Das Kraftwerk Wägital, bis 1974 Kraftwerk Wäggital,Albrecht Jörger, S. 172 ist ein Pumpspeicherkraftwerk im Kanton Schwyz. Die zweistufige Anlage war bei ihrer Inbetriebnahme das grösste Pumpspeicherkraftwerk der Welt. Zum Kraftwerk gehört der Wägitalersee, dessen Staumauer Schräh bei ihrer Fertigstellung die höchste der Welt war. Erbaut wurde das Kraftwerk zwischen 1922 und 1926, ein Teilbetrieb war bereits 1924 möglich.
Geschichte Die Geschichte des Kraftwerks beginnt 1895, als sich das Wetziker Konsortium, bestehend aus Zürcher Oberländer Industriellen, sich zum Ziel setzte, im wasserreichen und topografisch günstigen Innerthal ein Kraftwerk zu errichten. Die Bezirkslandgemeinde March erteilte 1896 die Konzession zur Nutzung der Wasserkraft. Sondierungen am Standort der geplanten Staumauer ergaben geologische Risiken, so dass 1898 eine zweite Konzession für eine Ausweichvariante mit einem Erddamm eingeholt wurde. Die Konzession wurde 1899 vom Wetziker Konsortium an die Maschinenfabrik Oerlikon (MFO) abgetreten, die damals führend auf dem Gebiet der Stromerzeugung und -übertragung war. Das Projekt sah vor, auf der hinteren Talhälfte hinter dem Schlierenbachdelta einen 25 Meter hohen Erddamm zu errichten. Von dort sollte das Wasser durch Stollen zu den Turbinen in Siebnen geleitet werden. Auch das Projekt der MFO wurde nicht realisiert und 1910 zusammen mit der Konzession an die Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (EKZ) verkauft. Diese bildeten zusammen mit dem Elektrizitätswerk der Stadt Zürich die Wägitalkommission für die Planung und den Bau des Kraftwerks.
Nach der Gründung der Nordostschweizerischen Kraftwerke AG (NOK) im Jahre 1914 traten die EKZ ihren Anteil an die neue Gesellschaft ab. Die Planung der heutigen Anlage begann. Im Gegensatz zu früheren Projekten wurde eine höhere Staumauer und ein zweistufiger Ausbau als Pumpspeicherkraftwerk zur Erzeugung von Spitzen- und Winterenergie vorgesehen. Die Anlage wurde so ausgelegt, dass während der fünf Wintermonate dem Fabrikbetrieb 108 MW abgegeben werden konnten, wobei von 1200 Betriebsstunden ausgegangen wurde. Für dieses Kraftwerk wurde 20. Januar 1918 eine neue Konzession zur Nutzung der Wasserkraft der Wägitaler Aa und des Trepsenbaches mit einer Laufzeit von 80 Jahren erteilt. Bis 1921 wurde das Projekt zur Baureife gebracht. Am 25. November 1921 wurde die Aktiengesellschaft Kraftwerk Wäggital (AKW) mit einem Aktienkapital von 40 Mio. Franken gegründet und im Frühjahr 1922 offiziell mit dem Bau begonnen. Im April 1924 ging die erste Maschinengruppe in der Zentrale Siebnen in Betrieb, der Aufstau des Wägitalersees begann im Juli 1924 und am 4. Januar 1926 ging die letzte Turbine in der Zentrale Rempen in Betrieb genommen, es waren allerdings noch Nacharbeiten notwendig. Die Bauarbeiten an der Strasse, die dem Seeufer entlang führt, an Neu-Innertal waren Ende September 1926 abgeschlossen. Die Baukosten des ganzen Kraftwerks betrugen 80 Mio. Franken. links|mini|Radlader beim Aufräumen nach dem Kraftwerksunfall vom 15. Juli 1970 Das Kraftwerk wurde 1961 bis Ende 2040 konzessioniert, wobei der Entscheid über den Weiterbetrieb bereits bis Ende 2024 gefällt werden muss. Zwischen 1964 und 1969 wurden in der Zentrale Siebnen bei laufendem Betrieb die veralteten elektrischen Anlagen ersetzt, der Betrieb automatisiert und auf Fernsteuerung umgestellt. Die gleichen Erneuerungsarbeiten wurden auch in der Zentrale Rempen durchgeführt, die nach einem Bruch der Druckrohrleitung im Apparatehaus Rempen am 15. Juli 1970 ausser Betrieb genommen werden musste. Der Bruch ereignete sich, nachdem die Drosselklappe einer der beiden Rohrleitungen vom Apparatehaus zum Maschinenhaus geschlossen wurde und durch den Druckstoss eine Längsschweissnaht an einem Rohr aufgrund eines Bindefehlers aufplatzte. Das Wasser drang durch die Wartungsluke in die zweite Druckleitung ein, die wegen Wartungsarbeiten stillgelegt war. Die drei italienischen Gastarbeiter, die dort mit Sandstrahlarbeiten beschäftigt waren, kamen durch die Wassermassen ums Leben. Das austretende Wasser führte zu grossen Flurschäden. Die Wägitalerstrasse und das Kraftwerksareal um die Zentrale Rempen war mit einer bis zu zwei Meter hohen Schlamm- und Steinschicht bedeckt. Materialuntersuchungen an der Druckrohrleitung ergaben, dass die Leitungen beider Kraftwerksstufen nicht mehr den üblichen Sicherheitsstandards entsprachen, weshalb sie durch das Einschieben neuer Rohre in die bestehende Leitung erneuert wurden, was zu einem Totalausfall des Kraftwerks zwischen Mai 1971 und Ende 1972 führte.
