Ein Bauprojekt der ganz besonderen Art – Industriegetriebe von NORD DRIVESYSTEMS verrichten Schwerstarbeit in den Alpen

Bei einem äußerst anspruchsvollen Bauvorhaben in den Schweizer Alpen auf ca. 1.700 m ü. NHN entsteht 600 m im Felsinnern das Herzstück dieses gigantischen Projekts, die unterirdische Kavernenzentrale für das neue Pumpspeicherwerk, das die derzeitige Leistung von 480 MW auf 1.480 MW erhöhen soll. Bei einer extremen Steigung von 45 Grad und einer Höhendifferenz von ca. 180 m transportieren Förderanlagen in einer Zwischenstation 500 t Abbruchmaterial pro Stunde nonstop. Angetrieben werden diese Förderbänder von NORD-Industriegetrieben.

Das Ausbauprojekt „Linthal 2015“ ist das größte Wasserkraftprojekt der Schweiz. Die Leistung der bestehenden Kraftwerke wird von 480 MW auf 1.480 MW erhöht. Ein neues unterirdisches Pumpspeicherwerk soll Wasser aus dem bestehenden Stausee Limmernboden auf 1.860 m ü. NHN in den rund 600 m höher gelegenen Muttsee pumpen und im Turbinenbetrieb wieder für die Stromproduktion nutzen. Bauherr dieses Projekts ist die zur Axpo Holding AG gehörende Kraftwerke Linth-Limmern AG.

Der Strombedarf in einem Versorgungsnetz verändert sich im Tagesverlauf stark. Nachts ist der Verbrauch am tiefsten, um die Mittagszeit und abends am höchsten. Die Grundlast wird in der Schweiz hauptsächlich von den Kernkraftwerken und den Flusskraftwerken abgedeckt. Einen Beitrag leisten auch Biomassekraftwerke und konventionell-thermische Kraftwerke. Im Gegensatz zu den Kernkraft- und Flusskraftwerken können die Speicherkraftwerke die Stromproduktion sehr schnell an den wechselnden Bedarf anpassen. Das optimale Zusammenspiel der verschiedenen Kraftwerkstypen sorgt dafür, dass eine sichere und wirtschaftliche Stromversorgung rund um die Uhr gewährleistet ist.

Pumpspeicherwerk sichert Spitzenlast

Pumpspeicherwerke können im Gegensatz zu reinen Speicherkraftwerken nicht nur Lastspitzen abdecken, sondern auch Stromüberschüsse, die während Schwachlastzeiten anfallen, in wertvolle Energie für Bedarfsspitzen umwandeln. Lastspitzen treten im ganzen europäischen Netzverbund immer häufiger auf. Ein wichtiger Grund dafür ist der intensive Ausbau der Windenergie in den Küstenländern der Europäischen Union. Dieser führt zu einer Zunahme der sogenannten stochastischen Energie, die von den Windverhältnissen abhängt und sich deshalb nicht zuverlässig planen lässt. Fällt in den Schwachlastzeiten Strom aus Windenergie an, kann mit dem Überschuss in Pumpspeicherwerken Wasser in den Stausee zurückgepumpt werden. Herrscht tagsüber Windflaute, so können die Pumpspeicherwerke den fehlenden Strom liefern. Ein weiterer Grund für vermehrte Lastspitzen im Netz ist die Öffnung des Strommarkts. Da Verbraucher im freien Markt Strom vom Anbieter ihrer Wahl einkaufen können, müssen die Stromnetze vermehrt mittels Systemdienstleistungen geregelt werden, um eine sichere Versorgung zu gewährleisten.

Reine Speicherkraftwerke verfügen über einen oberen Speichersee. Pumpspeicherwerke hingegen über ein zusätzliches unteres Wasserbecken. Wenn Strom produziert wird, gelangt Wasser vom oberen Speichersee in das Drucksystem. Das Wasser treibt die Turbinen an und diese den Motorgenerator. Der produzierte Strom wird ins Netz eingespeist. Nach der Turbine gelangt das Wasser in das untere Becken. Wird zu viel Strom produziert, kann das Wasser aus dem Speicherbecken in den höher gelegenen Stausee zurückgepumpt und später erneut zur Stromproduktion genutzt werden. Pumpspeicherwerke können also Energie in Form von Wasser in den Stauseen speichern. Die Pumpspeicherung ist eine bewährte Methode, um Angebot und Nachfrage in einem Stromnetz auf umweltfreundliche und wirtschaftliche Art auszugleichen.

Das Bauvorhaben „Linthal 2015“ umfasst Ausbruch- und Bauarbeiten für die Kavernenzentrale des Pumpspeicherwerks und des Triebwassersystems. Für den höher gelegenen See ist der Bau einer neuen Schwergewichtsmauer erforderlich, um das Speichervolumen von heute 9 Mio. m³ auf 25 Mio. m³ zu erhöhen. Das bestehende Ausgleichsbecken wird erweitert. Die Bauarbeiten erfolgen in deutlich unterschiedlichen Höhenlagen. Die Hauptarbeiten spielen sich vorwiegend im Berginnern ab. Das Ausgleichsbecken auf ca. 800 m ü. NHN ist der tiefst gelegene Punkt. Tausend Meter weiter oben befindet sich der Stausee Limmernboden mit einer Kapazität von 92 Mio. m³. Auf ca. 1.700 m ü. NHN entsteht 600 m im Felsinnern das Herzstück des gigantischen Ausbauprojekts, die unterirdische Kavernenzentrale für die vier Maschinengruppen des neuen Pumpspeicherwerkes Limmern mit einer Leistung von 1.000 MW. Die Kavernenzentrale besteht aus einer rund 150 m langen, 30 m breiten und max. 53 m hohen Maschinenkaverne sowie aus einer separaten Transformatorenkaverne von rund 130 m Länge, 20 m Breite und 25 m Höhe. Die Zentrale schafft das Verbindungsglied zwischen den beiden Seen über einen Oberwasserstollen, zwei parallel geführte Druckschächte und Unterwasserstollen. Über eine Bauseilbahn mit 25 t Tragkraft und einen bestehenden Zugangsstollen werden Personal, Material und Maschinen zur Baustelle befördert.

Die Ausbrucharbeiten für beide Kavernen sind abgeschlossen. Der Strossabbau (Felsausbruch) erfolgte im Durchlaufbetrieb, d.h. sieben Tage pro Woche während 24 Stunden im 3-Schicht-Betrieb. Die Kavernen wurden von oben nach unten ausgebrochen. Pro Tag fiel rund 800 m³ Ausbruchmaterial an, insgesamt von beiden Kavernen 2.445.000 m³.

Antriebstechnik für Förderanlagen

Die Förderanlage, die sich im mittleren Bereich des Bauprojekts „Linthal 2015“ befindet, wurde mit Industriegetrieben von NORD DRIVESYSTEMS angetrieben. Bei einer extremen Steigung von 45 Grad und ca. 180 m Höhendifferenz beförderten zwei „S-Förderer“ pro Stunde jeweils 500 t Material über eine Strecke von etwa 260 m. Das Abbruchmaterial wurde nach unten zu einer Brecheranlage transportiert. Dieses Förderband wurde von einem NORD-Industriegetriebe mit Bremsensteuerung angetrieben, das gleichzeitig auch Strom generierte. Auf einem zweiten Förderband wurde das zerkleinerte Material wieder nach oben ins Kieswerk befördert, wo es zwischengelagert bzw. zur Weiterverarbeitung als Betonkies für die Staumauern bzw. als Beton für Wände und Decken aufbereitet wurde. Hier setzten zwei über eine gemeinsame Welle verbundene NORD-Industriegetriebe rechts und links der Förderanlage eine Bandgeschwindigkeit von 2,2 m/s um. Die in Schutzart IP55 ausgeführten Industriegetriebe verfügen über eine Antriebsleistung von jeweils 250 kW.

Die Industriegetriebe für dieses Bauprojekt wurden nach dem bewährten Prinzip des Blockgehäuses entwickelt. Das Blockgehäuse ist ein einteiliger Gehäuseblock, in dem alle Lagerstellen integriert sind. Die Fertigbearbeitung dieses Gehäuseblocks erfolgt in einer einzigen Aufspannung auf modernsten CNC-Maschinen. Hohe Genauigkeit, Steifigkeit und Festigkeit zeichnen die Blockgehäusekonzeption aus. Es gibt keine Trennungen zwischen Antriebsseite und Getriebegehäuse, die querkraft- oder drehmomentbelastet sind. Das Prinzip des Blockgehäuses ermöglicht zudem durch den Versatz der Wellenachsen eine sehr kompakte Bauweise und den Einsatz größerer Wälzlager, die eine hohe Lagerlebensdauer garantieren. Industriegetriebe können sowohl links als auch rechts eingesetzt werden.

Kundennahe Antriebslösungen

Komplettanbieter dieser Antriebslösung war die Getriebebau NORD AG, Schweiz – ein Mitglied der NORD DRIVESYSTEMS Gruppe. Kundenorientierung und Kundennähe sind den Antriebsspezialisten aus Arnegg bei St. Gallen besonders wichtig. Dazu Guido Eigenmann, Geschäftsführer der Getriebebau NORD AG, Schweiz: „Wir verkaufen Kundennutzen und nicht nur Produkte. Außerdem bieten wir ein umfangreiches Servicepaket. Neben Inbetriebnahme führen wir auch zusätzlich Wartungsschulungen durch, damit die Kunden wissen, welche Dinge es zu beachten gilt. Uns ist es besonders wichtig, Komplettsysteme von hoher Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu liefern. Viele Anwender benötigen nicht nur Antriebskomponenten sondern eine komplette Lösung und funktionierende Systeme. Wir stimmen unsere Antriebslösungen auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse ab.“ Anlagenbauer und Auftraggeber von NORD DRIVESYSTEMS ist die im Jahr 2002 gegründete Marti Technik AG. Das international tätige Technologieunternehmen gehört zu den zahlreichen im In- und Ausland vertretenen Tochtergesellschaften der Marti Holding AG aus der Schweiz. Die Marti Technik AG bietet vor allem im Umfeld des Untertagebaus individuelle, maßgeschneiderte Lösungen. Aufbauend auf ihren langjährigen gesammelten Erfahrungen bei Großbaustellen und Projekten für Dritte hat sich das Unternehmen insbesondere auf die Gebiete Vortriebsanlagen, Fördertechnik, Schaltungsbau, Anlagenbau Steine und Erden, Infrastrukturanlagen (Ausrüstung und Unterhalt) sowie Elektrotechnik spezialisiert.

Ernst Kuster, Leiter des Unterhalts und verantwortlich für die Förderanlagen, ist äußerst zufrieden mit den Förderantrieben und den Serviceleistungen: „Besonders positiv ist für mich die sehr gute Zusammenarbeit mit NORD DRIVESYSTEMS. Auf unsere Wünsche wurde jederzeit eingegangen. Bemerkenswert ist auch die hohe Lieferfähigkeit. Von der Bestellung bis zur Lieferung vergingen gerade einmal etwa zehn Wochen. Bei anderen Anbietern sind vier bis fünf Monate nicht ungewöhnlich. In Summe sind wir rundum zufrieden – sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, beste Beratung und Support, termingerechte Lieferung. Außerdem können wir uns darauf verlassen, dass die NORD-Produkte leistungsstark und von hoher Qualität sind.“



Bild 2: Panoramabild des Staudamms – die Förderbänder mit NORD-Antrieben befinden sich alle unter der Erde



Bild 3: Ein NORD-Industriegetriebemotor des Typs SK 12407 treibt das untere Förderband an



Bild 4: NORD baut modulare Industriegetriebe bis weit über 200.000 Nm Abtriebsdrehmoment mit einteiligem Blockgehäuse und ermöglicht so eine relativ kompakte Bauweise bei maximaler Belastbarkeit



Bild 5: Das obere Förderband wird nach unten bewegt und das untere Förderband nach oben



Bild 6: NORD-Industriegetriebemotor SK 12407 mit Bremsfunktion und Energierückspeisung (oberes Förderband)

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