Zwei Lastkähne stauen die Donau für ein AKW, jetzt fährt Paks wieder hoch
Die Donau sank zu tief für die Pumpen des AKW Paks. Zwei teilversenkte Lastkähne und eine Sohlschwelle sollen nun den Wasserstand sichern.
Das Kernkraftwerk Paks an der Donau: Der extrem niedrige Wasserstand setzte die Kühlwasserversorgung unter Druck. Ungarn reagierte mit teilversenkten Lastkähnen, umgeleitetem Flusswasser und dem Bau einer Sohlschwelle.
Foto: picture alliance / Anadolu | Robert Nemeti
Zwei 80 m lange Lastkähne werden teilversenkt, Wasser aus einem Donauarm wird umgeleitet und 145.000 m³ Stein sollen zu einer Sohlschwelle werden: Mit ungewöhnlichen wasserbaulichen Maßnahmen hat Ungarn eine vollständige Abschaltung seines größten Kraftwerks verhindert. Jetzt fährt das Kernkraftwerk Paks wieder hoch.
Noch Anfang August war die Lage völlig anders. Wegen des historischen Niedrigwassers der Donau liefen zeitweise nur noch etwas mehr als 10 % der rund 2000 MW Kraftwerksleistung. Drei der vier Reaktorblöcke standen still. Eine vollständige Abschaltung, die es in der mehr als 40-jährigen Betriebsgeschichte des Kraftwerks noch nicht gegeben hatte, rückte näher.
Inzwischen entspannt sich die Situation. Block 3 wurde am Abend des 22. August wieder angefahren. Am 23. August liefen vier der insgesamt acht Turbogeneratoren, die Kraftwerksleistung lag bei rund 800 MW. Nach Angaben des ungarischen Ministerpräsidenten Péter Magyar könnte Paks bereits am 26. August wieder seine volle Leistung erreichen.
Geholfen haben dabei die wasserbaulichen Eingriffe unmittelbar vor dem Kraftwerk. Zugleich steigt der Wasserstand der Donau nach Regenfällen im deutschen und österreichischen Einzugsgebiet wieder an.
Inhaltsverzeichnis
- In der Donau war noch genug Kühlwasser
- Laufende Reaktoren brauchen rund 100 m³ Wasser pro Sekunde
- Bei −132 cm wäre die nächste Turbine fällig gewesen
- Zwei 80-m-Lastkähne werden teilversenkt
- Für 2 cm mehr Pegel werden 20 m³/s Wasser umgeleitet
- 145.000 m³ Stein für eine Sohlschwelle
- Sohlschwelle soll rund 50 cm Wasserstand gewinnen
- Schon zuvor war die Donau zu warm
- Auch Rumänien und Bulgarien kämpfen mit der Donau
- Paks will die Wasserentnahme dauerhaft umbauen
In der Donau war noch genug Kühlwasser
Warum wenige Zentimeter Wasserstand für ein Kraftwerk mit rund 2000 MW Leistung zum Problem werden können, erklärt sich erst beim Blick auf die Wasserentnahme.
Paks nutzt Wasser aus der Donau zur Kühlung der Kondensatoren. Das Flusswasser gelangt über einen Kaltwasserkanal zu den Pumpen des Kraftwerks und wird anschließend wieder in den Fluss zurückgeführt.
Das ungewöhnliche Problem: Selbst während des extremen Niedrigwassers war nach Angaben des Betreibers MVM grundsätzlich noch genügend Wasser für die Kühlung vorhanden. Der Wasserspiegel lag jedoch zu niedrig.
Die Ansaugstutzen der benötigten Pumpen liegen auf einer festen Höhe. Als die Donau immer weiter sank, näherte sich der Wasserspiegel dieser konstruktiven Grenze. Die Pumpen konnten schließlich nicht mehr in allen Betriebszuständen ausreichend Wasser ansaugen.
Der Betreiber arbeitet deshalb bereits daran, die Ansaugung technisch anzupassen und tiefer anzuordnen. Innerhalb einiger Jahre soll Paks dadurch auch bei noch niedrigeren Pegeln weiter Strom erzeugen können.
Laufende Reaktoren brauchen rund 100 m³ Wasser pro Sekunde
Wie groß der Unterschied zwischen Leistungsbetrieb und einem sicher abgeschalteten Kraftwerk ist, zeigen Zahlen von MVM. Für den Betrieb der vier Blöcke werden insgesamt rund 100 m³ Donauwasser pro Sekunde benötigt. Sind alle vier Blöcke abgeschaltet, sinkt der Wasserbedarf für deren Kühlung auf maximal rund 2,5 m³/s.
Eine vollständige Abschaltung hätte deshalb nicht bedeutet, dass die Reaktoren nicht mehr hätten gekühlt werden können. Vielmehr hätte die Stromproduktion beendet werden müssen, bevor die für den Leistungsbetrieb benötigte Kühlwasserversorgung ihre Grenzen erreicht.
