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Klein-Wasserkraftwerk Guggenloch St. Gallen

Kleinwasserkraftwerk Guggenloch - St. Gallen

Kleinwasserkraft im Einklang mit der Natur
Im Guggenloch, einem Weiler der Gemeinde Lütisburg SG im untersten Teil des Toggenburgs, liefert seit Januar 1996 ein neues Kleinwasserkraftwerk Strom ins Netz. Das sorgfältig in die Landschaft eingepasste Werk nutzt das Wasser des Ganzenbachs kurz vor dessen Eintritt in die Thur und ersetzt eine alte Anlage, die 1972 stillgelegt werden musste. Das neue Werk im Guggenloch mit seiner installierten Nennleistung von 110 kW und einer jährlichen Stromproduktion von knapp 450 000 kWh ist geradezu ein Musterbeispiel dafür, wie im Rahmen des Projektes Diane 10 (Kleinwasserkraftwerke) von «Energie 2000» von alters her bewährte Standorte an kleineren und mittleren Bächen heute wieder zur Krafterzeugung und damit zur dezentralen Stromerzeugung genutzt werden können. Besonders interessant ist hier, dass die biotopartige, über hundertjährige Stauhaltung nach einigen Modifikationen grundsätzlich beibehalten wurde.

Nutzung schon seit 1513

Wie praktisch alle Bäche mit einigermassen nutzbarem Gefälle und genügendem Wasserdargebot wurde auch der Ganzenbach schon recht früh für die Erzeugung mechanischer Kraft herangezogen. Erste Zeugnisse für eine Mühle im Guggenloch datieren bereits von 1513. Bis gegen Ende des letzten Jahrhunderts leiteten hölzerne Rinnen das Wasser auf zwei oberschlächtige Wasserräder für den Mühlenantrieb und ein weiteres für eine Sägerei. 1894 ersetzte man die Wasserräder, wie dies der technische Fortschritt zu dieser Zeit auch andernorts ermöglichte, durch eine Turbine (liegende Kaplanturbine), staute den Gonzenbach durch eine Mauer aus Beton zu einem rund 200 m langen und 30 m breiten Weiher auf und baute an Stelle der Holzrinnen eine oberirdisch verlegte Druckleitung aus Stahl. Ab 1903 bzw. 1908 trieben dann zwei stehende Francisturbinen mit 40 PS und 10 PS Mühle und Sägerei an. Die rund 15000 m3 Wasser des Stauraumes erlaubten nun eine Bewirtschaftung durch die grössere Turbine in der Mühle. Die kleinere Turbine in der Sägerei, die zusätzlich mit einem Gleichstromgenerator für die lokale Stromversorgung gekoppelt war, lief dagegen während 24 Stunden am Tag.

Die Anlage arbeitete bis 1972, als ein Hangrutsch die Druckleitung zerstörte. Dann geschah - wie so oft in der damaligen Zeit mit ihrem festen Glauben an die Segnungen der Kernkraft und dem damit einhergehenden Sterben der Kleinwasserkraftwerke - vorerst nichts; die Anlage blieb stillgelegt, und der Stauweiher verlandete allmählich. Nach verschiedenen Handänderungen der Liegenschaft kaufte schliesslich die Genossenschaft «Pro Guggenloch» mehrere Gebäude mit Wald und Stauweiher. 1986 reichte sie ein Konzessionsgesuch für die Sanierung der Anlage ein, das 1988 vom Regierungsrat bewilligt wurde und die Nutzung von Gonzenbach und Stauweiher unter bestimmten Auflagen weiterhin erlaubte. 1992 erhielt die ITECO Ingenieurunternehmung AG (Affoltern a.A.) den Auftrag für die Ausarbeitung eines Vorprojekts, ein Jahr später für das Bauprojekt.

Einiges Kopfzerbrechen bereitete vorerst die Finanzierung (rund 1,4 Mio Franken), welche die Möglichkeiten der Genossenschaft «Pro Guggenloch» bei weitem überstieg. Durch den Beizug der ADEV (Arbeitsgemeinschaft für dezentrale Energieversorgung) mit ihren Verbindungen und ihrem Know-how konnte schliesslich ein Konzept erarbeitet werden, das - kurz gesagt - neben Förderbeiträgen von Bund und Kanton auf Anteilscheinen, Gönnerbeiträgen sowie Förderkrediten von Banken beruht.

