Page 1

79

Geschichte

Umbau und Erweiterung Kraftwerk Samina 2011 – 2015


Umbau und Erweiterung Kraftwerk Samina 2011 – 2015

Herausgeber Liechtensteinische Kraftwerke (LKW) Schaan 2015


Geschichte

Blick auf die Baustelle der Druckleitung, Juni 2014

2


Inhaltsverzeichnis

Vorwort 5 Generationswechsel

Geschichte 8 Der Ursprung des Kraftwerks Samina in den 1940er-Jahren 18 Das Saminawerk der Liechtensteinischen Kraftwerke, Vaduz

Bauentscheid 30 Strategische Neuausrichtung des Kraftwerks Samina 2005

Erklärung 8 Die Funktion des Pumpspeicherkraftwerks 3 40 Pumpspeicherwerke mit zentraler Rolle in der Energieregulierung 43 Technische Daten

Bauprojekt 6 26. Oktober 2011 – Spatenstich des Pumpspeicherwerks Samina 4 56 2‘100 Meter lange Druckleitung 62 Gesamtübersicht 64 Architektonischer Anspruch an ein vermeintlich profanes Bauobjekt 72 Ökologische Massnahmen und Unterwasserkanal

Ausblick 75 Die europäische Stromwirtschaft erfindet sich neu

Impressum

3


4

Zu- und Ablaufstollen, Januar 2013


5

Vorwort

Generationswechsel Das Wasserkraftwerk Samina wurde nach dem Krieg Ende der 40er-Jahre gebaut. Damals eine finanziell schwierige Entscheidung, die mit viel Weitblick für die kommenden Generationen gefällt wurde. Mit dem Saminawerk konnte bis in die 60er-Jahre elektrischer Strom sogar exportiert werden. Und heute? Die Sonne scheint auch bei uns, aber weniger als beispielsweise in Italien. Wir haben weniger Wildbäche als das Bündnerland. Und der Föhn bläst – Gott sei Dank – nicht dauernd. Umso wichtiger ist uns das Saminawerk, auch wenn wir mit ihm heute nur noch ca. zwölf Prozent des inländischen Strombedarfs abdecken können. 2004 stellte sich heraus, dass die Druckleitung sanierungsbedürftig ist (Versprödung des Stahls). Wir liessen die ganze Anlage umfassend prüfen und entschieden uns für eine General­ erneuerung aller Anlageteile auf der Rheintalseite, neu mit Pumpspeicherung. Mit dieser nutzen wir die Wasserkraft optimal: einerseits Stromerzeugung bei hohem Bedarf / teuren Strompreisen, andererseits Strom speichern durch das Pumpen von Wasser in den Stausee bei sehr günstigen Strompreisen /­geringer Nachfrage. Nach einem aufwändigen Bewilligungsverfahren mit einigen Einsprachen auch aus Vorarlberg konnten wir im Herbst 2011 mit dem Bau der Kaverne zur Pumpspeicherung beginnen. Kraftwerke werden nicht jeden Tag gebaut, Kraftwerke mit fürstlichen Sprengmeistern schon gar nicht: Fürst Hans Adam und Erbprinz Alois wollten wissen, was im Schlossfelsen vor sich geht und betätigten in der Kaverne einmal den «Kawumm»-Knopf... Was sollte derart geadelt beim Saminawerk noch schief gehen? Nun – Schwefel ist ein chemisches Element, das es in sich hat. Schon nach der Erstellung des Zu-

gangsstollens zur Kaverne war allen klar, woher das Gebiet, in dem das Kraftwerk steht, seinen Flurnamen hat: eine wochenlange olfaktorische Zumutung vor allem für die Anwohner, bei denen wir uns nochmal herzlich für ihre Geduld bedanken. Im Februar 2014 wurde die Anlage nach 65 Jahren ausser Betrieb genommen; ziemlich genau ein Jahr später ging sie mit neuer Druckleitung, neuen Turbinen und Generatoren, quasi funkelnagelneu, wieder ans Netz. Das Projekt und der Bau konnte in der geplanten Zeit und dem geplanten Kostenrahmen realisiert werden. Das ist alles andere als selbstverständlich und zeugt von ausgezeichneter Arbeit unter zum Teil erschwerten Bedingungen. Man denke zum Beispiel nur an den Bau der von weit weg her sichtbaren Druckleitung im äusserst steilen Gelände. Sehr wichtig waren uns beim Neubau auch die ökologischen Anforderungen: erhöhte Restwassermengen für den Saminabach, weniger ausgeprägter Sunk/ Schwall im Giessen und Massnahmen zur Renaturierung des Binnenkanals ergeben insgesamt eine positive Umweltbilanz. Das neue Saminawerk ist ein rundum gelungenes, modernes Pumpspeicherkraftwerk, welches uns und die kommenden Generationen als Kernstück der liechtensteinischen Stromversorgung begleiten wird. Den verantwortlichen Mitarbeitern der LKW, den Ämtern, Planern und Unternehmern danke ich im Namen des Verwaltungsrats für diese grossartige Leistung. Patrik Oehri Verwaltungsratspräsident


Baustelle Saminakraftwerk, 1949


Geschichte

Geschichte

7


8

Geschichte

Der Ursprung des Kraftwerks Samina in den 1940er-Jahren

Stollenbau für das Saminakraftwerk: einige Arbeiter beim Abdichten und Mörtelanmischen, 1947-1949, von Kaspar Winkler & Co., Altstetten (heute: Sika Schweiz AG)

Im Buch «75 Jahre LKW» steht zum Bau des Kraftwerks Samina Folgendes: Mit überwältigender Mehrheit hat das Liechtensteiner Volk in seiner Volksabstimmung vom 15. Juni 1947 dem Bau eines neuen Kraftwerkes, dem Kraftwerk Samina, zugestimmt. Das Projekt sieht die Ausnützung des Samina-, Malbun- und Valorschbaches vor. Das Wasser wird im Steg in einem Akkumulierbecken von ca. 60‘000 m3 Inhalt gesammelt und mittels einer am östlichen Hang des Saminatals verlaufenden Hangleitung zu dem ca. 2‘000 m langen Druckstollen geleitet, der durch den

Berg nach Masescha führt, wo sich Wasserschloss und Apparatenkammer befinden. Hier beginnt die Druckleitung, die das Wasser mit einem Nettogefälle von 785 m in das Maschinenhaus bei Vaduz bringt. Der Ausbau erfolgt für eine Treibwassermenge von 0,93 m3/s, die im Maschinenhaus von zwei Maschinenaggregaten mit einer Leistung von je 3‘200 kW zu elektrischer Energie veredelt wird. Die Erzeugungsmöglichkeit ist bei mittleren Niederschlägen auf 28 Millionen kWh berechnet. Die Baukosten sind auf CHF 7‘643‘000.00 veranschlagt.


Geschichte

Baustelle Saminakraftwerk: zwei Arbeiter auf einem Lorenzug auf Schienen beim Abtransport von Gestein, 1947-1949

9


Geschichte

Baustelle Stausee Steg, 1947-1949

10


Geschichte

11


Geschichte

Am Mittwoch, den 14. Juli 1948 um 21.30 Uhr abends erfolgte – dreieinhalb Monate früher als das Bauprogramm es vorsah – der Durchschlag des grossen Druckstollens zum Saminawerkbau. Auf beiden Seiten des Vortriebs warteten Unternehmer und Arbeiter in fieberhafter Spannung auf das grosse Ereignis, und es erfolgten gleichzeitig von der Steg- und der Maseschaseite die Abschüsse. In diesem Zusammenhang werden einige technische Daten interessieren. Der eigentliche Druckstollen ist 1‘964 Meter lang, der auf der Maseschaseite anschliessende Rohrstollen 92 Meter, so dass sich eine Gesamtlänge von 2‘056 Metern ergibt, also fast die dreifache Länge des Strassentunnels. Es mussten fast 7‘000 Kubikmeter Gestein ausgebrochen werden. Anschliessend wurde der Stol-

13

len mit Beton bzw. Gunit verkleidet und auf ein kreisrundes Profil mit einen Durchmesser von 1.80 Meter gebracht. Am 1. Dezember 1949 wurde die Inbetriebnahme des Saminawerkes feierlich begangen. Gleichzeitig wurde auch das neue Verwaltungsgebäude an der Landstrasse 34 eröffnet (jetziges Gebäude des Elektrofachhandels). Der damalige Regierungschef Alexander Frick sagte Folgendes: «Die Bedeutung der Elektrizität hat in unserem Lande ein Ausmass erreicht, wie man es nie erwartet hätte. Man kann sich das wirtschaftliche wie auch das häusliche Leben ohne diesen wichtigen Wirtschaftsfaktor überhaupt nicht mehr wegdenken. Es


14

Geschichte

Eröffnungsfeier Maschinenraum: u.a. mit Regierungschef-Stellvertreter Ferdinand Nigg, 1949

war der Wille des Liechtensteiner Volkes, in diesem Faktor der Energieversorgung möglichst unabhängig zu werden. Mit der Inbetriebnahme des Saminawerkes ist dieser Wunsch nach Unabhängigkeit nun Wirklichkeit geworden.» Mit dem Anlaufen der ersten Maschine war die Selbstversorgung des Landes mit elektrischer Energie gesi-

chert. Von diesem Zeitpunkt an hörte der Strombezug von Feldkirch auf. Die bestehenden vertraglichen Bedingungen wurden im besten Einvernehmen aufgelöst. Angesichts einer Kostenverteuerung beim Bau des Saminawerkes, die die Bereitstellung entsprechender Mittel notwendig machte, gewährte das Land den LKW im Berichtsjahr 1949 ein Darlehen von 2 Mio. Franken.


