Das Kraftwerk
Der Standort
Das Kraftwerk der toesStrom AG liegt versteckt am Ende eines Taleinschnittes den sich der Fluss Töss zwischen Pfungen und Freienstein durch den Sandstein gegraben hat. Die Strassen umgehen diesen Abschnitt beidseits in der Höhe. Das Kraftwerk ist am Ausgang dieses Taleinschnitts ins rechten Ufer hineingebaut. Ehemals auf dem Gelände der Spinnerei Blumer & Söhne im Dorf Freienstein Kanton Zürich, seit einigen Jahren liegt es am Ende des Shedweg. (Vor dem Strassen Neubau war die Zufahrt über die Kennelwiesstrasse)
Landeskarte 1 : 10'000 des Bundesamt für Landestopografie swisstopo
(Der Link öffnet externen Inhalt in einem neuen Tab/Fenster)
https://map.geo.admin.ch
2 Luftaufnahmen aufgenommen von der Schweizer Luftwaffe. Je eine vor und eine nach dem Bau, Fotos von der Umgebung und natürlich auch vom Bau finden Sie unter der Seite Bilder Filme
Die Alten Turbinen
Die ehemalige Spinnerei der Firma Blumer Söhne & Cie in Freienstein an der Töss besteht bereits seit 1836. Die Spinnereimaschinen wurden ursprünglich von einem Wasserrad angetrieben. Später erfolgte der Antrieb der Transmissionsriemen mittels Wasserturbinen verschiedener Bauart. Im Jahr 1918 wurde die gesamte Anlage auf elektrischen Betrieb umgerüstet. Die Francisturbine von 1918 wurde 1941 durch eine Kaplanturbine ergänzt. Die alte Form der imposannten Wehranlage bestand seit den 1940er Jahren bis zum Beginn des Umbau's 2002. Der Zuleitungskanal zu den beiden alten Turbinen war bereits zu einem grossen Teil verlandet und wurde im Juli 2004 nach Denkmalschutz Auflagen verschmälert und mit einer Minimalwassermenge versehen damit er auch in Zukunft als solcher erkennbar bleibt. Die alte Francisturbine mit ihrem schönen Schwungradgenerator hält ihren Dornröschenschlaf.
Standorte der alten Turbinen
Der schöne Schwungrad Generator der alten Francisturbine
Die alte Konzession
Die Nutzung von Wasserkraft, das Stauen von Oberflächengewässern und die Entnahme von Wasser benötigen eine kantonale Bewilligung (wasserrechtliche Konzession). Hier können Sie die alte Konzession unserer Vorgänger aus dem Jahr 1942 studieren.
Inhalt von Die Alte Konzession von 1942 ausblenden
Aus dem Protokoll des Regierungsrates
Sitzung vom 2. Oktober 1941
2473. Wasserrecht
Am 24. März 1941 reichte die Firma Blumer Hirzel & Cie ein Gesuch um Bewilligung zum Einbau einer neuen Kaplanturbine von 4200 l /sek. Schluckfähigkeit an Stelle der ihr am 29. Dezember 1904 bewilligten Francisturbine von 3800 l/sek. in ihrer Spinnerei in Freienstein (Wasserrecht Nr. 33 Bezirk Bülach) ein. Das Gesuch ist gemäss Verfügung vom 30. April 1941 veröffentlicht worden. Einsprachen sind nicht eingegangen. Gleichzeitig mit der Bewilligung einer neuen Turbine ist eine bereinigte Verleihung für dieses Wasserrecht auszustellen. Die Anlage ist aufgrund einer Konzession vom 5. März 1836 errichtet worden. Seither hat der Regierungsrat zahlreiche Abänderungen und Erweiterungen bewilligt. Heute besteht die Anlage aus einem Wehr mit verbreitertem Zulaufkanal, an den zwei Turbinen je mit eigenem Ablaufkanal anschliessen. Ferner hat der Kanal zirka 30m und zirka 130m unterhalb des Einlaufs je einen Über- und Leerlauf und bei der unteren Turbinenanlage einen Leerlauf und eine automatische Regulierklappe. Die Masse sind letztmals im Jahre 1887 festgesetzt worden: eine Kontrolle ergab nach Umrechnung auf den