Itaipú

Itaipu ( ‚Fels‘, ‚Stein‘; i ‚der‘, ‚welcher‘, pú ‚klingt‘, ugs. ‚singt‘; ; auch Itaipu Binacional wegen der Beteiligung zweier Nationen) ist der Name eines Wasserkraftwerkes und der dazugehörigen Itaipu-Staumauer sowie des Itaipu-Stausees am Paraná an der Grenze zwischen Paraguay und Brasilien.

Bis zur Fertigstellung der Drei-Schluchten-Talsperre in der Volksrepublik China im Jahr 2006 war Itaipu bezüglich der Leistung das größte Kraftwerk der Erde überhaupt. Aufgrund der hohen Auslastung der Turbinen bleibt Itaipu hinsichtlich der Jahresenergieproduktion auch nach 2006 meist an erster Stelle.

Bauarbeiten

Das Kraftwerk ist ein Gemeinschaftsprojekt Paraguays und Brasiliens aus der Zeit der Militärdiktatur beider Länder. Die damaligen Präsidenten Brasiliens, Emílio Garrastazu Médici, und Paraguays, Alfredo Stroessner, fixierten am 23. April 1973 in Brasília vertraglich das Projekt. Der Bau wurde 1974 begonnen und 1982 (Bauwerk) bzw. 1991 (18. Turbine) fertiggestellt. Auf der Großbaustelle waren zirka 34.000 Arbeiter beschäftigt.Seit Mai 1984 gingen jährlich bis zur Fertigstellung zwei bis drei der Turbinen ans Netz. 2007 hat der brasilianische Präsident Luiz Inácio Lula da Silva nach der Erweiterung um zwei Turbinen in einer Zeremonie die Fertigstellung des Projekts verkündet. 145 Menschen kamen bei den Bauarbeiten ums Leben.

Leistung

Bis 2004 betrug die Nennleistung der insgesamt 18 Francis-Turbinen 12.600 Megawatt. Ab Anfang 2004 wurde die Anlage um zwei Turbinen erweitert; die Gesamtkapazität des Kraftwerkes beträgt seit Ende Oktober 2005 14.000 Megawatt. Die beiden zusätzlichen Turbinen, geliefert und eingebaut von der Firma Voith Hydro aus Heidenheim, dienen jedoch in erster Linie dazu, die Menge der erzeugten Energie konstant zu halten, wenn andere Turbinen aufgrund von Wartungsarbeiten abgeschaltet werden.

Das Regelarbeitsvermögen bei einem Wasserdurchfluss von durchschnittlich 10.500 m³/s beträgt 95 Terawattstunden pro Jahr, was einer mittleren Kraftwerksleistung von 10.800 Megawatt entspricht. Der Statordurchmesser der Synchrongeneratoren beträgt 16 Meter. 2008 wurde mit einer Ausbeute von 94,68 Terawattstunden die bis dahin höchste Realerzeugung eines Wasserkraftwerkes weltweit erreicht. 2012 waren es bereits 98,287 Terawattstunden. 2013 wurde mit 98,63 Terawattstunden eine neue Höchstmarke erreicht. Damit deckte Itaipu 2013 den Elektrizitätsbedarf Paraguays zu 75 Prozent, von Brasilien zu 16,9 Prozent. Seit seiner Inbetriebnahme 1984 und bis einschließlich 2013 hat Itaipu 2135 Terawattstunden Elektrizität generiert. 2016 wurde ein neuer Rekord bei der Gewinnung elektrischer Energie mit etwas mehr als 103 Terawattstunden erzielt.

Bereits zwei der 20 Turbinen haben bei voller Auslastung mit je 700 m³/s fast den gleichen Wasserdurchfluss wie die nahegelegenen imposanten Iguazú-Wasserfälle.

Zum Vergleich lieferte Isar 2 im Jahr 2006, als Kernreaktor mit der höchsten Jahresproduktion weltweit, 12,40 Terawattstunden.

