Neue Wasserkraft-Staudammkonstruktion an der EPFL getestet

Die Ingenieurinnen der Plattform für Wasserbau der EPFL (PL-LCH) in Lausanne haben soeben die Tests für das Design des neuen Massongex-Bex-Rhône (MBR)-Wasserkraftdamms abgeschlossen. Die Tests begannen im November 2020 und wurden an einem massstabsgetreuen Modell durchgeführt. Sie dienten dazu, die Energieeffizienz des Designs zu berechnen und sicherzustellen, dass der Damm das umliegende natürliche Ökosystem nicht beeinträchtigt, während er sein hydroelektrisches Potenzial erreicht. PL-LCH wurde im Herbst 2020 von der Firma, die das MBR-Projekt betreut, beauftragt. Die Kantone Waadt und Wallis haben beide im September 2020 die Betriebsgenehmigung für den neuen Staudamm erteilt, obwohl einige Andersdenkende Einspruch erhoben.

Durch den Bau und die Durchführung von Tests an ihrem massstabsgetreuen Modell stellen die Ingenieurinnen sicher, dass die Anlage effizient und mit minimaler Beeinträchtigung der natürlichen Flussschwellen, Sedimente und Fischpopulationen der Rhône Strom aus dem Fluss erzeugt. Sie nutzten die Testergebnisse, um die Geometrie des Damms so anzupassen, dass der Wasserfluss verbessert wird, und um zu untersuchen, wie Sedimente und schwimmende Objekte bei Wasseranstieg über den Damm treten.

Mithilfe eines numerischen Duplikats des physikalischen Modells kann die geometrische Simulation so erweitert werden, dass sie den zukünftigen Damm optimal dimensioniert. © Alain Herzog /2021 EPFL

5 x 12 Meter

Das Modell der Ingenieurinnen und Ingenieure wurde im Massstab 1:45 gebaut und misst etwa 5 x 12 Meter. Es bildet rund 550 Meter der Rhône nach – 300 Meter flussaufwärts und 250 Meter flussabwärts des Staudamms. Er besteht aus PVC, mit Ausnahme des Flussbettes und der Ufer, die aus Beton sind. Die Ingenieure fügten auch eine Mörtelschicht und Kies zum Flussbett und den Ufern hinzu, um die raue natürliche Struktur zu simulieren. Auch dem Wasser wurde Kies hinzugefügt, um das Sediment zu modellieren, das im Fluss fliesst, wenn er anschwillt, sowie kleine Holzstücke, um zu sehen, wie sie über den Damm schwimmen.

«Unsere Aufgabe ist es, sicherzustellen, dass der Damm, die Hochwasserentlastungsanlage, die Druckrohrleitungen und das Abfluss- und Entleerungssystem aus hydraulischer Sicht korrekt funktionieren», sagt Giovanni De Cesare, Bauingenieur und Betriebsleiter bei PL-LCH. «Wir haben auch ein Computermodell des Damms entwickelt, so dass wir sowohl physikalische Tests als auch Computersimulationen durchführen konnten. Anhand der Computersimulationen konnten wir die Auswirkungen von Änderungen an der Struktur des Modells sehen, z. B. durch das Hinzufügen von Buhnen an den bestehenden Flussufern.»

80 Millionen kWh pro Jahr

Nach seiner Inbetriebnahme im Jahr 2026 soll der Wasserkraftdamm 80 Millionen kWh pro Jahr erzeugen – genug, um 20 000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Das entspricht der Energie, die von 15 Windturbinen oder von Solarzellen mit einer Fläche von 45 Fussballfeldern erzeugt wird.

Die EPFL verfügt über mehr als drei Jahrzehnte Erfahrung auf diesem Gebiet – die ersten Studien, die sie für den MBR-Wasserkraftdamm durchführte, stammen aus dem Jahr 1987. Und die Ingenieurinnen und Ingenieure der Hochschule arbeiteten bereits an ähnlichen Projekten in Lavey (2009), Hagneck (2010) und Chancy-Pougny (2015) und waren an den vorrangigen Arbeiten an der Rhône-Kurve bei Martigny im Rahmen der dritten Rhône-Korrektur (2018-2020) beteiligt.

Links: Najla Schaller und Samuel Vorlet, wissenschaftlich Assistierende, Pedram Sahraei, Projektingenieur. Rechts: Giovanni De Cesare. © Alain Herzog / 2021 EPFL