neuen Horizont nur geringe Abweichungen. Die letzte Wasserzinsfestsetzung hat im Jahre 1902 stattgefunden unter Berücksichtigung eines Gefälles von 6.92m, einer nutzbaren Wassermenge von 3100 l/sek. und einer Zinsfreien Kraft von 35 PS. Dies ergab einen Zins von Fr.1506 (286 â 35 = 251 BPS à Fr.6). Für die erweiterte Anlage ergibt sich bei 6.92m Gefälle und 5800 l/sek. nutzbarer Wassermenge eine Totale Bruttoleistung von 535 BPS und unter Berücksichtigung der Zinsfreien Kraft von 35 PS ein Wasserzins von Fr.3000. Der Unterhalt der Tössufer 750m flussaufwärts des Wehres und 15m flussabwärts, resp. Rechtsufrig bis zur Grenze des eigenen Grundstückes ist der Beliehenen bereits am 5. März 1836 Überbunden worden. Gemäss dem heute gültigen Wasserbaugesetz ist die Unterhalts- und die Reinigungspflicht der ganzen Töss von der Beliehenen auf die gleiche Länge zu Übernehmen. In den bisherigen Bewilligungen ist weder eine Fischtreppe noch ein Minimalabfluss für die Speisung des Flussbettes unterhalb des Wehres verlangt worden. Da eine Fischwanderung flussaufwärts nicht alleine infolge der Wasserkraftwehre, sondern auch infolge der natürlichen Hindernisse beim Hard-Wülflingen ausgeschlossen ist und keines der vorhandenen Wehre eine Fischtreppe hat, kann auch in diesem Falle von einer solchen abgesehen werden: dagegen ist im Interesse der Fischereiwirtschaft zu verlangen, dass dem Flussbett direkt unterhalb des Wehres während der Zeit vom 15. September bis 30. November ständig mindestens 150 l/sek Wasser zufliessen. Mit der Vergrösserung der Schluckfähigkeit der Turbinen von 3600 + 3800 = 7400 l/sek. auf 3600 + 4200 = 7800 l/sek. wird die Leistung der Wasserkraftanlage entsprechend erhöht. Die Mehrleistung untersteht gemäss § 32 des Wasserbaugesetzes den Bestimmungen über Dauer, Rückkauf und Heimfall. Das Wasserrecht ist im bisherigen Umfange unbefristet :Die Bewilligung zur Erweiterung wird zweckmässigerweise auf 50 Jahre erteilt. Der Rückkauf eines Teils der Anlage kommt für den Staat nicht in Frage. Andererseits steht dem Staate durch den Heimfall nach Ablauf der Bewilligung das Recht an derjenigen Mehrleistung zu, die die Anlage durch die Heimfallpflichtige Erweiterung erzeugen kann. Der Staat ist berechtigt diese Mehrleistung dem Wasserrechtsinhaber im Zeitpunkte des Heimfalls gegen entsprechende Entschädigung und unter Verlängerung der Verleihdauer des Rechtes auch weiterhin zu überlassen oder unter Übernahme eines entsprechenden Anteils an den Betriebs-, Unterhalts- und Erneuerungskosten anderweitig zu verwerten.
Der Bewilligung des Umbauses steht unter vorstehenden Bedingungen nichts entgegen.
Auf Antrag der Baudirektion beschliesst der Regierungsrat:
1. Der Firma Blumer Hirzel & Cie., in Rorbas-Freienstein, als Inhaberin eines Wasserrechtes für eine Wasserkraftanlage an der Töss in Freienstein, zum Betriebe einer Spinnerei, wird als Ersatz der früheren Wasserrechtsverleihungen und in Erweiterung derselben das Recht verliehen, gemäss den nachstehend bezeichneten Plänen das mit der bestehenden Werkanlage nutzbare Wasser der Töss durch ein zirka 5m hohes festes Wehr mit aufgesetzten 75cm hohen beweglichen Klappen zu fassen, in einen zum Weiher erweiterten Zulaufkanal von zirka 260m Länge abzuleiten, von diesem je mit besonderem kurzem Stichkanal den zwei bestehenden Turbinen zuzuleiten und durch zwei Abläufe der Töss zurückzugeben.
