Kolyma-Wasserkraftwerk

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Kolyma-Wasserkraftwerk
Blick über den Kolyma-Staudamm mit Wasserkraftwerk
Blick über den Kolyma-Staudamm mit Wasserkraftwerk
Lage: Oblast Magadan, Russland
Zuflüsse: Kolyma, Tenka, Detrin
Abflüsse: Kolyma
Größere Städte in der Nähe: Sinegorje
Kolyma-Wasserkraftwerk (Oblast Magadan)
Kolyma-Wasserkraftwerk
Koordinaten 62° 3′ 15″ N, 150° 24′ 30″ OKoordinaten: 62° 3′ 15″ N, 150° 24′ 30″ O
Daten zum Bauwerk
Bauzeit: 1970–1994
Höhe des Absperrbauwerks: 134,5 m
Bauwerksvolumen: 10 000 000 m³
Kronenlänge: 683 m
Kronenbreite: 15 m
Kraftwerksleistung: 900 MW
Daten zum Stausee
Höhenlage (bei Stauziel) 451,5 m
Wasseroberfläche 441 km²
Stauseelänge 148 km
Stauseebreite 6 km
Speicherraum 14,56 km³
Einzugsgebiet 61 500 km²
Bemessungshochwasser: 20 900 m³/s

Das Kolyma-Wasserkraftwerk „J. I. Frischter“ (russisch Колы́мская гидроэлектроста́нция имени Ю. И. Фриштера/ Kolymskaja gidroelektrostanzia imeni Ju. I. Frischtera) liegt am Fluss Kolyma oberhalb der Siedlung städtischen Typs Sinegorje im Jagodninski rajon der Oblast Magadan in Russland. Es ist der bedeutendste Stromerzeuger der Region, es produziert etwa 95 % der Elektrizität der Oblast. Das Kraftwerk stellt die obere Stufe der Kolyma-Kaskade dar und wurde 1994 als bisher einzige fertiggestellt. 177 Flusskilometer abwärts begann 1991 der Bau des etwas kleineren Ust-Srednekansker Wasserkraftwerkes, dessen Abschluss für 2016 geplant ist. Der Bau des Kolyma-Wasserkraftwerkes wurde unter den harten klimatischen Bedingungen der Permafrostzone 1970 aufgenommen. Es hat den höchsten Schüttstaudamm Russlands, gleichzeitig ist es das leistungsstärkste Wasserkraftwerk mit einem unterirdischen Maschinenraum des Landes. Es befindet sich im Besitz von Kolymaenergo, einer Tochtergesellschaft von RusHydro. Seit 2010 trägt das Kraftwerk den Namen seines Bauleiters und ersten Direktors Juri Iossifowitsch Frischter (1928–2010).

Umweltbedingungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dass Kolyma-Wasserkraftwerk liegt 1854 km von der Mündung des Kolyma-Flusses und ist auf dem Gelände der Kolyma-Stromschnellen, die heute durch das Wasser des Stausees überflutet sind, gelegen. Auf der Höhe des Wasserkraftwerks verengt sich das Flusstal und bildet eine Schlucht mit steilen Abhängen. Vor dem Bau des Wasserkraftwerkes war dieses Gebiet völlig unbewohnt und isoliert, die nächste Straße (die Kolyma-Trasse) führt in einem Abstand von etwa 40 km daran vorbei. Die Kolyma wird auf der Höhe des Wasserkraftwerkes durch eine starke Ungleichmäßigkeit des Wasserdurchflusses gekennzeichnet. Ein großer Teil des Wasserflusses erfolgt im Sommer und Herbst in der Form von zwei Überschwemmungswellen: die erste bei der Schneeschmelze mit dem Höhepunkt im Juni und die zweite bei den Sommer- und Herbstregen zwischen August und September. In die warme Jahreszeit fallen 95 bis 97 % des Durchflusses. Im Winter kommt der Durchfluss praktisch zum Erliegen: der durchschnittliche Wasserabfluss in diesem Zeitraum fällt auf 3–5 m³/s, der kleinste beobachtete Fluss lag bei 0,3 m³/s. Die durchschnittliche jährliche Strömung auf der Höhe des Wasserkraftwerkes beträgt 461 m³/s, was einem durchschnittlichen Volumenstrom von 14,2 km³ pro Jahr entspricht. Das maximale zur Bemessung herangezogene Hochwasser (Vorkommen einmal in 10.000 Jahren) beträgt 20.900 m³/s, der maximale beobachtete Abfluss wird auf 12.200 m³/s geschätzt. In der Regel gefriert die Kolyma Anfang Oktober, in der zweiten Maihälfte bricht das Eis auf. Im Jahresdurchschnitt ist der Fluss an 200 bis 270 Tagen zugefroren.[1][2]