Anlage mini|links|Längenprofil der Kraftwerksanlage Das Kraftwerk ist als zweistufige Anlage konzipiert, wobei die obere Stufe einen Pumpspeicherbetrieb ermöglicht. Für den Betrieb der oberen Stufe wird das Wasser im Wägitalersee mit einem Einzugsgebiet von 42,4 km² gesammelt und über einen Druckstollen zum Wasserschloss und Apparatehaus im Oberen Sptizwald oberhalb von Rempen geleitet und von dort über zwei oberirdische Druckleitungen zum Maschinenhaus Rempen geführt. Das Nettogefälle der oberen Stufe beträgt zwischen 223 und 247 m. Vom Maschinenhaus Rempen fliesst das Wasser in den Rämpensee, auch Rempenbecken genannt, mit einem Nutzinhalt von 360'000 m³. Der See selbst hat ein weiteres Einzugsgebiet von 40 km², darunter das Einzugsgebiet des Trepsenbachs, dessen Wasser auf gefasst wird und über einen 260 m langen Stollen in den See geleitet wird. Er dient als Ausgleichsbecken und als Reservoir für den Pumpbetrieb. Für den Betrieb der unteren Stufe wird das Wasser vom Rämpensee über einen Druckstollen zum Wasserschloss und Apparatehaus am Stockberg bei Eisenburg geleitet und von dort über zwei unterirdisch verlegte Druckleitungen zum Maschinenhaus Siebnen geleitet. Das Nettogefälle der unteren Stufe beträgt 180 bis 190 Meter.
Architektur und Technik Staumauer Schräh Bau mini|Baustelle der Staumauer im August 1924|links Der Bau der Staumauer begann im August 1922 mit dem Aushub der Baugrube und der Einrichtung des Installationsplatzes im Stockerli. Die Wägitaler Aa und der Schrähbach wurden von einem Erddamm in einen 280 m langen Umlaufstollen geleitet, der später zum Grundablass umgebaut wurde. Der Aushub der Baugrube erfolgte mit einem dampfbetriebenen Hochlöffelbagger der Firma Menck & Hambrock, unterstützt von einem Seilbagger der Firma Bucyrus aus den USA. Der Aushub wurde in asymmetrischen Trichterwagen mit einer Feldbahn an den Rand der 125 × 50 m grossen Baugrube transportiert und mit zwei Schrägaufzügen aus der Baugrube direkt in die Sand- und Kiesaufbereitungsanlage im Stockerli befördert, wo der Aushub gewaschen und als Zuschlagstoff für den Beton aufbereitet wurde. Nicht benötigtes Ausbruchmaterial wurde auf einer Deponie im Stockerli abgelagert. Zusätzlich wurde die Aufbereitungsanlage im Stockerli mit Kieselkalk aus dem Steinbruch Kilchblatt versorgt. Zu diesem Zweck wurde eine Feldbahn gebaut, die den Talboden mit einer Trestelbrücke unterhalb des Stockerli überquerte. Zum Einsatz kamen Dampflokomotiven von Orenstein & Koppel und Hanomag.Bau der Staumauer des Stausees Wägital, Bau-Dampflokomotiven Hanomag FNr. 8009, Baujahr 1920 und O&K, FNr. 3216, Baujahr 1908 (ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv. Ans 04113) auf Wikimedia Commons
Von der Sand- und Kiesaufbereitungsanlage im Stockerli führte eine Lorenseilbahn zum Betonwerk auf dem Schrährücken, das auch Material aus einem Steinbruch auf dem Schrährücken erhielt, das in einer eigenen Aufbereitungsanlage aufbereitet wurde. Im Betonwerk wurden Sand und Kies in fünf Silos gelagert, ein sechstes Silo diente der Lagerung von Zement. Gesteinskörnung und Zement wurde über Förderbändern zwei Betonmischern zugeführt und von dort über zwei an Seilen hängende eiserne Betonrinnen in die Schalung der Staumauer geleitet oder von einem Kabelkran mit einem drei Kubikmeter fassenden Betonkübel über eine an einem eigenen Kabelkran hängende Giessvorrichtung in die Schalung eingebracht. Die Betoniearbeiten begannen im Mai 1923, der letzte Beton wurde im Juni 1924 vergossen. In den 1930er Jahren wurde die Luftseite der Mauer als Schutz gegen Frostschäden mit Granit verkleidet.
