Laufkraftwerk Wien-Freudenau

Bereits um 1900 gab es Pläne zur Errichtung eines Wiener Großhafens mit Staumauer, Schleusen und einem Kraftwerk. Ein erster "Donau-Rahmenplan" von 1917 sah neun Staustufen an der österreichischen Donau mit einer Staustufe bei Wien vor. Bis 1984 wurden in Österreich acht Donaukraftwerke errichtet. Die Proteste in Hainburg vom Dezember 1984 hatten jedoch ein Umdenken für alle weitere Kraftwerksprojekte zur Folge.

Nach ersten Entwürfen im Jahr 1985 führte die Österreichische Donaukraftwerke AG 1986 bis 1988 einen zweijährigen Wettbewerb "Chancen für den Donauraum Wien" durch. Gleichzeitig zum Wettbewerb für Ziviltechniker fand ein Wettbewerb für Studenten, Hochschulabsolventen und Fachleuten aus anderen Disziplinen und ein Ideenwettbewerb für die Wiener Bevölkerung statt. Als Ergebnis der ersten Wettbewerbsphase wurde die Errichtung einer Staustufe im Wiener Donauraum in Aussicht genommen. Aus der zweiten Wettbewerbsphase ging das Projekt von TEAM 3C mit dem Architekten Albert Wimmer, dem Wasserbauer Herwig Schwarz und den Landschaftsplanern Gottfried und Anton Hansjakob als Siegerprojekt hervor. Die Pläne für das Informationszentrum stammen von Architekt Laszlo Krismanicz aus Baden.

Durch die Lage am Rand der Stadt Wien wurde besonderes Augenmerk auf die Gestaltung des Kraftwerks gelegt. Ein Wunsch der Stadt Wien war es, den im Betrieb ruhigsten Teil der Anlage, also die Wehranlage, bei der Donauinsel zu situieren und lediglich einen Übergang für Fußgänger und Radfahrer, nicht jedoch für den Autoverkehr einzurichten.

Ende 1988 folgte die Einreichung des Projektes durch die Österreichische Donaukraftwerke AG bei der Obersten Wasserrechtsbehörde im Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft. Gleichzeitig arbeitete man eine Umweltverträglichkeitserklärung aus, auf deren Basis die Umweltverträglichkeitsprüfung gemäß des Wasserrechtsgesetzes im Jänner 1991 positiv abgeschlossen werden konnte. Anschließend führten die Stadt Wien und die Österreichische Donaukraftwerke AG eine umfassende Information der Öffentlichkeit über den geplanten Kraftwerksbau durch. Im Mai 1991 fand in Wien eine Volksbefragung statt, bei der sich die Bevölkerung für die Errichtung des Kraftwerks aussprach. Von Mai bis Juni 1991 wurde die wasserrechtliche Hauptverhandlung über das Projekt abgewickelt, zu der insgesamt mehr als 40.000 Parteien geladen waren. Mit der wasserrechtlichen Grundsatzgenehmigung vom 31. Juli 1991 war dieses Verfahren abgeschlossen. Darüber hinaus mussten noch eine Reihe weiterer Bundes- und Landesverfahren abgewickelt und etwa 500 Umweltauflagen umgesetzt werden.

Der Bau wurde in den Jahren 1992 bis 1998 ausgeführt. Während der gesamten Bauzeit blieb die Hochwasserabfuhr und die Schifffahrt gewährleistet. In der Bauphase I, die von Oktober 1992 bis Juni 1995 dauerte (Bauphase I a von Oktober 1992 bis September 1993, Bauphase I b von Oktober 1993 bis Juni 1995), stellte man jeweils in einer eigenen Baugrube die Schleusen-Südkammer und die Wehranlage her, wobei für letztere bei der Donauinsel eine Bucht angelegt wurde. Die Schifffahrtsrinne lag zunächst in der linken Stromhälfte und wurde mit Errichtung der linksufrigen Wehrbaugrube in die Strommitte verlegt. Seit Beginn der Bauphase II im Juli 1995 wurde die Schifffahrt über die neue Schleusensüdkammer abgewickelt, die Wasserabfuhr erfolgte über die Wehranlage. In der Strommitte befand sich die Inselbaugrube für die Errichtung des Krafthauses, der Schleusen-Nordkammer, des Füll- und Entleerungsbauwerks, der Kraftwerksinsel und des Betriebsgebäudes.

Am 22. Oktober 1996 trieb der slowakischen Schubverband "Dumbier" in die Wehranlage des Kraftwerks. Dabei starben acht Matrosen, nur einer überlebte das Unglück. Die Bergung des Schiffes gelang erst im Frühjahr 1997.