Das Klima ist stark kontinental, mit sehr kalten Wintern und mäßig warmen Sommern. Die jährliche Amplitude der Lufttemperatur erreicht 98 °C: die minimale Temperatur im Winter liegt bei −62 °C, die maximale Sommertemperatur bei +36 °C. Die Heizperiode dauert 270 Tage. Der durchschnittliche jährliche Niederschlag beträgt 449 mm, die relativ gleichmäßig über das Jahr verteilt sind. Für die Region des Kolyma-Wasserkraftwerks sind im Winter nahezu konstanter Winde typisch, die einen hohen Windchill bedingen.[1][2]

Das Kolyma-Wasserkraftwerk liegt auf stark gebrochenen Graniten, die mit einer Schicht aus lockeren Sedimenten mit einer Dicke von 3 bis 20 m bedeckt ist. Im Flussbett liegen Alluvialsedimente mit einer Dicke von 2 bis 5 m. Die umgebenden Berge befinden sich in einem Zustand von Permafrost bis in eine Tiefe von 300 m, mit Ausnahme des Flussbettes, wo es durchgehenden Niefrostboden gibt. Die seismische Aktivität der Region erreicht die siebente Stufe auf der Medwedew-Sponheuer-Kárník-Skala.[1][2]

Aufbau des Kraftwerkes[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Kolyma-Wasserkraftwerk ist als leistungsfähige Hochdruck-Talsperre angelegt. Es besteht aus einem steinernen Aufschüttungsdamm, einem unterirdischen Maschinenraum mit Wasseraufnahme, Überlauf, produktionstechnologischen Komplex und geschlossener Steuereinheit. Das Kolyma-Wasserkraftwerk hat eine große Anzahl von permanenten und temporären unterirdischen Anlagen mit einer Gesamtlänge von 7,2 km und einem Aushubvolumen von 425.000 m³.[3] Die installierte Leistung der Kraftwerke beträgt 900 MW, die garantierte Leistung 224 MW, jährlich werden durchschnittlich 3,325 Milliarden kWh elektrische Energie ins Verbundnetz eingespeist.

Staudamm[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Kolyma-Wasserkraftwerk besitzt einen steinernen Aufschüttungsdamm mit Kerndichtung. Die maximale Bauhöhe des Dammes beträgt 134,5 m, damit es ist der höchste Aufschüttungsdamm in Russland.[4] Die Dammkrone ist 683 m lang und 15 m breit. Der Damm besteht aus einem vor- und nachgelagerten Stützkörper aus Granitschüttung, einer Kerndichtung aus Lehm und Sand sowie Filtern aus Sand und Kies, die zwischen dem Kern und den Stützkörpern gelagert sind. Im unteren Teil der Staumauer ist der vorläufige Damm mit einer Höhe von 62 m und mit eigener Kerndichtung enthalten, er wurde während der Bauphase des Kraftwerkes verwendet. Das Volumen der Staumauer beträgt 10 Millionen m³, von denen die Schüttung 8 Millionen m³, der Kern 1,2 Millionen m³ und die Filter 0,8 Millionen m³ ausmachen. Am Fundament der Staumauer liegt eine Galerie aus Stahlbeton. Der steinerne Grund unter dem Damm ist mit Beton ausgekleidet. Außerdem ist auf der rechten Seite der Staumauer an ihrer Basis eine temporäre Hochwasserentlastung installiert, die beim Bau der Station eingesetzt wurde und die nun betoniert ist. Die Wasserbeständigkeit der umgebenden Hänge an der Basis des Dammes wurde mit Zementinjektionen mit einer Tiefe von 60 bis 100 m sichergestellt.[2][5]

Hochwasserentlastung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schussrinne und Auffangbecken der Hochwasserentlastung
Endabschnitt der Hochwasserentlastung mit Sprungschanzen

Die Hochwasserentlastung des Wasserkraftwerkes ist oberflächengeführt, liegt am Ufer links des Dammes in einer felsigen Vertiefung und grenzt an den Wasserzulauf des Krafthauses, mit dem er sich einen gemeinsamen Versorgungskanal teilt. Die Durchlaufkapazität der Hochwasserentlastung beträgt 11.300 m³/s. Sie ist aus Beton, hat drei Öffnungen und Schussrinnen, die in Sprungschanzen enden. Jede der drei Öffnungen der Hochwasserentlastung hat eine Breite von 13 m und wird mit einem 21 m hohen Schieber verschlossen. Die Bedienung der Sperrschieber erfolgt mit Winden von je 200 t Hubkraft, es existieren zwei Winden pro Schieber. Die Winden sind in einem speziellen Raum auf der Brücke installiert. Es gibt auch drei flache Reparaturschieber, die vor den Verschlussschiebern platziert sind und die mit einem Portalkran bewegt werden. Die Schussrinnen sind durch Pfeiler voneinander getrennt und beginnen in verschiedenen Höhen, die höchste befindet sich links unter der Nummer 1. Die Länge der Rinnen ist unterschiedlich, die längste ist Nummer 1 mit 220 m. Der Endabschnitt der Hochwasserentlastung ist mit Schanzen ausgestattet, die so im Winkel zu Schussrinne liegen, dass die Strömung gebrochen wird und das Wasser durch ein Auffangbecken in das Flussbett geleitet werden kann, wo auch die kinetische Energie vernichtet wird.[6]

Während des Baus des Kraftwerkes wurde eine vorübergehende Hochwasserentlastung installiert, die am rechten Ufer auf der Basis der Staumauer errichtet wurde. Ihre Gesamtlänge beträgt 1060 m. Sie besteht aus einem 300 m langen Zuflusskanal, einem Überfallkopf in Turmforum mit vier Öffnungen, einem Stahlbetonrohr mit einer Länge von 350 m, einer Breite von 22 m und einer Höhe von 29,5 m, einem 360 m langen gekrümmten Abflusskanal, Tosbecken und einem Ablaufboden aus Beton. Die Durchflusskapazität der temporären Hochwasserentlastung beträgt 10.700 m³/s. Ihr Bau dauerte acht Jahre, er verschlang 400.000 m³ Beton (das sind 30 % des gesamten Betonverbrauchs beim Bau des Wasserkraftwerkes), die geschätzten Kosten betrugen 80 Millionen Rubel zu Preisen des Jahres 1984. Der Einsatz der temporären Hochwasserentlastung im Dauerbetrieb des Kraftwerkes ist nicht vorgesehen, sie ist derzeit zubetoniert. Diese Entscheidung in Bezug auf einen solch komplexen und kostspieligen Bau wird von einigen Experten heute als Planungsfehler betrachtet.[7][8]

Krafthaus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Generatorensaal

Der Generatorensaal des Kraftwerks ist unterirdisch und am linken Ufer aus dem Fels gebrochen. Er hat eine Länge von 130 m und eine Breite von 24 m. Er besteht aus einer festen Installation und fünf modularen Einheiten. Im Generatorensaal sind Wasserkraftaggregate mit einer Leistung von je 180 MW installiert. Vier davon haben Kaplan-Turbinen des Typs PLD-45-2256W-420 und ein weiteres arbeitet mit einer Francis-Turbine des Typs RO-868M-W-410. Die Turbinen arbeiten bei einem hydraulischen Potenzial von 108 m und treiben Generatoren des Typs SW 812/240-28UHL4 an. Die Turbinen wurden im Leningrader Metallurgischen Werk hergestellt, der Hersteller der Generatoren ist Sibirelektrotjaschmasch. Die Verbindung zwischen Maschinenraum und der Oberfläche wird durch einen Transporttunnel mit 300 m Länge und einem Aufzugschacht sichergestellt.[2]

