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

Luftaufnahme mit Panoramablick auf den Emosson-Staudamm und den Emosson-See in den Schweizer Alpen, Stausee für erneuerbare Wasserkraft und Berglandschaft.shutterstock

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

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) 

Bild: shutterstock

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Wenn der Wind Geschichte schreibt: Die Entwicklung der Windenergie in der Schweiz

Windpark Mont-Crosinsuisseéole; Juvent © Joël Baume

Der Wind bewegt sich immer und trägt eine Energie in sich, die schon lange die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen hat. Neben Wasser und Feuer hat sich der Mensch den Wind schon früh zunutze gemacht.

Was ist Windenergie?

Der Begriff Windenergie bezeichnet den Vorgang, bei dem mittels Windkraftanlagen aus Wind Elektrizität erzeugt wird. Die Energie des Windes wird mithilfe einer Turbine in mechanische Energie umgewandelt, aus der wiederum elektrische Energie entsteht. Dies geschieht mit aerodynamisch geformten Rotorblättern, die einen Generator antreiben, durch den Strom ins Netz eingespeist wird.

Während einzelne Windkraftanlagen als Einzelanlagen betrieben werden, bilden mehrere Windkraftanlagen zusammen einen Windpark. Moderne Windkraftanlagen werden entweder im Meer vor der Küste (offshore) oder an Land (onshore) errichtet. Offshore-Anlagen profitieren von gleichmässigeren und stärkeren Winden, was zu einer höheren und konstanteren Stromproduktion führen kann. Gleichzeitig erfordert der Bau im Meer jedoch aufwändige Fundamente, spezielle Installationsschiffe und intensivere Wartungsarbeiten, was die Kosten erhöht. Onshore-Windkraftanlagen lassen sich mit geringerem Aufwand und niedrigeren Investitionskosten bauen. Der erzeugte Strom kann häufig direkt ins nahegelegene Stromnetz eingespeist werden. Dafür sind die Windverhältnisse an Land oft weniger konstant, was zu einer geringeren Auslastung führen kann. Windenergieanlagen an Land als auch im Wasser können bis über 250 Meter hoch sein. Moderne Windenergieanlagen beginnen ab einer Windgeschwindigkeit von zwei Metern pro Sekunde zu rotieren und Strom zu produzieren. Die maximale Leistung wird zwischen 12 und 15 Metern pro Sekunde erreicht. Hohe Windgeschwindigkeiten sind für die Stromproduktion zwar ideal. Bei zu starkem Wind wird die Anlage jedoch automatisch heruntergefahren, um Schäden zu vermeiden.

Von Windmühlen bis Windräder: Vielfältige Verwendungszwecke der Windkraft

Die frühste Überlieferung einer Nutzung der Windkraft ist knapp 2’500 Jahre alt, als in Persien Windmühlen verwendet wurden, um den Mahlstein, mit dem das Getreide gemahlen wurde, anzutreiben. Die Verwendung der Windkraft für die Stromerzeugung hingegen ist relativ jung. Erst um die Jahrhundertwende zwischen dem 19. und 20. Jahrhundert wurden in Dänemark die ersten Versuche in diese Richtung unternommen. Der Bau von Windrädern begann jedoch erst nach der ersten Energiekrise 1973/74. Europäische Länder wie Dänemark und Deutschland, aber auch die USA wollten ihre Abhängigkeit von Energieimporten reduzieren und suchten nach einer Alternative zum Erdöl, dem damaligen primären Energieträger. Aus diesem Grund setzten sie vermehrt auf erneuerbare Energien, unter anderem die Windenergie. In der Schweiz wurde die erste Windturbine 1986 in Langenbruck im Kanton Basel-Landschaft mit einer Leistung von 28 Kilowatt in Betrieb genommen. Sie produzierte bis ins Jahr 2020 Strom, bevor sie abgeschaltet wurde. Im Jahr 2004 wurde am Standort Gütsch, oberhalb der Gemeinde Andermatt im Kanton Uri, auf 2332 m.ü.M. der europaweit zweithöchste Windpark erbaut. 2025 wurde ein Ausbauprojekt abgeschlossen, dank dem die Jahresproduktion des Windparks Gütsch auf 11 Millionen Kilowattstunden anwachsen wird. Mit dieser Strommenge können rund 2700 Haushalte versorgt werden.