Die bewilligten Turbinen sind:
a) Eine Francisturbine mit 3600 l/sek. Schluckfähigkeit im unteren Turbinenhaus,
b) Eine neue Kaplanturbine mit 4200 l/sek. Schluckfähigkeit im oberen Turbinenhaus
(Wasserrecht Nr. 33 , Bezirk Bülach)
I
Für die Verleihung sind folgende Pläne massgebend:
Lageplan 1:750 vom 6. Juli 1887 ( Plan Nr. 2)
Wehrklappen 1:50 vom Oktober 1891 (Plan Nr .4)
Selbsttätige Leerlaufklappe 1:20 vom 20. November 1915 (Plan Nr. 6)
Untere Turbine 1:50 vom 19. Februar 1918 (Plan Nr.8)
Obere Turbine 1:50/20 vom 21. Juli 1941 (Plan Nr. 9)
Schalungsplan Obere Turbine
Installationsplan 1:50 vom 9. Juli 1941 (Plan Nr. 10)
Gesamt Situation 1:750 vom 19. August 1941 (Plan Nr. 11)
Gesamt Längenprofil 1:750/50 vom 21. August 1941 (Plan Nr.12)
Die Masse der Hauptbestandteile der Wasserkraftanlage werden wie folgt festgesetzt:
Höhenfixpunkte m ü.M. Repère Pierre du Niton. Genf 373.600
A. Auf eisernem Bolzen am Giessereigebäude ca. 25m oberhalb des Wehres. Südwestseite 0.5m von der tössseitigen Ecke. 0.15m unter Sockelkante 365.719
B. Oberkante des eisernen Stauzeichens in der rechten Tössufermauer. 1.0m oberhalb der Einlauffalle, 2.0m über der festgesetzten Oberkante der aufgestellten Staufallen 363.490
Auf eisernem Holm der Kanaleinlauffalle daselbst Rechtsseitiges Ende 365.624
C. Auf Kopf des Wassermarksteines zwischen Töss und Kanal, 21 m vom Kanaleinlauf, 1.6 m von der Kanalmauer 364.508
D. Auf Messingbolzen an Südseite des Heizungsgebäudes (Hofdurchfahrt) , 1.10m von der Ostecke, 0.5m über betoniertem Boden 364.275
E. Auf eisernem Stauzeichen in der linken Mauer des Zulaufkanals 8.85m oberhalb der Spinnerei (festgesetzte Oberkante der aufgestellten Staufallen des Wehres)
F. Auf Falz der Fensterbänke, am oberen Turbinenhaus (Weberei), Tössseite 8.0m von der Ostecke 361.577 1.25m von der Ostecke 361.833
G. Auf eisernem Bolzen an der Spinnerei, Tössseite 0.5 m von der Westecke. 0.15m unter Sockelkante 360.833
H. Auf Kopf des Wasser Marksteines, oberhalb der Stirnmauer am Ende des eingedolten Ablaufkanals 359.718
I. Auf eisernem Stauzeichen in der rechten Mauer des Ablaufkanals, 3.7 m unterhalb der Stirnmauer der Einwölbung rund 1m über dem Wasserspiegel 357.191
K. Auf Kopf des in die rechte Ufermauer des Ablaufkanals eingemauerten Wassermarksteines, 1.4m unterhalb des Stauzeichens 358.025
Wasserkraftanlage:
a) Wehr in der Töss, Breite total 35.4m. Grundschwelle 362.740
Oberkante der aufgestellten Klappen (obere Grenze des Gefälles) 362.740
b) Kiesfalle rechts. Lichtweite 1.3m Grundschwelle 361.880
Oberkante geschlossene Falle 363.150
c) Kanaleinlauffallen. Lichte Weite 2 x 2.55m Grundschwelle 362.000
d) Oberer Kanalüber- und Leerlauf. Lichtweite 1.92m Grundschwelle 361.540
Oberkannte der geschlossenen Falle 363.150
e) Mittlerer Kanalüber- und Leerlauf. Lichtweite 0.9m Grundschwelle 361.040