 

Eine naturnahes Kleinwasserkraftwerk

Eine der Auflagen für die Erteilung einer neuen Konzession war die Erhaltung des Stauweihers und damit der aus dem Jahre 1894 stammenden Staumauer, die schon damals aus Beton gebaut worden war und sich immer noch – trotz völliger Auflandung des Weihers - in einem verhältnismässig guten Zustand befand. Aufgrund der Materialuntersuchungen sowie der geologisch/geotechnischen Abklärungen kann die bestehende Stauanlage nach der nun durchgeführten sanften Sanierung ohne grundsätzliche Änderungen beibehalten werden. Und obwohl der Gonzenbach ein wildbachähnliches Regime aufweist, genügt auch das bestehende Hochwasserkonzept noch heutigen Anforderungen. Dagegen musste die Mauer im Bereich zwischen rechtem Grundablass und rechtem Widerlager mit Beton unterfangen und auf intaktem Fels neu fundiert werden.

Vor Beginn der eigentlichen Sanierungsarbeiten war es freilich notwendig, zuerst das Geschiebe im Weiher - nach vorherigem elektrischem Abfischen der Unterwasserstrecke - durch das Öffnen der beiden alten Grundablässe auszuspülen. Anschliessend wurden die alten dann durch neue, motorisierte Grundablässe ersetzt.

Druckleitung, Maschinenhaus und Einlaufbauwerk

Weitere Auflagen bestanden darin, dass die Druckleitung nicht mehr oberirdisch verlegt werden durfte und das neue Maschinenhaus optimal in die Landschaft einzupassen war. So wurde die Druckleitung auf dem direktesten Weg durch die linke Felsnase aus Nagelfluh zum Maschinenhaus geführt. Das bedingte zwar eine aufwendige Bohrung (Rais-Drilling-Verfahren), erlaubte aber dafür die Verlegung einer weitgehend gerade geführten Leitung von nur 22,40 m Länge mit entsprechend wenig Druckverlusten. Das Maschinenhaus ist bewusst in «modernem» Stil gehalten und mit einer Front aus Glas versehen, die einen ungehinderten Blick von aussen auf die Maschinengruppe sowie die Schalteinrichtungen erlaubt. Um die notwendige Schalldämmung zu erreichen, musste dafür allerdings Isolierglas verwendet werden.

Die Fassung für das Triebwasser wurde in Form eines frei im Weiher stehenden, aus Rundelementen der Kanalisationstechnik aufgebauten Einlaufturms in der Nähe des linken Grundablasses ausgeführt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass sie sich - da kaum sichtbar - gut ins Landschaftsbild einpasst und durch die Verwendung von Fertigbauteilen rasch realisiert werden konnte. Denn wegen der Laichzeit der Forellen und Äschen war die Bauzeit im Weiher von vornherein auf die Zeit von Juni bis Oktober beschränkt. Der runde Rechen des Einlaufbauwerks arbeitet übrigens ohne Rechenreinigungsanlage; seine Fläche wurde mit 4m2 daher bewusst sehr gross gewählt.

Energieproduktion

Zur Nutzung steht ein Bruttogefälle von 15,5 m zur Verfügung. Im Mitteljahr liefert der Gonzenbach im Guggenloch 21,5 Mio m^3 Wasser. Bei einer Ausbauwassermenge von 1 m^3/s und einer Dotierwassermenge von 10 I/s wird eine durchschnittliche Nutzwassermenge von 0,49 m^3/s erreicht. Nach Abzug der Verluste von Rechen, Einlauf, Krümmer und Rohrreibung, die bei der Ausbauwassermenge die Fallhöhe um 26 cm vermindern, sowie unter Berücksichtigung des Wirkungsgradverlaufes von Turbine, Getriebe und Generator ergibt sich bei einer Verfügbarkeit der Anlage von 98 Prozent und einem mittleren Anlagenwirkungsgrad von 70 Prozent eine durchschnittliche Energieproduktion von 447000 kWh/Jahr. Bei einer Nennleistungvon 110 kW entspricht dies einer Anlageausnutzung von 46 Prozent.