15

Mit der Gewährung des Darlehens war auf Grund des Gesetzes vom 18. Juni 1949 eine Erhöhung des Anstaltskapitals von 5 auf 7 Mio. Franken verbunden. Im Geschäftsbericht 1950 ist Folgendes festgehalten: «Nach Abschluss des ersten Betriebsjahres des Saminawerkes verdient als erfreuliche Tatsache festgehalten zu werden, dass die Kapazität sowohl des Saminawerkes als der Lawenawerke entsprechend dem angefallenen Betriebswasser und dem Ausbau der Exportleistung von Anfang an voll ausgenützt werden konnte.» Über die Stromerzeugung und -abgabe der beiden Werke orientieren folgende Angaben:

Stromerzeugung Saminawerk Lawenawerk Gesamterzeugung

Im Winter kWh 11‘509‘910 2‘097‘685 13‘607‘595

% 38 % 44 %

Saminawerk Lawenawerk Gesamterzeugung

im Sommer kWh 18‘849‘390 2‘641‘015 21‘490‘405

% 62 % 56 %

Saminawerk Lawenawerk Gesamterzeugung Stromabgabe an das Landesnetz Export Übertragungsverlust auf Exportleitung Gesamtabgabe

Total kWh 30‘359‘300 4‘738‘700 35‘098‘000

kWh 10‘574‘400 23‘655‘200 868‘400 35‘098‘000

Zentrale im Saminakraftwerk, 1949

Als weiterer Ausbau des Saminawerkes wurde 1951 die Pumpanlage im Steg erstellt und am 11. Oktober 1951 in Betrieb genommen. Sie befindet sich ca. 1‘400 Meter unterhalb des Stauweihers am Saminabach, wo der Wasserabfluss aus einem Einzugsgebiet von ca. 2 km2 gesammelt und mit zwei Pumpenaggregaten von je 120 PS und einer maximalen Fördermenge von 170 l/s auf eine Druckhöhe von 70 m in den Stollen gepumpt wird bzw. in den Stauweiher, wenn die Saminazentrale ausser Betrieb sein sollte. Die Pumpanlage ist energiewirtschaftlich für die Werke von nicht zu unterschätzender Bedeutung. Nicht nur trägt sie in wasserarmen Monaten allgemein zur Verbesserung der Produktionsmöglichkeit bei, sondern – was besonders willkommen erscheint – sie ermöglicht es dem Saminawerk, zusätzlich wertvolle Winterenergie zu erzeugen und verstärkt damit im gesamten seine Leistungsfähigkeit. Am 3. Mai 1955 erfolgte die Inbetriebnahme des dritten Maschinenaggregates der Saminawerkzentrale. Gleichzeitig ist ein Freilufttransformator für die Exportleitung erstellt und diese von 10‘000 auf 45‘000 Volt Spannung umgebaut worden. Die Inbetriebnahme der dritten Gruppe erhöhte die Werkskapazität von 6‘400 auf 9‘600 kW. Der Ausbau der Saminawerkzentrale ist mit der Inbetriebnahme der dritten Maschine als abgeschlossen zu betrachten.


Geschichte

16


17


Geschichte

18

Das Saminawerk der Liechtensteinischen Kraftwerke, Vaduz Auszug aus dem Vorprojekt, 1946, von Hans Eichenberger, Dipl.-Ing. ETH, Zürich

Vorstudien Als einzige verwertbare Wasserkraft steht dem Lande der Saminabach mit seinen Zuflüssen zur Verfügung, dessen Einzugsgebiet vollständig im Fürstentum Liechtenstein liegt. Das Saminatal verläuft östlich der «Drei Schwestern» parallel zum Rheintal und mündet bei Frastanz in das Tal der Ill. Die Sohle des oberen Saminatales liegt rund 850 m höher als die Ebene des Rheintales, sodass die Idee nahe lag, den Gebirgskamm zwischen Samina- und Rheintal zu durchqueren, um das Gefälle durch eine Zentrale in der Rhein­ ebene auszunützen.

Saminakraftwerk im Rohbau, 1947-1949

In der Folge beauftragte die liechtensteinische Regierung die schweizerischen Ingenieure Hans Eichenberger, R. Brunner und H. Zehnder, Zürich, mit dem Studium der Möglichkeiten der Kraftnutzung. Mit den geologischen Studien wurden die Herren Prof. R. Staub und Prof. W. Leupold vom Geologischen Institut der ETH betraut. Auf Grund weitgehender Studien wurden verschiedene Vorprojektvarianten ausgearbeitet, die Ende 1945 der Regierung des Fürstentums Liechtenstein eingereicht wurden. Am 15. Juni 1947 beschloss das liechtensteinische Volk den Bau des Saminawerkes auf Grund des erwähnten Vorprojektes, das in der Zwischenzeit durch weitere Untersuchungen technischer und geologischer Art zu einem Bauprojekt ergänzt wurde.


Geschichte

Baustelle Saminakraftwerk: Schienen und Rohrleitung, Frommenhaus, 1947-1949

19


20

Geschichte

Übersicht über die Anlagen Das Saminawerk, ein Hochdrucklaufwerk mit Wochenausgleichsbecken, umfasst folgende Anlageteile: a) Wasserfassung mit Staubecken bei Steg im Saminatal. b) Hangleitung von etwa 1.55 km Länge und 100 cm Durchmesser von der Wasserfassung nach dem Druckstolleneingang. c) Druckstollen von etwa 2 km Länge und 180 cm Lichtweite durch den Kulmen hindurch nach Masescha. d) Wasserschloss und Apparatehaus oberhalb Masescha. e) Druckleitung von etwa 2 km schiefer Länge und einem einzigen Rohrstrang von 70 bis 60 cm Lichtweite von Masescha Richtung Zentrale am südlichen Dorfausgang von Vaduz. f) Maschinenhaus für drei horizontalachsige Freistrahlturbinen-Gruppen mit Schaltanlage und Betriebsräumen.

g) Unterwasserkanal vom Maschinenhaus nach dem Giessen.

a) Wasserfassung Die Staustelle befindet sich etwa 100 m südlich des Zusammenflusses von Samina- und Malbunbach an einer geologisch und topographisch besonders geeigneten Stelle. Die nähere Untersuchung des geologischen Aufbaus dieser Stelle ergab das Vorhandensein eines vorgeschichtlichen Sees, was sich besonders an den mächtigen Seetonablagerungen zeigte. Es ergab sich damit die Möglichkeit, mit einfachen Mitteln ein Staubecken von rund 61‘800 m3 Inhalt zu schaffen. Wasserfassung und Zentrale sind durch eine Fernmelde- und Fernsteueranlage miteinander verbunden, wodurch die Schützenregulierung entsprechend der Wasserführung der Samina vom Krafthaus aus bewerkstelligt werden kann.

Situationsplan des gesamten Werkes: Massstab 1 : 40‘000; alle Grafiken dieser Doppelseite aus: «Das Saminawerk der Liechtensteinischen Kraftwerke, Vaduz» von Hans Eichenberger, 1949.


21

Geschichte

Längenprofil des gesamten Werkes, Massstab: Längen 1 : 46‘000, Höhen 1 : 23‘000

b) Hangleitung Die Wahl des Trasses der Hangleitung ging hauptsächlich von geologischen Erwägungen aus. Der in unbekannter Tiefe verlaufende Felstaltrog ist mit Schuttbildungen, vor allem Moräne, von grosser Mächtigkeit austapeziert, die an den Hängen zum Teil zu Rutschungen neigen. Die gesamte Leitung hat einen lichten Durchmesser von 100 cm und arbeitet unter Druck.

Hangleitung, Normalprofil

Um den verschiedenen Druckverhältnissen Rechnung zu tragen, wurde die Leitung in vier Zonen eingeteilt, die wie folgt ausgeführt wurden: Zone 1: Maximaler Betriebsdruck 1.4 bis 2.5 at Schleuderbetonrohr, normale Armierung Zone 2: Maximaler Betriebsdruck 2.5 bis 3.5 at Schleuderbetonrohr, verstärkte Armierung Zone 3: Maximaler Betriebsdruck 3.5 bis 4.0 at Schleuderbetonrohr, extra starke Armierung Zone 4: Maximaler Betriebsdruck 4.0 bis 5.0 at Blechrohrleitung


Geschichte

Baustelle Saminakraftwerk: drei Arbeiter im Hangleitungsgraben, Querschnittsansicht, ca. 1949, von Peter Ospelt, Schaan

22


Geschichte

23

Damit zu Revisionszwecken streckenweise in die Leitung eingestiegen werden kann, wurden ungefähr alle 300 m Einsteigschächte erstellt, welche die Leitung mittels Formstücken aus Guss durchqueren, wobei einige dieser Formstücke neben dem Mannloch noch Anschlussstutzen für Entleerung oder Entlüftung aufweisen.

c) Druckstollen Mit einem Druckstollen von 180 cm Lichtweite, 2‘085 m Länge und 3.58 Promille Gefälle gegen das Rheintal und einem Maximaldruck von 3 at wird der Kulmen durchfahren, der Grat zwischen Samina- und Rheintal. Das Trasse des Druckstollens war durch die geologischen Verhältnisse gegeben. Dabei musste in erster Linie der grossen Sackungsmasse von Triesenberg ausgewichen werden, wodurch sich die etwas komplizierte Linienführung des Druckstollens und der Hangleitung ergab.

d) Wasserschloss Dieses besteht aus einem senkrechten Schacht von 30 m Höhe mit einer runden oberen Kammer von 5.50 m Lichtweite.

e) Druckleitung Ein etwa 85 m langer Rohrstollen in Flysch und Moräne verbindet Wasserschloss und Apparatehaus.

Baustelle Saminakraftwerk: Schienen und Rohrleitung durch den Wald, 1947-1949


Geschichte

24


25


Geschichte

26


Geschichte

27

Neubau Maschinenzentrale von 1949; von Baron Eduard von Falz-Fein, Vaduz


Geschichte

Bauentscheid

28


Geschichte

29

Blick aus dem Pumpschacht, Februar 2013


Bauentscheid

Strategische Neuausrichtung des Kraftwerks Samina 2005 Analyse der Ausgangslage und Zukunftsszenarien Das bestehende Kraftwerk Samina wurde während der Betriebszeit in regelmässigen Abständen auf Abnützungserscheinungen, Schäden, Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit hin untersucht. In diesem Zusammenhang wurde im Jahr 2004 eine Zustandserfassung der Druckleitung unter Beizug der spezialisierten Firma Elektrowatt-Ekono-Group durchgeführt. Diese zeigte neben normalen Gebrauchsspuren ein nahezu vollständiges Fehlen des inneren Korrosionsschutzes. Bei der Untersuchung des Stahls zeigte sich zudem, dass dieser über die Lebensdauer einen grossen Teil der Duktilität* verloren hatte. Somit stand fest, dass zwar kein unmittelbares Sicherheitsrisiko, aber mittelbarer Handlungsbedarf bestand. Die weiteren Untersuchungen ergaben, dass zwar der Korrosionsschutz wieder hergestellt werden könnte, die Duktilität des Stahls aber unwiderruflich nicht mehr gegeben war. Somit war auch schnell klar, dass die gesamte Druckleitung zwischen Masescha und Vaduz ausgewechselt werden muss. Um dies zu bewerkstelligen, kommt man nicht umhin, das Kraftwerk für längere Zeit ausser Betrieb zu nehmen, was mit erheblichen Investitionen und der Beschaffung von Ersatzenergie verbunden ist. Entsprechend erweiterten die Verantwortlichen der LKW ihre Perspektive auf die gesamte Anlage und auch auf die energiewirtschaftlichen Randbedingungen und Zukunftsprognosen. Im Zuge von weiteren Abklärungen wurde offensichtlich, dass auch Handlungsbedarf bei den Maschinengruppen, die mittlerweile seit rund 55 Jahren in Betrieb waren, beim Gebäude und bei verschiedenen anderen Anlagenteilen gegeben war. Ausserdem war beim Zentralenstandort im Gebiet Schwefel, Vaduz, eine Auflage des Amtes für Umweltschutz zur Verbesserung der Lärmsituation zu erfüllen. *Die Eigenschaft eines Werkstoffs, sich unter Belastung elastisch/plastisch zu verformen.