Oberkante der geschlossenen Falle 363.480
f) Selbsttätige Leerlaufklappe. Lichtweite 2.55m Grundschwelle 361.930
Oberkante der aufgerichteten Klappe 363.340
g) Oberer Ablaufkanal. 2.6m breit. Tösssohle am Kanalauslauf 355.910
h) Unterer Ablaufkanal. 3.6m breit. Sohle am Ende des Gewölbes 355.400
i) Tösssohle am Kanalauslauf 355.800
Wasserspiegel daselbst (Mittel) (untere Grenze des Gefälles) 356.500
II
Für diese Verleihung gelten folgende Bedingungen:
a) Die beigelegten allgemeinen Konzessionsbedingungen für Wasserrechte ohne Ziffer 3a
L. Besondere Bedingungen:
1. Der beliehenen liegt die Pflicht des Unterhalts und der Reinigung des Bettes und der beidseitigen Ufer der Töss von der Wehrkante 750m flussaufwärts und 45m Flussabwärts, ferner des rechten Ufers abwärts bis 23m unterhalb des Kanalauslaufes (Grundstückgrenze), sowie des Tössbettes vor den Über-, Leer-, und Kanalausläufen, soweit dasselbe durch den Wasserabfluss aus diesem Kanal beinflusst wird, in ihren Kosten ob.
2. Das Tösswasser darf nicht geschwellt werden, es ist entsprechend dem Zufluss weiterzuleiten.
3. Sobald das Wasser die Schwellbretter um 10 cm überfliesst, sind diese sukzessive nach Bedarf umzulegen. Zu diesem Zwecke muss eine unter allen Umständen sicher wirkende Vorrichtung vorhanden sein.
4. Die selbsttätige Überlaufklappe ist derart zu regulieren, dass ein gleichmässiger Wasserabfluss entsteht.
5. Die Beliehene hat im Interesse der Fischereiwirtschaft dafür zu sorgen, dass dem Flussbett beim Wehr direkt unterhalb desselben während der Zeit vom 15. September bis 30. November ständig eine Wassermenge von mindestens 150 l/sek. zufliesst.
6. Den Weisungen der Wasserbauorgane ist stets Folge zu leisten.
III
Die neue Turbine ist bis 1. Mai 1942 einzubauen. Die Fertigstellung ist der Baudirektion unverzüglich anzuzeigen. Zum Zwecke der Kontrolle der Anlage, der Feststellung der Schluckähigkeit der Turbinen und der eventuellen Neufestsetzung des Wasserzinses.
IV Bei einem mittleren nutzbaren Wasserzufluss von 5800 l/sek., einem Bruttogefälle von 6.92m, sowie einer zinsfreien Kraft von 35 PS wird für dieses Wasserrecht der jährliche Wasserzins auf Fr. 3000 (535 PS à 35 PS = 500 PS à Fr. 6) festgesetzt. Dieser Zins ist je auf den 30. Juni fällig, zum ersten Male Gemäss dieser Verleihung auf den 30. Juni 1942.
V
Die Bewilligung für die Vergrösserung der Schluckfähigkeit der Turbinenanlage von 7400 l/sek. auf 7800 l/sek. erlischt nach 50 Jahren, das heisst am 31. Dezember 1991. Auf diesen Zeitpunkt ist der Staat berechtigt, die durch die vorerwähnte Vergrösserung erzielte Mehrleistung gegen eine entsprechende Entschädigung und unter Verlängerung der Verleihungsdauer des Rechtes, der Wasserrechtsinhaberin weiterhin zu überlassen oder unter Übernahme eines entsprechenden Anteils an den Betriebs-, Unterhalts- und Erneuerungskosten anderweitig zu verwerten.
