Strömende Kraft: Wie Wasserkraft die Stromversorgung der Schweiz prägte und auch künftig prägen wird

Die Nutzung der Wasserkraft in der Schweiz hat eine lange Tradition. Schon die Römer betrieben damit ihre Getreidemühlen. Heute macht sie knapp 60% der schweizerischen Stromproduktion aus. Doch wie kam die Wasserkraft zu ihrer wichtigen Rolle in der Stromversorgung der Schweiz? 

Was ist Wasserkraft? 

In der Schweiz wird zwischen Gross- und Kleinwasserkraft unterschieden. Grosswasserkraftwerke haben eine Leistung von mehr als 10 Megawatt (MW) und verfügen häufig über grosse Staumauern. Sie produzieren rund 90% des Stroms aus Wasser. Kleinwasserkraftwerke mit weniger als 10 MW tragen die restlichen 10% bei. 

Die Wasserkraftwerke lassen sich weiter in drei verschiedene Typen einteilen. Es gibt Laufwasserkraftwerke, die an Bächen und Flüssen liegen und die ständig fliessendes Wasser zur Stromproduktion verwenden. Sie unterliegen starken saisonalen Schwankungen. Die Speicherkraftwerke wiederum können ihre Stromerzeugung dem aktuellen Bedarf anpassen. In Speicherseen, die sich meistens in alpinen Gebieten befinden, wird Wasser zurückgehalten und bei Bedarf für die Stromproduktion genutzt. Die grosse Stärke von Speicherkraftwerken ist, dass Wasser saisonal gespeichert werden kann und somit in den Wintermonaten für die Stromproduktion zur Verfügung steht. Das macht sie essenziell für die schweizerische Winterstromproduktion. Schliesslich gibt es noch die Pumpspeicherkraftwerke, die im Gegensatz zu den Speicherkraftwerken noch über ein weiteres, tiefer liegendes Wasserreservoir verfügen. In Situationen, in denen ein Stromüberschuss herrscht, kann mittels Pumpen das Wasser im unteren Reservoir in das obere gepumpt werden. Mit diesem Wasser kann dann erneut Strom produziert werden. Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke tragen einen wesentlichen Teil zur Stromnetzstabilität bei. 

Von Getreidemühlen, Webmaschinen und dem ersten Licht in der Schweiz 

Bereits die Römer nutzten die Kraft des Wassers, um grosse Mühlesteine in Getreidemühlen anzutreiben. Der Vorteil war, dass sich mit wasserbetriebenen Mühlen erheblich mehr Korn mahlen liess als von Hand. In Cham-Hagendorn im Kanton Zug wurde 1944 die erste römische Mühle in der Schweiz entdeckt. Die archäologischen Untersuchungen haben ergeben, dass sie zwischen 185 und 195 n.u.Z. erstellt worden ist, womit sie eine der frühsten Beweise für die Wasserkraftnutzung in der Schweiz ist. 

In der Phase der Frühindustrialisierung der Schweiz wurde die Wasserkraft für den Antrieb von Spinnereien und Webmaschinen gebraucht. Dagegen setzte die Nutzung der Wasserkraft für die Stromproduktion erst deutlich später ein. Als Johannes Badrutt, ein Schweizer Hotelier, nach seinem Besuch an der Pariser Weltausstellung 1878 in seine Heimat nach St. Moritz zurückkehrte, erzählte er fasziniert von seinen Erlebnissen und der an der Weltausstellung präsentierten elektrischen Beleuchtungsanlage. Badrutt wollte diese neuartige Technologie in die Schweiz bringen und schliesslich brannte am 18. Juli 1879 im Speisesaal des Hotel Kulms das erste elektrische Licht in der Schweiz, angetrieben von einer Wasserturbine. 

Die Wasserkraft in der Schweiz im 20. Jahrhundert 

Die erste Phase der schweizerischen Stromerzeugung war geprägt von Kleinwasserkraft und von kommunal betriebenen Elektrizitätswerken. Mit dem Aufkommen von neuen Technologien, die den Stromtransport ermöglichten und später erleichterten, begann sich die Produktion und Nutzung der elektrischen Energie räumlich zu trennen. 1898 wurde in Rheinfelden im Kanton Aargau das erste grosse Wasserkraftwerk der Schweiz, und gleichzeitig eines der ersten und grössten in Europa, erbaut. Das Wasserkraftwerk Rheinfelden, an der deutsch-schweizerischen Grenze, legte den Grundstein für ein länderübergreifendes Stromnetzwerk.  

Auch politisch rückte die Wasserkraft ins Zentrum: die erste energiepolitische Volksabstimmung in der Schweiz betraf wenig überraschend die Wasserkraft. Das Schweizer Stimmvolk nahm am 25. Oktober 1908 den direkten Gegenentwurf mit dem Titel «Bundesbeschluss betreffend die Aufnahme eines Zusatzartikels 24bis in die Bundesverfassung betreffend die Gesetzgebung des Bundes über die Nutzbarmachung der Wasserkräfte und über die Fortleitung und die Abgabe der elektrischen Energie» mit 84.4% der Stimmen an. Hinter dem sehr langen und umständlichen Titel zur Änderung der Bundesverfassung stand die Erkenntnis, dass der Bund mit dem zunehmenden Ausbau der Wasserkraft erste Gesetze erlassen sollte. Es hatte sich gezeigt, dass bei der Nutzung von Flussläufen zur Stromproduktion oft das Interesse mehrerer Kantone miteinander konkurrierte und dass die kantonalen Vorschriften als nicht ausreichend angesehen wurden. Schliesslich befürchtete der Bund, dass sowohl in- als auch ausländische Privatunternehmen von der günstigen Schweizer Wasserkraft profitieren könnten. Aus diesen Gründen sah sich der Bundesrat dazu veranlasst, die Nutzung der Wasserkraft besser zu regulieren. 

Die Phase nach dem Zweiten Weltkrieg bis ungefähr 1970 war von einem intensiven Ausbau der Wasserkraft geprägt, um die schweizerische Energieautarkie zu stärken. Dies war vor allem auch darauf zurückzuführen, dass in dieser Zeit die Stromnachfrage stark stieg, attraktive ökonomische Rahmenbedingungen Anreize für die Realisierung von neuen Wasserkraftwerken lieferten und dass neben der Wasserkraft keine konkurrenzfähige Alternativenergie existierte. So wurde im Kanton Wallis von 1951 bis 1965 die Staumauer Grande Dixence errichtet, die höchste Gewichtsstaumauer der Welt. Zeitgleich wurde von 1954 bis 1969 die Staumauer Mattmark im Saastal, ebenfalls im Kanton Wallis, gebaut. Die gleichzeitige Errichtung von zwei so grossen Energieinfrastrukturprojekten führte zu einem akuten Arbeitermangel, weshalb die Rekrutierung von ausländischen Arbeitern, hauptsächlich aus Italien, begann. Am 30. August 1965 kam es während den Arbeiten am Staudamm Mattmark zur grössten Katastrophe auf einer Baustelle in der Geschichte der Schweiz. Nach einem Gletscherabbruch wurden die Arbeiter vor Ort verschüttet, insgesamt 88 Menschen starben, davon waren 56 italienische Gastarbeiter. 

Wasserkraft in der Energiestrategie 2050 

Gemäss der Energiestrategie 2050 des Bundesamtes für Energie (BFE) trägt die Wasserkraft bereits heute den Grossteil zur Schweizer Stromversorgung bei und soll laut dem Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien noch stärker ausgebaut werden. Seit 2000 ist die Stromproduktion aus Wasserkraft kontinuierlich gestiegen, was auf den Neubau von Anlagen und Erweiterungen sowie Optimierungen bestehender Anlagen zurückzuführen ist. Im Jahr 2035 soll die durchschnittliche Produktion gemäss dem im Energiegesetz verankertem Zielwert bei 37’900 Gigawattstunden (GWh) betragen. 

Zur Stärkung der Versorgungssicherheit im Winter soll laut dem Bundesgesetz für eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien bis 2040 ein Zubau von Kraftwerken zur Erzeugung von erneuerbarer Energie von mindestens 6 Terrawattstunden (TWh) realisiert werden. Davon müssen im Winter mindestens 2 TWh sicher abrufbar sein. Der Ausbau setzt prioritär bei den Speicherwasserkraftwerken an, um dieses Ziel zu erreichen. Aus diesem Grund identifizierten Vertreterinnen und Vertreter der Energiewirtschaft, der Kantone und von Naturschutzorganisationen an einem vom Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) 2021 organisierten Runden Tisch eine Liste mit 15 Speicherwasserkraft-Projekten. 

Christian Dupraz, Leiter der Sektion Wasserkraft im Bundesamt für Energie (BFE).

Um eine Einschätzung zu erhalten, wo die Wasserkraft heute steht und welche Herausforderungen die Zukunft für sie bringt, haben wir uns bei unserem zuständigen Leiter für Wasserkraft, Christian Dupraz, erkundigt. 

Energeiaplus: Wo liegen die grössten Chancen, damit Wasserkraft ihre Rolle als Systemstütze auch künftig erfüllen kann?  

Die grössten Chancen für die Wasserkraft liegen in ihrer Flexibilität, und zwar über alle Zeitspannen hinweg. Die Wasserkraft gleicht in einer kurzen Frist Schwankungen im Sekundenbereich aus und stabilisiert die Frequenz, auf der anderen Seite ermöglichen die Speicherseen eine saisonale Umlagerung und damit eine Reserve für die versorgungskritische Zeit im Winter.  

Wie stark beeinflusst der Klimawandel bereits heute die Produktion von Wasserkraft?  

 Am stärksten macht sich der Klimawandel in der Schweiz durch den Rückgang der Gletscher bemerkbar. Dieser führt bei den hochalpinen Kraftwerken zu einem deutlichen Überschuss an Sommerzuflüssen und damit zu einer überdurchschnittlichen Produktion im Vergleich zur ursprünglichen Anlagenauslegung.  

Was erwarten Sie langfristig: mehr Schwankungen, eine Verschiebung der Wasserkraftproduktion in den Winter oder ein generelles Rückgangsrisiko der Wasserkraft?  

Einigkeit besteht, dass die Zuflussregime sich stärker in den Winter verschieben, insbesondere, da Schnee zunehmend nur in den Höhenlagen lange liegen bleibt. Wie anhand der Gletscher dargelegt, wird – nachdem diese eine neue Gleichgewichtslage gefunden haben (also verschwunden sind oder nicht mehr weiter zurückschmelzen) – dieses Überschusswasser fehlen und daher die Produktion etwas zurückgehen. Aussagen zur Entwicklung der Variabilität sind mit noch höheren Prognoseunsicherheiten verbunden. 

Wo sehen Sie realistisches Ausbaupotenzial in der Schweiz – eher bei Speicherwerken, Laufwasserkraft oder Pumpspeichern?  

Das Ausbaupotenzial ist nicht mehr sehr gross, jedoch ist in allen Bereichen noch Potenzial vorhanden. Ein besonderes Augenmerk liegt auf dem Speicherausbau, damit die Versorgungssicherheit im Winter gestärkt und das Ziel von mindestens 2 TWh neuem Speicher erreicht wird. Wir haben aber auch Produktionsziele, zu denen der Speicherausbau kaum beiträgt, weshalb es auch neue Laufwasserkraftproduktion braucht. Ein aktuelles Projekt in diesem Bereich ist die neue Zentrale Massongex-Bex, die in den nächsten Jahren gebaut werden soll. Nachdem im Bereich Pumpspeicher seit 2015 zwei grosse Neuanlagen in Betrieb gegangen sind, war hier grössere Zurückhaltung zu sehen, weil die Investitionen in den ersten Jahren nicht wirtschaftlich waren. Angesichts des geplanten Zubaus ist auch hier zu erwarten, dass Projektanten neue Projekte an die Hand nehmen.  

Was ist der aktuelle Stand bezüglich den 15 Speicherwasserkraft-Projekten des Runden Tisches?  

 Es sind 16 Projekte, 15 Projekte im Anhang und ein Projekt im Artikel 9a selbst. Das Bundesamt für Energie (BFE) verfolgt diese Projekte seit mehreren Jahren. Im letzten Jahr hat das UVEK informiert, dass bis 2040 voraussichtlich nicht alle Projekte realisiert werden können. Einige Projekte sind bereits im Bewilligungsverfahren und weiter fortgeschritten. Andere Projekte sind noch in der Abklärung, es zeigt sich aber, dass sie im Umfang verkleinert oder nicht realisiert werden können. Aktuell sind die beteiligten Bundesämter daher daran, die Liste zu überprüfen, was zu einem allfälligen Ergänzungsvorschlag mit neuen Projekten führen könnte.  

 Wie sieht die Schweizer Wasserkraft im Jahr 2050 aus?  

Sehr ähnlich wie heute. Wir haben sicher einige neue Zentralen, aber wir haben aktuell bereits einen sehr grossen Zentralenstock. Bei den Besitzverhältnissen wird sich 2050 einiges getan haben. Mit den Konzessionserneuerungen werden die Standortkantone und Gemeinden sicher grössere Anteile an den Kraftwerken übernehmen. Zudem werden die Kraftwerke bis 2050 noch nachhaltiger sein, da einerseits mit der Konzessionserneuerung die Restwassermengen angepasst werden und andererseits bis dahin auch die Massnahmen zur ökologischen Sanierung der Wasserkraft umgesetzt sind.  

Die Zukunft der Wasserkraft 

Wasserkraft hat die Energiegeschichte der Schweiz geprägt wie kein anderer Energieträger. Sie entstand aus einfachen Mühlen, entwickelte sich zu grossen Infrastrukturprojekten und bildet heute das Rückgrat der Schweizerischen Stromproduktion. Auch in Zukunft wird sie eine Schlüsselrolle spielen: als flexible Winterenergie, als Speicher für Stromspitzen und als verlässliche Säule eines klimaneutralen Energiesystems. Die Schweiz baut damit auf eine Energiequelle, die seit Jahrtausenden fliesst und auch in den kommenden Jahrzehnten Richtung Zukunft weist. 

Dieser Blogbeitrag über die Wasserkraft ist der Dritte in der Blogreihe über die Geschichte der erneuerbaren Energien mit dem Fokus auf die Schweiz. Den ersten Blogbeitrag über die Geothermie finden Sie hier und den zweiten über die Windenergie hier. Mehr zur Geschichte der erneuerbaren Energien erfahren Sie im kommenden Beitrag über die Photovoltaik. 

Mattia Pesolillo, Hochschulpraktikant Kommunikation, Bundesamt für Energie (BFE) 

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