30


31

Verlegung von Rohren im Bereich der Bergstrasse, Juni 2014


Bauentscheid

Bereitstellung von Ausgleichsenergie ist zunehmend wichtig Das Kraftwerk Samina wurde ursprünglich dafür konzipiert, das gesamte Land Liechtenstein mit elektrischer Energie zu versorgen. Diesem Anspruch konnte das neu errichtete Kraftwerk auch über viele Jahre genügen. Seit den 1960er-Jahren hat sich der Strombedarf in Liechtenstein massiv gesteigert, sodass zuletzt aus der Wasserkraft des Valüna-, Malbun- und Saminabachs nur noch etwa 12% des Landesabsatzes gedeckt werden konnte. In den vergangenen Jahrzehnten wurde das Kraftwerk auch zunehmend zur Deckung von Spitzenabsatzzeiten und zur Ausregelung der Landeslast umgenutzt. In den letzten Jahren wurde fast ausschliesslich Ausgleichsenergie produziert.

Druckleitungsbau unterhalb des Maseschakopfs, Mai 2014

32

Was ist unter Ausgleichsenergie zu verstehen? Im Laufe eines Tages schwankt der Leistungsbedarf des Landes sehr stark. Im Normalfall erreicht Liechtenstein zwischen 11 und 12 Uhr mittags das tägliche Absatzmaximum. Den Ausgleich der Leistungsschwankungen bewerkstelligen die LKW so gut als möglich mit dem Einsatz ihrer eigenen Kraftwerke, was zu einer optimierten, günstigen Strombeschaffung an den Energiemärkten führt. Da mit allen LKW-eigenen Kraftwerken im Inland nur noch etwa 20% des Landesabsatzes produziert werden kann, müssen rund 80% des inländischen Bedarfs an den Strommärkten zugekauft werden. An den Strombörsen schwanken die Preise signifikant (Tag/Nacht,


33

Sommer/Winter, Witterung, Wochentag etc.) und werden mit Viertelstundenpreisen gehandelt. Die Preisdifferenz rechtfertigt es, dass Strom in Zeiten niedriger Preise zwischengespeichert wird, um diese gespeicherte Energie zu Zeiten hoher Preise wieder abzurufen. Sehr effizient kann diese Speicherung in Pumpspeicherwasserkraftwerken gemacht werden. Die Projektleitung der LKW überlegte sich also schon früh, ob das Kraftwerk Samina zu einem Pumpspeicherkraftwerk erweitert werden könnte. Viele der dafür notwendigen Anlagenteile waren bereits vorhanden (Stausee Steg, Triebwasserwege usw.) oder mussten im Zuge der technisch bedingten Sanierung ohnehin ersetzt werden. Eigentlich fehlten nur das Unterwasserbecken und die elektromechanischen Einrichtungen für den Pumpbetrieb. Abklärungen zum Nutzen einer Pumpspeicherung zeigten, dass die Produktion und Bereitstellung von Energie und Leistung durch die Pumpspeicherung erheblich verbessert werden kann und die LKW langfristig für die zu erwartenden Turbulenzen am Markt für Ausgleichsenergie mit eigenen Anlagen besser gerüstet wären. Eine künftige Nutzung des Kraftwerks Samina vornehmlich zur Produktion von Ausgleichsenergie, welche einen nicht unerheblichen Anteil an den Kosten der Strombeschaffung ausmacht, stellt einen relevanten Vorteil für das Land Liechtenstein dar.

Projektentscheid Für die notwendigen Sanierungsarbeiten von Druckleitung, Turbinen, Generatoren, Gebäuden etc. wurden nach intensiven Projektierungsarbeiten rund 35 Millionen Franken veranschlagt. Die Erweiterung zu einem Pumpspeicherkraftwerk mit einem neu zu erstellenden Unterwasserbecken, Pumpen, Motoren usw. wurden parallel dazu zu rund 15 Millionen Franken berechnet. Mit detaillierten Variantenstudien und Optimierungen wurde das Kraftwerksprojekt technisch und finanziell optimiert. Das Projektteam schlug dem Verwaltungsrat im April 2009 nach einer umfangreichen

Schweissarbeiten an der neuen Stahldruckleitung

Wirtschaftlichkeitsprüfung vor, das Kraftwerk Samina zu erneuern und zu einem Pumpspeicherkraftwerk umzubauen. Diesem Antrag ist der Verwaltungsrat nach intensiven Beratungen gefolgt. Im Anschluss wurden die Projektierungs- und Bewilligungsverfahren eingeleitet. Insbesondere die Behördenverfahren mit der Involvierung von Umweltverbänden und den politischen Nachbarn benötigte dann weitere zweieinhalb Jahre, sodass erst im Oktober 2011 der Startschuss zu den eigentlichen Bauarbeiten gegeben werden konnte.


Geschichte

Spatenstich zum Baubeginn der Kaverne am 26. Oktober 2011

34


Geschichte

35


Geschichte

36


Geschichte

37

Erkl채rung

Speicherkaverne, Januar 2013


38

Erklärung

Die Funktion des Pumpspeicherkraftwerks Mit günstigem Überschussstrom – auch aus regenerativen Stromproduktionsanlagen wie z. B. Windkraft – wird in Schwachlastzeiten Wasser in höher gelegene Stauseen gepumpt, wo es für die Stromproduktion in Spitzenlastzeiten zur Verfügung steht. Auf Grund der Charakteristik von Wasserkraftwerken kommen Pumpspeicherkraftwerke insbesondere bei der Zurverfügungstellung von benötigten Spitzenenergien zum Tragen. Für das Hochpumpen des Wassers wird natürlich ebenfalls Energie benötigt, dennoch ist es gesamtwirtschaftlich sinnvoller, Energie zu speichern, anstatt sie nicht zu nutzen. Die Funktionsweise des Stromverbundnetzes in Europa, an dem Liechtenstein angeschlossen ist, kann mit dem Bild einer Wippe auf dem Spielplatz erklärt werden. Auf der einen Seite sind die Produzenten, auf der anderen Seite die Verbraucher, der Balken bildet das Übertragungsnetz. Beide Parteien müssen sich die Waage halten, da ein krasses Ungleichgewicht das System zum Erliegen bringen kann, wie dies am 4. November 2006 um 22.10 Uhr in halb Europa eingetreten ist. Auf der Seite des Stromverbrauchs finden infolge des fortlaufenden Stromzu- und -abschaltens permanent Veränderungen statt. Die Stromproduzenten sorgen für das Gleichgewicht, indem sie diesen Mechanismus beobachten und die Stromzufuhr permanent anpassen. Dabei nehmen nicht berechenbare Stromproduzenten wie z. B. Sonnen- und Windkraftanlagen eine nicht zu unterschätzende Rolle ein. Sie wirken ebenfalls in diese Stromproduktions-Bilanz ein.

1 Turbine 2 Motor/Generator 3 Speicherpumpe 4 Schieber

Funktionsprinzip Pumpspeicherwerk, Turbinenbetrieb (Stromproduktion)

1 Turbine 2 Motor/Generator 3 Speicherpumpe 4 Schieber

Starker Wind treibt mehrere Anlagen an, sodass die Energieerzeugung auf das Maximum steigt. Nimmt die Windstärke weiter zu, reduzieren diese Anlagen ihre Leistung oder schalten ab, um die Anlagen zu schützen. Die nun fehlende Energie muss umgehend

Wikipedia

Beispiel der Auswirkung von WindkraftAnlagen

Funktionsprinzip Pumpspeicherwerk, Pumpbetrieb


39

Eingangsportal Kaverne, Februar 2012

von anderen Energieerzeugern bereitgestellt werden. Erzeugen die Windkraftanlagen in Schwachlastzeiten viel Strom, kommt es oft vor, dass nicht ausreichend Verbraucher im Verbundnetz vorhanden sind, die den produzierten Strom abnehmen. Eine Reduktion des Betriebs der Windkraftanlagen würde somit einen Verlust bedeuten. Die Überproduktion kann nun durch das Pumpen von Wasser in ein höhergelegenes Becken verwertet und zwischengespeichert werden. In Zeiten von wenig Wind oder Zuschaltung von grossen Verbrauchern steht diese Energie durch Turbinieren des Wassers wieder bereit.

Umweltfreundliche und wirtschaftliche Stromversorgung Aufgrund von Wirkungsgradverlusten zwischen Pumpbetrieb und Energieproduktion besteht ein gewisser Stromverlust, doch keine andere Technologie ist heute in der Lage, so effizient und umweltfreundlich Strom zu speichern wie Pumpspeicherkraftwerke. Auf diese Weise bilden sie einen grundlegenden Baustein für eine ökologisch vertretbare, sichere und wirtschaftliche Stromversorgung.