VI
Die Regierungsratsbeschlüsse vom 5. März 1836, 19. August 1837, 28. Juli 1866, 21. Februar 1874, 28. April
1883, 30. August 1884, 12. Mai 1892, 29. Dezember 1904, 16. März 1918, die Wasserzinsfestsetzung vom 20. November 1902, sowie allfällige weitere frühere Beschlüsse und Verfügungen, soweit sie diese Wasserrechtsverleihung betreffen werden aufgehoben.
VII
Es wird vermerkt, dass dieses Wasserrecht nach dem Jahre 1816 begründet, jedoch der Zins für 35 PS losgekauft wurde. Es ist daher für 35 PS zinsfrei, im übrigen zinspflichtig, für einen Ausbau auf 7100 l/sek. in der Dauer unbefristet für einen solchen von 400 l/sek. befristet bis 31. Dezember1991.
VIII Die Beliehene hat diese Verleihung beim Grundbuchamt Embrach als selbstständiges und dauerndes Recht anzumelden, die in Dispositiv VI. angeführten Beschlüsse löschen zu lassen und der Baudirektion hierüber binnen 4 Wochen eine Bescheinigung zuzustellen.
IX Die Beliehene hat an die Staatskanzlei eine Staatsgebühr von Fr. 50, sowie die Ausfertigungs- und Stempelgebühren zu entrichten.
X Mitteilung an Blumer Hirzel & Cie., Rorbas / Freienstein, unter Beilage der allgemeinen Konzessionsbedingungen für Wasserrechte und der Plandoppel, an den Gemeinderat Freienstein, das Grundbuchamt Embrach unter Beilage der allgemeinen Konzessionsbedingungen für Wasserrechte zur Eintragung ins Grundbuch gemäss Verordnung des Obergerichtes und an die Direktion der Finanzen und der öffentlichen Bauten.
Zürich, den 2. Oktober 1941
Vor dem Regierungsrate,
Der Staatsschreiber:
Inhalt von Die Alte Konzession von 1942 ausblenden
Das erneuerte Kraftwerk
Anfang Juni 2004 wurde die Stromproduktion aufgenommen.
Beim Kraftwerk handelt es sich um eine Produktions-Anlage zur Erzeugung von zirka 2,45 GWh elektrischer Energie pro Jahr aus sauberer und erneuerbarer Quelle. Die neue Turbinenanlage beim umgebauten Wehr ersetzt die bereits bestehenden, aber seit Jahren ungenutzten alten Turbinen auf dem Areal der alten Spinnerei. Die Gewässerdurchgängigkeit wird seit dem Umbau durch einen Fischpass am Wehr erreicht. Dieses wurde dadurch als Barriere eliminiert und die Töss flussaufwärts in ihrer biologischen Vielfalt aufgewertet.
Update:
Auf Anordnung des BAFU (Bundesamt für Umwelt) müssen wir den Fischpass / Durchgang sanieren. In den nächsten Jahren wird darum ein neuer, verbesserter Fisch Auf- und Abstieg gebaut der den bereits seit 2005 bestehenden ersetzen wird.
Die Grundlage dafür bildet das Bundesgesetzt über die Fischerei 923.01. Dieses wurde zuvor auf Grund einer Initiative per Verordnung angepasst. Die uns durch diesen angeordneten / vorgeschriebenen Umbau entstehenden Kosten werden gemäss Art. 34 des Energiegesetzes 730.0 über die Sonderabgaben auf Ihrer Energierechnung finanziert und somit von der Öffentlichkeit getragen.
Eine weitere Auflage. diesmal vom AWEL (Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft des Kanton Zürich) schreibt uns vor gleichzeitig mit diesen Bauarbeiten das Kraftwerk einer grösseren Revision zu unterziehen. Diese Kosten werden von der Betreibergesellschaft getragen.
Stand Juni 2024 nähert sich die Planung ihrem Ende und nach Vorliegen aller Bewilligungen sollte in ein bis zwei Jahren mit den Arbeiten begonnen werden können.