Das Krafthaus war für sieben Maschinensätze konzipiert worden, jedoch wurde die Anzahl schließlich auf sechs reduziert und im siebten Pfeiler stattdessen ein Montageplatz angeordnet. Im März 1996 wurde durch einen Teilstau der Wasserspiegel der Donau um etwa 6 m erhöht. Nach dem Vollstau im November 1997 war die Erhöhung des Wasserspiegels um 8,3 m erreicht. Im Februar 1998 war die Bauphase II und damit der Bau des Kraftwerks abgeschlossen. Seit April 1998 läuft das Kraftwerk in Vollbetrieb.

Für die Errichtung des Kraftwerks waren im Umfeld und im etwa 28 km langen Stauraum eine Reihe von Maßnahmen erforderlich. So wurde die Einfahrt in den Hafen Freudenau um etwa 40 m nach Süden verlegt, ebenso der Trenndamm zwischen Donau und Hafen und das Südufer des Vorhafens. Um für die Schiffe eine Durchfahrtshöhe von acht Metern gewährleisten zu können, wurden die Tragwerke von Nordbahnbrücke, Ostbahnbrücke und Praterbrücke gehoben. Die Arbeiten im Umfeld des Kraftwerks begannen im Herbst 1994 am rechten Donaudamm zwischen dem Hauptbauwerk und dem Wehr Nußdorf mit Dichtungsarbeiten im bestehenden Hochwasserdamm. Das linke Donauufer wurde im gesamten Bereich der Donauinsel nach ökologischen Vorgaben ausgestaltet. Dichtungen wurden gemäß ökologischer Auflage nur beim Biotop "Toter Grund", sowie zum Schutz der Anlagen des Kraftwerks Donaustadt ausgeführt. In Niederösterreich wurden am rechten Donauufer ökologische Verbesserungsmaßnahmen vorgenommen, am linken Donauufer wurde eine Drainageleitung mit einem Pumpwerk errichtet.

1997 bis 2000 baute man in die Schiffsschleuse eine Matrixanlage ein, die insgesamt 5 MW erzeugte, mittlerweile aufgrund technischer Probleme jedoch wieder demontiert wurde. Nach dem Salzach-Kraftwerk Wallnerau wurden im Jahr 2002 die Kraftwerke Ybbs-Persenbeug und Freudenau nach dem "Renewable Energy Certificate System" (RECS) zertifiziert. 2006/07 wurde ein Tausch der Generatoren vorgenommen. Die Zentralwarte Donau (ZWD) im Kraftwerk Freudenau nahm am 8. Jänner 2007 ihren Betrieb auf, und seit 2011 erfolgt von hier die zentrale Steuerung für alle Donaukraftwerke.

Ein 2011 entstandenes Konzept für ein Generatordenkmal in Form eines 9,5 m großen Stator-Rings neben der Brückenabfahrt zur Kraftwerksinsel wurde bis zur Baubewilligung verfolgt, die Realisierung jedoch vorläufig aufgeschoben.

Die sechs Maschinensätze setzen sich aus je einer Kaplan-Rohrturbine mit einer Nennleistung von je 30.300 kW und einem Drehstrom-Synchrongenerator mit einer Nennleistung von 32.000 kVA zusammen. Alle Turbinen wurden von der "Turbinen-ARGE Freudenau" unter Beteiligung der Firmen Andritz, Voith, und Voest-Alpine Machinery Construction Engineering (MCE) 1997 (Turbinen 1 bis 4) und 1998 (Turbinen 5 und 6) erzeugt. Die Rohrturbinen-Generatoren stammen von der Firma ELIN und wurden 2006/07 getauscht. Je drei Maschinensätze sind einem Blocktransformator zugeordnet, wobei die beiden Blocktransformatoren an zwei Innenraum-Schaltanlagen angeschlossen sind. In der Maschinenhalle befinden sich zwei Laufkräne von Hans Künz mit 25/5 t und 20 t Traglast.

An der Oberwasser-Seite sind zwei Rechenreinigungsmaschinen angeordnet. Die Turbineneinläufe können durch vor der Rechenebene einsetzbare Portaldammbalken oder durch Einlaufdammbalken, die zwischen Rechen und Strömungskörper versetzt werden, verschlossen werden. Die Portaldammbalken befinden sich in Lagergruben auf der Kraftwerksinsel. Die Einlaufdammbalken sind in den Dammbalkenschlitzen und Taschen im Bereich der Maschinenblöcke situiert. Die Auslaufdammbalken werden durch den Unterwasser-Dammbalkenkran eingesetzt und sind zwischen den Kranbahnträgern des Unterwasser-Dammbalkenkranes gelagert.

