Wasserkraft

Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk?

Ein Wasserkraftwerk nutzt die Bewegungsenergie (kinetische Energie) des Wassers. Das fliessende Wasser wird im Innern des Kraftwerks durch eine Turbine geleitet, die sich unter dem Druck des Wassers zu drehen beginnt. Die Turbine ist mit einem Generator verbunden, der die mechanische Energie der Turbine in elektrische Energie umwandelt. Der so gewonnene Strom kann dann ins Stromnetz eingespeist werden.

Welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Wasserkraftwerken. Grundsätzlich spricht man ab einer Leistung von mehr als 10 Megawatt (MW) von Grosswasserkraftwerken. Bei einem Kraftwerk mit geringerer Leistung spricht man von Kleinwasserkraftwerken. In der Schweiz produzieren die rund 200 Grosswasserkraftanlagen 90 % der Wasserenergie. Die rund 1’400 Kleinwasserkraftanlagen produzieren die restlichen 10 % Strom.

Die Statistik der Wasserkraftanlagen in der Schweiz (WASTA) erfasst Wasserkraftanlagen ab einer Leistung von 300 kW und unterscheidet vier Kraftwerkstypen:

Laufkraftwerke befinden sich an Flüssen und nutzen die Energie des fliessenden Wassers. Das Gefälle bzw. der Höhenunterschied beträgt in der Regel nur wenige Meter. Solche Flusskraftwerke produzieren relativ konstante Energiemengen. Jedoch können sie keine nennenswerten Mengen Wasser aufstauen, um dieses dann in den Zeiten mit höherer Stromnachfrage nutzen zu können.

Speicherkraftwerke nutzen Stauseen als Wasserspeicher. Das Wasser wird durch Rohrleitungen respektive Stollen zu den Turbinen geleitet, welche dann die Stromgeneratoren antreiben. Die Fallhöhe spielt bei den Speicherkraftwerken eine wichtige Rolle. Sie kann mehrere hundert Meter betragen. Die Speicherkraftwerke werden insbesondere zur Deckung der Spitzenlast genutzt und in der Schweiz auch für die Winterstromproduktion.

Pumpspeicherkraftwerke dienen als Batterie in unserer Stromversorgung. In den Zeiten, in denen die Stromproduktion hoch, die Nachfrage aber gering ist, wird der überschüssige Strom genutzt, um das Wasser von einem tiefergelegenen Auffangbecken zum höhergelegenen Speichersee hochzupumpen. Ist die Nachfrage höher als die Produktion, kann das Wasser wieder abgelassen und damit Strom produziert werden. 

Umwälzwerke sind eine Sonderform der Pumpspeicherkraftwerke, die lediglich in der Schweiz unterschieden werden. Umwälzwerke nutzen lediglich hochgepumptes Wasser, haben also keine natürlichen Zuflüsse. Pumpspeicherkraftwerke werden von natürlichen Zuflüssen gespiesen und mit Pumpwasser lediglich aufgefüllt.

Nebst diesen Kraftwerken gibt es auch noch Gezeitenkraftwerke und Wellenkraftwerke an den Meeresküsten. 

Gezeitenkraftwerke nutzen die wechselnde Strömung des Meerwassers durch Ebbe und Flut. Es gibt sie in Form eines Dammes an Meeresbuchten. Im Innern des Dammes befinden sich Turbinen, durch die das Meerwasser fliessen muss – bei Ebbe in die eine, bei Flut in die andere Richtung. Das grösste Gezeitenkraftwerk mit einer Leistung von 254 MW steht in Südkorea. Aufgrund hoher Kosten und negativer ökologischer Auswirkungen werden heute keine Gezeitenkraftwerke mehr realisiert.

Wellenkraftwerke nutzen die Energie der Wellenbewegung. Sämtliche Projekte befinden sich jedoch noch in der Entwicklungs- und Probephase. Ein Durchbruch ist bis heute nicht gelungen.

Wasserkraft in der Schweiz

Aufgrund der guten Topografie und den hohen Niederschlagsmengen ist die Schweiz prädestiniert dafür, Wasserenergie zu nutzen. Ende des 19. Jahrhunderts begann hierzulande der Ausbau der Wasserkraft. Nach dem zweiten Weltkrieg, zwischen 1945 und 1970 fand ein regelrechter Bauboom von Wasserkraftwerken statt.

Wasserkraft ist in der Schweiz mit Abstand die wichtigste erneuerbare Energie. Im Gegensatz zu Solarenergie oder Windkraft ist das Potenzial für Wasserkraft aber praktisch ausgeschöpft.

Mit der Energiestrategie 2050 will der Bund bis 2035 die durchschnittliche Produktion von Elektrizität aus Wasserkraft auf 37’400 GWh pro Jahr steigern. Bis 2050 sollen es 38’600 GWh sein. 2021 produzierten die insgesamt 682 Schweizer Wasserkraftwerke mit einer Leistung von mindestens 300 kW bereits 37’172 GWh.

Zum Vergleich: Der Anteil der erneuerbaren Energiequellen Sonne, Wind und Biomasse soll bis 2035 jährlich um 500 GWh wachsen.

Anteil der Wasserkraft an der Stromproduktion

Heute stammen 57 % des in der Schweiz produzierten Stroms aus Wasserkraft. Berücksichtigt man auch die Importe, so stammten 2020 gemäss BFE 66 % des Steckdosen-Stroms aus Grosswasserkraft. 10,3 % stammten aus Kleinwasserkraft mit rund 1’000 Anlagen in der Schweiz, Photovoltaik, Wind und Biomasse. 20 % stammten aus Kernenergie. Der Rest verteilte sich auf fossile Energieträger, Abfälle und nicht überprüfbare Quellen. 

Versorgungssicherheit und Wasserkraftreserven in der Schweiz

Wegen der Energiekrise und der drohenden Strommangellage hat der Bundesrat im September 2022 die Verordnung einer Wasserkraftreserve verabschiedet. Sie dient dazu, die Versorgungssicherheit für die heikle Phase gegen Ende des Winters zu stärken. Die Verordnung ist bis Mitte 2025 befristet und soll dann von einer gesetzlichen Regelung abgelöst werden, wie der Bundesrat in seiner Medienmitteilung schreibt.

Auf Basis der Verordnung können Betreiber von Speicherkraftwerken gegen Entgelt eine bestimmte Menge Wasser als Reserve zurückhalten. Dies wird bei Bedarf gegen Ende Winter verstromt.

Nebst den Wasserkraftwerken beeinträchtigen aber auch Kanalisierungen von Flüssen und Bächen sowie trockengelegte Schwemmgebiete, die für die Landwirtschaft oder als Siedlungsraum genutzt werden, die Gewässerökologie.

Das Schweizer Gewässerschutzgesetz schreibt deshalb Revitalisierungsmassnahmen zur Verbesserung in all diesen Bereichen vor.

Um den Eingriff in die Gewässernatur zu minimieren, hat der Verein für umweltgerechte Energie die Label «naturemade» und «naturemade star» lanciert.

Das Label setzt besonders hohe Anforderungen an die zertifizierten Wasserkraftwerke. Ein Teil der Einnahmen muss zudem in Renaturierungsprojekte fliessen. ewz hat momentan fünf seiner Wasserkraftwerke naturemade star-zertifiziert. Mehr dazu lesen sie auch auf der Seite naturemade star-Fonds ewz.

Häufig gestellte Fragen