Kraftwerk Wägital

Kraftwerk Wägital
Staumauer des Wägitalersees
Lage
Koordinaten	710783 / 22556247.171748.89998
Land	Schweiz Schweiz Kanton Schwyz Schwyz
Ort	Siebnen, Rempen, Innerthal
Gewässer	Wägitalersee, Rempenbecken
f1
Kraftwerk
Eigentümer	Nordostschweizerische Kraftwerke & Elektrizitätswerk der Stadt Zürich
Betreiber	AG Kraftwerk Wägital
Planungsbeginn	1911
Bauzeit	1922–1926
Betriebsbeginn	1924/1926
Technik
Durchschnittliche Fallhöhe	Oberstufe: 203–260 m Unterstufe: 176–197 m
Turbinen	8 Francis-Turbinen
Generatoren	8 Drehstrom-Synchronmaschinen
Sonstiges

Das Kraftwerk Wägital (bis 1974 Kraftwerk Wäggital^[1]) ist ein Pumpspeicherwasserkraftwerk im Kanton Schwyz. Die Anlage ist zweistufig ausgeführt und war bei der Inbetriebnahme das grösste Pumpspeicherkraftwerk der Welt. Zum Kraftwerk gehört der Wägitalersee, dessen Staumauer im Schräh beim Bauabschluss die höchste der Welt war. Das Kraftwerk wurde zwischen 1922 und 1926 erbaut, wobei seit 1924 ein Teilbetrieb möglich war.

Geschichte

Die Geschichte des Kraftwerkes beginnt 1895, als das sogenannte Wetzikoner Konsortium das Ziel fasste, im wasserreichen und dazu noch topografisch günstigen Innerthal ein Kraftwerk zu errichten. Dies hatte zur Folge, dass die Bezirkslandgemeinde 1896 und 1898 Wasserrechtskonzessionen erteilte. Das erste Projekt wurde 1899 erstellt, dieses beinhaltete einen 25 Meter hohen Erddamm auf der hinteren Talhäfte hinter dem Schlierenbachdelta. Von da sollte das Wasser in Stollen zu den Turbinen in Siebnen geleitet werden. 1911 wird die Planung des heutigen Kraftwerks aufgenommen, zur Baureife wird das Projekt zwischen 1916 und 1921 gebracht. Am 25. November 1921 wird die Aktiengesellschaft Kraftwerk Wäggital gegründet, und im Frühling 1922 ist offizieller Baubeginn.

Betreiber

Das Kraftwerk wurde von der A.G. Kraftwerk Wäggital gebaut. Eigentümer der Gesellschaft waren je zur Hälfte, die Nordostschweizerische Kraftwerke AG (NOK), die heutige Axpo AG, und das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (EWZ). Die Aktiengesellschaft übernahm die am 20. Januar 1918 erteilte Konzession zur Nutzung der Wasserkraft der Wägitaler Aa und des Trebsenbaches von den Elektrizitätswerken des Kantons Zürich. Diese Konzession hatte eine Laufzeit von 80 Jahren und lief 1998 aus, wurde aber erneuert.

Anlage

Die obere Stufe hat ein Einzugsgebiet von 42,7 km², welches den Wägitalersee speist. Das Wasser des Wägitalersees wird über einen Druckstollen zum Wasserschloss und Apparatehaus oberhalb Rempen und von da in zwei oberirdischen Druckleitungen zum Maschinenhaus Rempen geleitet. Das Nettogefälle der oberen Stufe beträgt zwischen 203 und 260 Meter. Vom Maschinenhaus Rempen fliesst das Wasser in das Rempenbecken, welches einen ursprünglichen Nutzinhalt von 360'000 m³ hatte (heutiger Nutzinhalt 285'000 m³). Das Rempenbecken selber hat ein zusätzliches Einzugsgebiet von 40 km² und dient als Ausgleichsbecken und als Reservoir für den Pumpbetrieb. Die untere Stufe führt vom Rempenbecken in einem Druckstollen zum Wasserschloss und Apparatehaus bei Isenburg und von in zwei unterirdisch verlegten Druckleitungen zum Maschinenhaus Siebnen. Das Nettogefälle der unteren Stufe beträgt zwischen 176 und 197 Meter.