Die ungarische Atomaufsicht OAH betonte während der Leistungsreduzierungen mehrfach, dass die nukleare Sicherheit nicht beeinträchtigt gewesen sei. Für extreme Niedrigwasserlagen stehen zusätzliche technische Systeme und Reserven zur Verfügung.
Mehr darüber, warum nicht alle Kraftwerke gleichermaßen auf Hitze und niedrige Flusspegel reagieren, lesen Sie bei ingenieur.de im Hintergrund „Dürre bremst Atom-, Kohle- und Wasserkraft: Wie sicher ist unser Strom?“. Dort werden unter anderem Durchlaufkühlung, Umlaufkühlung und Kühltürme miteinander verglichen.
Bei −132 cm wäre die nächste Turbine fällig gewesen
Ende Juli fiel die Donau in Paks von einem Rekord zum nächsten. Am 27. Juli wurden −106 cm gemessen, am 28. Juli −112 cm und am 29. Juli −118 cm. Am 30. Juli waren es bereits −121 cm.
Die Minuswerte beziehen sich dabei auf den festgelegten Pegelnullpunkt, nicht auf die tatsächliche Wassertiefe des Flusses.
Mit dem sinkenden Pegel reduzierte Paks schrittweise seine Leistung. Anfang August war zeitweise nur noch ein kleiner Teil der Kraftwerksleistung verfügbar.
Mitte August wurde erneut eine kritische Marke erreicht. Am 17. August stand die Donau bei Paks bei −129 cm. Nach Angaben der ungarischen Regierung hätte bei −132 cm eine weitere Turbine vom Netz genommen werden müssen. Damit wurde buchstäblich um einzelne Zentimeter gekämpft.
Zwei 80-m-Lastkähne werden teilversenkt
Für eine schnelle Anhebung des Wasserspiegels ließ Ungarn zwei Lastkähne unmittelbar im Bereich der Kraftwerkswasserentnahme positionieren.
Jeder der Kähne ist rund 80 m lang, 10 m breit und 3 m hoch. Ihre Tanks wurden kontrolliert mit Wasser gefüllt. Dadurch tauchten die Schiffe immer tiefer ein und wirkten als Strömungshindernis, das die Donau vor der Wasserentnahme zurückstaut.
Die Konstruktion musste erhebliche Strömungskräfte aufnehmen. Die Kähne wurden nach Regierungsangaben mit jeweils fünf Stahlseilen von 26 mm Durchmesser an Verankerungen befestigt. Dafür wurden rund 70 cm starke Erdschrauben etwa 8 m tief eingebracht.
Bis zum 18. August hatten die Schiffe ihre Eintauchtiefe um rund 1,5 m vergrößert. Der uferseitige Kahn hatte zu diesem Zeitpunkt bereits den Flussgrund erreicht. Hinter den Schiffen wurde zusätzlich Stein eingebracht, um die Folgen der veränderten Strömung zu beherrschen.
Die Maßnahmen zeigten Wirkung. Reuters berichtete am 19. August, dass die wasserbaulichen Eingriffe den örtlichen Wasserspiegel bereits um etwa 10 bis 15 cm angehoben hatten. Damit konnten die noch laufenden Turbinen zunächst weiterarbeiten.
Für 2 cm mehr Pegel werden 20 m³/s Wasser umgeleitet
Parallel griffen die Wasserbauer weiter flussaufwärts in die Verteilung des Donauwassers ein. Am Ráckeve-Soroksár-Donauarm wurde die Wasserführung über die dortigen Schleusen und Wehre verändert. Dadurch gelangten rund 20 m³ Wasser pro Sekunde zusätzlich in den Hauptstrom. Der berechnete Effekt in Paks: ungefähr 2 cm zusätzlicher Wasserstand.
Gerade diese Relation zeigt, wie knapp die Situation Mitte August war. Zwei Zentimeter zusätzlicher Pegel konnten helfen, die Marke von −132 cm nicht zu unterschreiten und damit eine weitere Leistungsreduzierung zu vermeiden.
145.000 m³ Stein für eine Sohlschwelle
Die Lastkähne sind nur eine kurzfristige Lösung. Parallel entsteht zwischen Paks und dem gegenüberliegenden Donauufer eine wesentlich größere wasserbauliche Konstruktion.
Unmittelbar neben dem Kaltwasserkanal lässt Ungarn eine Sohlschwelle errichten. Sie liegt im Flussbett und soll bei extremem Niedrigwasser einen Rückstau erzeugen.
Der Eingriff erstreckt sich über einen rund 300 m breiten Bereich der Donau. Die Schwelle wird ungefähr in einem Winkel von 45° zur Uferlinie angelegt.
Insgesamt sollen etwa 145.000 m³ Stein eingebaut werden. Davon sind rund 35.000 m³ für den zunächst wasserstandsanhebenden Teil vorgesehen. Weitere 110.000 m³ dienen unter anderem dazu, die Flusssohle gegen Ausspülungen zu sichern.
