Wasserkraft auf einen Blick
Wasserkraftwerke liefern günstige und CO2-freie Energie
Sie decken aktuell ca. 56% des Schweizer Strombedarfs
Wasserkraft ist die effizienteste Form der Energiegewinnung in der Schweiz und damit sehr kostengünstig
Wie keine andere erneuerbare Energiequelle leistet Wasserenergie eine konstante Grundlast im Netz und kann Schwankungen ausgleichen (Speicherkraftwerke)
Sogenannte Pumpspeicherwerke sind «Batterien», in dem sie bei Stromüberschuss Wasser hochpumpen und speichern und bei Bedarf daraus wieder Strom produzieren
Das Ausbaupotenzial von Wasserkraft ist in der Schweiz aus Landschafts- und Naturschutzgründen weitgehend ausgeschöpft
Die Schweiz verfügt über 693 Wasserkraftwerke mit mehr als 0.3 MW Leistung. Zusammen erzeugen sie 37 TWh elektrische Energie (Laufkraftwerke 15 TWh 41% und Speicherkraftwerke 22 TWh 59%).
Grundlagen
Wasserkraft wird seit über hundert Jahren zur Energiegewinnung eingesetzt. Die Wasserkraft funktioniert durch die Umwandlung der potenziellen Energie des Wassers (aus der Höhendifferenz zwischen Stauwehr und Turbine) in Rotationsenergie der Wasserturbinen, die ihrerseits Generatoren antreiben und Strom erzeugen.
Es gibt zwei Typen von Wasserkraftwerken:
Fluss- oder Laufkraftwerke:
Sie funktionieren mit kleinen Höhendifferenzen, wenig Druck und langsam fließendem Wasser. Diese Kraftwerke sind Grundlastwerke und liefern bei ausreichend Wasser durchgehend Strom (24h/Tag). Ihre Stromproduktion ist saison- und niederschlagsabhängig und nur eingeschränkt regulierbar. In der Schweiz sind die Kapazitäten weitgehend ausgeschöpft und aufgrund strenger gesetzlicher Vorgaben tendenziell abnehmend.
Speicherkraftwerke im Gebirge:
Sie funktionieren mit großem Höhenunterschied von 400 bis 1’800 Meter, hohem Druck und großen Stauseen. Die hohe Speichermöglichkeit im See und die gute Regulierbarkeit (20–100 % innert Sekunden) machen sie zum idealen Stromproduzenten, um Schwankungen im Netz auszugleichen.
Sogenannte Pumpspeicherwerke sind eine besondere Form der Speicherkraftwerke und sind ideale «Batterien», die mit Stromüberschüssen – zum Beispiel aus Photovoltaikanlagen im Sommer über Mittag – durch das Hochpumpen von Wasser in den oberen See geladen werden. Bei Bedarf (z.B. zur kurzfristigen Netzregulierung, für Nachtstrom oder bei Dunkelflauten) kann daraus wieder Strom produziert werden. Ihr Wirkungsgrad beim Pumpen und Turbinieren beträgt 65–80%.
Versorgungssicherheit
Wasserkraftwerke produzieren weitestgehend CO2-freien Strom und zählen zu den erneuerbaren Energiequellen. Obschon die Produktion von Strom mit Wasserkraft CO2-frei ist, wird beim Bau der Werke CO2 emittiert, was über die Lebensdauer des Werks verteilt, nur einen sehr geringen Anteil von ca. 10 bis 30 g CO2/kWh ausmacht. Mit dem Bau von Wasserkraftwerken sind meist grössere Eingriffe in die Landschaft und Natur verbunden.
Wasserkraftwerke können nur betrieben werden, wenn der Kanton oder die Gemeinde eine Konzession erteilt (meist für mehrere Jahrzehnte). Das Gemeinwesen wird dafür mit Wasserzinsen von typisch 1.6 Rp./kWh entschädigt, was bis zu einem Drittel der Gestehungskosten des Stroms ausmachen kann. In den kommenden Jahrzehnten werden viele dieser Konzessionen, insbesondere in den Berggebieten, auslaufen. Es kommt dann zum sogenannten Heimfall, bei dem die konzessionsgebende Gemeinde die «nassen» Teile des Kraftwerks entschädigungslos übernehmen oder die Konzession zu neuen Bedingungen verlängern kann.