40

Erklärung

Pumpspeicherwerke mit zentraler Rolle in der Energieregulierung Pumpspeicherung bildet generell eine Notwendigkeit für eine optimale europäische Stromwirtschaft und zugleich eine Chance für langfristig günstige Strompreise in Liechtenstein. Strom kann nicht in grösseren Mengen gespeichert werden. So bieten Pumpspeicherkraftwerke, die überschüssige Energie nutzen, um Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken zu pumpen und bei erhöhtem Strombedarf wieder zur Energieproduktion zu verwenden, den höchsten Wirkungsgrad. Neue Anlagen erreichen einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 80%, dies im Vergleich zu neuen thermischen Kraftwerken, deren Wirkungsgrad ohne Dampfauskopplung zwischen 45 und 58 % liegt. (Quelle: Wikipedia)

Grundlastenergie immer schwieriger steuerbar Die starke Zunahme von Windkraftanlagen sowie der wachsende Einfluss erneuerbarer Energien (ohne Wasserkraft) werden europaweit dazu führen, dass die Grundlastenergie aus Wind und Sonne zu nicht vorhersehbaren Zeiten anfällt. Insbesondere im Norden Europas sind heute bis zu 20 Gigawatt installierte Leistungen geplant, was das 20-fache der installierten Leistung des Kernkraftwerks Gösgen bedeutet. Zudem wird der Kraftwerkspark in Europa sehr stark von thermischen und nuklearthermischen Kraftwerken ­dominiert, welche nur sehr schwer regulierbar sind (Stunden bis Tage). Aktuell sind beispielsweise in Deutschland lediglich ca. 7 GW Pumpleistung installiert, was in Zukunft bei weitem nicht mehr ausreichen wird (Quelle: Wikipedia). Strom wird jedoch dem Kunden dann zur Verfügung gestellt, wenn er diesen benötigt und nicht nur dann, wenn die Sonne scheint oder die Windverhältnisse es erlauben. In Zukunft wird also die Regelenergie einen stets wichtigeren Stellenwert einnehmen. Das Ziel des Pumpspeicherbetriebs ist es, eine Verlagerung der Produktion aus den Zeiten niedriger in die Zeiten hoher Strompreise zu verlegen.

Steigerung der Wirtschaftlichkeit mit PSW Samina Mit dem Pumpbetrieb kann die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerks Samina entscheidend verbessert werden, da dieses neben der Aufgabe zur Minimierung der Ausgleichsenergie in Liechtenstein vor allem Strom in den Tagesstunden der hohen Spotmarktpreise produzieren wird. Dies war mit dem vorherigen Kraftwerk nicht möglich, da der Speicher im Steg zu klein und die Zuflüsse vom Valüna- und Malbunbach nicht regelmässig über das Jahr verteilt waren. Während der Stunden, in welchen die Spotmarktpreise ein definiertes Niveau unterschreiten, wird der Stausee Steg wieder mit Wasser gefüllt. Diese Betriebsweise ist aber nur dann sinnvoll, wenn der Wasserzulauf aus dem Valüna- und Malbuntal eine Vollproduktion zu Stunden hoher Spotpreise nicht zulässt. Mit dem Pumpspeicherbetrieb des Kraftwerks Samina kann keine zusätzliche Energie produziert werden – im Gegenteil: Durch Verluste beim Pumpen und Turbinenbetrieb wird die Nettostromproduktion des Kraftwerks Samina reduziert. Aufgrund der grossen Differenzen zwischen den Preisen für Spitzenenergie und günstiger Nachtenergie hilft der optimale Betrieb der Anlage hingegen, die Stromkosten für den Endkunden tief zu halten.


41

Querung der Frommenhausstrasse, September 2014


Erkl채rung

Laden eines Abschlags beim Ausbruch der Speicherkaverne, September 2012

42


43

Erklärung

Technische Daten Ausbauwassermenge:

Turbinenbetrieb 2‘000 l/sec (bis 2014: 1‘500 l/sec)

Stauziel (Stausee Steg):

1‘295 m.ü.M. (unverändert)

Höhe Turbinenachse:

459.70 m.ü.M.

Bruttofallhöhe:

835.30 Meter

Triebwassersystem: Hangleitung Steg Druckstollen Steg – Masescha Rohrleitungslänge Masescha – Vaduz

Länge 1‘558 Meter 1‘964 Meter 2‘046 Meter

Unterwasser:

Vaduzer Giessen/Binnenkanal/Rhein

Turbinen:

2 zweidüsige Peltonturbinen

Generatoren:

2 x 9 MVA Generatoren (luft-wassergekühlt) mit sehr hohem Wirkungsgrad von bis zu 98.5%, Hersteller: ELIN

Pumpen:

Hauptpumpe MSD 80 bar Betriebsdruck, Fördermenge 500 l/s Antriebsmotor ELIN 6MVA, Hersteller: Sulzer Pumpen

Durchmesser 1‘000 mm ca. 2.8 m 890 mm

Installierte Leistung: Turbinenbetrieb 2 x 7‘500 kW

Pumpbetrieb 1‘000 l/sec

Material Schleuderbeton Fels Druckguss/geschweisster Stahl

Pumpbetrieb 2 x 400 kW Vorpumpen 2 x 5‘000 kW Hauptpumpen


44

Geschichte

Bauprojekt


Geschichte

45

Hinterf端llung der neu erstellten Druckleitung, Juli 2014


46

Bauprojekt: Kaverne

26. Oktober 2011 – Spatenstich des Pumpspeicherwerks Samina Ende September 2011 begann die ARGE (Arbeitsgemeinschaft), bestehend aus Gebr. Hilti, Schaan, Meisterbau, Balzers, und Jägerbau, Schruns, mit der Einrichtung der Baustelle des Pumpspeicherwerks Samina (PSW). Da beim Standort des künftigen Tunnelportals eine Felskante vorragte, wurde in einem ersten Schritt das Gestein mit einem Abbauhammer abgetragen. Am 26. Oktober 2011 gab der Verwaltungsratspräsident der LKW, Patrik Oehri, am offiziellen Spatenstich unter Teilnahme von Vertretern der Regierung, Gemeinden und den LKW sowie im Beisein von Unternehmern und Planern den Startschuss für die Bauarbeiten. Ab Anfang November 2011 war der Weg frei für die Tunnelbauer – die Mineure –, die mit schwerer Maschinentechnik ans Werk gingen.

Rund 300 Sprengungen Nach den Baustelleneinrichtungen und der Erstellung des Voreinschnitts fand am 2. Dezember 2011 die Anschlagsfeier – verbunden mit der Ehrung der Heiligen Barbara, der Schutzpatronin der Bergleute – mit dem Start des Untertagebaus für den Speicherstollen des PSW Samina statt. Anfangs musste der Stollenvortrieb

Bezeichnungen im Stollenquerschnitt

äusserst vorsichtig vonstattengehen, da in unmittelbarer Nähe die in Betrieb stehende Druckleitung des Kraftwerks Samina passiert werden musste. Dies erfolgte im sogenannten Teilausbruch mit sehr kurzen Abschlagslängen sowie mit kleinen Sprengladungen, indem zuerst die Kalotte und anschliessend die Strosse weggesprengt wurden. Mit zunehmender Standfestigkeit des Felsens und grösserer Distanz zur Druckleitung konnte auf Vollausbruch umgestellt werden, d. h. der ganze Querschnitt wurde über die gesamte Abschlagslänge geschossen. Bis in den Sommer 2012 fanden täglich zwei bis drei Sprengungen statt, sodass sich das ausgehöhlte Volumen der Speicherkaverne laufend vergrösserte. Um Gebäude und Einrichtungen in der Nähe der Baustelle nicht zu beeinträchtigen, wurde zu Beginn mit geringen Ladungsmengen gearbeitet. Als die Mineure im Inneren des Berges rund 20 Meter vorgedrungen waren, wurde die Sprengladung erhöht, sodass jede Sprengung eine Abschlagslänge von ca. zwei bis drei Metern bedeutete. Bei der geplanten Länge von 750 Metern krachte es somit rund 300 Mal.

Bohrjumbo


47

Die Sprengtechnik Das Sprenghandwerk erfolgt auf der Basis von hohen Sicherheitsmassnahmen und minuziös genauer Planung. Folgende Arbeitsschritte werden dabei hintereinander ausgeführt: Bohren, Laden, Schiessen, Lüften, Sichern, Schuttern und Sichern. Beim Bohren werden mit einem sogenannten Jumbo Löcher in einem genauen Raster und mit vordefinierter Tiefe in den Fels wassergekühlt erstellt. Die Tiefe der Löcher wird über die gewünschte Abschlagslänge definiert. Will man beispielsweise eine Abschlagslänge von einem Meter erreichen, werden ca. 1.20 Meter tiefe Löcher gebohrt, welche mit patronen- oder emulsionsförmigem Sprengstoff geladen werden. Die Lademenge hängt von diversen Faktoren ab wie Felsqualität, Abschlagslänge, Sprengschema usw. Die Zündung des Sprengstoffs beim Schiessen – wie dies im Fachjargon heisst – erfolgt elektrisch, wo-

Vorbereitung der Sprengung

bei die einzelnen Zündstufen im Abstand von einigen Millisekunden hintereinander ausgelöst werden. Die gestaffelte Zündung wird angewandt, um die Erschütterungen tief zu halten und dem gelösten Fels die notwendige Bewegungsfreiheit zu verschaffen. Oft werden im Zentrum der Ortsbrust grössere Löcher gebohrt, um bei der ersten Zündstufe keine zu grossen Zwängungen bzw. Verspannungen zu erzeugen.

Bohr- und Zündschema: Zugangsstollen

Nach dem Lüften und einem ersten Augenschein werden die prioritären Sicherungsmassnahmen getroffen, meistens mit Felsankern, welche das Nachbrechen von Material aus der sogenannten Firste vermeiden sollen. Anschliessend erfolgt die Schutterung, womit der Transport des Felsmaterials zum Stollenportal gemeint ist. Dann erfolgt die definitive Sicherung, die bei guten Felsverhältnissen mit bewehrtem Anker und Spritzbeton gewährleistet wird. Bei schlechter Felsstabilität werden zur Stützung des Gebirges zusätzlich Stahlbögen eingebaut.


