Dossier: Unsere Alpen in Not

Batterien aus Wasser

Robert Michael Boes

Wasserkraft wird weiter an Bedeutung gewinnen, allerdings mehr Infrastruktur brauchen, um sich an die Folgen des Klimawandels anzupassen.

Ein Pumpspeicherkraftwerk aus der Vogelperspektive. Nant de Drance im Wallis kann zwischen Speicherung und Energieproduktion flexibel wechseln. Das Bild illustriert einen Beitrag über Wasserkraft und Energieerzeugung in den Alpen.
Das Pumpspeicherkraftwerk Nant de Drance im Wallis ging 2022 nach 14 Jahren Bauzeit in Betrieb. Es liefert 900 Megawatt Strom im Jahr und kann flexibel zwischen Energieproduktion und Speicherung wechseln. © NDD / François Perraudin
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Auf den Punkt gebracht

  • Energiespender. Moderne Pumpspeicherkraftwerke können sehr schnell zwischen Stromproduktion und Speicherung wechseln.
  • Speicherfunktion. Der Gletscherabfluss nimmt zu. Die Wasserkraft könnte auch eine Rolle bei der Wasserspeicherung spielen, um Trockenperioden auszugleichen.
  • Investitionen. Die Schweiz hat in den letzten Jahren die Wasserkraft ausgebaut und noch weitere Projekte in Planung.
  • Herausforderungen. Durch den Klimawandel werden Extremwetter und in Folge Bergstürze und Murengänge häufiger und heftiger.

Der Anteil der Wasserkraft an der Stromproduktion liegt in Österreich und der Schweiz derzeit jeweils bei rund 60 Prozent. Auch bei einer klimabedingt veränderten Wasserverfügbarkeit wird dies weiterhin möglich sein: Strom aus Wasserkraft wird im Zuge der notwendigen Dekarbonisierung sogar an Bedeutung gewinnen. Der Klimawandel, die steigende Stromnachfrage und der Schutz der Gewässerökosysteme werden allerdings Investitionen in die Infrastruktur notwendig machen.

Die Zukunft der Alpen

Um welche Herausforderungen geht es? Mit dem Klimawandel werden sich Niederschlagsmuster verschieben. Da mehr Niederschlag als Regen und nicht als Schnee fällt, wird es im Winter ein größeres Wasserdargebot geben, während es im Sommer geringer sein wird als heute, da mehr verdunstet und der Gletscherabfluss abnimmt. Diese Verschiebungen machen die Speicherung von Wasser zum entscheidenden Kriterium für die Zukunft der Wasserkraft.

Durch die Zunahme der Abflüsse kann im Winter während der größten Stromnachfrage mehr Strom erzeugt werden. Doch die Stromnachfrage wird insgesamt steigen. Das heißt, mit leicht zurückgehenden Gesamtabflussmengen soll mehr Energie erzeugt werden, ebenso wird Wasserkraft für die Netzstabilität im Strommix von Sonne und Wind gebraucht.

Auch um Nutzungskonflikte, etwa mit der Landwirtschaft, zu vermeiden und Gefahren wie Seeausbrüche, Hochwasser und Sturzfluten abzumildern, hat Speicherung Priorität. Es gilt, Staumauern zu erhöhen, Speicherseen zu entlanden und – möglicherweise – neu entstehende Gletscherseen energetisch zu nutzen.

Wasserkraft ≠ Wasserkraft

Bei der Wasserkrafterzeugung wird zwischen Lauf-, Speicher- und Pumpspeicherwasserkraft unterschieden. Erstgenannte arbeitet das Wasserdargebot kontinuierlich ab, ohne nen-nenswerte Speichermöglichkeit. Pumpspeicherkraftwerke können Überschussstrom nutzen, um Wasser in ein höher gelegenes Becken hochzupumpen, um dieses bei hohem Strombedarf durch Turbinieren wieder in Strom zu verwandeln.

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Zahlen & Fakten

Laufwasserkraft hat in Österreich einen größeren Anteil an der Wasserkraft als in der Schweiz. Ihr wirtschaftliches Ausbaupotenzial, insbesondere das der Flusslaufwasserkraftwerke, ist mit Blick auf die Ökosysteme in beiden Ländern bereits größtenteils erreicht.