Wehranlage:

Die vier Wehrverschlüsse der VÖEST bestehen aus Drucksegmenten mit aufgesetzter Stauklappe und Dammbalkenverschlüssen. Jedes Wehrfeld kann für Revisionsarbeiten im Ober- und Unterwasser durch Dammbalken, die im Bereich der Oberwasser-Dammbalkennischen gelagert sind, abgeschlossen werden. Das Einsetzen der Dammbalken erfolgt im Oberwasserbereich durch den Portalkran, im Unterwasserbereich durch den Schiffskran.

In die Schleuse wurde testweise eine Matrixanlage eingebaut, die aus 25 Matrixturbinen bestand und bei einer Fallhöhe von 1,0 m bis 10,3 m bis zu 5 MW Leistung aufbrachte. Aufgrund technischer Probleme wurde sie mittlerweile wieder demontiert, befindet sich aber nach wie vor neben der Schleusenanlage.

Der Portalkran mit Fachwerkträgern und einer Tragkraft von 160/30 t wurde 1994 von der Firma Hans Künz hergestellt. In den Brunnenhäusern befinden sich Pumpen der Firma Schiebel.

Das Donaukraftwerk Freudenau liegt im südöstlichen Stadtgebiet von Wien im Bereich des Freudenauer Hafens. Die Zufahrt erfolgt vom rechten Ufer von der Freudenauer Hafenstraße auf einer Brücke, die über den Schleusenunterhafen führt.

Das Kraftwerk besteht aus der am rechten Ufer situierten Schleusenanlage, aus einer zwischen Schleusen und Krafthaus gelegenen Insel mit Betriebs- und Nebengebäuden, aus dem Krafthaus in der Strommitte und aus der Wehranlage am linken Ufer.

Da die meisten Gebäude auf der Kraftwerksinsel zusammengefasst werden konnten, blieben die Flussufer im Bereich des Kraftwerks nahezu von Verbauung frei. Der Charakter der Anlage ist durch hell beschichtete Stahlkonstruktionen bestimmt. Durch die Fahrbahn der Portalkranbrücke wird das gesamte Kraftwerk unter einer horizontalen Linie zusammengefasst. Die Breite der Donau beträgt an der Stelle des Kraftwerks etwa 250 m.

Krafthaus:
Das auf einer Fläche von etwa 182/42 m errichtete Krafthaus liegt in der Strommitte und setzt sich aus sechs je 21 m breiten Blöcken mit Maschinensätzen und einem siebten, 22 m breiten Block zusammen, der als Montageplatz genützt wird.
Die Unterwasser-Seite wird durch Stahlbetonpfeiler gegliedert, die im Abstand der einzelnen Blöcke angeordnet sind. Die glatten Außenflächen werden durch Fensterbänder aufgelockert, wobei die Fenster an der Unterwasser-Seite rechteckig, jene an der Oberwasser-Seite kreisförmig gestaltet sind. Die Dachkonstruktion besteht aus versteiften Stahlbogenträgern, deren bogenförmige Deckenfelder zum Teil für Montagezwecke verschiebbar sind. Dazwischen wurden Belichtungsfelder situiert. Die Erschließung des Krafthauses erfolgt von der südwestlichen Seite über die Maschinenhalle durch ein Tor und eine zweiflügelige Eingangstür, deren Stahlrahmen jeweils mit Glasfeldern ausgefacht sind. Im Krafthaus verbinden mehrere ein- bis zweiarmige Stiegen die einzelnen Niveaus, ein Lastenlift befindet sich vor der südwestlichen Stirnseite.

Die Maschinenhalle ist inklusive Montageplatz etwa 148 m lang, 22 m breit und 11 m hoch. Ihre massive, gegen die Oberwasser-Seite gerichtete Sichtbetonwand trägt die Bühne des Hallenkrans. An der Unterwasser-Seite wird die Kranbühne von halbrund ausgebildeten Pfeilern gestützt, zwischen denen sich unter anderem die Nischen für zwei Blocktransformatoren und zwei Schaltanlagen befinden. Die Nischen sind gegen die Maschinenhalle mit Blechverkleidungen abgeschottet. Die Einhausungen der Generatoren sind aus gekrümmten, hellgrau beschichteten Metallflächen mit gerundeten Kanten gebildet. Unterhalb der Maschinenhalle sind die Schächte für Turbinen und Generatoren, sowie ein Turbinengang situiert. Vom Flur der Maschinenhalle aus wird die Werkstätte erschlossen, die sich bereits auf der Kraftwerksinsel befindet und von Südwesten durch zwei große, querrechteckige Fenster und Sheddächer großzügig belichtet ist. Unter dem Krafthaus befindet sich ein Kontrollgang, der den tiefsten Punkt der Anlage bildet.