Zum Antrieb der handelsüblichen Drehstrom-Asynchronmaschine(400V) dient eine Ossberger-Durchströmturbine, deren Drehzahl von 365/min^-1 durch ein Getriebe auf diejenige des Generators von 1030/min ^-1 hinaufgesetzt wird. Im Gegensatz zu Kaplan- oder Francisturbinen weisen Durchströmturbinen den Vorteil eines betont flachen Wirkungsgradverlaufs auf, so dass sich selbst im untersten Teillastbereich - namentlich durch das Zweizellensystem immer noch gute Werte ergeben. Der Einsatz dieses Turbinentyps bot sich im Fall Guggenloch vor allem deshalb an, weil der Weiher gemäss neuer Konzession nicht mehr bewirtschaftet werden darf und das Werk infolgedessen mit stark wechselnden Wassermengen betrieben werden muss.

Die Anlage wird durch das Betriebszentrum der ADEV in Liestal fernüberwacht. Bei Störungen oder Netzausfall schliessen sich die Leitschaufeln der Turbine automatisch, und die Anlage wird vom Netz getrennt. Steht das Netz wieder unter Spannung, fährt die Anlage automatisch an und schaltet sich bei Erreichen der Nenndrehzahl zu.

Termine, Baukosten, Wirtschaftlichkeit

Der sehr knapp berechnete Terminplan für Bau und Inbetriebsetzung von einem halben Jahr konnte trotz einigen Überraschungen eingehalten werden. So zerstörte ein Hochwasser im Sommer Teile der Bauinstallation. Später erfuhr die Lieferung gewisser Teile unvorhersehbare Verzögerungen, doch war die Verspätung von rund 20 Tagen im Vergleich mit dem ambitiösen Inbetriebsetzungstermin noch verkraftbar. Die Anlage nahm schliesslich, gemäss revidiertem Bauprogramm, am 12. Januar 1996 den Probebetrieb auf. Die provisorische Übernahme durch den Bauherrn, die Genossenschaft «Pro Guggenloch», erfolgte am 30. Mai 1996. Die veranschlagten Baukosten von rund 1,3 Mio Franken konnten - nicht zuletzt aufgrund des straffen Bauablaufs eingehalten werden.

Dank einem ansehnlichen Genossenschaftskapital und günstiger Bankdarlehen, der Wahl einer möglichst zuverlässigen Anlagenausrüstung und niedriger Betriebsführungskosten werden die Energiekosten im erwarteten Rahmen liegen. Jedenfalls wird der Erlös aus dem Energieverkauf mittelfristig die anfallenden Kosten (Betrieb, Unterhalt sowie kalkulatorische Kosten) decken können.

Gute Einpassung in die Umgebung

Die Realisierung des Projektes Guggenloch ist ein gutes Beispiel dafür, dass die Nutzung der Wasserkraft auf der einen und Natur- und Landschaftsschutz auf der anderen Seite durchaus in Einklang stehen können. Die Erhaltung des Weihers, die gewählte Anordnung der Wasserfassung sowie die gute Einpassung des Maschinenhauses und der Druckleitung in die naturnahe Umgebung sind Ausdruck der Achtung gegenüber dem gewachsenen Landschaftsbild. Projekte wie dasjenige im Guggenloch gäbe es in der Schweiz mit ihrem Reichtum an kleinen und mittleren Fliessgewässern noch viele zu verwirklichen, bzw. wieder zu aktivieren. So bestehen vielerorts Chancen, die Kleinwasserkraft noch weiter zu fördern und so die wichtigste (und ertragreichste) erneuerbare Energiequelle der Schweiz verstärkt zu nutzen.

 

Technische Daten

Ausbauwassermenge: 1m^3/l
Jährlich nutzbare Wassermenge: 15,3 Mio m^3
Bruttofallhöhe/Nettofallhöhe: 15,50 m/15,24 m
Nennleistung der Anlage: 110 kW
Mittlere Energieproduktion: 447000 kWh/Jahr
Turbine: Zweizellige Ossberger-Durchströmturbine n1 = 365 min^-1
Getriebe: Flender n1/n2 = 365/1030
Generator: 6 polige Käfiganker Asynchronmaschine n2 = 1030 min^-1