Architektur

Zentrale Rempen

Das Bauwerk ist ein mit Kalksandstein ummauerter Eisenhochbau mit rechteckigem Grundriss und Walmdach. Die Pläne für den Bau stammen von den Architekturbüro Müller & Freitag.

Die Zentrale Rempen wurde 1958 ausgebaut. Die Fassade wurde zwischen 1969 und 1972 renoviert, dabei wurde der blaue Anstrich und der von Bodmer und Rubli angebrachte gemalte Fries, aus einer Abfolge von Tondo und fünf kannelürenartigen Säulen, an der Dachuntersicht 1970 entfernt.

Zentrale und Schalthaus Siebnen

Zentrale Siebnen

Die beiden Betonbauten wurden nach Plänen der Gebrüder Adolf und Heinrich Bräm erbaut. Das Schalthaus ist dabei länger als die Zentrale. Dieser kürzere, parallel zur Wägitaler Aa stehende Bau besitzt ein als Frontturm ausgebildetes Treppenhaus mit dem Hauptportal. Über diesem Portal stehen die beiden Muschelkalkplastiken, die den Ingenieur als Schöpfer und die in den Dienst des Menschen genommene Aa personifizieren. Diese beiden Plastiken wurden von Otto Kappeler geschaffen.

Technisches

Staumauer Schräh

Die Staumauer Schräh ist als Gewichtsstaumauer ausgeführt. Von den 111 m Gesamthöhe sind 66 m sichtbar über der Talsohle. Die Krone ist 150 m lang und 4 m breit.

Die maximale Staukote 900 m ü. M. berücksichtigt einen Meter Sicherheitsmarge, der für den Fall eines Bergsturzes oder Hochwassers vorgeschrieben ist. Das Füllen des Wägitalersees dauerte zwei Jahre, aus diesem Grund wurde schon während des Baus der Staumauer mit dem Aufstauen begonnen. Der Stausee wird als Einjahres-Speicher benutzt und darf aus geologischen, landschaftlichen und betrieblichen Gründen nur auf die minimale Staukote 880 m ü. M. abgesenkt werden. Der höchste Seestand im Jahreszyklus wird jeweils im Herbst erreicht. Das im See gespeicherte Wasser wird zum grössten Teil zur Stromerzeugung im Winter benutzt. Der tiefste Seestand wird somit jeweils im Frühling erreicht, bevor die Schneeschmelze einsetzt.

Auf der linken Seite befindet sich die Hochwasserentlastung mit drei Schützentafeln von einer Gesamtabflusskapazität von 105 m³/s.

Um die Hochwassersicherheit zu gewährleisten, wurde nachträglich auf der linken Seite ein Grundablass erstellt. Die zwei hintereinander montierten Abschlussorgane haben eine Kapazität von 45 m³/s. Zum Bau wurde von Tauchern wasserseitig eine Glocke angebracht und mit einer Tunnelbohrmaschine den Stollen durch die Staumauer gebohrt. Um die Taucharbeiten auszuführen, wurde der See auf die minimale Staukote abgesenkt.

Der 1924 beim Bau der Staumauer erstellte Grundablass mit drei Abschlussorganen hintereinander, wurde in den späten 90er-Jahren ausser Betrieb genommen und mit Beton ausgegossen.

Zentrale Rempen

Transport des 25 t schweren Rotors von einem der Generatoren

Fertig montierte Francis-Turbine bei Escher Wyss in Zürich.