Technik Staumauer Schräh mit Wägitalersee|mini Die Staumauer Schräh ist als Gewichtsstaumauer ausgeführt. Von den 111 m Gesamthöhe sind 66 m sichtbar über der Talsohle. Die Krone ist 150 m lang und 4 m breit.
Die maximale Staukote berücksichtigt einen Meter Sicherheitsmarge, der für den Fall eines Bergsturzes oder Hochwassers vorgeschrieben ist. Das Füllen des Wägitalersees dauerte zwei Jahre, aus diesem Grund wurde schon während des Baus der Staumauer mit dem Aufstauen begonnen. Der Stausee wird als Einjahres-Speicher benutzt und darf aus geologischen, landschaftlichen und betrieblichen Gründen nur auf die minimale Staukote abgesenkt werden. Der höchste Seestand im Jahreszyklus wird jeweils im Herbst erreicht. Das im See gespeicherte Wasser wird zum grössten Teil zur Stromerzeugung im Winter benutzt. Der tiefste Seestand wird somit jeweils im Frühling erreicht, bevor die Schneeschmelze einsetzt.
Auf der linken Seite befindet sich die Hochwasserentlastung mit drei Schützentafeln von einer Gesamtabflusskapazität von 105 m³/s.
Um die Hochwassersicherheit zu gewährleisten, wurde nachträglich auf der linken Seite ein Grundablass erstellt. Die zwei hintereinander montierten Abschlussorgane haben eine Kapazität von 45 m³/s. Zum Bau wurde von Tauchern wasserseitig eine Glocke angebracht und mit einer Tunnelbohrmaschine den Stollen durch die Staumauer gebohrt. Um die Taucharbeiten auszuführen, wurde der See auf die minimale Staukote abgesenkt.
Der 1924 beim Bau der Staumauer erstellte Grundablass mit drei Abschlussorganen hintereinander, wurde in den späten 90er-Jahren ausser Betrieb genommen und mit Beton ausgegossen.
Zentrale Rempen mini|Zentrale Rempen mit Druckleitung mini|Transport des 25 t schweren Generator-Rotors zur Zentrale Rempen Die Zentrale ist ein mit Kalksandstein ummauerter Stahlskelettbau mit rechteckigem Grundriss und Walmdach. Die Pläne stammten vom Architekturbüro Müller & Freytag. Die Fassade wurde zwischen 1969 und 1972 renoviert, wobei 1970 der blaue Anstrich und der gemalte Fries von Bodmer und Rubli, bestehend aus einer Folge von Tondo und fünf kannelürenartigen Säulen, an der Dachuntersicht entfernt wurden.
Bei der Erstinstallation wurden vier vertikalachsige Francisturbinen mit jeweils 19'000–20'000 PS an der Turbinenwelle bei 500 Umdrehungen pro Minute eingebaut. Jede Turbine besitzt einen eigenen Drehstromgenerator mit Ausgangsspannung 8800 Volt und einer Leistung von 16'500 kVA. Die Turbinen der Zentrale Rempen konnten eine Wassermenge von bis 30 m³/s ausnützen. Jede Turbine hatte einen Turbinenregler mit Fliehkraftregler und eine kleine Pelton-Turbine. Diese Hilfsturbine wurde benötigt, um den Leitapparat mit Öldruck zu versorgen.
Die vier Zentrifugalpumpen in der Zentrale Rempen, mit einer Leitung von rund 5000 PS, sind der Lage 1,25 m³/s maximal 260 Meter hoch zu fördern. Dies reicht aus, um fast den gesamten Sommerabfluss des bei Rempen gefassten Gebietes in den Wägitalersee zu fördern.
Zum Betrieb der Zentrale Rempen waren rund um die Uhr zwei Maschinisten anwesend. Diese mussten beim An- und Abfahren der Maschinengruppen eine festgelegte Sequenz händisch abarbeiten. Zur Kommunikation zwischen dem Mechaniker auf dem Turbinenboden und dem elektrischen Schaltwart auf dem balkonartigen Laufgang im ersten Obergeschoss wurden Glühlampen eingesetzt. Somit wusste der andere Maschinist, wann er den nächsten Schritt in der Sequenz ausführen kann.
Die Leistung wird mit einer 50-kV-Leitung mit vier Stromkreisen vom Schalthaus Siebnen übertragen.