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Aarekraftwerk Klingnau Mehr Strom dank umfassender Erneuerung
Das Aarekraftwerk Klingnau (AKA) ist ein Partnerwerk von Axpo (60 Prozent) und AEW Energie AG (40 Prozent). Seit über 90 Jahren produziert es zuverlässig und ohne Unterbruch Strom. Höchste Zeit für eine umfassende Erneuerung. Insgesamt investieren Axpo und AEW Energie AG rund 105 Mio. Franken. Eine wichtige Investition in die Stromversorgung durch erneuerbare Energien. Die Arbeiten beginnen 2026 und dauern voraussichtlich bis 2032. Nach der Erneuerung kann das Aarekraftwerk Klingnau jährlich rund 230 Millionen Kilowattstunden Strom produzieren – das sind 11 Prozent mehr als vor der Erneuerung und entspricht dem Strombedarf von über 55'000 Vierpersonenhaushalten.
Die Revisions- und Erneuerungsmassnahmen umfassen im Wesentlichen die Erneuerung der drei Turbinen und Generatoren. Dafür investieren Axpo und AEW Energie AG rund 71 Millionen Franken. Hinzu kommen Revisionen und/oder Ersatz von weiteren Elementen des Kraftwerks sowie zusätzlich eine neue Fischaufstiegsanlage.
Mit der Neukonzessionierung des KW Klingnau im Jahr 2015 hat die Aarekraftwerk Klingnau AG die Verpflichtung, einen sicheren Betrieb bis zum Jahr 2075 sicherzustellen.
Durch die Erneuerung wird eine Erhöhung der mittleren Jahresenergieproduktion um rund 21 Gigawattstunden (GWh) erwartet. Die Maschinengruppen werden zeitlich gestaffelt zwischen den Jahren 2026 und 2032 erneuert.
Projekt im Detail
Das Aarekraftwerk Klingnau AG (AKA) ist seit dem Jahre 1935 in Betrieb. Bisher wurden noch keine Totalrevisionen mit kompletter Demontage der Maschinengruppen durchgeführt. Die Generatoren und insbesondere die Aktivteile (Stator- und Rotorwicklungen) haben die technische Lebensdauer bei weitem überschritten. Bei den Turbinen sind Bauteile nach der langen Betriebsdauer verschlissen und müssen ersetzt oder revidiert werden.
Mit der Neukonzessionierung des KW Klingnau im Jahr 2015 hat die AKA die Verpflichtung einen sicheren Betrieb bis zum Jahr 2075 sicherzustellen.
Turbinen
Die Turbinen sind das Herzstück eines Wasserkraftwerks – sie wandeln die Kraft des fliessenden oder fallenden Wassers in Drehbewegung um.
- Engineering und Fertigung von neuen Laufschaufeln und weiteren Bauteilen
- Komplette Demontage der drei Turbinen inkl. aller Bauteile
- Revision der hydraulischen Turbinenregler
- Montage der Turbinen und aller Bauteile
Generatoren
Generatoren wandeln die Drehbewegung der Turbine in elektrischen Strom um.
- Neudesign der drei Generatoren inkl. kompletter Auslegung und Fertigung der Bauteile
- Demontage und Entsorgung der bestehenden drei Generatoren
- Komplette Montage der neuen Generatoren
Die Abstelldauer pro Maschinengruppe (Turbine und Generator) beträgt jeweils rund 15 Monate.
Das Kraftwerk bleibt während den Revisions- und Erneuerungsarbeiten in Betrieb. D.h. es wird nur die jeweils zu erneuernde Maschinengruppe ausser Betrieb genommen, während die anderen beiden Maschinengruppen in Betrieb bleiben.
Weitere Arbeiten: Leittechnik, Eigenbedarfsversorgung, Spannungs- und Turbinenregler und mehr
Die Leittechnik ist das "Gehirn" eines Wasserkraftwerks – das Kontroll- und Steuersystem, das alle Prozesse überwacht und regelt. Die Eigenbedarfsversorgung ist der Strom, den ein Wasserkraftwerk für sich selbst verbraucht – um überhaupt funktionieren zu können. Der Spannungsregler passt automatisch die Spannung des produzierten Stroms an, damit immer die richtige, konstante Spannung ins Netz geht. Der Turbinenregler ist ein automatisches Steuersystem, das die Drehzahl der Turbine konstant hält – unabhängig davon, wie viel Wasser gerade durchfliesst.