Bei der Erstinstallation wurden vier vertikalachsige Francisturbinen mit jeweils 19'000–20'000 PS an der Turbinenwelle bei 500 Umdrehungen pro Minute eingebaut. Jede Turbine besitzt einen eigenen Drehstromgenerator mit Ausgangsspannung 8800 Volt und einer Leistung von 16'500 kVA. Die Turbinen der Zentrale Rempen konnten eine Wassermenge von bis 30 m³/s ausnützen. Jede Turbine hatte einen Turbinenregler mit Fliehkraftregler und eine kleine Pelton-Turbine. Diese Hilfsturbine wurde benötigt, um den Leitapparat mit Öldruck zu versorgen.

Die vier Zentrifugalpumpen in der Zentrale Rempen, mit einer Leitung von rund 5000 PS, sind der Lage 1,25 m³/s maximal 260 Meter hoch zu fördern. Dies reicht aus, um fast den gesamten Sommerabfluss des bei Rempen gefassten Gebietes in den Wägitalersee zu fördern.

Zum Betrieb der Zentrale Rempen waren rund um die Uhr zwei Maschinisten anwesend. Diese mussten beim An- und Abfahren der Maschinengruppen eine festgelegte Sequenz händisch abarbeiten. Zur Kommunikation zwischen dem Mechaniker auf dem Turbinenboden und dem elektrischen Schaltwart auf dem balkonartigen Laufgang im ersten Obergeschoss wurden Glühlampen eingesetzt. Somit wusste der andere Maschinist, wann er den nächsten Schritt in der Sequenz ausführen kann.

Die Leistung wird mit einer 50-kV-Leitung mit vier Stromkreisen vom Schalthaus Siebnen übertragen.

Im Jahre 1972 wurde das Gebäude der Zentrale Rempen renoviert. Ein neuer Kommandoraum mit angrenzendem Relaisraum ersetzten die elektrische Bedienstelle auf dem balkonartigen Laufgang, sowie die Vorort-Bedienstellen an den Maschinengruppen. Die Turbinen, Generatoren und Pumpengruppen konnten nun von einem Maschinisten zentral überwacht und automatisiert gefahren werden. Die einzelnen Maschinentransformatoren wurden durch zwei Transformatoren 50/9 kV (NOK) und 150/9 kV (EWZ) ersetzt. Die Maschinengruppen wurden durch zwei Sammelschienen mit den Transformatoren verbunden.

Die vier Speicherpumpen-Motoren wurden durch neue 9200 Volt Dreiphasen-Synchronmaschinen aus der Maschinenfabrik Oerlikon (Zürich) ersetzt. Bei einer Nenndrehzahl von 750 Umdrehungen pro Minute kann eine Leistung von 4400 kW an die Pumpe abgegeben werden. Die Kühlung wird dabei durch Wasser-Luftkühler sichergestellt.

Die Turbinenregler wurden durch Öldruckregulatoren mit Servomotor ersetzt. Ein Fliehkraftpendel hielt die Drehzahl konstant. Zum Öffnen des Leitapparates wurde eine Ölhydraulik verwendet, zum Schliessen Wasserdruck von der Druckleitung.

1996 wurden die Polspulen der vier Generatoren ersetzt, da die Isolation der damals über 70-jährigen Wicklungen ungenügend waren. Die Kosten beliefen sich auf ca. 650'000 CHF pro Generator.

Staumauer Rempen

1981 wurde die Staumauer Rempen umgebaut. Als Abschlussorgane sind zwei Grundablässe mit je einem Durchfluss von ca. 90 m³/s verbaut. Unter der Dammkrone sind vier Saugheber-Hochwasserentlastungen sowie eine automatische Überlaufklappe installiert. Auf der rechten Staumauerseite befindet sich der Einlauf mit Drosselklappe zum Druckstollen der Zentrale Siebnen.

Zentrale Siebnen

Bei der Erstinstallation wurden vier vertikalachsige Francisturbinen mit jeweils 16'000 PS an der Turbinenwelle eingebaut. Die daran angeschlossenen Drehstromgeneratoren weisen eine Leistung von 16'500 kVA bei 8800 Volt Ausgangsspannung auf. Diese Turbinen der Zentrale Siebnen konnten eine Wassermenge von bis 32 m³/s ausnützen.