Die (Pump-)Speicherwasserkraft hingegen birgt Potenziale. Neue Pumpspeicherkraftwerke für die Kurz- und Mittelfristspeicherung von Überschussstrom können mit bestehenden Stauseen oder natürlichen Seen weitgehend unterirdisch errichtet werden. Durch die Erhöhung bestehender Talsperren werden saisonale Speicherkapazitäten überproportional erhöht, und die zurückgehenden Gletscher lassen neue Seen zurück, die ebenfalls für Speicherwasserkraft genutzt werden können.

Investionsbedarf

Für den Erhalt der Speichervolumen wird ein verbessertes Sedimentmanagement nötig sein, da insbesondere Gletscherabflüsse größere Mengen mit sich führen werden. Erfolgreiche Ansätze sind das Umleiten von Geschiebe (Steinen, Kies und Sand) durch Stollen bis unterhalb einer Talsperre oder die Entnahme und Zugabe von Feinsedimenten zum turbinierten Wasser. Letzteres reduziert Wasserverluste im Vergleich zu Entleerungen oder Spülungen und ist ökologisch verträglicher.

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Zahlen & Fakten

Neue Landschaften

Das beschleunigte Abschmelzen der Gletscher lässt in Österreich knapp sechs neue Seen im Jahr entstehen, in der Schweiz sind es 18 neue Seen jährlich. Beachtenswert ist die Geschwindigkeit mit der sich die Seenbildung beschleunigt hat. Am Forschungsinstitut EAWAG in der Schweiz gibt es dazu einen Forschungsschwerpunkt.

Für die Schweiz wird insgesamt mit einem Investitionsbedarf von mehreren Milliarden Franken gerechnet, um die Produktion bis 2050 von derzeit jährlich 37 Terawattstunden (TWh) um etwa 2 TWh auf rund 39 TWh zu erhöhen und die Speicherkapazitäten bis 2040 von derzeit 9 TWh auf 11 TWh auszuweiten.

Österreich und die Schweiz haben jüngst mehrere große Pumpspeicherkraftwerke fertiggestellt, weitere sind im Bau. Das 2022 in Betrieb genommene Pumpspeicherkraftwerk Nant de Drance im Wallis mit einer Leistung von 900 Megawatt ist ein Beispiel für eine nachhaltige flexible Stromerzeugung und -speicherung. Das Kraftwerk kann innerhalb weniger Minuten zwischen Turbinenbetrieb (Stromerzeugung) und Pumpbetrieb (Speicherung) wechseln.

Kombination mit Solar

Die Infrastruktur der Wasserkraft eignet sich zudem hervorragend für alpine Solarkraft. Die Potenziale von Solaranlagen auf den größeren Schweizer Staumauern oder schwimmend auf den Stauseen liegen bei bis zu 0,5 TWh pro Jahr.

Wenn diskutiert wird, das Wasser abschmelzender Gletscher durch Talsperren zu bewirtschaften, geht es neben der Energie auch um den Schutz vor Überflutungen durch aufbrechende Wassertaschen in Gletschern oder Seeausbrüche. Beides wird zukünftig wegen des tauenden Permafrosts und sich zurückziehender Gletscher häufiger vorkommen und kann enorme Schäden verursachen.

Für eine sichere Energieversorgung ist es in Zukunft wesentlich, Erzeugung und Nachfrage jederzeit in Einklang zu bringen. Wasserkraft kann dazu einen wichtigen Beitrag leisten.

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Conclusio

Fakten. Verstehen. Handeln.

Robert Boes sieht als Wasserbauexperte ein großes Potenzial für die hydrologische Energiegewinnung, die nicht im Widerspruch zu ökologischen Anforderungen steht. Mit zunehmend instabilen klimatischen Verhältnissen werden die Herausforderungen und auch die Investitionskosten im Wasserbau größer, jedoch hat Wasserkraft eine wichtige Rolle in Kombination mit anderen Energieträgern, wenn auf Pumpspeicherkraftwerke gesetzt wird. Ein Ausbau von Flusskraftwerken scheint vor dem Hintergrund des Klimawandels und der ökologischen Grenzen nicht sinnvoll.

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