Ersatzneubau Kleine Schleuse Kiel-Holtenau, Elektrotechnik
Ausgangslage
Der Nord-Ostsee-Kanal ist vor dem Panamakanal und dem Suezkanal der meist genutzte Seekanal der Welt. Daher kommt ihm eine hohe wirtschaftliche Bedeutung zu. Jährlich nutzen mehr als 30.000 Schiffe und etwas 10.000 Sportboote den Kanal. Von der Nordsee her ist die Zufahrt über die Schleusenanlage Brunsbüttel und von der Ostsee über die Schleusenanlage Kiel-Holtenau möglich. Letztere besteht aus der Kleinen und der Großen Doppelschleuse, wobei 70 % der Schiffe, die den Nord-Ostsee-Kanal befahren, die Kleine Schleuse Kiel-Holtenau nutzen können. Daher ist diese für den reibungslosen Betrieb des Kanals essenziell.
Die Kleine Schleuse wurde 1895 und die Große Schleuse 1914 in Betrieb genommen. Aufgrund von Rissen im Mauerwerk ist die Standsicherheit der Kleinen Schleusenkammern gefährdet, weshalb diese seit 2014 stillgelegt sind. Zur Stabilisierung der Kammerwände wurden an den Schleusenhäuptern Fangedämme eingebaut und anschließend die Schleusenkammern mit Seesand verfüllt. Durch diese Maßnahme sind die Schleusenkammern bis zum Rückbau (voraussichtlich ab 2023/2024) gesichert.
Aufgabenstellung
Da eine Instandsetzung der Kleinen Schleuse nicht möglich ist, wird an vorhandener Stelle ein Ersatzneubau der Schleusenkammern umgesetzt. In diesem Zug werden die nutzbaren Abmessungen der Kammern erhöht, sodass zukünftig Schiffe bis zu einer Länge von 155 m, einer Breite von max. 21,5 m und einem Tiefgang von 8,5 m die Kleine Schleuse Kiel-Holtenau nutzen können. Bis zur Inbetriebnahme der neuen Kleinen Schleusenkammern wird der Schiffsverkehr über die Große Schleuse abgewickelt. Im Anschluss an den Neubau der Kleinen Schleuse Kiel-Holtenau werden die Großen Schleusenkammern nacheinander instand gesetzt.
Leistungen
Der Ersatzneubau der Kleinen Schleuse Kiel umfasst unter anderem die Erneuerung der gesamten technischen Ausrüstung. Hierfür wird die vorhandene Technik zurückgebaut und anschließend neu geplant und aufgebaut. Dabei ist zu beachten, dass der Betrieb der übrigen Anlagen und der großen Schleuse jederzeit möglich sein muss, weshalb entsprechende Kabel und Leitungen umverlegt und Provisorien entwickelt wurden.
Im Bereich der Energietechnik wurde die Versorgung aller elektrotechnischen Verbraucher geplant, indem der Anschluss an das Energienetz der Schleusenanlage sowie die benötigten Niederspannungshaupt- und ‑unterverteilungen erarbeitet wurden. Der Energiebedarf der einzelnen Verbraucher wurde für mehrere Szenarien ermittelt und anhand dieser Werte wurden Leistungsbilanzen erstellt. Als größte Verbraucher im Schleusenbetrieb schlagen hierbei die Hydraulikaggregate mit 104 kVA je Stemmtor zu Buche. Zudem wurde eine Netzstruktur erarbeitet sowie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung geplant. Durch Letztere ist eine kontinuierliche Stromversorgung aller wichtigen Nachrichten- und Steuerungsbestandteile gegeben.
Die Steuerung der Schleusenanlage erfolgt über eine Speicherprogrammierbare Steuerung, die Ansteuerung der Antriebe wird über Frequenzumrichter realisiert. Um Ausfällen vorzubeugen, wird die Zentralsteuerung redundant ausgeführt. Geplant ist, dass die Kleine Schleuse vom Bedienstand des Betriebsgebäudes gesteuert wird. Für die Zukunft ist eine gemeinsame Leitzentrale für die Große und die Kleine Schleuse angedacht.
Weiterhin wurden die Lichtsignalanlage nach Vorgaben der WSV unter Berücksichtigung der für den NOK spezifischen Randbedingungen geplant und ein Kamerakonzept für die Videotechnik der GDWS umgesetzt. Auch die Laut- bzw. Wechselsprechanlage ist Teil unseres Planungsauftrags, damit eine Kommunikation zwischen Bedienpersonal und Schiffsführer möglich ist. Zur Ermittlung der Pegelstände im Nord-Ostsee-Kanal, in der Förde und in der jeweiligen Schleusenkammer kommen Pegelmessstellen und eine Betriebspegelanlage zum Einsatz. Zudem wurde eine Beleuchtungsanlage nach Vorgabe der WSV geplant und eine Beleuchtungsberechnung durchgeführt. Hier wurden die Anforderungen für Außen-, Innen- und Sicherheitsbeleuchtung berücksichtigt. Auch den Themen Blitzschutz, Erdung und Potentialausgleich haben wir uns gewidmet, indem ein entsprechendes Konzept erarbeitet wurde. Die Durchführung der Risikobeurteilung nach Maschinenrichtlinie war ebenso Teil des Auftrags.
Herausforderungen und Besonderheiten
Um Erfahrung in der Bearbeitung von Projekten nach der BIM-Methode zu sammeln, hat sich die Planungsgemeinschaft entschieden, die Planungsleistungen für den Ersatzneubau Kleine Schleuse Kiel-Holtenau nach der BIM-Arbeitsmethode zu erbringen. Somit liegen am Ende alle Informationen digital vor und ein fachübergreifendes digitales Gebäudemodell ist entstanden. Die Erkenntnisse und erarbeiteten Lösungsansätze sind für zukünftige Projekte essenziell und bieten den Planungsbüros die Möglichkeit, eng und mit weniger Schnittstellen zusammenzuarbeiten.
Eine Herausforderung in diesem Projekt ist die Gewährleistung des reibungslosen Weiterbetriebs der Großen Schleuse während des Rück- und Neubaus der Kleinen Schleuse. Um diese ermöglichen, wurden Provisorien geplant sowie benötigte Kabel und Leitungen umverlegt.