Der Wirkungsgrad von Wasserkraftwerken ist mit ca. 85 % meist doppelt so hoch wie bei fossilen Kohle-, Öl- oder Gaskraftwerken. Damit sind Wasserkraftwerke die effizienteste Form der Stromerzeugung. Sie erzeugen in der Schweiz 37 TWh Strom im Jahr, davon 45 % im energieintensiven Winterhalbjahr.
Wasserkraftwerke sind mit einem Wirkungsgrad von 85 % die effizienteste Form der Stromproduktion und liefern einen hohen Anteil an Winterenergie.
Kosten Wasserkraftenergie
Bestehende Flusskraftwerke produzieren Strom für 3–6 Rp/kWh, Speicherkraftwerke für 5–8 Rp/kWh. Das ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien wie Wind und Solar unter Berücksichtigung der guten Verfügbarkeit vergleichsweise günstig.
Die Stromherstellkosten bei Pumpspeicherwerken sind, neben den direkten Kraftwerkskosten, geprägt durch die Marktpreis-Differenz des Stroms zwischen Hochpumpen und späterem Turbinieren. Somit sind die Erträge jeweils nur kurzfristig absehbar, was die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit solcher Investitionen erschwert.
Pumpspeicherwerke sind aus aus Kosten- und Kapazitätsgründen für die saisonale Speicherung (Sommer/Winter–Ausgleich) nicht geeignet.
Zukunftsfähige Wasserkraft
Die von unseren Vorfahren gebauten Wasserkraftwerke spielen eine zentrale Rolle für die sichere und günstige Stromversorgung der Schweiz. Im aktuellen politischen Umfeld könnten sie kaum mehr gebaut werden: Zu gross wird ihr Eingriff in Landschaft und Gewässer von Landschaftsschutz und Fischerei eingestuft. Dies, obschon Wasserkraftwerke mithelfen, Hochwasser im Gebirge zu verhindern und Flussläufe positiv zu regulieren. Heute gilt das Potenzial daher (politisch) weitestgehend ausgeschöpft.
Die Zukunft der Schweizer Wasserkraft ist in einer Zwickmühle: Die Politik will die Wasserenergie mit dem neuen Stromgesetz deutlich ausbauen. Bis 2035 soll die Wasserenergie um zusätzliche 2.5 TWh pro Jahr und bis 2040 um zusätzliche 4 TWh pro Jahr ausgebaut werden. Gleichzeitig verlangt das Gewässerschutzgesetz im Rahmen der Neukonzessionierung höhere Restwassermengen, was die Produktion der bestehenden Anlagen um bis zu 3–5 TWh pro Jahr reduzieren wird.
Am «Runden Tisch Wasserkraft» wurde beschlossen, die Speicherkapazität bestehender Anlagen mittels Dammerhöhungen auszubauen. Damit stünde im Winter 2 TWh mehr Energie zur Verfügung. Dies ist zwar eine weitere wünschbare Verlagerung der Wassernutzung vom Sommer in den Winter, führt aber gesamthaft nur zu wenig Mehrproduktion.
Wasserkraft im politischen Gezerre zwischen hohem CO2-freiem Energiebedarf – Umweltbewahrung – geringer verbliebener Ausbaukapazität.
Der geplante Ausbau an Wasserkraft bis 2040 unter den aktuellen politischen Umständen bedeutet: Ziel mit neuem Stromgesetz +4 TWh/Jahr zusätzlichen Strom durch Wasserkraft
Gleichzeitig beschliesst die Politik im Dilemma der widersprüchlichen Interessen:
– 3-5 TWh / Jahr durch höhere Restwassermenge
+ 2 THW / Jahr durch Dammerhöhung
Vor- und Nachteile
Vorteile
Sichert Grundlast
Schnell und gut regulierbar
Hohe Speicherfähigkeit
CO2-frei im Betrieb und erneuerbar
Sehr effizient und kostengünstig
Hochwasserschutz
Wasserzinsen und Wertschöpfung in Berggebieten
Nachteile
Hohe Investitionen
Stark reguliert
Hohe Unsicherheit durch Heimfall
Risiko eines Gaus: Erdbeben, Dammbruch
Nur noch gering ausbaubar in CH (ca. +2 TWh im Winter)