Kältedämmung im Pumpspeicherwerk

Die Schweiz verfügt über keine fossilen Rohstoffe und setzt daher zur Energieversorgung verstärkt auf Wasserkraft. Über die Hälfte des in der Schweiz produzierten Stroms stammt aus Wasserkraftwerken. Damit zählt die Schweiz nach Norwegen und Österreich zu den europäischen Spitzenreitern in der Nutzung dieser Technologie. In der Schweiz gibt es zwar rund 100 Stauseen zur Stromerzeugung, doch nur 15 davon verfügen über ein Pumpsystem.

2,1 Mrd. Euro Baukosten

Das derzeit bedeutendste Ausbauprojekt im schweizerischen Wasserkraft-Sektor ist „Linthal 2015“, an dem der Schweizer Energiekonzern Axpo zu 85 % und der Kanton Glarus zu 15 % beteiligt sind. 2,1 Milliarden Franken fließen in den Bau der Superlative. Ein neues, unterirdisch angelegtes Pumpspeicherwerk wird Wasser aus dem Limmernsee in den 630 m höher gelegenen Muttsee zurückpumpen und bei Bedarf wieder zur Stromproduktion nutzen. Das neue Pumpspeicherwerk wird eine Pumpleistung und eine Turbinenleistung von je 1000 MW (4 x 250 MW) aufweisen und ist damit das stärkste Pumpspeicherwerk in der Schweiz.

Der untere See, der Limmernsee, wurde vor einem halben Jahrhundert aufgestaut und liegt auf einer Höhe von 1857 m. Für das obere Becken, den Muttsee, wurde eine neue Staumauer errichtet, die das bisherige Speichervolumen von 9 auf 25 Mio. m³ nahezu verdreifacht. Mit einer Höhe von 2474 m ist der Muttsee damit der höchste Stausee Europas. Das spektakulärste Element dürfte die über 1 km lange Schwergewichtsstaumauer sein – die längste Staumauer der Schweiz und die höchstgelegene Europas.

Logistische Meisterleistung

Eine der größten Herausforderungen war die Logistik: Bagger, Lastwagen, Kräne, Baustoffe, Installationen – alles musste in der genauen Abfolge und zum richtigen Zeitpunkt hochgebracht werden. In 530.000 Fahrten wurden gut 2,1 Mio. t Material hoch geschafft und so die bis zu 500 Arbeiter auf der Baustelle versorgt. Dabei setzte man auf das Prinzip der Containerlogistik, ähnlich wie sie in Seehäfen betrieben wird. Auf dem Basisinstallationsplatz war ein Team von über 70 Logistik- und Transportspezialisten an sieben Tagen in der Woche rund um die Uhr im Einsatz. Zum Transport der vier je 200 t schweren Transformatoren musste eigens eine weitere, vier Kilometer lange Standseilbahn gebaut werden, für die ein Tunnel in den Berg gefräst wurde. Die Transformatoren waren zu schwer für die Transportseilbahn, die bis zu 40 t tragen kann. Über zwei Wochen waren sie per Schiff, Bahn und Lkw von Bonn bis Linthal unterwegs, bis sie schließlich mit der Standseilbahn an ihren Einsatzort gebracht wurden.

Maschinen im Fels

Das eigentliche Herzstück des Projekts bildet die Kavernenzentrale. Zunächst wurden zwei riesige Kavernen aus dem massiven Gestein herausgesprengt. Die größere Maschinenkaverne ist mit einer Länge von 150 m und einer Höhe von 53 m größer als die Zürcher Bahnhofshalle. Zu den wichtigsten Teilen der hydraulischen Maschinen gehören je vier mächtige Pumpturbinen, Spiralgehäuse, Saugrohre und Kugelschieber. Die elektrische Maschine, der Stator und Rotor werden vor Ort in der Maschinenkaverne zum Generator zusammengebaut und in Kleinst­arbeit aufeinander abgestimmt; das alles in vierfacher Ausführung. Die neuartigen, in der Drehzahl regelbaren Asynchronmaschinen, die extra für dieses Projekt entwickelt wurden, erlauben eine Leistungssteuerung des Pumpspeicherwerks. Abhängig davon, wie groß der Stromüberschuss im Netz ist, ermöglichen die Generatoren ein Hoch- oder Runterfahren der Leistung im Pumpbetrieb.

Die Transformatoren wurden in der etwas kleineren Transformatorenkaverne installiert. Bevor sie in Betrieb genommen werden, werden sie an die Kühlanlage angeschlossen und mit Öl gefüllt, so dass sie letztlich ein Gesamtgewicht von 250 t erreichen. Sie werden die Generatorspannung des neuen Pumpspeicherwerks von 18 kV auf 400 kV wandeln.