Schalthaus Siebnen

Erstausrüstung mit vier Transformatoren 8,8 kV/50 kV und drei Transformatoren 50 kV/150 kV. Damit wurden zehn abgehende 50-kV- und zwei abgehende 150-kV-Leitungen gespeist. Dazu kommen die vier 50-kV-Übertragungsleitungen von der Zentrale Rempen.

Bau

Die Bauleitung wurde aufgeteilt. Für den baulichen Teil war der Ingenieur Felix Gugler – zugleich Direktor der NOK –, für den elektro-mechanischen Teil der Ingenieur W. Trün – zugleich Direktor des ewz – zuständig.

Beteiligte Firmen

Werbung von Hch. Hatt-Haller mit Abbildung der Staumauer «im Schräh»

• Staumauer Schräh: Hatt-Haller (Zürich), Ed. Züblin & Co (Zürich)
• Staumauer Rempen: Locher & Cie (Zürich)
• Oberer Druckstollen und Wasserfassung: Baumann & Stiefenhofer (Wädenswil)
• Unterer Druckstollen: Simonett & Cie (Zürich)
• Obere Druckleitung: Unterbau; Dr. G. Lücher (Aarau) genieteter Teil; Gebrüder Sulzer (Winterthur) wassergasgeschweiter Teil; Mannesmannwerke (Düsseldorf) Montage; Gebrüder Sulzer
• Untere Druckleitung: Unterbau; J.J. Rüegg & Co (Zürich) Leitung; Gebrüder Sulzer mit Mannesmannwerke Düsseldorf, Escher Wyss & Cie und Wartmann, Vellette & Co Erdarbeiten + Montagemithilfe; G. Spärry (Näffels)
• Maschinenhaus Rempen: Simonett & Co (Zürich)
• Maschinenhaus Siebnen und Schalthaus: J.J. Rüegg & Co
• Turbinen: Escher Wyss & Co (Zürich)
• Generatoren (Rempen) und Transformatoren (Rempen + Siebnen): Brown, Boveri & Cie. (Baden)
• Generatoren (Siebnen): Maschinenfabrik Oerlikon (Zürich)
• Hochdruck-Zentrifugalpumpen (nur Rempen): Gebrüder Sulzer (Winterthur)
• Motoren der Hochdruck-Zentrifugalpumpen (nur Rempen): Maschinenfabrik Oerlikon (Zürich)

Literatur

• Albrecht Jörger: Die Kunstdenkmäler des Kanton Schwyz, Band II Neue Ausgabe: Der Bezirk March, Neuausgabe, GSK, Bern / Wise, Basel 1989, S. 171–172, 397–398, ISBN 3-909158-22-6 (= Die Kunstdenkmäler der Schweiz, Band 82).
• Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband und Verband Schweizerischer Elektrizitätswerke (Hrsg.): Führer durch die schweizerische Wasser- und Elektrizitätswirtschaft, Band 2, 1949, S. 706–711
• Gustav Kruck: Das Kraftwerk Wäggital. Neujahrsblatt herausgegeben von der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich auf das Jahr 1925. Beer, Zürich 1925.

Siehe auch

• Wasseralarm

Weblinks

Commons: Kraftwerk Wägital

• Beschreibung des Kraftwerkes auf rittmeyer.com
• Schweizerische Talsperrenkomitee - Kenndaten der Talsperre (Suche unter «Schräh»)
• Wasserkraft auf der Seite der AXPO (siehe unter Wasserkraftwerke von Axpo (PDF))
• Frühe Dokumente und Zeitungsartikel zur Kraftwerk Wägital in den Historischen Pressearchiven der ZBW
• Talsperre Schräh. In: Structurae
• Beschreibung des Kraftwerkes auf der Seite des EWZ
• AG Kraftwerk Wägital (Memento vom 29. Juni 2012 im Internet Archive)

Einzelnachweise

1. ↑ KdKS Seite 172