Bachelorarbeit Sven Mohn

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Diplomand
Sven Mohn
Betreuer
Franco Schlegel, dipl. Bauing. ETH/SIA
Experte
Imad Lifa, Dr. Dipl. Bauing. TU/SIA
Disziplin
Wasserbau, Wasserkraft
Jahr
2015
Kleinwasserkraftwerk Gemeinde Mels
Wasserkraft aus dem Cholschlagerbach

In der Schweiz soll bis zum Jahr 2030 die 53 Energieproduktion aus erneuerbaren Energien um 5400 GWh pro Jahr erhöht werden. Davon wären 2000 GWh durch Wasserkraft zu erzeugen. Um dieses Ziel zu erreichen, stellt man Fördergelder für den Bau von neuen Kleinwasserkraftwerken bereit. Diese Fördergelder werden unter dem Namen «kostendeckende Einspeisevergütung» (KEV ) den Produzenten vergütet.

Die Gemeinde Mels betreibt seit 1948 das Wasserkraftwerk Chapfensee-Plons. Das Wasser des Lutzbachs, des Schmelzibachs und des Cholschlagerbachs sowie Teile des Röllbachs gelangt in ein Speicherbecken, den Chapfensee, und wird von dort aus zur Zentrale Plons geführt. Die im Jahre 2011 dem Elektrizitäts- und Wasserwerk Mels (ewm) erteilte Wasserrechtskonzession ermöglicht den Bau einer oberen Kraftwerksstufe, deren Ausbaumöglichkeiten in der vorliegenden Diplomarbeit untersucht werden.

Grundlagen und Hydrologie
Beim Bau des Kraftwerks Chapfensee-Plons wurden mehrere Gewässer teilweise umgeleitet, um die Energieproduktion zu erhöhen. Um die Anschlusspunkte für eine obere Stufe beurteilen zu können, untersuchte man die Zuflüsse inkl. allfälliger Bauten hydrologisch umfassend. Dafür ermittelte das ewm an allen wichtigen Standorten während fünf Jahren die Abflussdaten automatisch.

Variantenstudium
Das Variantenstudium betraf mehrere denkbare Kraftwerksstufen und -ausbauten. Dabei wurde die Nutzung einzelner Gewässer wie auch sinnvolle Kombinationen davon untersucht. Eine der untersuchten Varianten (mit einem Speicherbecken) entsprach dem Bauprojekt aus dem Jahr 1987, das damals an der Urne abgelehnt worden war.
Nachdem die notwendigen Anlagedaten festgelegt waren, konnte man die Varianten vergleichen. Beim Wirtschaftlichkeitsvergleich mit den Kriterien Investitions- und Finanzierungskosten, Betrieb und Unterhalt, Energieproduktion und KEV kristallisierte sich die Variante Cholschlag- Parmort mit der Nutzung der Wassermengen aus den Quellen Mädems als Bestvariante heraus (Abb. 01 und 03).

Vorprojekt
Das Wasser aus dem Cholschlagerbach (400 l/s) gelangt über einen Fallrechen (Tirolerwehr) in den nachgeordneten Langsandfang (Abb. 04). Über eine Zuleitung fliesst das Wasser einer Ausgleichskammer (gleichzeitig ein Tagesspeicher) mit einem Speichervolumen von 1500 m3 zu. In dieser Kammer erfolgt zudem die erste energetische Nutzung der Wassermengen aus den Quellen Mädems. Diese zusätzliche Wassermenge steht der Stufe Cholschlag-Parmort zur Verfügung. Die Ausbauwassermenge der Stufe Cholschlag-Parmort erhöht sich damit auf 500 l/s und verbessert die Wirtschaftlichkeit. Eine erdverlegte Druckleitung aus duktilem Gusseisen führt das Wasser der Zentrale (Abb. 02) zu und quert dabei mit einer 50 m langen Rohrbrücke den Cholschlagerbach, und über einen erdverlegten Unterwasserkanal wird das Wasser via Überleitung in den Chapfensee zurückgegeben.

Die jährlich erwartete Energieproduktion dieser neuen oberen Stufe beträgt bei einer installierten Leistung von 1760 kW ca. 5.7 GW h. Die Gesamtkosten betragen rund 8.8 Mio Fr. Die Energiegestehungskosten belaufen sich auf 15.5 Rp/kWh; die Vergütung gemäss KEV beträgt 17.2 Rp/kWh

 

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