Wasserkraft in der Schweiz:
Alle Fakten zu Wasserkraftwerken
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Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk?
Die Energieerzeugung durch Wasserkraft funktioniert im Grunde sehr einfach: Ein Wasserkraftwerk beispielsweise an einem Stausee nutzt die Bewegungsenergie (kinetische Energie) des Wassers. Das fliessende Wasser wird im Innern des Kraftwerks durch eine spiralförmige 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.
Die Energieerzeugung durch Wasserkraft nahm in der Schweiz gegen Ende des 19. Jahrhunderts Fahrt auf. Mehr zur Geschichte der Wasserkraft in der Schweiz.
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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:
Laufwasserkraftwerke, auch Laufkraftwerke oder Flusskraftwerke genannt, 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.
Bedeutende Flusskraftwerke in der Schweiz mit einer Leistung über 100 Megawatt befinden sich insbesondere an den grossen Flüssen. Am Rhein beispielsweise liegen Flusskraftwerke bei Laufenburg, Birsfelden oder Rheinfelden. Auch an der Reuss finden sich mehrere Laufwasserkraftwerke das grösste in Amsteg. Laufkraftwerke mit einer Leistung zwischen 10 und 100 Megawatt kommen beispielsweise in der Aare, Rhone oder Limmat sowie dem Ticino und Inn zum Einsatz.
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 Wasserenergie der Speicherkraftwerke wird insbesondere zur Deckung der Spitzenlast genutzt und in der Schweiz auch für die Winterstromproduktion.
Ein Stausee funktioniert im Grunde ähnlich wie eine grosse Batterie. Bei Bedarf gibt er Energie – in diesem Fall Wasserenergie – ab, die dann mithilfe der Turbinen und Generatoren in Strom umgewandelt wird. Wird kein Strom benötigt, bleibt die Wasserenergie im Stausee gespeichert.
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 Wasserenergie produziert werden. [TIPP: von Mitte Juni bis Mitte Oktober können Sie die Albigna-Staumauer besichtigen – hier geht’s zur Anmeldung]
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.
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Wasserkraft in der Schweiz
Aufgrund der guten Topografie und den hohen Niederschlagsmengen ist die Schweiz für die Energieerzeugung durch Wasserkraft prädestiniert. Ende des 19. Jahrhunderts begann hierzulande der Ausbau der Wasserkraft zur Nutzung von Wasserenergie. Nach dem zweiten Weltkrieg, zwischen 1945 und 1970 fand ein regelrechter Bauboom von Wasserkraftwerken statt.
Wasserenergie 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.
Wie viele Wasserkraftwerke gibt es in der Schweiz?
In der Schweiz gibt es 705 Wasserkraftanlagen mit einer Leistung von mindestens 300 Kilowatt. Diese Wasserkraftwerke produzieren jährlich im Schnitt 37’171 Gigawattstunden Strom. Alleine aus den Kantonen Graubünden, Tessin, Uri und Wallis stammen etwa 63 % der so erzeugten Wasserenergie.
Darüber hinaus gibt es rund 1’000 Kleinwasserkraftwerke mit einer geringeren Stromproduktion. Die über 1700 Wasserkraftwerke in der Schweiz produzieren zusammen fast 60 % des Stroms in der Schweiz. [Stand: Dezember 2023]
Karte und Standorte der Wasserkraftwerke in der Schweiz
Die Hälfte der Schweizer Wasserenergie liefern die beiden Bergkantone Wallis und Graubünden, wie das Bundesamt für Energie (BFE) schreibt. Aber auch die Kantone Aargau und Bern liefern grosse Mengen.
90 Prozent der Anlagen liegen im Einzugsgebiet der Rhone und des Rheins und seiner Zuflüsse Aare, Limmat und Reuss.
Das BFE hat eine interaktive Karte der Schweizer Wasserkraftwerke erstellt. Die dazu gehörende Punkte-Grafik repräsentiert alle Wasserkraftanlagen entsprechend ihrer Grösse und gibt Infos über Grösse, Standort, Leistung und Zuflüsse.
Hier der Link zur Quelle der Karte mit den Standorten der Wasserkraftwerke.
Die Statistik der Wasserkraftwerke der Schweiz (WASTA) bietet auch eine Liste mit allen Schweizer Anlagen, die jährlich mehr als 300 kWh Strom produzieren.
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.
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Die Vor- und Nachteile von Wasserenergie
Vorteile
- Im Vergleich zu Solarenergie, Windkraft oder Biomasse hat Wasserenergie die niedrigsten Treibhausgasemissionen pro kWh. Es sind gerade mal 5 bis 15 g CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde (CO2-eq/ kWh). Wobei die Emissionen durch Bau, Wartung und Entsorgung bzw. das Recycling der Anlagen entstehen.