Trennpfeiler:
Der Trennpfeiler ist gegenüber den Wehrpfeilern an Ober- und Unterwasser-Seite verlängert. Auf dem Trennpfeiler zwischen Krafthaus und Wehranlage befindet sich ein viergeschoßiger, schlanker Funkturm auf kreisförmigem Grundriss, der durch eine Wendeltreppe erschlossen wird. Zunächst für die Radar-Überwachung der Schifffahrt gedacht, wird er nun als Station für den Betriebsfunk genutzt.

Wehranlage:
Die Wehranlage erreicht eine Gesamtlänge von 126 m und besitzt vier Felder mit je 24 m lichter Weite. Die Wehrpfeiler, der Uferpfeiler und der Trennpfeiler sind jeweils 6 m breit. In den Wehrpfeilern befinden sich unter anderem Räume für die hydraulische Steuerung der Wehrfelder und für Kompressoren.

Schleusenanlage:
Die Schleusenanlage liegt zwischen der Kraftwerksinsel und dem rechten Donauufer. Sie besteht aus zwei Schleusenkammern mit je 24 m Breite und 275 m Länge. Auf der Mitte des Unterhauptes befindet sich der Turm mit der Schleusenbefehlsstelle. An die Schleusenanlage schließen ein Ober- und ein Unterhafen an.

Auf der etwa 1.000 m langen und im Bereich der Werksachse 63 m breiten Kraftwerksinsel sind neben der Montagehalle und den Werkstätten das Betriebsgebäude, Garagen, Schleusenfüll- und Entleerungsbauwerk und ein Dammbalkenlager situiert.

Betriebsgebäude:
Das Betriebsgebäude besteht aus zwei Trakten mit verglastem Innenhof, der einen offenen Kommunikationsraum bildet. Die dreigeschoßigen, lang gestreckten Baukörper sind flach gedeckt, wobei an den südlichen Trakt ein von Betonscheiben begrenzter Freiraum anschließt. Die Außenflächen wurden mit grauen Beton-Fertigteilen verkleidet. Ein südöstlich gelegener Trakt mit zweiarmiger Stiege und Aufzug sorgt für die Erschließung des Gebäudes. Die Kommunikationsräume sind mit einem leuchtend blauen Bodenbelag ausgestattet. Das Glasdach des Innenhofes ist mit Gitterrost geschützt, im Boden des Hofes befindet sich eine Wanne mit Grünpflanzen. Der südliche Trakt wird auf zwei Geschoßen durch Laubengänge erschlossen. An der Nordwestseite verbindet im zweiten Obergeschoß eine Brücke Nord- und Südtrakt miteinander. Die geschlossene Sichtbetonwand des Nordtraktes gegen den Hofraum ist durch Nutungen gegliedert. Im zweiten Obergeschoß des Nordtraktes befindet sich die Schaltwarte, die natürliche Belichtung durch ein Fensterband von Norden erhält. Der Mittelteil des Bodens ist abgesenkt und nimmt die Arbeitsplätze mit den Computern der Schaltzentrale auf. Die Kabelverbindungen zum Krafthaus werden durch den Innenhof in bogenförmig gekrümmten Verschalungen geführt.

Krafthausbrücke:
Die beiden Stahlträgerbahnen der Portalkranbrücke reichen vom rechten Ufer der Schleusenanlage über das Krafthaus bis zum Uferpfeiler des Wehres und besitzen eine Stützenweite von 26 m, die sich aus der Breite der Schleusen- und der Wehrfelder ergab. Zwischen den Stützpfeilern spannen sich über den Schleusen- und Wehrfeldern Bögen aus Stahlrohr. Der Portalkran ist mit Fachwerkträgern ausgestattet. Die kreisförmigen Ausnehmungen der Stahlträgerflächen der Kranbühne finden sich an den Stahlträgern der als Schrägseilbrücke mit Pylonen ausgebildeten Zufahrtsbrücke und in den bullaugenförmigen Belichtungsfeldern an der Oberwassermauer des Krafthauses wieder. An der Unterwasser-Seite wird das Kraftwerk durch zwei begehbare Röhren - eine über die Länge des Krafthauses, eine über die Länge des gesamten Kraftwerks - erschlossen. Außerdem führt ein Rad- und Fußgängerweg über das Kraftwerk, der im Bereich des Krafthauses mit einem Glasdach versehen ist.

