Wasserenergie

Energieträger Wasserkraft

Die Nutzung der Wasserkraft hat eine jahrhundertealte Tradition.

Früher wurde die Energie des Wassers direkt mechanisch genutzt: zum Beispiel in Mühlen. Heute wird die gewonnene Energie mit Generatoren in Strom umgewandelt. Die Wasserkraft hat seit Jahrzehnten einen wichtigen Beitrag zur Stromversorgung geleistet. Heute ist das technische Potenzial jedoch weitestgehend ausgeschöpft.

In der Schweiz ist die Wasserkraft die wichtigste erneuerbare Primärenergiequelle. Sie deckt rund 57% des schweizerischen Strombedarfs und trägt mit aktuell rund 96% fast den gesamten Anteil der erneuerbareren Stromproduktion. Die Wasserkraft ist eine mittlerweile kostengünstige, sehr effiziente, klima- und umweltfreundliche Form der Stromerzeugung.

Anteile an Stromproduktion Schweiz 2017

Elektrizitätserzeugung 2017 zu Vorjahr Produktion GWh Anteil
Wasserkraft +0.9% 36'666 59.6%
Kernkraftwerke -3.6% 19'499 31.7%
Thermische Kraftwerke -7.1% 2'852 4.6%
Photovoltaikanlagen +26.3% 1'683 2.7%
Bio-, Klär- und Deponiegas +4.1% 333 0.5%
Holz- und Spezialfeuerungen +44.4% 322 0.5%
Windanlagen +22.0% 133 0.2%
Total (-0.2%) 61'487 100%

(BFE, Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2018)

Vom Wasser zum Strom

Physikalisches Grundprinzip bei der Nutzung der Wasserkraft ist die Umwandlung der Bewegungsenergie (Strömung) sowie der Höhenenergie (d.h. die Höhendifferenz an Aufstauungen) in elektrische Energie. Dazu werden Turbinen (Laufräder) eingesetzt, deren Bauform dem jeweiligen Einsatzgebiet angepasst ist.

Prinzipiell wird zwischen Laufwasserkraftwerken und Speicherkraftwerken unterschieden. Das Laufwasserkraftwerk nutzt die natürliche Strömung von Flüssen und Bächen. Um die potenziell nutzbare Energie zu erhöhen, findet meist auch eine Aufstauung durch ein Wehr statt.

Demgegenüber nutzen Speicherkraftwerke Wasser aus einem Stausee zur Stromerzeugung. Eine Sonderform der Speicherkraftwerke sind die sogenannten Pumpspeicherkraftwerke. Sie pumpen das Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken. Dort können sie diese potenzielle Energie im Bedarfsfall wieder abrufen. Pumpspeicherkraftwerke dienen somit als Speicher von elektrischer Energie.

Laufwasserkraftwerk in einem Fluss (Ruppoldingen bei Olten)
Laufwasserkraftwerk in einem Fluss (Ruppoldingen bei Olten)
Speicherkraftwerk (Verzascatal, Tessin)
Speicherkraftwerk (Verzascatal, Tessin)
 

Vorteile und Nachteile der Wasserkraft

Vorteile

  • Nutzbarkeit unabhängig von Wetter und Zeit, im Unterschied zu. z.B. Solarenergie
  • Erneuerbare Energieform mit hohem Wirkungsgrad
  • Keine CO2-Emission im laufenden Betrieb
  • Speicherkraftwerke sind gleichzeitig in den Hochwasserschutz eingebunden
  • Gute Regelbarkeit der erzeugten Energie
  • Aufgestaute Flüsse sind dadurch besser schiffbar

Vorteile

  • Ökologische Auswirkungen auf Flora und Fauna, Zerstörung der natürlichen Fliessgewässer, hoher baulicher Aufwand zur Überwindung der Höhenunterschiede zwischen Ober- und Unterwasser, z.B. Fischtreppen
  • Versandung und Verschlammung im Stauraumbereich durch das Absinken von Schwebstoffen und Sedimenten, dadurch Volumenverkleinerung des Stauraums
  • Mögliche Störung des Grundwasserhaushalts durch Absinken oder Ansteigen und durch Verunreinigung

 

Wasserkraft in der Schweiz

Die Schweiz bietet dank ihrer Topographie und beträchtlichen durchschnittlichen Niederschlagsmengen ideale Bedingungen für die Wasserkraftnutzung. Nachdem gegen Ende des 19. Jahrhunderts der Ausbau der Wasserkraftnutzung begonnen hatte, setzte zwischen 1945 und 1970 eine eigentliche Blütezeit ein, während der im Unterland zahlreiche neue Laufkraftwerke und auch die grössten Speicheranlagen erstellt wurden.

Noch zu Beginn der 1970er Jahre stammten auf der Basis der mittleren Produktionserwartung fast 90% der inländischen Stromproduktion aus Wasserkraft. Dieser Anteil nahm durch die Inbetriebnahme der schweizerischen Kernkraftwerke bis 1985 auf rund 60% ab und liegt heute bei rund 57%. Nach wie vor ist die Wasserkraft damit unsere wichtigste einheimische Quelle erneuerbarer Energie.

Der Wasserkraftwerkspark der Schweiz besteht heute (31.12.2019) aus 674 Zentralen (Kraftwerke mit einer Leistung von mindestens 300 kW), welche pro Jahr durchschnittlich rund 36'567 Gigawattstunden (GWh/a) Strom produzieren. Davon werden rund 48,7 % in Laufwasserkraftwerken, 47 % in Speicherkraftwerken und rund 4,3 % in Pumpspeicherkraftwerken erzeugt. 

Rund 63 % dieser Energie stammen aus den Bergkantonen Uri, Graubünden, Tessin und Wallis. Beachtliche Beiträge liefern auch die Kantone Aargau und Bern. Aus Zentralen internationaler Wasserkraftanlagen an Grenzgewässern stammen rund 11% der schweizerischen Wasserkrafterzeugung.

Die Wasserkraftnutzung besitzt ein Marktvolumen von über 1.8 Milliarden Franken (bei 5 Rp./kWh ab Werk) und stellt somit einen wichtigen Zweig der schweizerischen Energiewirtschaft dar.

Energiestrategie 2050

Der Bund will mit der Energiestrategie 2050 die durchschnittliche Jahresproduktion von Elektrizität aus Wasserkraft bis im Jahr 2050 auf 38‘600 Gigawattstunden (GWh) steigern (bis 2035 auf 37‘400 GWh). Um das realisierbare Potenzial zu nutzen, sollen sowohl bestehende Werke erneuert und ausgebaut, als auch neue Wasserkraftwerke realisiert werden, dies unter Berücksichtigung der ökologischen Anforderungen. 

Der Bund will die Wasserkraftnutzung dazu im ersten Massnahmenpaket der Energiestrategie 2050 mit verschiedenen Massnahmen fördern. Instrumente hierfür sind die angepasste kostendeckende Einspeisevergütung für neue Wasserkraftwerke bis zu einer Leistung von 10 Megawatt sowie die geplanten Investitionsbeiträge für Erneuerungen / Erweiterungen von Wasserkraftwerken bis zu einer Leistung bis zu 10 MW. Daneben sind verschiedene Massnahmen geplant, welche die Rahmenbedingungen der Wasserkraft verbessern (nationales Interesse, Konzept für den Ausbau erneuerbarer Energien, vereinfachte Bewilligungsverfahren) sowie unterstützende Massnahmen im Rahmen von EnergieSchweiz.

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