- Wasserkraft ist eine erneuerbare Energiequelle und immer vorhanden und nutzbar.
- Gerade im Winter, wenn mit Solarenergie nur wenig Strom gewonnen werden kann, ist Wasserkraft ein wichtiges Backup für die Versorgungssicherheit. Das gilt übrigens auch für Windkraft, denn zwei Drittel des Stroms erzeugen Windkraftanlagen im Winterhalbjahr.
- Dank den Speicher- und Pumpkraftwerken lässt sich Wasserenergie in der Schweiz extrem flexibel nutzen. Sie kann die Spitzenlasten genauso wie die Grundlast abdecken.
- Wasserkraftwerke haben eine hohe Energieeffizienz Bei Wasserkraftwerken wird bis zu 90 % der Bewegungsenergie des Wassers in elektrische Energie umgewandelt. Bei diesem Prozess gehen nur 10 % der Energie verloren. Das heisst, ihr Wirkungsgrad beträgt bis zu 90 %. Zum Vergleich: Aus Kohle lässt sich 30 bis 45 % Elektrizität gewinnen. Bei Solaranlagen sind es maximal 25 %.
- Speicherkraftwerke können auch die Funktion des Hochwasserschutzes teilweise übernehmen, indem sie bei starken, langanhaltenden Niederschlägen das Wasser zurückhalten. Umgekehrt können sie in trockenen Zeiten Wasser freigeben.
Nachteile
- In der Schweiz neue Wasserkraftwerke zu bauen, ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien eher teuer. Die Kosten belaufen sich auf 7 bis 30 Rp. pro kWh für Grosswasserkraft und 14 bis 34 Rp. pro kWh für Kleinwasserkraft. Dagegen sind Solarenergie und Windkraft eher günstig.
- Die Auswirkung auf die Biodiversität in Gewässern und auf die Gewässer selbst sind gross. Unterhalb von Laufkraft-, aber auch Speicherkraftwerken können die Restwassermengen zu niedrig sein, sodass Fische und andere Wassertiere nicht überleben können. Auch der Geschiebehaushalt wird beeinträchtig, was sich wiederum negativ auf die Gewässerräume auswirkt. Künstliche Abflussschwankungen, namentlich Schwall und Sunk, wirken sich ebenfalls negativ auf die Gewässerökosysteme aus.
- Speicherkraftwerke mit ihren Stauseen bedeuten einen enormen Eingriff in die Natur. Landschafts- und Naturschützer kritisieren deshalb oftmals die Unverhältnismässigkeit der hohen Kosten (finanziell und landschaftlich) und des Nutzens eines neuen Speichersees respektive Wasserkraftwerks.
- Insbesondere Laufwasserkraftanlagen in Flüssen können die Fischgängigkeit beeinträchtigen, weil das Wehr eine künstliche Barriere bildet.
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
Welches Land hat am meisten Wasserkraft?
China produziert mit Abstand am meisten Strom aus Wasserkraft. Das Land hat eine installierte Leistung von 391 Gigawatt. Auf Platz zwei liegt Brasilien mit einer installierten Leistung von 109 GW, gefolgt von den USA mit 102 GW. Betrachtet man den Anteil der Wasserkraft an der Gesamtstromproduktion eines Landes, liegt Norwegen mit 91,25 % auf Platz eins.
Warum ist Wasserkraft so wichtig?
Wasserkraft ist eine regenerative Energiequelle und in der Schweiz aufgrund der Topografie und der Niederschlagsmengen eine der wichtigsten Energiequellen. Die Flexibilität der Wasserkraftnutzung macht sie zu einem Schlüsselelement bei der Versorgungssicherheit im Winter und damit der Energiestrategie 2050.
Welches ist das grösste Wasserkraftwerk der Welt?
Das grösste Wasserkraftwerk der Welt ist jenes des Drei-Schluchten-Staudamms am Jangtse-Fluss in der chinesischen Provinz Hubei. Es bringt eine Leistung von 22,5 Gigawatt. Der Stausee ist gut 660 Kilometer lang und bis zu 1,6 km breit.
Welche sechs Arten von Wasserkraftwerken gibt es?
Man unterscheidet zwischen Laufwasserkraftwerken, Speicherkraftwerken, Pumpspeicherkraftwerken, Umwälzwerken, Gezeitenkraftwerken und Wellenkraftwerken. Wobei Umwälzwerke eine Sonderform der Pumpspeicherkraftwerke sind und nur in der Schweiz separat ausgewiesen werden.
Kann ich ein Wasserkraftwerk besichtigen?
Diese Wasserwerke können Sie hautnah erleben und eine Besichtigung buchen. Das klappt besonders gut in Kombination mit nachhaltigen Ferien in der Schweiz oder – noch näher – Ferien in Graubünden.