Gebaut wird von beiden Seiten gleichzeitig. Von Dunaszentbenedek aus arbeiten Maschinen vom Ufer in Richtung Flussmitte. Auf der Seite von Paks soll Material über Pontons und Lastkähne eingebaut werden.
Die erste funktionsfähige Stufe mit rund 35.000 m³ Stein soll nach dem derzeitigen Zeitplan bis zum 11. September geschlossen sein. Der Abschluss der gesamten Arbeiten ist für Ende November vorgesehen. Die ungarische Regierung veranschlagt die Kosten derzeit auf brutto 6,1 Mrd. Forint, umgerechnet rund 16,8 Mio. €.
Sohlschwelle soll rund 50 cm Wasserstand gewinnen
Nach Angaben der ungarischen Wasserbehörden wurde die Sohlschwelle für eine Situation ausgelegt, in der der Pegel auf etwa −140 cm fällt. Dann soll das Bauwerk den Wasserstand im Bereich des Kraftwerks um mindestens rund 50 cm anheben.
Dabei handelt es sich nicht um ein klassisches Wehr, das den gesamten Fluss absperrt. Die Konstruktion verändert vielmehr das Profil der Flusssohle und erzeugt damit bei niedrigem Abfluss einen Rückstau. Gleichzeitig muss die Donau weiterhin passierbar bleiben. Deshalb werden während des Baus Flussbett und Strömung fortlaufend vermessen und die weiteren Bauabschnitte an die tatsächlichen Bedingungen angepasst.
Auch in Deutschland wird derzeit versucht, die Donau mit wasserbaulichen Eingriffen besser an Niedrigwasser anzupassen – allerdings mit einem anderen Ziel. Zwischen Deggendorf und Vilshofen sollen unter anderem Buhnen, Parallelwerke und Eingriffe in die Flusssohle Frachtern künftig mehr nutzbare Abladetiefe verschaffen. Mehr dazu: „625 Mio. € für 32 km: Donauausbau soll Frachter durch Niedrigwasser bringen“.
Schon zuvor war die Donau zu warm
Niedrigwasser ist nicht das einzige Problem, mit dem Paks in diesem Sommer zu kämpfen hatte. Bereits Ende Juni und im Juli musste das Kraftwerk mehrfach Leistung reduzieren, weil das Donauwasser zu warm war. Ende Juni summierte sich die Leistungsreduzierung zeitweise auf 603 MW.
Am 18. Juli wurde 500 m unterhalb der Einleitung des erwärmten Kühlwassers ein Wert von 29,6 °C gemessen. Damit war der maßgebliche Eingriffswert von 29,5 °C überschritten. Die Kraftwerksleistung wurde daraufhin um insgesamt 160 MW reduziert. Einen Tag später lagen die Messwerte wieder unter der Grenze und alle vier Blöcke konnten erneut mit Nennleistung arbeiten.
Wenige Tage später wurde nicht mehr die Temperatur des Flusses, sondern dessen Höhe zum limitierenden Faktor.
Auch Rumänien und Bulgarien kämpfen mit der Donau
Paks ist mit dem Problem nicht allein. Das rumänische Kernkraftwerk Cernavodă musste infolge des historischen Niedrigwassers schließlich beide jeweils 706 MW starken Reaktoren abschalten. Noch am 22. August beschloss die rumänische Regierung weitere Maßnahmen, um mehr Donauwasser zur Kühlwasserentnahme des Kraftwerks zu leiten.
Auch im bulgarischen Kernkraftwerk Kozloduy musste die Leistung reduziert werden. Block 5 wurde wegen des niedrigen Donaupegels um rund 120 MW beziehungsweise 12 % zurückgefahren. Nach Reuters-Angaben war es das erste Mal in der 52-jährigen Geschichte des Kraftwerks, dass Niedrigwasser der Donau eine solche Maßnahme erforderlich machte.
Paks will die Wasserentnahme dauerhaft umbauen
Die Sohlschwelle ist deshalb nicht die einzige technische Konsequenz aus diesem Sommer. MVM arbeitet bereits an einer Anpassung der bestehenden Wasserentnahme. Die Ansaugrohre beziehungsweise Ansaugstutzen der Pumpen sollen künftig so angeordnet werden, dass das Kraftwerk auch bei noch niedrigeren Wasserständen weiter Strom erzeugen kann.
Nach Angaben des Betreibers hat die technische Bearbeitung bereits begonnen; die Umsetzung soll innerhalb einiger Jahre erfolgen.Zusätzliche Bedeutung bekommt diese Frage durch Paks II. Am Standort sollen zwei weitere Kernkraftwerksblöcke entstehen. Reuters berichtet, dass Ungarn nach den aktuellen Erfahrungen auch das Kühlkonzept der Erweiterung erneut prüft.
Ein Beitrag von:
