/Generatorbereich von bis zu 40 Mitarbeitern der Spezialfirmen ANDRITZ für die Generatoren und VOITH für die Turbinen unterstützt. Lesen Sie auf der nächsten Seite mehr über die Donau-Wasserkraft AG.

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Hintergrund:

Donau-Wasserkraft AG
Die Donau-Wasserkraft AG wurde im Jahr 1965 von der Rhein-Main-Donau AG und der
Deutschen Bundesbahn gegründet, um mittels einer Wasserkraftwerkskette die regenerativen Wasserkräfte der oberbayerischen Donaustrecke von Bertoldsheim (östlich der Lech Mündung) bis Vohburg zu nutzen und Bahnstrom (16 2/3 Hertz) zu erzeugen, der langfristig von der Rhein-Main-Donau AG an die Bahn verkauft wird. Hintergrund war der absehbare Bahnstrom-Mehrverbrauch anlässlich der 1972 in München stattfindenden olympischen Spiele.

Der DWK gehören die fünf Donau-Laufwasserkraftwerke Bertoldsheim (1967), Bittenbrunn (1969), Bergheim (1970), Ingolstadt (1971) und Vohburg (1992) sowie das Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten (1976) im Landkreis Main-Spessart. Alle speisen direkt in das Netz der DB Energie GmbH ein. Die DWK ist ein Tochterunternehmen der Rhein-Main-Donau AG (99,25%) und E.ON (0,75%). E.ON hatte die Anteile im Jahr 1996 von der Deutschen Bahn übernommen.

Die DWK betreibt kein eigenes Netz und hat kein eigenes Personal, sondern ist eine reine Finanzierungsgesellschaft. Die Kraftwerke werden seit 1996 von E.ON betriebsgeführt.

Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten

1976 nahm die Donau-Wasserkraft AG das Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten im Landkreis Main-Spessart in Betrieb. Das Pumpspeicherkraftwerk trägt maßgeblich zur Deckung von Bahnstrom-Bedarfsspitzen bei, die vor allem am Morgen zwischen 6 Uhr und 9 Uhr und am Abend zwischen 16 Uhr und 19 Uhr während des Berufsverkehrs auftreten. Um diese Spitzen von jeweils zwei bis drei Stunden besser ausgleichen zu können, wird hierfür oft die in Pumpspeichern „gespeicherte Energie“ verwendet, die in Langenprozelten 950.000 Kilowattstunden beträgt. Das Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten ist das wichtigste Spitzenlastkraftwerk im Bahnstromnetz der Deutschen Bahn. Es nutzt eine Fallhöhe von 310,4 Meter zur umweltfreundlichen Spitzenstromerzeugung für die Deutsche Bahn. Es verfügt über zwei Maschinensätze mit einer Ausbauleistung von insgesamt 164.000 Kilowatt (164 MW).

Pro Jahr erzeugt die Anlage je nach Bedarf zwischen 100 und 200 Millionen Kilowattstunden Spitzenstrom. Diese umwelt- und klimafreundliche elektrische Energiemenge würde ausreichen, um mit einem modernen ICE 3 - Zug zwischen 115 und 330 Mal die Erde zu umrunden.

Laufwasserkraftwerke an der Donau

Die Kraftwerke Bertoldsheim, Bittenbrunn, Bergheim, Ingolstadt und Vohburg sind schwellbetriebsfähige Kraftwerke mit einer Gesamtleistung von 106 Megawatt und haben eine durchschnittliche Jahreserzeugung (Regelarbeitsvermögen) von 641 Millionen Kilowattstunden Bahnstrom (16 2/3 Hertz), die sie rechnerisch in durchschnittlich rund 6235 Volllaststunden produzieren. Bis auf Vohburg sind die vier älteren Anlagen der DWK baugleich. Ihre Turbinen haben einen Laufraddurchmesser von 5,35 Meter. Alle fünf Laufwasserkraftwerke der DWK verfügen über jeweils drei Kaplanturbinen, die für die Stromerzeugung bei relativ wenig Fallhöhe und an Flüssen mit großer Wasserführung ideal sind. Durch die verstellbaren Leit- und Laufradschaufeln können Kaplanturbinen auf die jeweilige Wassermenge sehr gut angepasst werden und sind so bestens geeignet für den Einsatz an der Donau.

Die Steuerung der Donaukraftwerke erfolgt von der rund um die Uhr besetzten Zentralwarte für die Wasserkraftwerke der E.ON in Landshut aus. Die Betriebsführung aller DWK-Anlagen obliegt E.ON.

Wasserkraft in Bayern

Die Nutzung der Wasserkraft zur Stromerzeugung ist angesichts der angestrebten Energiewende in Deutschland aktueller denn je und hat in Bayern eine über 100-jährige Tradition. Sie ist nicht nur die älteste Form der Stromerzeugung, sondern immer noch die effizienteste Art, regenerative Energie kundennah rund um die Uhr, wetter- und importunabhängig, flexibel, in größerer Menge und weitgehend subventionsfrei zuverlässig bereit zu stellen. Damit ist sie ein grundlastfähiger erneuerbarer Energieträger, der einen unverzichtbaren Beitrag zur Umsetzung der Energiewende leistet. Sie erlaubt, Strom in größeren Mengen in Pumpspeicherkraftwerken zu speichern und trägt auch zur Stromnetzstabilisierung bei. Sie ist ständig verfügbar und in Bayern reichlich vorhanden. Außerdem leistet sie Beiträge zur Sohlstabilisierung der Flüsse (Vermeidung von Grundwasserabsenkung), zum Hochwasserschutz sowie zur Reinigung der Gewässer von Wohlstandsmüll und Grüngut. Ökologisch ist Wasserkraft besonders klimafreundlich (kein CO2) und ressourcenschonend. Mit rund 13,1 Milliarden Kilowattstunden (kWh) Jahreserzeugung hatte sie laut dem Verband der Bayerischen Energie- und Wasserwirtschaft - VBEW im Jahr 2013 in Bayern einen Anteil von über 41 Prozent an der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien und war so mit Abstand wichtigster regenerativer Stromproduzent in Bayern. Die 241 großen (> 1.000 Kilowatt, inkl. Pumpspeicherkraftwerke) und 3.900 kleineren Wasserkraftanlagen (< 1.000 Kilowatt) an Bayerns Flüssen stellten 2013 Strom in einer Größenordnung zur Verfügung, die rechnerisch für die Versorgung von vier Millionen Durchschnittshaushalte ausreichte und den Ausstoß von rund 9,1 Mio. Tonnen CO2 (bei 695 g/kWh) vermieden hat. Dies entspricht dem jährlichen CO2-Ausstoß von knapp 4,2 Mio. Mittelklassewagen (mit 15.000 km/a und durchschnittlich 145 g CO2/km).Um das bestehende Wasserkraftpotenzial zu erhalten, werden die Wasserkraftwerke mit hohem finanziellen Aufwand instand gehalten. Laut einer repräsentativen Umfrage des renommierten Meinungsforschungsinstituts Forsa im Jahr 2009 befürworten 91 Prozent der Menschen in Bayern die Nutzung der Wasserkraft. Laut einer Journalisten-Umfrage zur Energiewende 2013 der Uni Düsseldorf würden sich rund 85 Prozent nicht gegen den Bau eines Wasserkraftwerks in ihrer Nähe stellen. Und der Deutsche Energiekompass 2013 der Industriegewerkschaft Bau, Chemie, Energie weist eine hohe Akzeptanz von 94 Prozent für die Vorteile der Wasserkraft aus. Diese Zahlen wurden in einer Voith-Studie von Anfang 2015 erneut bestätigt.

Rhein-Main-Donau

Die Rhein-Main-Donau AG (RMD) mit Sitz in München wurde 1921 gegründet und gehört seit 1995 mehrheitlich zu E.ON sowie zu LEW und EnBW. Das bayerische Traditionsunternehmen ist seit über 90 Jahren in der energetischen Wasserkraftnutzung tätig und ist Eigentümerin von insgesamt 60 Wasserkraftwerken. Die 59 Laufwasseranlagen an Altmühl, Donau, Lech, Main und Regnitz verfügen über eine Leistung von rund 460 Megawatt (MW) und erzeugen pro Jahr rund 2,7 Mrd. Kilowattstunden (kWh) regenerativen Strom. Damit können über 1,6 Mio. Menschen sicher und umweltfreundlich aus Wasserkraft versorgt werden; das Klima wird dabei im Vergleich zum deutschen Energiemix um rund 1,9 Mio Tonnen Kohlendioxid (CO2) pro Jahr entlastet. Dies entspricht dem jährlichen CO2-Ausstoß von etwa 874.000 Mittelklassewagen.
Zusätzlich liefert das Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten im Spessart mit 164 MW Turbinenleistung bis zu 200 Mio. kWh Strom pro Jahr zur Abdeckung von Bedarfsspitzen.

Unternehmensziele der RMD sind neben der Stromerzeugung aus der beständigsten regenerativen Energiequelle in Bayern der Ausbau der Wasserkraft und der Erhalt der bestehenden Anlagen im Einklang mit Mensch und Natur. Vorhandene Potenziale zum weiteren Ausbau der Wasserkraft sollen im Sinne der Energiewende zur Unterstützung der energiepolitischen Ziele der Bundesregierung und der Bayerischen Staatsregierung aktiv gehoben werden.

Die RMD Consult GmbH ist eine auf dem internationalen Markt tätige Ingenieurgesellschaft und gehört zu 100 Prozent zur Rhein-Main-Donau AG. Ihre Schwerpunkte liegen in den Bereichen Hochwasserschutz, Flussrenaturierung, Schifffahrtsstraßen, Wasserkraft, Regenerative Energien, dezentrale Energieversorgung und thermische Kraftwerksanlagen.

Die RMD Wasserstraßen GmbH arbeitet unter dem Dach der Rhein-Main-Donau AG mit über 100 Mitarbeitern in den Bereichen „Wasserstraßenbau“ und „Hochwasserschutz“. Das Tätigkeitsgebiet liegt heute ausschließlich an der niederbayerischen Donau. Die Arbeiten laufen im Auftrag und auf Rechnung der Bundesrepublik Deutschland und des Freistaates Bayern

Wasserkraft bei E.ON

E.ON betreibt in Deutschland, Schweden und Italien 200 Wasserkraftwerke mit einer installierten Kraftwerksleistung von rund 4.100 Megawatt und einer jährlichen Erzeugung von rund 14 Milliarden Kilowattstunden. In Deutschland betreibt E.ON 109 Laufwasser-, Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke mit einer installierten Leistung von 1.950 Megawatt, die pro Jahr rund fünf Milliarden Kilowattstunden umweltfreundlichen Strom erzeugen. Das reicht aus, um den Jahresbedarf von über 1,5 Millionen privaten Haushalten zu decken. Mit mehreren großen Pumpspeicherkraftwerken leistet E.ON zudem einen wichtigen Beitrag zur Integration anderer erneuerbarer Energien ins deutsche Stromnetz und zur Netzstabilität. Viele der Wasserkraftwerke wurden bereits durch Umgehungsgewässer, Fischaufstiegsanlagen und Renaturierungsstrecken entlang der Flussufer ökologisch aufgewertet.