Das Wasser wird durch fünf Druckstollen mit je 262 m Länge und 6 m Durchmesser vom Wasser Zulauf zu den Turbinen geführt. Der Wasserzulauf befindet sich auf dem linken Ufer, in der Nähe der Hochwasserentlastung. Der Wasserzulauf schließt sich an den Damm an und wird von ihm durch eine Stützmauer getrennt. Er ist in fünf Abschnitte mit einer Breite von 18 m geteilt, an die sich die Druckstollen anschließen. Zur Ausstattung des Wasserzulaufs gehören flache Notschieber, Wartungsschieber und Wasserrechen. Die Notschieber werden mit Hydraulikzylindern angetrieben. Die Ausrüstung ist in einem beheizten Gebäude untergebracht, das auch einen Hallenkran mit einer Tragkraft von 200 t besitzt. Während des zeitweisen Betriebes des Wasserkraftwerks bei reduziertem Druck wird ein Ersatzwasserzulauf und die Ersatzdruckstollen für die ersten drei Aggregate verwendet. Wenn der Ersatzzulauf stillgelegt und geflutet wird, werden die Ersatzdruckstollen mit Betonpfropfen geschlossen.[9]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c Когадовский О. А., Фриштер Ю. И. (O. A. Kogadowskij, J. I. Frischter): Гидроэнергетика Крайнего Северо-Востока. (Hydroenergetik des fernen Nordostens). Energopromisdat, Moskau 1996,ISBN 5-283-01259-X, S. 42–44
  2. a b c d e ОАО «Колымаэнерго» (Kolymaenergo AG): Колымская ГЭС. Общие сведения. (Kolyma-Wasserkraftwerk, allgemeine Informationen), besucht am 10. Februar 2013.
  3. Когадовский О. А., Фриштер Ю. И. (O. A. Kogadowskij, J. I. Frischter): Гидроэнергетика Крайнего Северо-Востока. (Hydroenergetik des fernen Nordostens). Energopromisdat, Moskau 1996, ISBN 5-283-01259-X, S. 154–155
  4. ОАО «РусГидро» (RusHydro AG): Энергетическое сердце Колымы (Das energetische Herz der Kolyma), besucht am 10. Februar 2013.
  5. Когадовский О. А., Фриштер Ю. И. (O. A. Kogadowskij, J. I. Frischter): Гидроэнергетика Крайнего Северо-Востока. (Hydroenergetik des fernen Nordostens). Energopromisdat, Moskau 1996, ISBN 5-283-01259-X, S. 71–73.
  6. Когадовский О. А., Фриштер Ю. И. (O. A. Kogadowskij, J. I. Frischter): Гидроэнергетика Крайнего Северо-Востока. (Hydroenergetik des fernen Nordostens). Energopromisdat, Moskau 1996, ISBN 5-283-01259-X, S. 122–124.
  7. Когадовский О. А., Фриштер Ю. И. (O. A. Kogadowskij, J. I. Frischter): Гидроэнергетика Крайнего Северо-Востока. (Hydroenergetik des fernen Nordostens). Energopromisdat, Moskau 1996, ISBN 5-283-01259-X, S. 109–114
  8. Гордон Л. А. (L. A. Gordon): «Золотая» Колыма: Герои не нашего времени. (Die "goldene" Kolyma: Helden früherer Zeiten). Aleteja. Sankt Petersburg 2010. ISBN 978-5-91419-378-9, S. 148–151.
  9. Когадовский О. А., Фриштер Ю. И. (O. A. Kogadowskij, J. I. Frischter): Гидроэнергетика Крайнего Северо-Востока. (Hydroenergetik des fernen Nordostens). Energopromisdat, Moskau 1996 ISBN 5-283-01259-X, S. 124–129.