Geschichte

Sicherungsarbeiten in der Kaverne, September 2012

48


49

Geschichte

Glossar Untertagebau Firste:

Stollendach

Heilige Barbara: Schutzpatronin der Bergleute Kalotte:

Oberer Bereich des Ausbruchquerschnitts

Mineure:

Bergleute

Ortsbrust:

Ausbruchquerschnitt im Gebirge

Portal:

Stollen- oder Tunneleingang

Schiessen:

Sprengen

Schuttern:

Transport des Felsmaterials zum Stollenportal

Sohle:

Stollenboden

Stollen:

Kleiner Tunnel f체r Werkleitungen oder Wassertransport

Strosse:

Unterer Teil des Ausbruchquerschnitts

Ulme:

Stollenseitenw채nde

Untertagebau:

Bauarbeiten unter dem Boden

Voreinschnitt:

Vorbereitung des anstehenden Felsens zum Stollenanschlag

Vortrieb:

Erstellung des Stollens


50

Bauprojekt: Kaverne

Stollenpatin Gisella Marxer

Letzte Sprengung durch Stollenpatin Gisella Marxer Am 27. September 2012 konnte mit der letzten Sprengung in der Kaverne der Ausbruch untertag abgeschlossen werden. Wie es die Tradition der Mineure jeweils vorsieht, wurde die letzte Sprengung ordentlich gefeiert. Zur sogenannten Durchschlagsfeier hat die Bauunternehmung alle Projektbeteiligten sowie Vertreter der LKW eingeladen. Nach kurzen Ansprachen von Lukas Käppeli, Bauunternehmung, und Gerald Marxer, LKW, löste die Stollenpatin Gisella Marxer die letzte Sprengung aus. Beim anschliessenden gemütlichen Zusammensitzen wurde noch intensiv über die Baustelle gefachsimpelt und man erzählte sich diverse Episoden. Alle Beteiligten waren vor allem auch froh darüber, dass der Ausbruch ohne grössere Unfälle abgeschlossen werden konnte. Mit rund 300 Sprengungen innert 14 Monaten wurden ca. 60‘000 m3 Gestein aus dem Vaduzer Flysch – grauer, feinkörniger, glaukonitischer, zäher Kieskalk und Sandstein – gelöst und abtransportiert. Es entstand ein Unterwasserspeicher mit einer zusammenhängenden Länge von 750 m sowie einer Höhe von 8 m, in

Bauunternehmer, Mineure, Vertreter der LKW und Stollenpatin Gisella Marxer auf dem Haufwerk nach der letzten Sprengung


51


and

52

Bauprojekt: Kaverne

40‘000 m3 – termingerecht und innerhalb der veranschlagten Kosten den LKW übergeben. In der eineinvierteljährigen Bauzeit mussten die beauftragten Unternehmungen manche Überraschung sowie unvorhergesehene Problemstellungen meistern, was stets bestens gelungen ist.

dem rund 40 Millionen Liter Wasser Platz finden. Bis Ende Dezember 2012 stand nach dem Durchschlag der Innenausbau im Mittelpunkt. Die Sohle (Boden) der Kaverne wurde betoniert, damit das Wasser sauber und ungehindert bis zu den Pumpen fliessen kann.

Unterwasserspeicher mit Volumen von 40‘000 m3 Am 18. Februar 2013 war es soweit: Die Bauherrschaft, Bauleitung sowie die beteiligten Unternehmer des Kavernenbauwerks konnten den ersten Projektteil des Pumpspeicherkraftwerkes Samina – den Unterwasserspeicher mit einem Volumen von rund

Nach der Fertigstellung des PSW Samina lassen sich eindrückliche Zahlen präsentieren: • Gesamtlänge des Untertagebauwerks: 950 m • Ausbruch: rund 100 Tonnen Sprengstoff • Sicherung: 4‘700 m3 Spritzbeton, 4‘200 Anker

Längsschnitt 1-1 1:500 Längsschnitt 1-1 1:50 500.000 best. Terrain

best. Terrain

Prognozierte Felsoberfläche

Prognozierte Felsoberfläche

Qu Rv=100 Tl=15.548

KMZ 81.895 H=447.385

1%

3.39%

Entwässerungleitung HDPE 160 3.39%

Zu- und Ablaufstollen

und Ablaufstollen Zu-+448.900

+446.100 Detail A

20

30

40

0

53

60 20

30

80 40

Zugangsstollen

Zentrum rechts Zentrum links

Rand rechts Achse Projekt Rand links

0.000

Querneigungsband

(max Rampenband = +/- 1%/m)

Entlüftungsleitung HDPE DN 400 H Sohle =446.4441% +446.100

Detail A

53

60

20

80

Entlüftungsleitung HDPE DN 400

1%

40 0

60 20

80 40

100 60

R=45 29.845

Zentrum links

Rand rechts Achse Projekt Rand links

Längsschnitt der Kaverne: 1 : 500

Ger 4.505

Ger 55.738

R=30 19.424 R=45 29.845

Ger 55.738

R=30 19.424

Ger 111.576

0.000 -1.000% +1.000%

446.750

447.080

446.420

446.297 446.750

446.100

446.420

446.297

454.837

470.000 Zentrum rechts

Ger

Kurvenband 4.505

+448.900

L=261.000m

Zugangsstollen

458.898

454.837

458.898

459.000

Projekthöhen

459.000

470.000

Terrainhöhen

0

1%

446.100

Profil Nr. 0Km

+454.467

15.7%

Entwässerungleitung HDPE 160

98m

Speicherkaverne: Hauptstollen 2 KMK: 65.000m

Entlüftungsleitung HDPE DN 400

H Sohle =446.444

15.68% 1.00% L=82.2

17.865

Aufweitung

Speicherkaverne: Hauptstollen 3 KMK: 98.000m

+454.467

15.7%

L=261.000m

max. Wasserstand: 455.15 m.ü.M.

Speicherkaverne: Hauptstollen 1 KMK: 32.000m

Entlüftungsleitung HDPE DN 400

450.000

L=82.298m

Speicherkaverne: Hauptstollen 2 KMK: 65.000m

17.865

Aufweitung

KMZ 90.088 KMK 0.000 H=446.100

KMZ 15.486 H=457.794

max. Wasserstand: 455.15 m.ü.M.

KMK 8.850 H Sohle : 446.188

15.6max. 8% Wasserstand 1.00% bei Überlauf: 456.71 m.ü.M

max. Wasserstand bei Überlauf: 456.71 m.ü.M

Rv=100 Tl=16.486 Fv=0.344

KMK 8.292 H=446.183

Rv=100 Tl=16.486 Fv=0.344

Speicherkaverne: Hauptstollen 1 KMK: 32.000m

ollen ngsst leitu

KMZ 81.895 H=447.385

Druck

KMK 8.292 H=446.183

best.

KMK 8.850 H Sohle : 446.188

KMZ 7.790 H=459.000

L=82.298m

KMZ 90.088 KMK 0.000 H=446.100

L=7.790m

KMZ 15.486 H=457.794

KMZ 0.000 H=459.000

Pumpschacht

0.00% 15.68%

n stolle itungs ckle DruFelsböschung Vertikale best. (Siehe Plan SA.3.05.B.1201)

KMZ 0.000 H=459.000

L=82.298m

KMZ 7.790 H=459.000

L=7.790m

Vertikale Felsböschung (Siehe Plan SA.3.05.B.1201)

Rv=100 Tl=15.548 Fv=0.304

Pumpschacht

475.000Fv=0.304 0.00% 15.68%


53

und 25‘500 m2 Armierungsnetze • Sohle-Erstellung: 4‘000 m3 Beton • Ausbruchsvolumen: rund 49‘000 m3 (fest), das sind ca. 7‘300 Lkw-Fahrten (ohne Materiallieferungen usw.)

mit Schwebestoffen belastet, sodass in etwa 1‘000 Tonnen Schlamm fachgerecht entsorgt werden mussten.

Baustelle PSW Samina – ein Publikumsmagnet

Bergwasser als grösste Herausforderung Eine der grössten Herausforderungen war das Bergwasser. Nicht nur das Volumen von rund 500‘000 m3 über die gesamte Bauzeit musste bewältigt werden, sondern auch der Sulfidgehalt, der zu unangenehmen Geruchsbelästigungen führte. Ausserdem war das Wasser stark

Der Publikumsandrang auf der Baustelle des Pumpspeicherkraftwerks Samina – insbesondere des Kavernenbaus – war enorm. Es freute die LKW in hohem Mass, neben über 500 interessierten Besucherinnen und Besuchern am Tag der offenen Türe im Juni 2012 auch S.D. Fürst Hans-Adam, S.D. Erbprinz Alois sowie die Mitglieder der Regierung hinter die Kulissen dieses Kavernenbaus zu führen.

Detail A 1:100

00

460.000

uerschlag 1

Hauptstollen 4

Querschlag 1

Hauptstollen 4 455.000

L=261.000m

Entlüftungsleitung HDPE DN 400

Entlüftungsleitung HDPE DN 400

1%

1.00% KMK 261.000 H=448.710

1.00%

max. Wasserstand: 455.15 m.ü.M.

1%

1%

L=261.000m

max. Wasserstand bei Überlauf: 456.71 m.ü.M

KMK 261.000 H=448.710

Speicherkaverne: Hauptstollen 4 KMK: 131.000m

Speicherkaverne: Hauptstollen 3 KMK: 98.000m

Speicherkaverne: Hauptstollen 4 KMK: 131.000m

+454.467

max. Wasserstand bei Überlauf: 456.71 m.ü.M

450.000 max. Wasserstand: 455.15 m.ü.M.

1%

445.000

180 140

200 160

+1.000%

240 200

261220

240

261

Speicherkaverne

Ger 130.000

-1.000%

220 180

448.710

Ger 111.576

447.080

447.410

Speicherkaverne

160 120

448.710

140 100

447.410

120 80

351.088

351.088

Ger 130.000

445.000


8.00

K KM

.000 180

8.00

K KM

K KM

.000 200 K KM

.000 220 K KM

.000 240 K KM

)

1%

llen ptsto : Hau

.000 120

4 1%

e 400 avern E DN herk HDP Speic itung le s g ftun Entlü 0 122.0

K KM

.000 100

KMK: 98.00 KMK3: 0.00 HFirst : 455.0 HSohle : 447.0 X Koord. : 758'4 Y Koord. : 222'1

65 K3 KM

.000

K KM

1

80.

to upts

llen

0/30

)

2 0 55

st

u e: Q 1%

1%

vern

terro

550 KMK2: 65.000m X Koord. : 758'367.641 Y Koord. : 222'173.624

25.00

hlag ersc

1%

le (3

it Git ng m

e: Ha

Rigo

ueru

erka

avern herk Speic

1%

lenq Rigo

h Speic

8.00

Koord.

K KM

KMK3: 65.000m X Koord. : 758'398.614 Y Koord. : 222'185.011

Sohle

Koord.