Informative und technische Daten
Konzessionsdauer 60 Jahre bis 31.12.2061
Bauzeit des Kraftwerks Juli 2002 bis Mai 2004
Die Inbetriebsetzung erfolgte anfang Juni 2004
Umgebungsarbeiten und die zweite Fischtreppe bei der alten Brücke ab April 2005 bis September 2005
Investitionssumme rund 3.6 Millionen Franken
Anordnung der neuen Kraftwerkszentrale rechtsseitig, direkt neben dem Wehrfeld 3 im Ufer
640 Tonnen Altlasten entsorgt
Baugrubenaushub 2800m³
Konstruktionsbeton 830m³
Beton-Armierungs-Stahl 110 Tonnen
Auslegung des Wehres für das Abführen des 1000-jährigen Hochwassers von 420m³/s über das umgebaute Wehr ohne Ausuferung im Oberwasser.
Wehrfeld 1: Bestehendes altes Wehr mit fester Überfallhöhe
Wehrfeld 2: Umbau auf eine hydraulisch angetriebene, regelbare Stauklappe Höhe 2.20m Breite 12.05m
Wehrfeld 3: Umbau auf eine hydraulisch angetriebene, regelbare Stauklappe Höhe 3.40m Breite 8.80m
Eine Restwassermenge ist nicht notwendig da das Wasser direkt unterhalb des Wehres wieder zurück in die Töss fliesst. (Ausser dem Wasser für den Fischpass und den alten historischen Zulaufkanal)
Die Lage des Kraftwerks beim Wehr
Die Verteilung der mittleren durchschnittlichen Abflüsse übers Jahr ist mit 51% leicht winterlastig.
Von Oktober bis März beträgt der mittlere Abfluss in Freienstein 8.4m3/s
Von April bis September beträgt der mittlere Abfluss in Freienstein 8.0 m3/s.
Stauziel auf 363.49 m ü.M.
Netto-Fallhöhe (im Mittel) ca. 5.88 m
Ausbauwassermenge = Grösste turbinierbare Abflussmenge ca. 12 m³/s (wird durchschnittlich an 63 Tagen im Jahr erreicht oder Überschritten.)
Mittlere turbinierbare Abflussmenge ca. 6.0 m3/s
Kleinste turbinierbare Abflussmenge ca. 1.8 m3/s
Turbinenanlage: Doppelt regulierte, Vertikale Kaplanturbine mit aufgebautem Generator
Laufraddurchmesser ca. 1500 mm
Drehzahl Turbine und Generator 273 U/min
Synchron Generator mit Nennleistung 670 KVA, Nennspannung 420 V, Nennstrom 922 A, Frequenz 50 Hz, Leistungsfaktor 0.9
Steuerung durch vollautomatische Netzparallel Schaltanlage mit Turbinenregelung
max. elektrische Leistung ca. 610 kW
Berechnete Jahresproduktion bei 14 Tagen Stillstand wegen Störungen, Reparaturen und 10 Tagen Stillstand wegen ungenügender Wasserführung der Töss (<1.8 m3/s) 2.45 Millionen kWh/Jahr
Fischtreppe ausgeführt als Schlitzpass, Höhenunterschied 6.59 m, Schlitzweite 15cm, Beckenbreite 1.2m, Beckenlänge 1.92m, Höhenunterschied pro Becken 0.20m, Anzahl Becken 32, Gesamtlänge 61.5 m, Durchfluss 0.15 m³/s
Das erfreuliche:
Die Energie welche zum Bau dieses Kraftwerks verbraucht wurde, wird bereits in wenigen Monaten zurückgewonnen sein und von da an produziert die toesStrom AG Strom aus erneuerbarer Quelle, der die Umwelt nur sehr wenig belastet!
Die Produktionszahlen
Die Produktionszahlen unseres Lauf-Wasserkraftwerkes werden normalerweise am Ende des darauf folgenden Monats auf unserer Website bekannt gegeben. (Die Januar Produktion also etwa ende Februar)
Unsere Neuigkeiten und die monatlich aktualisierten Produktionszahlen finden Sie unter:
Startseite mit Neuigkeiten und Produktionszahlen
Nach etwa ein oder zwei Monaten wandern die vergangenen Inhalte von der Startseite weiter ins Archiv um Platz für neues zu schaffen.
Grossartig, Sie haben es ja bereits gefunden! Das Produktionszahlen Archiv
Zum Seitenanfang