Schritt für Schritt erklärt: So wird aus Wasserkraft Strom erzeugt

Wie entsteht aus Wasserkraft Strom?

Um Strom aus Wasserkraft zu erzeugen braucht es einen Generator, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Im Wasserkraftwerk liefert die Turbine die mechanische Energie (die Drehbewegung), und der Generator erzeugt daraus den Strom, der aus der Steckdose kommt.

• Schritt 1: Im Stausee an einer erhöhten Berglage befindet sich gesammeltes Wasser. Je höher der Stausee, desto mehr Energie (man spricht in dem Fall auch von Lagenergie) steckt im Wasser.
• Schritt 2: An der Staumauer befindet sich eine oder mehrere Wasserleitungen, die Richtung Tal ins Elektrizitätswerk führen. Bei Bedarf öffnet man die Schleusen, das Wasser schiesst mit Kraft durch die Leitung und trifft unten im Kraftwerk auf die Schaufeln einer Turbine. Die Turbine beginnt sich zu drehen. Sie gleicht dabei einem klassischen Wasserrad in einem Fluss oder Bach.
• Schritt 3: Die Turbine ist über eine massive Metallstange, die sogenannte Welle mit einem Rotor im Innern des Stromgenerators verbunden. Beim Rotor handelt es sich im Prinzip einfach um einen grossen Magneten. Die Welle überträgt also die Drehbewegung der Turbine auf den Rotor, der sich bei grossen Wasserkraftwerken mit bis zu 500 Umdrehungen pro Minute dreht. 
• Schritt 4: Rund um den Rotor – als den sich schnell drehenden Magneten – befindet sich das Gehäuse des Stromgenerators auch Stator genannt, da dies der unbewegliche Teil des Generators ist. Auf der Innenseite des Gehäuses sind Spulen aus Kupferdraht befestigt. Durch die Drehung des Rotors dreht sich auch sein Magnetfeld. Dadurch entsteht in den unbeweglichen Kupferspulen eine elektrische Spannung.
• Schritt 5: Damit die elektrische Spannung als Strom genutzt werden kann, muss der Kreislauf geschlossen werden. Vereinfacht gesagt man muss einen Verbraucher anschliessen wie etwa eine Lampe oder ein Haushaltsgerät. Im Fall des Wasserkraftwerks bzw. des Elektrizitätswerks sind die Stromgeneratoren ans Stromnetz angeschlossen und der Strom fliesst zu den Endverbraucher*innen.

Die verschiedenen Energieformen auf dem Weg zum Strom:

Lageenergie des Wassers (im Stausee oben) → Bewegungsenergie (fallendes Wasser) → mechanische Energie (drehende Turbine) → elektrische Energie (Generator) → Strom im Netz.

Laufwasserkraft und Speicherwasserkraft: markante Unterschiede

In der Schweiz mit seinen Bergen und Flüssen eher verbreitet sind Laufwasser- und Speicherwasser-kraftwerke. Der markanteste wirtschaftliche Unterschied: Beim Laufwasserkraftwerk wird die zur Verfügung stehende Energie des Wassers kontinuierlich, beim Speicherkraftwerk, also einem Kraftwerk im Zusammenhang mit einem Staudamm, nur dann zur Stromerzeugung genutzt, wenn der Bedarf da ist. Oder wenn der Strom zu guten Konditionen verkauft werden kann.

Laufwasserkraft ist vom Fluss abhängig

Analog zu den früheren Schöpfwasserrädern in Flüssen ist bei Laufwasserkraftwerken die Menge und die Fliessgeschwindigkeit des Antriebswassers abhängig vom Lauf des Flusses und kann nicht beeinflusst werden.

Flexible Nutzung bei der Speicherwasserkraft

Beim Speicherwasserkraftwerk hingegen können Menge, Geschwindigkeit und Zeitfenster der Nutzung des Wassers gesteuert werden. Und auch hier wird neben der kinetischen «Bewegungs»-Energie zusätzlich die potenzielle («Lage»-)Energie zur Rotation der Generatoren eingesetzt.

Das Gezeitenkraftwerk kurz erklärt

Der Vollständigkeitshalber seien auch die Gezeitenkraftwerke erwähnt. Sie nutzen die Fliessbewegung von Wasser, die durch den Gezeitenwechsel, die «Tiden», entsteht. Ihre Wirkungsweise ist abhängig vom Tidenhub, der beispielsweise in der Flussmündung bis zu 15 Meter betragen kann. Durch eine Sperrung des Mündungstrichters mittels eines Dammes gegen das offene Meer hin wird das grosse Gefälle zwischen Flut und Ebbe für ein Wasserkraftwerk genutzt. Nachteil: Die tägliche Betriebsdauer ist wegen der kurzen Zeiten des Gezeitenwechsels auf weniger als eine Stunde beschränkt.

Erste Speicherwasserkraftwerke für Zürich

Speicherwasserkraftwerke spielen für die Stromversorgung der Stadt Zürich seit Mitte des 20. Jahrhunderts eine zentrale Rolle. Im Wägital, vor allem aber im Bergell, im Albula- und im Landwassertal wurden Talsperren für Stauseen als Wasserreservoire errichtet.