Halogenfreie Dämmung

Alle kältetechnischen Rohrleitungen und weitere Anlagenteile in der Maschinenkaverne, in der Trafokaverne sowie in den vier Verbindungsstollen zwischen den Kavernen wurden mit dem halogenfreien „NH/Armaflex“ gedämmt. Der Elastomerdämmstoff für besonders hohe Anforderungen an die Sicherheit enthält keine Chloride und Bromide und ist PVC-frei. Er verfügt über eine niedrige Rauchentwicklung sowohl unter brennenden als auch unter schwelenden Bedingungen. Das Produkt besitzt ein gutes praktisches Brandverhalten: Es ist selbstverlöschend, nicht tropfend und leitet Feuer im Brandfall nicht weiter. Zudem minimiert „NH/Armaflex“ das Risiko von Folgeschäden, die im Brandfall oft ein Vielfaches der Kosten des eigentlichen Brandschadens annehmen. Das Produkt setzt im Brandfall keine korrosiven Gase frei, die in Verbindung mit Löschwasser aggressive Säuren bilden könnten. Der Dämmstoff ist UL-zugelassen und IMO-zertifiziert.

Zur Dämmung des Kühl- und Kaltwassernetzes mit Temperaturen von 10/17 °C bzw. -1/+4°C kam nur ein geschlossenzelliger Dämmstoff in Frage. Elastomerdämmstoffe wie „NH/Armaflex“ schützen die Anlagenteile sicher vor dem Entstehen von Tauwasser und Energieverlusten. „Armaflex“-Dämmstoffe benötigen keine zusätzliche Dampfbremse. Während die Dampfbremse bei herkömmlichen Dämmstoffen auf eine dünne, leicht zu beschädigende Folie konzentriert ist, baut sich der hohe Widerstand gegen Wasserdampfdiffusion bei den „Armaflex“-Produkten über die gesamte Dämmschichtdicke – Zelle für Zelle – auf.

Die gesamten Kälteanlagen wurden von der Firma Engie Services AG aus Zürich installiert. Gedämmt wurden die Installationen von der Firma Suter aus Dietikon. Sie isolierten Rohrleitungen mit Durchmessern bis zu DN 600, Umwälzpumpen, Wärmetauscher, Ventile, Absperrklappen, Schmutzfänger, Schwingungsdämpfer, Absperrkugelhähne, Verteiler und weitere Anlagenteile. Dabei kamen Schläuche und Platten in Dämmschichtdicken von 13 bis 32 mm zum Einsatz, der Großteil der Anlagen wurde mit 25 und 32 mm starkem Material gedämmt.

Sichere Brandabschottungen

Um im Brandfall das Weiterleiten des Feuers zu verhindern, mussten die Brandabschnitte durch fachgerechte Wand- und Deckendurchführungen abgeschottet werden. Hierzu hatte die Engie Services AG den Einsatz von „Armaflex Protect“ ausgeschrieben. Mit der Brandschutzbarriere können nahezu alle Leitungsarten ohne weitere Zusatzmaßnahmen abgeschottet werden und erreichen einen Feuerwiderstand von 90 Minuten. Durch Kombination der Eigenschaften des flexiblen Elastomer-Schaums mit einem intumeszierenden Dämmschichtbildner ist eine Brandübertragung ausgeschlossen. Gleichzeitig gewährleistet das flexible Abschottungssystem eine effektive thermische Dämmung und sicheren Tauwasserschutz. „Armaflex Protect“ lässt sich einfach verarbeiten. Zur Abschottung von Rohrleitungen mit Durchmessern von 22 bis 89 mm setzten die Monteure der Firma Suter 25 mm dicke Schläuche ein. Auf Leitungen mit Durchmessern über 89 mm wurden 13 mm dicke Platten zweilagig installiert. Nach Verklebung der Längsnaht wurden die Platten zusätzlich mit Wickeldraht fixiert.

Insgesamt lieferte der Dämmstoffhändler Regisol rund 5000 m „NH/Armaflex“-Schläuche und 5200 m² „NH/Amaflex“-Platten sowie ca. 450 m „Armaflex Protect“-Schläuche und 425 m² „Armaflex Protect“-Platten auf die höchste Gebirgsbaustelle Europas. Seit dem Frühjahr 2014 waren ständig vier Isolierer der Firma Suter vor Ort und installierten die Dämmstoffe.

Im Jahr 2015 konnte die erste Maschinengruppe mit dem Netz synchronisiert werden. Im Sommer 2016 wurde die neue Muttsee-Staumauer mit dem offiziellen Stauprogramm getestet und Mitte 2017 werden die Maschinengruppen 3 und 4 ans Netz gehen. Dann nimmt das PSW Limmern offiziell den kommerziellen Betrieb auf.