)

1%

HFirst : 456.38 m.ü.M

Längsschnitt 1-1 Zugangsstollen/Kaverne H : 448.38 m.ü.M X : 758'376.187 Längsschnitt 2-2 Zu- und Ablaufstollen Y : 222'246.019 Querschnitte

0/30

n3 tolle upts

00 65.0 K2 KM

25.00

1%

le (3

1% g1 chla uers 00 e: Q DN 4 avern DPE herk ng H st Speic sleitu terro ftung it Git Entlü ng m ueru

1%

Rigo

lenq

e: Ha

1%

Rigo

1%

1%

avern herk Speic

1%

2

KMK: Kilometrierung Kaverne KMA: Kilometrierung Zu- und Ablaufsstollen KMZ: Kilometrierung Zugangsstollen 8.00

HFirst : 456.05 m.ü.M HSohle : 448.05 m.ü.M X Koord. : 758'345.213 Y Koord. : 222'234.632

1%

1%

1%

25.00

1%

8.00

758'300

Legende:

HFirst : 455.72 m.ü.M HSohle : 447.72 m.ü.M X Koord. : 758'314.240 Y Koord. : 222'223.246

Speicherstollen mit 40.000 m3 Fassungsvermögen

a herk Speic

e vern

lle ptsto : Hau

1%

00 65.0 K1 KM

8.00

KMK: 261.000m HFirst : 456.71 m.ü.M HSohle : 448.71 m.ü.M X Koord. : 758'407.160 Y Koord. : 222'257.405

Dazu gehörige Pläne:

Definition

0/30

1%

8.00

SA.3.06.B.1102.1 SA.3.06.B.1102.2 SA.3.06.B.1103

le (3

1%

.000 260

0

Rigo

1%

122.0

1%

8.00

.000 140 .000 160

Übersichtsplan Kaverne

0

K KM

60

KMK: 131.000 HFirst : 455.41 m.ü.M HSohle : 447.41 m.ü.M X Koord. : 758'452.016 Y Koord. : 222'135.389

1%

)

KMK: 8.850m / KMA: 107.632m HSohle : 446.15 m.ü.M X Koord. : 758'340.566 Y Koord. : 222'088.813

n1

KMK1: 65.000m X Koord. : 758'336.668 Y Koord. : 222'162.238

0/30 le (3 Rigo

KMK: 8.850m X Koord. : 758'338 Y Koord. : 222'09

500

KMZ: 90.088m / KM HFirst : 454.372 m.ü.M HSohle : 446.445 m.ü.M X Koord. : 758'332.403 Y Koord. : 222'084.948

500

450

An der Oberfläche aufgeschlossener Vaduzer-Flysch (Schlossberg-Serie) Störzone auf Niveau heutiges OK-Terrain (458.50 m.ü.M.)

420

Felsisohypsen prognistiziert

420

Terrainoberfläche

R = 75.000m X Koord. : 758'26 Y Koord. : 222'09

460


222'000

Dazu gehörige Pl SA.3.06.B.1102.1 SA.3.06.B.1102.2 SA.3.06.B.1103

Längs Längs Quers

Definition

KMK: Kilometrierung Kavern KMA: Kilometrierung Zu- un KMZ: Kilometrierung Zugan

00m 00m 08 m.ü.M 08 m.ü.M 421.042 124.003

.000 KMK: 65.000m KMK2: 0.000m HFirst : 454.75 m.ü.M HSohle : 446.75 m.ü.M X Koord. : 758'390.069 Y Koord. : 222'112.616

K KM

Legende

0 55

An der Vaduze

00 60.0

Störzon OK-Te

1% KM A:

C-C

48.1 24m

3.3 9% En w HD ässe PE ru 160 ngsle 1% itung Z En ugan tlüf g Rig tun sstoll ole gsle en (3 0 itun / 30 gH ) DP ED N4 00

KM A:

n

68.5 02m

D-D

500

KMZ: 34.350m X Koord. : 758'302.276 Y Koord. : 222'038.055

1%

KM Z7

2.2

23

0.0 0

0

var .

B B-

1m .29 25 A: KM

0. 0

KM Z

KM Z4 R = 45.000m X Koord. : 758'264.405 Y Koord. : 222'062.361

A-A

.0 20

00

KMZ: 4.505m X Koord. : 758'279.283 Y Koord. : 222'019.892 KMZ: 0.000m H: 459.000 m.ü.M X Koord. : 758'275.031 Y Koord. : 222'018.402

30) 30/

Z KM

( ole Rig

30 .0 00

1%

KM Z8

ufss tolle

en

KM K M K 0. Z 9 000 0. 0 88

Abla

stoll ngs

KMZ: 72.223m X Koord. : 758'322.747 Y Koord. : 222'069.918

und

leitu ruck

8

10cm

Z u-

t. D bes

MK: 0.000m M M

2

1 A u 7. 86 5 fwe itun g

ntiefe

00

m

8.208 91.586

Terrain

500 igole

00

1%

nte R

0. 0

erne

ng ueru lenq Rigo terrost it mit G

Kons ta

0

v herka

00 20.0 Var. Rigolentiefe 30 - 10cm 8.26

. 00

Speic K KM

Felsiso

R = 30.000m X Koord. : 758'357.643 Y Koord. : 222'068.733

KMK: 19.424m X Koord. : 758'347.292 Y Koord. : 222'096.891

53

00 40.0

KM Z

K KM

KM Z6

1%

KMK: 32.000m KMK1: 0.000m HFirst : 454.42 m.ü.M HSohle : 446.42 m.ü.M X Koord. : 758'359.095 Y Koord. : 222'101.230

420 420

best. Zentrale / Maschinenhaus

Voreinschnitt 0 0.00 KMZ Bös chu ng

0m

1:1

460

6m : 4.82 KMA

2

1

m 65.868 95.535

Pumpenschacht øi = 3.5m X Koord. : 758'267.564 Y Koord. : 222'020.555

KMA: 0.000m H: 442.50 m.ü.M X Koord. : 758'269.313 Y Koord. : 222'020.615

10m


Bauprojekt: Druckleitung

2‘100 Meter lange Druckleitung Variantenstudien und Linienführung Im Zuge der Projekterarbeitung wurden für die Linienführung des Triebwassers breit ange­legte Variantenstudien vorgenommen. Dies ging gar so weit, dass eine Zusammenlegung des Zentralenstandorts beim Kraftwerk Lawena geprüft wurde. Ebenso untersuchten die Projektingenieure eine direkte Verbindung zwischen dem Stausee Steg und der Zentrale in Vaduz mit einem Schrägstollen. Es zeigte sich, dass die bestehende Linienführung über die sogenannte Hangleitung entlang der Samina bis zum Stollen Steg-Masescha, durch den Stollen und dann von Masescha bis Vaduz immer noch nahezu optimal war. Die Erbauer des bestehenden Kraftwerks hatten also ganze Arbeit geleistet. Die Hangleitung und der Stollen waren zudem in einem so guten Zustand, dass sie nicht erneuert werden mussten, sondern nur geringfügige Reparaturen angezeigt waren. Die bestehende Druckleitung zwischen Masescha und Vaduz musste hingegen aufgrund des Zustands gänzlich erneuert werden. Die Linienführung der Druckleitung scheint auf den ersten Blick ziemlich kompliziert. Nach der Apparatekammer verläuft das Trasse neben der Kapelle Masescha bis zum Masescha­kopf, welcher dann in einem Stollen gequert wird. Im Gebiet Jonaboden führt die Leitung erdverlegt bis zum zweiten Stollen Frommenhaus. Darunter geht es wiederum erdverlegt durch die Wälder des Fürstenhauses bis zu einem Vertikal- und einem anschliessenden Schrägschacht bis zur Zentrale im Gebiet Schwefel Vaduz. Es zeigte sich, dass die Ingenieure des 1940er-Projekts mit der Druckleitung sehr geschickt Rutschgebieten und Stellen mit schlechter Geologie ausgewichen sind, weshalb es während den gesamten Betriebsjahren auch nie grössere Probleme gegeben hat. Entsprechend war es sicher sinnvoll, mit der neuen Leitung dem bewährten Trasse zu folgen.

Dimensionierung und Materialwahl Die alte Druckleitung hatte einen abnehmenden Durchmesser von 750 Millimetern in Masescha auf

56


57

Demontage der alten Druckleitung im Bereich Frommenhaus, April 2014


58

Bauprojekt: Druckleitung

Einbringen der Gussdruckleitung in den Maseschastollen, April 2014

550 Millimeter in Vaduz. Für die Ausbauwassermenge von rund 1‘400 Litern pro Sekunde war dies ausreichend, obwohl mehrere Meter Druckhöhe durch Reibungs­verluste verloren gingen. Bei der Erweiterung des Kraftwerks wurde die Ausbau­wasser­menge auf 2‘000 Liter pro Sekunde erhöht, um noch besser auf die Schwankungen am Markt reagieren zu können. Eine Optimierung von Minimierung der Druckverluste in Bezug auf die Baukosten führte zu einem neuen Durchmesser von 900 Millimetern über die gesamte Länge. Für die Materialwahl galt es vor allem die unterschiedlichen Drücke von bis zu 835 Metern Wassersäule, dynamische Einflüsse des Kraftwerksbetriebs (Druckstösse) aber auch den Aufwand für die Verlegung und den Korrosionsschutz zu berücksichtigen. Durch extreme Geländebedingungen wie Steilhänge, schwere Zugänglichkeit usw. wurden sehr hohe Anforderungen an das planende Ingenieurbüro, an die ausführende Baufirma sowie an das einzusetzende Rohrmaterial gesetzt. Die Rohre müssen extrem hohe Anforderungen in Bezug auf Funktionalität, Einbau und Belastbarkeit (lange Nutzungsdauer) erfüllen. Im Gebiet Masescha bis Jonaboden war es schnell klar, dass der Einsatz von duktilen Gussrohren die beste

Wahl war. In den Bereichen vor der Zentrale hingegen waren die Drücke für diese Technik zu gross, sodass die Wahl auf verschweisste Stahlrohre fiel.

Einsatz duktiler Gussrohre Duktile Guss-Rohrsysteme sind für den Bau von Kraftwerksleitungen mit ausserordentlich hohen Anforderungen in tiefen bis mittleren Druckbereichen hervorragend geeignet. Der Werkstoff bietet aufgrund der werkseitig geprüften Systemkomponenten hohe Sicherheits­reserven. Zudem ist eine schnelle und witterungsunabhängige Montage der längskraft­schlüssigen Steckmuffen-Verbindung möglich. So sind auf der Baustelle in den schwer zugänglichen Steilhangbereichen weder ein Schweissen noch Schweissnaht­prüfungen erforderlich. Dies führt auch zu Zeit- und Kostenersparnissen. Der äussere Korrosionsschutz wird mit einem Zinküberzug erreicht. Dieser wird gegen mechanische Einwirkungen mit einer Zementmörtelumhüllung geschützt. Durch die beigemischten Fasern im Zementmörtel und die PE-Netzbandage ist dieser Aussenschutz äusserst widerstandsfähig. Dadurch wird es möglich, dass Rohre direkt in den vorhandenen, grobkörnigen Boden einge­baut werden können. Durch eine


59

BLS®-Steckmuffenverbindung DN 900

Zementmörtelumhüllung

variable Gestaltung der Wanddicke kann das Gussrohr den jeweils erforderlichen Druckverhältnissen angepasst werden.

gung von bis zu 80 % auf. Dabei bewährten sich die duktilen Gussrohre einmal mehr. Die Einbaumannschaft war in diesem Teilstück dennoch aufs höchste gefordert. Wetterum­schläge und Schneeein­brüche erhöhten das Gefahrenpotenzial und führten zwangsläufig zur kurzzeitigen Unter­brechung der Arbeiten.

Rohrverlegung von Masescha bis Jonaboden mit duktilen Gussrohren Nach einigen Vorarbeiten wurde im Februar 2014 mit dem Einbau der Rohre im Bereich der Rohrstollen begonnen. In den Stollen Maseschakopf (Länge 160 m) und Wasserschloss (Länge 80 m) wurden die Gussrohre im Abstand von jeweils drei Metern auf Auflagerkon­solen montiert und zusätzlich mit Stahlschellen fixiert. Der Rohrtransport innerhalb der Stollen erfolgte mittels einer speziellen Rollenunterkonstruktion. Durch die ausgefeilte Transporttechnologie und die witterungsunabhängige Montage konnte diese innerhalb der Rohrstollen im Mai 2014 abgeschlossen werden. Mit dem Einbau der Rohre im erdverlegten Bereich wurde Mitte April 2014 begonnen. Dabei waren die Arbeiten an der neu zu bauenden Druckrohrleitung aufgrund der topografischen Gegebenheiten sehr anspruchsvoll. So wies der Steilhang teilweise eine Nei-

Zum Transport der Rohre in den Steilhang wurde eigens eine Transportseilbahn errichtet. Auf diese Weise wurden die Rohre zu den entsprechenden Stellen im Hang transportiert, um Rohr für Rohr zu montieren. Die Montage der Rohre im Graben selbst erfolgte hangabwärts von oben nach unten.

Rohrverlegung vom Jonaboden bis Vaduz mit geschweissten Stahlrohren Ab der Querung Prufatschengstrasse ist der Betriebswasserdruck so gross, dass nur noch geschweisste Stahlrohre zum Einsatz kommen konnten. Die Rohre wurden bei der Firma Montagen AG in Trübbach aus Stahlplatten (12 bis 22 Millimeter dick) gebogen und längs verschweisst. Anschliessend wurden die Rohre für den inneren und äusseren Korrosionsschutz in ein Spezialwerk nach Holland transportiert und von


Bauprojekt: Druckleitung

dort direkt auf die Baustelle geliefert. Die Verlege- und Schweissarbeiten waren für die beauftragten Unternehmer aufgrund der Hangneigung sehr herausfordernd. Total mussten rund 140 Schweissnähte vor Ort erstellt werden. Jede Schweissnaht wurde geprüft, um sicherzustellen, dass es keine unzulässigen Einschlüsse und Schwachstellen gibt. Anschliessend mussten die Schweissstellen innen und aussen mit einem Korrosionsschutz und einem Schutz gegen mechanische Einwirkungen versehen werden.

Anspruchsvolle Baumeisterarbeiten in drei Losen Um die Bauzeit der Druckleitung und damit den Ausfall des Kraftwerks möglichst kurz zu halten, entschlossen sich die LKW, die Druckleitung in drei Losen auszuführen. In diesen wurde unmittelbar nach der Ausserbetriebnahme des alten Kraftwerks parallel gearbeitet. Die Baumeister der Lose 1 und 2 mussten neben Erdund Betonarbeiten auch die Verlegung der Gussrohre bewerkstelligen. Die geschweisste Stahlleitung wurde durch eine spezialisierte Unternehmung ausgeführt. Im untersten Baulos (3) mussten bei den Richtungswechseln der Druckleitung mächtige Fixpunkte betoniert und verankert werden, um den grossen Kräften im Betrieb gerecht zu werden. Ausserdem war der Ausbruch des Vertikalstollens erheblich schwieriger und zeitaufwändiger als erwartet. Durch den grossartigen Einsatz aller beteiligten Unternehmer konnte das anspruchsvolle Ziel, die Druckleitung in lediglich elf Monaten fertig zu stellen, erreicht werden.

60


61

Einbringen der Gussdruckleitung in den Maseschastollen, April 2014


62

Bauprojekt: Gesamtübersicht

Gesamtübersicht

Ø 0.90m Druckleitung

sVerbindung Kanal


63

len tol ks uc Dr

Ă˜

0m 1.8

gĂ˜ un leit ng Ha

0m 1.0


Bauprojekt: Maschinenhalle

Architektonischer Anspruch an ein vermeintlich profanes Bauobjekt Von Thomas Keller, KAUNDBE Architekten, Vaduz Sicherlich ist der Bau der Maschinenhäuser für ein Pumpspeicherkraftwerk eine einmalige Aufgabe für einen Architekten, zumindest in Liechtenstein. Dass dazu ein Architektur-Wettbewerb veranstaltet wurde, um auch dieser profanen Aufgabe, die sonst meistens unseren Kollegen – den Ingenieuren – überlassen wird, einen architektonischen Anspruch zu verleihen, ist der Weitsicht der Verantwortungsträger der LKW zu verdanken.

Inspiriert von einer Pflanze Das Kennwort unseres Wettbewerbsbeitrages war «Lithops» und bezeichnet eine sukkulente Pflanze * die im südlichen Afrika heimisch (von griechisch lithos = Stein und opsis = aussehen) und unter der Bezeichnung «lebende Steine» bekannt ist. In der Regel besteht diese aus zwei kegelförmigen Blättern, die durch einen Spalt geteilt sind. Die kleine Oberfläche im Verhältnis zum Volumen ermöglicht der Pflanze einen geringen Wasserverlust.

Energieverluste auf ein Minimum reduziert Diese intelligente Strategie haben wir auch unserer architektonischen Konzeption zugrunde gelegt. Die beiden unterschiedlich grossen, kubischen Bauten ermöglichen eine vorteilhafte betriebliche Organisation sowie eine etappierte Bauweise. Die kompakte Bauform und die Positionierung der Volumen beidseits des Stollenzuganges bewirken eine trichterförmige Konzentration auf die Kaverne, die als Tor im Felsen die Nutzung als Pumpspeicherkraftwerk thematisiert und sichtbar macht. Durch die Kompaktheit können die Energieverluste über die Gebäudehülle auf ein Minimum reduziert werden.

* Saftreiche Pflanzen, die Wasser in ihren Pflanzenteilen speichern und so an besondere Klima- und Bodenverhältnisse angepasst sind.

64


65

Die neue Maschinenhalle im Schwefel Vaduz, Mai 2015


66

Bauprojekt: Maschinenhalle

Baukörper als Vermittler zwischen Siedlungsund Naturraum Trotz der gestalterischen Abstraktion bezieht das Konzept die Landschaft mit ein, weil sich die beiden Kuben möglichst weit nach hinten an den Fels zurückziehen und so die landschaftlichen Aspekte akzentuieren. Dadurch entsteht ein grosszügiger Vorbereich und somit ein grösstmöglicher Abstand zur Nachbarschaft. Die beiden Baukörper bilden zusammen ein in sich abgeschlossenes, hofartiges und auf sich selbst sowie die Landschaft bezogenes Ensemble. Sie vermitteln dadurch zwischen der Siedlung und dem Naturraum. Die beiden Baukörper werden in eine weitläufige parkartige Landschaft eingebettet, die mit Baumarten bepflanzt wird, welche die Künstlichkeit der gesamten Anlage betonen und einen ökologisch wertvollen Übergang zwischen dem naturnahen Wald und dem Siedlungsrand schaffen.

uns Architekten waren insbesondere und vor allem die Zusammenführung der betrieblichen Anforderungen. Da die Ausschreibungen für die Betriebseinrichtungen, sprich für die voluminösen Maschinen, terminlich erst nach der Projektplanung und Baubewilligung erfolgen konnten, waren wir mit rasch ändernden Anforderungen an die Gebäude konfrontiert, die wir in einem rollenden Prozess eingearbeitet haben. Als Beispiel seien genannt: die zusätzliche Unterkellerung als Zwischenspeicherbecken sowie die Tieferlegung des Maschinenhauses um mehr als einen Meter. Dies alles musste selbstverständlich unter Beibehaltung der bewilligten äusseren Abmessungen der beiden Bauten erfolgen.

Schalldichte durch Spezialkonstruktion

Die grossen Herausforderungen dieser anspruchsvollen Bauaufgabe für alle beteiligten Fachplaner und für

Die tragende Gebäudestruktur besteht vollständig aus Stahlbeton. Die 18.50 m breite Maschinenhalle wurde mit vorfabrizierten Betonrippenelementen überspannt. Eine Besonderheit liegt in der hohen Anforderung an die Schalldichtigkeit des Gebäudes, insbesondere an die notwendigen Öffnungen. So wurde zum Beispiel das grosse Tor für allfällige Wartungsarbeiten in der

Montage Pumpenaggregat 1, Mai 2015

Montage Turbinengruppe 2, Oktober 2014

Rasch ändernde Anforderungen


67

Abbruch der bestehenden Maschinenhalle im Februar/ M채rz 2014


Bauprojekt: Maschinenhalle

68

Motor und Pumpe 2, Mai 2015

Maschinenhalle mittels einer eigens dafür entwickelten, doppelschaligen Konstruktion ausgeführt. Die Aussenwände wurden mit einer Wärmedämmung versehen, die gleichzeitig der Reduktion des Aussenschallpegels dient. Um die unsichtbare Energieerzeugung zu thematisieren und in übertragener Form aussen sichtbar zu machen, wurde eine hinterlüftete Fassadenverkleidung aus transluzenten Polycarbonat-Platten gewählt. Diese Fassade wird mittels LED farbig hinterleuchtet und inszeniert somit die Stromproduktion.

fältigen Arbeit aller am Bau beteiligten Handwerker und Unternehmer zu verdanken. An die Flexibilität des Planerteams und der Bauleitung wurden höchste Anforderungen gestellt, auch ihnen gebührt unser Dank. Aber ebenso wichtig und wertvoll war die stets angenehme und lösungsorientierte Zusammenarbeit mit allen Beteiligten, insbesondere auch mit der Bauherrschaft und deren Projektverantwortlichen, denen wir für das grosse uns entgegengebrachte Vertrauen danken.