- Anpassungen an der Leittechnik, an der Eigenbedarfsversorgung, an den Spannungsreglern und an den Turbinenreglern
- Anpassungen am Kühlwassersystem
- Kleinere bauliche Massnahmen
Weitere Projekte: Rundumerneuerung
Die beiden Maschinensaalkrane des Kraftwerks Klingnaus wurden in den Jahren 1932-1934 erbaut und sind heute über 90 Jahre alt. Vorgesehen ist der Ersatz der bestehenden Krane inkl. Ersatz der Steuerung und der Motoren.
- Anpassungen an der Leittechnik, an der Eigenbedarfsversorgung, an den Spannungsreglern und an den Turbinenreglern
- Anpassungen am Kühlwassersystem
- Kleinere bauliche Massnahmen
Dammbalken sind Stahlkonstruktionen, die wie eine Art "Schloss" oder "Verschluss" funktionieren. Sie werden in Öffnungen von Staudämmen oder Wehren eingebaut und dienen dazu, den Wasserdurchfluss zu regulieren oder ganz zu sperren.
Die Dammbalken im Aarekraftwerk Klingnau wurden zwischen 2007 und 2009 saniert und mit neuem Korrosionsschutz versehen. Der Korrosionsschutz an den einbetonierten Kopf-, Sohl- und Seitenarmaturen ist beinahe vollständig abgetragen.
Es besteht der Bedarf, dass die Dammbalkenarmaturen gestrahlt und gebürstet werden, sodass jeglicher Schmutz, Bewuchs, Reste von Anstrichen und Rost entfernt sind. Die Muscheln werden an, in und um die Dammbalkennuten entfernt. Die Stahlprofile werden stellenweise ersetzt oder aufgedoppelt. Anschliessend werden die Stahlteile mit einem neuen Korrosionsschutzanstrich versehen.
Der Einlaufrechen ist ein Gitter oder Sieb am Eingang eines Wasserkraftwerks – ähnlich wie ein Küchensieb für Wasser. Er filtert grössere Objekte aus dem Wasser, die das Kraftwerk beschädigen könnten: z.B. Äste, Laub, Treibholz, Blätter oder Abfall.
Rechenelemente und Querverbindungen sind stark abgenutzt. Um den Weiterbetrieb zu ermöglichen, müssen die bestehenden Rechen ersetzt und die Rechenarmaturen saniert und mit einem neuen Korrosionsschutz versehen werden. Überstehende und aufgebogene Teile der bestehenden Sohlarmatur müssen entfernt werden. Der einbetonierte Teil soll belassen werden.
Die Rechenreinigungsmaschine ist eine automatisierte Anlage, die den Einlaufrechen (das Gitter am Kraftwerk-Eingang) sauber hält.
Die heutige Rechenreinigungsmaschinen des Kraftwerks Klingnau wurde 1972 in Betrieb genommen. Die maschinelle Ausrüstung der Rechenreinigungsmaschine hat nun die Lebensdauer mehrheitlich überschritten.
Die bestehende Oberwasser-Dammbalkenversetzvorrichtung aus der Erstellerzeit ist bereits 90 Jahre alt und ist sanierungsbedürftig.
Vorgesehen ist der Ersatz der beiden Rechenreinigungsmaschinen, des Dammbalkenkrans sowie des stationären Ladekrans beim Geschwemmselbecken, einschliesslich der dafür erforderlichen baulichen Anpassungen und Erneuerungen am Bauwerk.
Das Stauwehr ist eine bewegliche Barriere (ein Verschluss) im Wasser, die man hochfahren oder senken kann – ähnlich wie ein Tor oder eine Schranke. Der Stauwehrantrieb ist der Motor und die Mechanik, die dieses Tor bewegt.
Die Wehrantriebe sind sanierungsbedürftig und die Hubketten müssen ersetzt werden. Die Antriebe werden gereinigt und allfällige Lagerschäden werden behoben. Motoren, Bremslüftmagnete und Getriebe werden demontiert und in Werkstätten von spezialisierten Firmen revidiert. Die Hubketten werden ausgebaut und ersetzt.
Zudem soll der 90 Jahre alte Dachaufbau durch isolierte Dachsandwichprofile und Fensterbänder ersetzt werden. Falls wirtschaftlicher, erfolgt auch ein Austausch der Dachtragkonstruktion.
Stauwehrschützen sind bewegliche Platten, die in einem Stauwehr eingebaut sind und den Wasserdurchfluss kontrollieren.