Nutzung

Die auf der Seite von Paraguay befindlichen Generatoren erzeugen Drehstrom mit einer Frequenz von 50 Hz. Das brasilianische Netz arbeitet mit 60 Hz. Da der Großteil der in Paraguay erzeugten elektrischen Energie nach Brasilien exportiert wird, wird der Strom aus Paraguay erst in Gleichstrom umgewandelt und anschließend über eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) 850 km weit nach São Paulo transportiert, wo er auf 60 Hz umgewandelt wird.

Für Brasilien, welches vertragsgemäß die Gesamtanlage finanzierte, führte der Bau zu einer deutlich höheren Auslandsverschuldung. Allerdings ist Brasilien, welches nach der Inbetriebnahme etwa ein Viertel seines Stromverbrauchs von Itaipú bezog, auf das Kraftwerk angewiesen. Paraguay hätte das Riesenprojekt nicht selbst finanzieren und organisieren können. Aufgrund des mittlerweile gestiegenen Stromverbrauchs des Landes (ca. 6,8 Milliarden kWh im Jahre 2010 laut CIA Factbook), liegt der Anteil mittlerweile nur noch bei etwa einem Sechstel. Paraguay zahlt seinen Anteil der Erstellungskosten durch den Export des nicht benötigten Stroms an Brasilien, damit das Land mit den Einnahmen seine Schulden tilgen kann. Ein Teil der finanziellen Überschüsse des Kraftwerks wird als Kompensation für die Nutzung des Paraná den Anrainergemeinden beiderseits der Grenze zugeführt.

Errichtungskosten

Für die Errichtungskosten gibt es verschiedene Angaben, z. B. 19,6 Mrd. USD oder bis zu 60 Mrd. USD. Sie werden vom Betreiber Itaipu Binacional wie folgt angegeben: 11,9 Mrd. USD (Direktinvestitionen ohne Finanzierungskosten), 17,4 Mrd. USD (Anlagevermögen in der Bilanz 2014) bzw. 27 Mrd. USD (aufgenommene Darlehen inklusive Umschuldung).

Belegschaft

Im Jahr 2016 waren 3.038 Personen am Damm beschäftigt, 1.371 auf brasilianischer und 1.667 auf paraguayischer Seite.

Stausee und Staumauer

Bei normaler Stauhöhe wird der Paraná im Itaipu-Stausee auf eine Fläche von 1.350 km² und auf etwa 170 km Länge aufgestaut. Bei seinem maximalen Stauvolumen von rund 29 Milliarden m³ erreicht dessen Fläche sogar 1.460 km². Damit ist der See zweieinhalb mal so groß wie der Bodensee. Die dazugehörige Stauanlage – die Itaipu-Staumauer – ist 7.760 m lang und 196 m hoch.

Weiter flussabwärts im Süden Paraguays, an der Grenze zu Argentinien, befindet sich ein weiteres, riesiges Wasserkraftwerk am Paraná mit Namen Yacyretá und einer Leistung von 4.000 Megawatt, welches nach ähnlichem Muster als argentinisch-paraguayisches Gemeinschaftswerk von Argentinien vorfinanziert wurde.

Folgen

Insbesondere mit Blick auf die Veränderung der Umwelt werden bis heute die Kosten und Nutzen des Staudamms kontrovers diskutiert:

Der sauberen Energieerzeugung durch Wasserkraft stehen auch negative Aspekte gegenüber. Auch wenn die Relation zwischen dem Eingriff in die Natur und dem Nutzen aufgrund der produzierten Energiemenge bei Itaipu im Vergleich zu anderen Wasserkraftwerken günstiger ist, hat seine Errichtung die Umwelt verändert. Einige Tausend Ureinwohner verloren ihre Heimat, insgesamt mussten etwa 40.000 Menschen – vor allem Guarani-Indianer – umgesiedelt werden. Für die Errichtung der Talsperre wurde subtropischer Regenwald abgeholzt, Bereiche des Regenwaldes im Bereich des Stausees wurden, wie auch die Wasserfälle Sete Quedas bei Guaíra, dauerhaft überflutet.