Der Stauraum ist 28 km lang mit einer doppelten Dichtwand am rechten Donaudamm. In 200 bis 500 m Abstand sind Dichtwandkästen situiert, durch die ein System von insgesamt über dreißig Brunnenpaaren für den Grundwasseraustausch zwischen Landseite und Donau sorgt. Hierbei ist jeweils in der Donau ein Entnahmebrunnen und auf der Landseite ein Schluckbrunnen angeordnet. Die Qualität des Uferfiltrates wird in drei Stationen bei den Brunnenpaaren 11, 21 und 36 analysiert. Die Brunnenhäuser sind vertieft ins Gelände eingebaut und mit begrünten Flachdächern versehen.

Die Errichtung des Hauptbauwerks erfolgte in Nassbauweise in drei Baugruben. Erstmals seit Bau des Kraftwerks Aschach 1959 bis 1964 wurde wieder ein Donaukraftwerk in Nassbauweise durchgeführt. Der Baugrund besteht aus tertiären Lockersedimenten. Unter einer Ausandschicht und Anschüttungen liegen ein 12 bis 25 m mächtiger Kieskörper und eine 7 bis 25 m mächtige Sandschicht. Da sich erst in mehr als 50 m Tiefe dichter Wiener Tegel befindet, musste ein Unterströmen des Kraftwerks durch Dichtungsmaßnahmen verhindert werden. Die Baugruben wurden mit Kiesdämmen mit innenliegender Dichtwand, Kastenfangdämmen umschlossen, die Bauwerke mit einer Untergrunddichtung aus Schmal- oder Dichtwänden versehen.

Untergeschoße und Wände des Krafthauses bestehen aus schalreinem Stahlbeton, die Decke ist aus Bogenstahlträgern mit Fachwerkaussteifungen und Stahlseilverspannungen ausgeführt, die Dachdeckung mit gekrümmten Trapezblechen. Die Tore bestehen aus Stahlrahmen mit Glasfeldern, die Fenster besitzen Isolierverglasung in Metallrahmen, der Fußboden ist mit Feinsteinzeug belegt und kann in Abschnitten für Wartungszwecke an den darunter befindlichen Maschinensätzen herausgehoben werden. Die Stiegen sind Stahlbetonkonstruktionen mit Stahlrohrgeländern, die teils mit Terrazzo belegt sind. Trapezblechtafeln verkleiden die Nischen der Transformatoren. Um die Generatoren wurden Gehäuse aus pulverbeschichtetem Aluminiumblech errichtet. Die Sheddächer der Werkstätte sind teils mit Mattglas versehen, ihr Bodenbelag besteht aus Holzstöckelpflaster.

Die Wehranlage wurde in Trockenbauweise in einer Bucht der Donauinsel hergestellt.

Die beiden Schleusenkammern wurden in Abschnitten in zwei Baugruben errichtet, Kammern und Mittelmauer sind aus Stahlbeton gefertigt.

Das Betriebsgebäude ist als Stahlbeton-Skelettbau in Kombination mit schalreinen Ortbetonwänden ausgeführt. Die Verglasung der Decke des Zwischentraktes ist von einer tragenden, äußeren Stahlrahmenkonstruktion abgehängt, die Fenster besitzen Isolierverglasung in Metallrahmen, der Boden ist mit einem nachträglich versiegelten Kunststoffbelag der Firma Sika belegt. Der Raum der Schaltwarte ist an den Wänden und an der Decke mit Holzverkleidungen und einem Parkettboden ausgestattet.

Die auf Stahlbetonpfeilern ruhende Stahlträgerkonstruktion der Portalkranbühne ist mit Bogenversteifungen konstruiert. Der Betriebsfunkturm ist als Stahlkonstruktion hergestellt, der Verbindungsweg an der Oberwasser-Seite der Wehrbrücke ist aus einem Stahlgitterrost-Boden und einem Stahlrohrgeländer gefertigt. Die Zufahrtsbrücke ist als Schrägseilbrücke in Stahl- und Stahlbeton-Verbundbauweise auf Pylonen mit fachwerkartigem Tragwerk errichtet worden.

Die Brunnenhäuser sind Massivbetonbauten mit Türen aus Stahlblech sowie Fenstern mit Isolierverglasung in Kunststoffrahmen mit Stahlgittersicherung. Die Innenauskleidung besteht aus keramischen Fliesen.