Vorgesehen ist eine gründliche Revision der über 90 Jahre alten Wehrschützen sowie ein Totalersatz des Korrosionsschutzes. Dabei erfolgen notwendige Umbau- und Revisionsarbeiten an den Ober- und Unterschützen sowie den Armaturen (Seitenführungen). Die Dichtungen werden alle ersetzt. Die Lager und Führungsrollen werden instandgesetzt bzw. bei Bedarf auch ersetzt.
Im Zuge der Sanierung (Belag, Korrosionsschutz, Entwässerung) der Trafobrücke wird der bestehende Fuss- und Radweg neu geführt. Im Interesse der Betriebssicherheit wird der öffentliche Bereich zudem durch einen Zaun vom Betriebsgelände getrennt.
Gehweg-Trafobrücke - nördlich vom Maschinenhaus
Aktuell verläuft der öffentliche Gehweg/ «Aargauer Wanderweg» über die oberwasserseitige Brücke am Maschinenhaus vorbei. Dies führt zu einem Sicherheitsrisiko mit der dort installierten Rechenreinigungsmaschine (RRM), bei der Entfernung von Schwemmholz sowie beim Setzen der Oberwasser Dammbalken bei Revisionen an den Maschinengruppen. Um die Sicherheit zu erhöhen und die aus dem Konzessionsprojekt noch offene Massnahme betreffend Biberaufstiegsrampe realisieren zu können, wird der öffentliche Gehweg auf die Trafobrücke verlegt (nördlich des Maschinenhauses). Entlang des Gehwegs wird ein Stabmattenzaun (Höhe 2.0 m) erstellt, welcher das Werksgelände vom öffentlichen Raum abgrenzt.
Der öffentliche Gehweg wird neu auf der Unterwasserseite um das Werksgelände der AKA herumgeführt.
Die Binnenkanalbrücke – Werkzufahrt Ost dient der Aarekraftwerk Klingnau AG zur Erschliessung des rechtseitigen Werkareals oberhalb der Kraftwerkszentrale. Zudem führt ein öffentlicher Radweg über das Bauwerk. Das Bauwerk wurde zwischen 1931 und 1935 erbaut. Aufgrund des schadhaften Zustandes der Brückenplatte und der unzureichenden Tragfähigkeit des Bauwerks (max. 16 Tonnen) soll die Brückenplatte ersetzt werden.
Die Binnenkanalbrücke – Zufahrt Unterwasser dient zur Erschliessung des rechtseitigen Werkareals ober- und unterhalb der Kraftwerkszentrale. Zudem führt ein öffentlicher Radweg über das Bauwerk. Das Bauwerk wurde ebenfalls zwischen 1931 und 1935 erbaut. Aufgrund des schadhaften Zustandes der Brückenplatte und der unzureichenden Tragfähigkeit des Bauwerks (max. 18 Tonnen) soll die Brückenplatte ersetzt werden.
Die Aarekraftwerk Klingnau AG ist zur Sanierung des Fischaufstiegs nach Art. 10 des Bundesgesetzes über die Fischerei (BGF) verpflichtet. Diese umfasst eine Fischaufstiegshilfe mit vier Einstiegen und einem Ausstieg beim Mittelpfeiler (vgl. Abbildung unten).
Die neue Fischaufstiegshilfe wurde gemäss den aktuellsten Richtlinien und Erfahrungen bei anderen Kraftwerken an der Aare und dem Hochrhein geplant. Die zwei Einstiege am rechten Ufer sowie der Einstieg am Mittelpfeiler auf der Maschinenhausseite werden mit sogenannten Lockstrompumpen ausgerüstet, die für zusätzliche Lockströmung sorgen (bei jedem Abflusszustand mind. 1 Prozent der turbinierten Wassermenge) und so die Auffindbarkeit der Fischaufstiegshilfe sicherstellen. Beim vierten Einstieg am Mittelpfeiler auf Wehrseite wird die Lockströmung bei Wehrüberfall um 1.5 m³/s erhöht, ohne zusätzliche Produktionsverluste zu erzeugen.
Die neue Fischaufstiegshilfe verfügt nebst einer Fischzählkammer auch über die Möglichkeit zur Installation von PIT-Tag-Antennen, um eine umfassende Wirkungskontrolle zu ermöglichen. Ebenfalls vorgesehen ist eine Sperre gegen die invasive Fischart Schwarzmeergrundel.
Die Baukosten für die neue Fischaufstiegsanlage betragen rund 12,9 Mio. Franken.