Besuche

Auf brasilianischer Seite existiert am Rande von Foz do Iguaçu ein Besucherzentrum, in dem ein Informationsfilm über Bau und Betrieb der Anlage gezeigt wird und von dem aus mehrmals täglich Bustouren zum Kraftwerk starten. Auf paraguayischer Seite gibt es ein vergleichbares Besucherzentrum bei Hernandarias nördlich von Ciudad del Este. Es finden Touren bzw. Führungen mit unterschiedlichem Umfang und Schwerpunkt statt. Von paraguayischer Seite aus sind die Besichtigungen kostenlos, auf Brasiliens Seite muss ein Eintritt entrichtet werden.

Freitags und samstags wird am Abend eine von Musik untermalte Lichtschau veranstaltet, bei der die Staumauer mit 519 Scheinwerfern angestrahlt wird. Hierfür wird eine Leistung von insgesamt (Licht und Musik) 1 MW aufgewendet. Zu dieser Veranstaltung findet von beiden Seiten ein Buszubringerdienst statt.

Während der Bauphase hatten Architekten, Ingenieure und Studenten die Möglichkeit, auch das Innere des Bauwerkes und der Turbinen zu besichtigen.

Seit 2005 werden auf der brasilianischen Seite nun auch „technische“ Führungen angeboten, bei denen Touristen das Innere der Staumauer und die Turbinen besichtigen können.

Philip Glass, einer der bekanntesten zeitgenössischen US-amerikanischen Komponisten, schrieb 1989 nach dem Besuch des Staudamms das Werk "Itaipu".

Technische Daten

• Bauart: Hohle Gewichtsstaumauer (im Bereich des ehemaligen Flussbetts), massive Gewichtsstaumauer (im Bereich des ehemaligen Umleitungskanals), Pfeilerstaumauer (beidseitig an den zentralen Teil anschließend), Steinschüttdamm und Erdschüttdamm
• Bauzeit: 1975 bis 1982 (Anschaltung der ersten Turbinen; die vorerst letzten Turbinen wurden 2005 in Betrieb genommen)
• Kronenlänge (Damm und Mauer): 7.760 m
• Höhe der Staumauer: 196 m
• Höchstes Stauziel: 190 m
• Normaler Wasserpegel: 100 m (tiefste Stelle)
• Staukapazität für Hochwasser: 29.000.000 m³
• Gesamtstauraum: 29 Mrd. m³ (zum Vergleich: Bodensee: 48,5 Mrd. m³)
• Wasseroberfläche: minimal 1.305 km²; normal 1.350 km²; maximal 1.460 km² (zum Vergleich: Bodensee: 539 km²)
• Stauseelänge: 170 km
• HWE-Bemessungs-Wassermenge: 62.200 m³/s (HWE = Hochwasserentlastung)
• Nennleistung: 12.600 Megawatt (bis 2004); 14.000 Megawatt (seit Ende 2005)
• Verwendete Generatoren: Schenkelpolgeneratoren mit je 824 MVA
• Verwendete Turbine: Francis-Turbine
• Regelarbeitsvermögen: 95 Terawattstunden pro Jahr
• Stauseebreite: 7–12 km
• Umzusiedelnde Personen: 40.000 Menschen

Bauvolumen:

• Abtragung von Erde und Felsen: 63,85 Mio. m³
• Auffüllung von Erde und Felsen: 15 Mio. m³
• Beton: 12,57 Mio. m³

(Angaben: Itaipu Binacional)

Stromleitungen

Der Stromtransport in den Großraum São Paulo erfolgt über 765-kV-Hochspannungsleitungen (für die Erzeugung auf brasilianischer Seite) und zwei bipolare 600-kV-Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen mit 785 bzw. 805 Kilometer Länge (für den auf der paraguayischen Seite erzeugten Strom). Eine HGÜ-Lösung war nötig, da die Generatoren auf paraguayischer Seite Dreiphasenwechselstrom mit 50 Hz liefern, während Brasilien 60 Hz benötigt. Die Stromrichterstationen befinden sich in Foz do Iguaçu und in Sao Roque bei São Paulo, Brasilien.

Weblinks

• www.itaipu.gov.br Seite des brasilianischen Staates über Itaipu (portugiesisch, spanisch und englisch)
• www.itaipu.gov.py Seite des paraguayischen Staates über Itaipu (spanisch, portugiesisch und englisch)
• Seite mit technischen Details (englisch)