Dieser Cache der Serie Engineer´s delight ist für diejenigen, denen die Informationen auf den Infotafeln an technischen Bauwerken zu oberflächlich sind. Die folgenden Informationen sind deshalb sehr detailliert und der Text dementsprechend ausführlich. Es ist ratsam, sich zunächst einen Gesamtüberblick über die Kraftwerksgruppe Pfreimd auf der Website des Betreibers Engie zu verschaffen, um danach die Caches sequentiell anzugehen.
Wir befinden uns hier am Krafthaus Tanzmühle, genauer gesagt auf dem Areal des Umspannwerkes. Das Kraftwerk Tanzmühle besitzt einen Pumpspeichersatz, der niederdruckseitig über den Eulengrundstollen mit dem Speicher Kainzmühle und hochdruckseitig über den Weinbergstollen (d=3,5 m) mit dem Oberbecken Hochspeicher Rabenleite verbunden ist. Der Pumpspeichersatz ist wie folgt aufgebaut:
Hauptturbine (Francisturbine) - Motorgenerator - Zahnkupplung - Speicherpumpe (Kreiselpumpe)
Das Wasser, welches unter einem Druck von 27 m (Höhendifferenz vom Betriebswasserspiegel Kainzmühlspeicher zur Pumpenachse Tanzmühle) bereits an der Speicherpumpe ansteht, wird hier über 142 m hoch in den Hochspeicher Rabenleite gepumpt. Die zu überwindende Höhendifferenz der Pumpe ist also lediglich 115 m.
Das Wasser kann hier auch vom Hochspeicher zurück in den Kainzmühlspeicher turbiniert werden. Effizienter wird das Hochspeicherwasser aber genutzt, wenn es über das Kraftwerk Reisach in den Stausee Trausnitz (180m Höhendifferenz) entlassen wird. Aus diesem Grund wird in Tanzmühle der Maschinensatz vornehmlich zum Pumpen benutzt, die Turbine wird nur bei absolutem Spitzenbedarf zusätzlich zu den Turbinen in Reisach in Betrieb genommen. Die Turbine wird angefahren, indem ihr hochdruckseitger Schieber geöffnet wird und sie den Motorgenerator auf Nenndrehzahl bringt, bis dieser als Generator mit dem Stromnetz synchron läuft und dann über einen Leistungsschalter mit dem Netz verbunden werden kann. Die Pumpe ist dabei über die Zahnkupplung ausgekuppelt und läuft nicht mit.
Etwas komplexer ist die Inbetriebnahme des Pumpvorgangs: Hier wird nämlich ebenfalls erstmal die Turbine gestartet. Sie bringt den Motorgenerator und die eingekuppelte Pumpe auf Drehzahl. Die Pumpe läuft dabei gegen einen geschlossenen Ringschieber, lässt sich also, da sie noch nichts zu pumpen hat, "leicht" auf Drehzahl bringen. Sobald die Drehzahl des Pumpspeichersatzes mit dem Netz synchronisiert ist, wird über einen Leistungsschalter der Motorgenerator (nun als Motor) mit dem Stromnetz verbunden, die Wasserversorgung der Turbine geschlossen, das Turbinengehäuse in den Lenzgang unter dem Krafthaus entleert und der Ringschieber der Pumpe geöffnet. Nun beginnt der Pumpvorgang. Die Turbine läuft dabei weiterhin die ganze Zeit leer mit.
Dieser komplizierte Startvorgang des Pumpens ist dadurch bedingt, dass die Pumpe nicht in Betrieb genommen werden, indem der Motorgenerator im Stillstand "eingeschaltet" wird, da solch große Synchronmaschinen nicht von selbst hochlaufen können. Deswegen muss die Turbine den Satz auf Drehzahl bringen. Während des Übergangs vom Turbinen- in den Pumpbetrieb kommt es daher zu einer Richtungsumkehr der mehrere tausende Tonnen schweren Wassersäule im System Weinbergstollen-Eulengrundstollen mit entsprechend lauten Strömungsgeräuschen, welche auch außerhalb des Gebäudes hör- und spürbar sind.
Weiterhin ist im Krafthaus Tanzmühle noch ein Auslaufkraftwerk mit Abfluss in das Bett der Pfreimd vorhanden (Francisturbine, vertikale Welle). Dieses ist dann in Betrieb, wenn Hochwasser herrscht, so dass Wasser aus dem Kainzmühlspeicher hier in Tanzmühle abgelassen werden muss. Mit dieser kleinen Turbine kann auch Wasser, welches die große Turbine verlässt und nicht in den Kainzmühlspeicher zurückfließen soll, an Ort und Stelle gleich ein weiteres Mal turbiniert und in die Pfreimd entlassen werden.
Auf dem Areal des Umspannwerkes ist neben einem Netztransformator zur Versorgung der umliegenden Ortsnetze auch der Maschinentransformator zu sehen, welcher die Spannung des Motorgenerators (10,5 kV) auf die Verteilnetzebene (110 kV) bringt. Bemerkenswert ist, dass die über 60 Jahre alten Maschinentransformatoren (von BBC, einer hier, drei in Reisach) im Frühjahr 2020 gegen vier neue der Firma SGB ausgetauscht wurden. Die neuen Trafos wurden in Regensburg entwickelt und gebaut und enthalten einen Stufenschalter der Firma MR, ebenfalls in Regensburg entwickelt und gebaut. Die Kraftwerksgruppe hier ist nach dem Erfinder eben jenes Stufenschalters, Dr. Bernhard Jansen, benannt.
Als zusätzliches Feature enthält die Kraftwerksgruppe neuerdings einen Batteriespeicher. Die weißen Container auf dem Gelände enthalten Li-Ionen-Akkus, welche extrem schnell bis zu 12 MW aufnehmen und abgeben können. Dies dient als zusätzlicher, schneller Energielieferant, um das Stromnetz stabil zu halten und ergänzt den etwas trägeren, aber leistungsfähigeren Pumpspeichersatz.
Daten der Maschinen, wie vom Hersteller angegeben:
Pumpe: Einstufige, zweiflutige Kreiselpumpe, H= ca. 115 m, Q= 18,35 m³/s, P= 33.000 PS, n= 375 1/min
Hauptturbine: Francisturbine, H= ca. 115 m, Q= 18,35 m³/s, P= 38.000 PS, n= 375 1/min
Auslaufturbine der Hausmaschine: Francisturbine, H= ca. 27 m, Q= 12,55 m³/s, P= 3900 PS, n= 300 1/min
Generator und Transformator sind entsprechend auf diese Leistungen abgestimmt (35.000 kVA, 1.925 A, 10,5 kV)
Bildnachweis:
Friedrich Hautum: Die Pumpspeichergruppe an der Pfreimd. Verlag: Energieversorgung Ostbayern AG, Regensburg