Einige Staumauern in den Bergen entstanden aus Bauwerken, die ursprünglich nicht die Nutzung von Wasserkraft, sondern im Gegenteil dem Schutz gegen die Wasserenergie dienten. So ist die Staumauer auf der Albigna oberhalb Vicosopranos im Bergell auf einem kleineren Wehr aufgebaut, das im Nachgang zu den katastrophalen Hochwassern im Bergell im September des Jahres 1927 errichtet worden war.

Die Kooperation zwischen Zürich und Graubünden: Bis heute unterschiedliche Empfindungen

Die Geschichte der Entstehung dieser Wasser- und Stromkooperation zwischen Zürich und Graubünden ist – je nach Perspektive diverser schriftlicher und mündlicher historischer und heutiger Quellen – die Geschichte einer fruchtbaren Zusammenarbeit einer eher dünn besiedelten, wasserreichen alpinen Landschaft und einer bevölkerungsreichen, energiegefrässigen Stadt oder aber die Geschichte einer ruchlosen Ausbeutung einer strukturschwachen Bergregion durch ausbeuterische Unterländer*innen.

Über die Hälfte des Schweizer Stroms kommt aus Wasserkraft

Sicher ist: Die Möglichkeit, Wasserenergie zur Deckung des steigenden Stromverbrauchs zu nutzen, war für die wirtschaftliche Entwicklung von Städten wie Zürich existenziell. Und sie ist es noch immer: Gemäss den Zahlen des Bundesamts für Energie (BFE) erzeugten 2025 die Schweizer Wasserkraftwerke rund 55% des produzierten Stroms; insgesamt stammten noch gut 27% aus Kernkraftwerken und etwas mehr als 17% aus thermischer und erneuerbarer Stromproduktion. Die inländische Stromproduktion lag 2025 bei rund 67,7 Terrawattstunden (TWh), davon entfielen 37,5 TWh auf Wasserkraft.

Die Pumpstation – das erste Laufwasserkraftwerk in Zürich

Obschon bei der Stromproduktion durch Wasserkraft die Speicherwasserwerke sowohl anteilmässig – sie liefern knapp 31% gegenüber gut 24% durch die Laufwasserkraftwerke – als auch wirtschaftlich eine dominierende Rolle spielen, war die erste Stromlieferantin der Stadt Zürich ein Laufwasserkraftwerk. 1878 als Wasserwerk in Betrieb genommen, pumpte die Pumpstation Brauchwasser in die verschiedenen Reservoirs der Stadt Zürich. Es lieferte ab den 1890er-Jahren Elektrizität.

Ohne die Bündner*innen zu wenig Strom

Dem wachsenden Bedarf an Strom genügte dieses Lettenwerk aber bald nicht mehr: Bereits 1904 wurde das Laufwasserkraftwerk Beznau in Betrieb genommen. Eine halbe Dekade später begann mit dem Albula-Kraftwerk in Sils im Domleschg die bis heute erfolgreiche Zusammenarbeit mit den Stromproduzenten im Albulatal und im Bergell.

Bereits 1910 war die Stadt Zürich vom Strom aus Graubünden abhängig: Während Letten mit knapp 5% und Beznau mit rund 13% an der Stromversorgung beteiligt waren, flossen fast 85% der Elektrizität aus dem Albulatal nach Zürich. Mit dem Bau der Speicherwasserkraftwerke Albigna im Bergell und Marmorera im Oberhalbstein in den 1950er-Jahren sicherte sich die Stadt Zürich bis heute eine umweltgerechte Versorgung mit elektrischem Strom. Im Beitrag zum Schweizer Stromnetz, zeigen wir, wie der Strom vom Marmorera Stausee bis nach Zürich gelangt. [Mehr zur ewz-Stromproduktion aus erneuerbaren Energien.]

Nachhaltigkeit nach bestmöglichen Grundsätzen

Trotz unbestrittener Nachhaltigkeit und Umweltschonung ist auch die Wasserkraftnutzung – wie auch die Windenergie und Solarenergie – mit Vorhaltungen aus Naturschutzkreisen konfrontiert. Stauseen, Windräder und Solarparks verändern die Landschaft, sie beeinflussen die natürlich gewachsenen Lebensräume von Mensch, Flora und Fauna. Allerdings: Fortschritt hat seinen Preis, bei der Nutzung erneuerbarer gegenüber fossiler und atomarer Energiequellen ist dieser immer noch kleiner.

Weitere Nutzung des Wassers: thermisch mittels Seewasserverbund

Dem Wasser kann aber nicht nur kinetische oder potenzielle Energie entzogen werden, sondern auch thermische. Konkret: Dem Seewasser wird in einer Energiezentrale die Wärme entzogen und in Form von Heizwärme abgegeben. Das nur minimal abgekühlte Wasser fliesst in den See zurück. Im Sommer geht der Kreis umgekehrt: Aus der Tiefe des Sees wird kühles Wasser in eine Kältezentrale geliefert und von Kältemaschinen zur Kühlung von Räumlichkeiten genutzt. Anschliessend fliesst das Wasser in den See zurück.

Lesen Sie dazu auch unserer Reportage «Seewasserverbund Zürich: Seethermie für nachhaltige Wärmeversorgung» sowie die Kolumne von Christof Drexel «Der Seewasserverbund – eine Art Saisonspeicher«.