Lösungsorientierte Zusammenarbeit

Wir wünschen den LKW viel Erfolg mit dem Betrieb des neuen und wegweisenden Pumpspeicherkraftwerkes Samina.

Dass das gebaute Resultat den hohen Anforderungen gerecht wird, ist vor allem dem Einsatz und der sorg-


69

Neubau Maschinenzentrale, Juli 2014


Bauprojekt: Maschinenhalle

Die neue Maschinenhalle im Schwefel Vaduz, Mai 2015

70


71


72

Bauprojekt: Ökologische Massnahmen

Ökologische Massnahmen und Unterwasserkanal Restwasser Seit Januar 2013 müssen die LKW bei den Fassungsbauwerken in Steg Restwasser in die Samina dotieren. Dies ist eine der zu erfüllenden Auflagen aus der Umweltverträglichkeitsprüfung. Dadurch soll sich der ökologische Zustand in der Samina verbessern. Das Restwasser steht in Vaduz entsprechend nicht mehr zur Stromgewinnung zur Verfügung. Die Minderproduktion beträgt in etwa gleich viel, wie durch die Neuauslegung der Druckleitung und die Wirkungsgradsteigerung bei der Elektromechanik gewonnen werden konnte. Somit wird das neue Pumpspeicherkraftwerk in etwa gleich viel Strom produzieren wie die Vorgängeranlage.

Lärmschutz im Gebiet Schwefel, Vaduz Beim Bau der Kraftwerksanlage Samina Mitte des 20. Jahrhunderts war der Zentralenstandort im Schwefel Vaduz noch gänzlich unbewohnt. In den letzten Jahrzehnten hat sich das Siedlungsgebiet von Vaduz immer mehr vergrössert und schon vor vielen Jahren auch zur Bebauung im unmittelbaren Umfeld des Kraftwerks geführt. Beim alten Kraftwerk Samina wurden verschiedene Massnahmen zur Verbesserung der Lärmsituation getroffen, die aufgrund der Bausubstanz der Zentrale jedoch nicht zu einer wirklich befriedigenden Lösung für die Anwohner geführt haben. Mit dem Neubau der Zentrale können nun die Auflagen in Bezug auf Lärmschutz vollumfänglich erfüllt werden. Die Einhaltung der Grenzwerte hat die Planer und die ausführenden Firmen stark gefordert, da für den Betrieb des Kraftwerks grosse Tore und somit Öffnungen im an sich schalldichten Stahlbetonbau nötig sind.

Ökologische Verbesserung im Vaduzer Giessen Seit Produktionsbeginn des alten Kraftwerks Samina Ende der 1940er-Jahre wurde das gesamte Triebwasser über den Vaduzer Giessen in den Binnenkanal und anschliessend in den Rhein abgeleitet. Um die Situation für die Fauna im Giessen zu verbessern, wurden verschiedene Massnahmen angeordnet. Die abgeleitete

Menge im Giessen darf künftig maximal 1‘000 Liter pro Sekunde betragen (bisher 1‘500 Liter pro Sekunde). Zudem müssen der Anstieg (beim Anfahren des Turbinenbetriebs) und das Abfallen (bei Reduktion des Turbinenbetriebs) des Wasserspiegels in genau definierten Grenzen bleiben, da der sogenannte Schwall und Sunk vor allem die Fischpopulation belastet. Dies kann durch das speziell gestaltete Unterwasserbecken erreicht werden.

Neuer Verbindungskanal Giessen – Binnenkanal Die maximale Turbinenwassermenge beträgt im Vollbetrieb 2‘000 Liter pro Sekunde. Da der Abfluss im Giessen, wie oben erwähnt, beschränkt ist, musste im Gebiet Aubündt Vaduz ein neuer Verbindungskanal zum Binnenkanal erstellt werden. In Zusammenarbeit mit dem Amt für Bevölkerungsschutz konnte mit diesem Projekt gleichzeitig auch die Hochwassersicherheit des Binnenkanals verbessert werden. Der Kanal wurde als eingedeckte Stahlbetonkonstruktion ausgeführt, sodass nur das Ein- und Auslaufbauwerk sichtbar bleiben.

Renaturierung Binnenkanal Als zusätzliche ökologische Begleitmassnahme haben die LKW die Renaturierung des Binnenkanals zwischen der Einleitung des Verbindungskanals und der Zollstrasse finanziert. Dies ist ein weiterer Fortschritt im Bestreben, die kanalisierten Gewässer im Rheintal wieder naturnaher zu gestalten. Diese ökologischen Massnahmen verursachten Zusatzkosten in der Höhe von etwa zwei Millionen Franken. In diesem Betrag sind die Kosten für den dauernden Produktionsverlust durch das Restwasser in Steg noch nicht eingerechnet. Die LKW setzen sich für eine naturverträgliche Stromproduktion ein und sind entsprechend froh, mit den oben erwähnten Massnahmen zur Verbesserung der Ökologie in der Samina und im Talgebiet beitragen zu können.


73

Einlaufbauwerk im Giessen (Vaduz), Mai 2015

Anschluss Verbindungskanal (Giessen-Binnenkanal), Mai 2015


Ausblick

74

Fixpunkt 13 «Grüschaweg», Juni 2014


75

Ausblick

Die europäische Stromwirtschaft erfindet sich neu In den letzten sechs bis acht Jahren hat sich in der europäischen Stromwirtschaft fast alles verändert. Bis zur Finanz- und Wirtschaftskrise im Jahr 2008 haben die Preise an der Strombörse eine einheitliche Tendenz nach oben gehabt. Am Terminmarkt wurden bis zu 100 Euro pro Megawattstunde für ein Grundlastprodukt bezahlt. Im Frühling 2015 sind es noch knapp über 30 Euro pro Megawattstunde. Die Ursachen dafür sind neben der nach wie vor schwächelnden Wirtschaft die massive Förderung der erneuerbaren Stromproduktion in fast allen europäischen Ländern inklusive dem Fürstentum Liechtenstein. Durch den Zubau vor allem von Wind- und Photovoltaikkraftwerken, welche zwar unregelmässig, aber nahezu ohne Kosten ins Netz einspeisen, ist konventionelle Stromproduktion aus Kern- und Wasserkraftwerken bei vielen Anlagen unrentabel geworden. Gleichzeitig liegt durch das Überangebot an kostenfreien CO2-Zertifikaten in Europa der Preis für eine Tonne des Treibhausgases aktuell bei etwa 6 Euro. Auch darf man nicht vergessen, dass fossile Energieträger international nach wie vor mit mehr Geld gefördert werden als erneuerbare Energien. Die Kombination dieser Faktoren führt in Europa zum unbeabsichtigten Status, dass überwiegend nur noch die Stromproduktion aus Braun- und Steinkohlekraftwerken marktfähig sind, welche sicherlich die grössten Umweltschäden anrichten. Bei der Investitionsentscheidung zum Bau des Pumpspeicherkraftwerks Samina im April 2009 war die alte Stromwelt noch mehr oder weniger in Ordnung. Während der Tagesspitzen waren die Strompreise an den Handelsplätzen hoch und in der Nacht war die verfügbare Bandenergie günstig. Entsprechend war die Wirtschaftlichkeit mit Stromproduktion während des Tages und Pumpbetrieb während der Nacht gegeben. Die Marktsituation ist heute deutlich differenzierter. Hohe Preise treten heute bei grossflächiger Windflaute

und bedecktem Wetter auf, tiefe Preise an sonnigen, windigen Mittagen im Sommer. Allerdings können die Preise während des Tages sehr schnell schwanken. Mit dem PSW Samina können wir aufgrund der komplett getrennten Pumpen und Turbinen sehr schnell reagieren und innerhalb von Sekunden von Pumpauf Turbinenbetrieb und umgekehrt wechseln. Dies ergibt gegenüber grossen Pumpspeicherkraftwerken, bei welchen oft Pumpturbinen eingesetzt werden, sehr viel mehr Flexibilität – eine echte Chance für die Zukunft. Zusätzlich kann die zwischenzeitlich sehr hohe inländische Photovoltaikproduktion bei einem zeitlich beschränkten Überangebot optimal und kostengünstig zwischengespeichert werden. Mit der erhöhten Turbinenleistung in Kombination mit der Pumpleistung kann zudem die Landeslast besser ausgeglichen und durch optimierten Einsatz die Kosten für das vorgelagerte Netz reduziert werden. Kurz zusammengefasst haben die LKW u.a. mit dem PSW Samina alle Voraussetzungen für das viel zitierte «Smart Grid» in Liechtenstein geschaffen. Mit dem Auslaufen der Fördermodelle in ein paar Jahren, mit dem Abschalten der Kernkraftwerke in der Schweiz und in Deutschland, mit einem hoffentlich bald funktionierenden CO2-Zertifikatehandel wird sich das Betriebsregime für das PSW Samina in den nächsten Jahren noch öfters verändern. Alle Experten sind sich aber einig darüber, dass die Pumpspeicherung und auch die Produktion aus Wasserkraft weiterhin einen hohen Stellenwert in der europäischen Stromwirtschaft und dem europäischen Smart Grid spielen werden. Entsprechend sind wir stolz auf das neue Pumpspeicherkraftwerk und überzeugt, dass es zum wirtschaftlichen Gedeihen der LKW und damit des Landes Liechtenstein einen wertvollen Beitrag leisten wird. Gerald Marxer Vorsitzender der Geschäftsleitung


Impressum Herausgeber Liechtensteinische Kraftwerke (LKW), Schaan Grafische Gestaltung & Satz Medienbuero Oehri & Kaiser AG, Eschen Texte LKW, Schaan Fotos Roland Korner, Close up AG, Triesen; Abschnitt Geschichte: Liechtensteinisches Landesarchiv, Vaduz (Fotos und Schriftdokumente); Wikipedia (Grafik S. 38) Korrektorat text.check, Dr. Leo Suter, Triesen Lithos Prepair Druckvorstufen AG, Schaan Druck Lampert Druckzentrum, Vaduz Schaan, im Juni 2015


Geschichte

78

Umbau und Erweiterung Kraftwerk Samina 2011 – 2015  
Umbau und Erweiterung Kraftwerk Samina 2011 – 2015