Wasserschloss

Etwa 200 m vor dem Krafthaus wurde ein Wasserschloss angeordnet.

Das Wasserschloss wurde in Form eines Steigschachtes ausgelegt. Der Steigschacht besteht aus zwei parallel verlaufenden Rohrleitungen aus Stahl DN 1600 mm, die ca. auf Meereshöhe 1.180 m, etwa 200 m vor dem Krafthaus, von der Druckrohrleitung abzweigen und entlang einer Waldschneise bis zu einem Entlüftungsschacht auf Meereshöhe 1.300 m geführt wurden.

Die gewählte Bauweise hat sich im schwierigen und steilen Gelände wirtschaftlicher erwiesen, als die Ausführung einer großen Ausdehnungskammer aus Stahlbeton.

Das Wasserschloß hat eine Schutz- und Ausgleichsfunktion bei Durchflußschwankungen im hydraulischen System.

Seine Funktion wird nachfolgend kurz beschrieben:

Bei Ansprechen der Schutzeinrichtungen wird das Kraftwerk durch sofortiges und unverzögertes Öffnen beider Maschinenschalter vom Netz genommen. Dabei muss die Antriebskraft der Maschinen, d.h. der Wasserzufluss zu den Turbinen, möglichst schnell abgesperrt werden. Wäre dies nicht der Fall, so würden die Maschinen innerhalb kürzester Zeit auf die sogenannte Durchgangsdrehzahl beschleunigen. Diese sehr hohe Drehzahl würde die Maschinen sehr stark beanspruchen und nach einigen Minuten beschädigen.

Man kann sich diesen Vorgang des „Lastabwurfes“ der Turbinen etwa so vorstellen, als ob man beim Fahren auf der Autobahn bei Vollgas das Kupplungspedal durchdrückt und den Motor plötzlich entlastet.

Das Wasser kann aber nicht beliebig schnell abgesperrt werden. Die Wassermenge, die in der Rohrleitung in Bewegung ist, besitzt eine große Massenträgheit. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in der 5.123 m langen Druckrohrleitung beträgt bei Vollast des Kraftwerkes ca. 10 km/h. Ein scharfes „Bremsmanöver“ der Wassermassen würde einen sehr hohen Druckstoß in der Rohrleitung verursachen. Um diesem Druckstoß standhalten zu können und die damit einhergehenden hohen Materialbeanspruchungen zu begrenzen, müßte für die Rohrleitung eine wirtschaftlich nicht vertretbare Rohrwandstärke gewählt werden.

Bei der Gesamtauslegung des hydraulischen Systems sind daher zwei gegensätzliche Forderungen unter einem Hut zu bringen:

Einmal muss die Antriebskraft möglichst schnell abgeschaltet werden, um den Drehzahlanstieg der Maschinen zu begrenzen. Andererseits gilt aber auch die Vorgabe, den Wasserzufluß nicht allzu schnell abzu-sperren, da sonst der Druck in der Rohrleitung zu stark ansteigen würde.

Die Lösung des Problems besteht darin, dem im Rohr strömenden Wasser eine Ausweichmöglichkeit zu bieten und die strömende Wassersäule möglichst langsam abzubremsen.

Diese Aufgabe erfüllt das Wasserschloss.

Das Wasser zu den Turbinen wird innerhalb von 5 Sekunden abgesperrt, womit der Drehzahlanstieg in Grenzen bleibt. Die Wassermasse von der Wasserfassung bis zu jenem Punkt, wo der Steigschacht von der Rohrleitung abzweigt, kann in den Steigschacht einströmen, anstatt in Richtung Krafthaus weiter zu fließen. Lediglich die Wassermassen die sich im vergleichsweise kurzen Rohleitungsabschnitt von 200 m Länge zwischen der Abzweigung des Steigschachtes und dem Kraftwerk befinden, müssen innerhalb von 5 Sekunden abgebremst werden. Der Druckanstieg kann dadurch auf ein vernünftiges Maß begrenzt werden.

Das von der Wasserfassung nachströmende Wasser steigt im Steigschacht soweit nach oben bis es die Bewegungsenergie „verbraten“ hat, um dann im Steigschacht wieder abzusinken und in umgekehrter Richtung zur Wasserfassung zurück zu strömen.

Es entsteht eine Ausgleichsschwingung zwischen der Wasserfassung und dem Wasserschloß (komunizierende Gefäße), die langsam abklingt, bis das Wasser im Rohrleitungssystem vollständig zur Ruhe kommt.

Das gesamte hydraulische System von der Wasserfassung bis zu den Turbinen wurde mit einem Computerprogramm unter folgenden Annahmen berechnet:

Notschluß beider Turbinen innerhalb von 5 Sekunden von 100 % auf 0 % Öffnung.

Die Berechnung ergab einen maximalen Druckanstieg am Fußpunkt der Rohrleitung von 17,43 bar, entsprechend ca. 140 % der statischen Druckhöhe. Die maximale Aufschwingung des Wasserspiegels bei Notschluß beider Maschinensätze wurde mit einer Meereshöhe von 1.286,57 m berechnet.

Das obere Ende des Steigschachtes mit der Belüftungskammer befindet sich auf Meereshöhe 1.300,75 m, so daß eine ausreichende Sicherheit gegen einen Wasseraustritt aus dem System vorhanden ist.

Im Zuge der Inbetriebsetzungsproben wurden Notabschaltungen mit 100 % der Wassermenge durchgeführt.

Dabei wurde ein maximaler Anstieg des Wasserspiegels im Wasserschloss von 1.286,20 m gemessen, mit einer Abweichung von lediglich 37 cm zum berechneten Wert. Die am Computer durchgeführte Simulation wurde somit bestätigt.

 

Krafthaus

Das Krafthaus ist ein dreiseitig eingeschüttetes Bauwerk aus Stahlbeton. Die zum Speicherbecken gerichtete Hauptfassade wurde mit einer vorgehängten grün getönten Glasfassade ausgestattet.

Die Zufahrt erfolgt über die bestehende Strasse entlang dem Ufer des Speicherbecken.

Das Gebäude ist 22,90 m lang und 12,55 m breit. Die Gebäudehöhe über dem Vorplatz beträgt 7,20 m. Die Gesamtkubatur beträgt ca. 2.600 m³.

Im Erdgeschoß befinden sich die Maschinenhalle, der ENEL-Schaltraum, der 20 kV-Schaltraum, das Stie-genhaus, das WC mit dem Waschraum und die Werkstatt. Im Obergeschoß befinden sich die Schaltwarte und ein Büro/Archiv, sowie der Luftraum der Maschinenhalle.

Die gesamte Maschinenhalle wird mit einem Brückenkran mit 220 kN Nutzlast bestrichen.