Windenergie in der Gegenwart

Der grösste Windpark der Schweiz mit 16 Windturbinen befindet sich auf dem Mont-Crosin bei Saint-Imier im Berner Jura. Die jährliche Produktion beläuft sich auf bis zu 91 Gigawattstunden. Der Anteil der Windenergie am Schweizer Strommix betrug im Jahr 2024 rund 0.3 Prozent. Stand Ende 2025 waren 50 Windkraftanlagen in der Schweiz in Betrieb. Dies soll sich aber in Zukunft ändern. Moderne Anlagen sind im Vergleich zu ihren Vorgängern leiser, effizienter und leistungsstärker. Sie produzieren auch im Mittelland konstant Strom und können dadurch einen entscheidenden Beitrag zur Winterstromversorgung der Schweiz liefern.

Im September 2025 hat das Parlament die Änderung des Energiegesetzes, den sogenannten Beschleunigungserlass, angenommen. Mit dem Beschleunigungserlass werden die Planungs- und Bewilligungsverfahren für erneuerbare Energieprojekte von nationalem Interesse, darunter auch Windenergieanlagen, vereinfacht und beschleunigt. Für Windparks mit einer erwarteten Jahresproduktion von über 20 Gigawattstunden werden die Verfahren zukünftig auf kantonaler Ebene zusammengeführt. Dadurch erfolgt die Planung und Bewilligung neu in einem einzigen, konzentrierten Plangenehmigungsverfahren. Bislang war das Verfahren zweistufig organisiert und bestand aus einer Nutzungsplanung sowie einer separaten Baubewilligung.

Um zu erfahren, wie sich die Windenergie entwickelt und welche Hürden bestehen, haben wir bei Julian Ferber, Fachspezialist für Windenergie  im Bundesamt für Energie nachgefragt.

Julian Ferber ist im Bundesamt für Energie zuständig für die Windenergie. Bild: Julian Ferber

Energeiaplus: Welche Rolle wird die Windenergie in der Schweizer Stromversorgung künftig spielen?

Die Windenergie ist eine bewährte Technologie. Weltweit, aber auch in Europa und in den Nachbarländern der Schweiz findet sie grossen Anklang. In der Schweiz selbst wird sie jedoch bisher noch wenig genutzt. Ein grosser Vorteil der Windkraft ist, dass sie vor allem im Winter viel Strom liefert: Rund zwei Drittel der jährlichen Windstromproduktion fallen in das Winterhalbjahr.

Damit ergänzt die Windenergie andere erneuerbare Quellen wie Solarenergie und Wasserkraft, die hauptsächlich im Sommerhalbjahr hohe Erträge erzielen. Mit dem Ausbau der Windenergie und dem Zusammenspiel der verschiedenen Technologien kann die erneuerbare Stromversorgung der Schweiz zuverlässig gewährleistet werden.

Wie wichtig wird Windenergie für die Winterstromproduktion der Schweiz?

Die Windenergie trägt auch im Sommer zur Stromerzeugung bei, liefert aber rund zwei Drittel ihrer Stromproduktion im Winterhalbjahr, wenn wir mehr Strom brauchen. Um die Versorgungssicherheit der Schweiz zu stärken, ist ein gezielter Ausbau der Windkraft wichtig.

Windenergie ist dabei einer von mehreren Pfeilern der Schweizer Energieversorgung. Keine einzelne erneuerbare Technologie – weder Windkraft noch Solarenergie oder Wasserkraft – kann die Versorgungssicherheit über das Jahr verteilt alleine gewährleisten. Erst das Zusammenspiel aller Technologien ermöglicht eine zuverlässige und nachhaltige Stromversorgung.

Welche technischen Fortschritte erwarten Sie in den nächsten zehn Jahren?

In den letzten zehn Jahren hat die Windenergie grosse technische Fortschritte gemacht. Moderne Anlagen sind leiser und auch deutlich höher geworden, dabei verfügen sie ebenfalls über längere Rotorblätter. Die produzierte Strommenge hängt im Wesentlichen von der Fläche ab, die die Rotorblätter überstreichen – je grösser diese Fläche, desto mehr Windenergie kann genutzt werden.

Das bedeutet: Grössere Anlagen mit längeren Rotorblättern können mehr Strom aus dem Wind gewinnen. Der technologische Fortschritt in diesem Bereich ist bereits sehr weit und wird auch in Zukunft mit weiteren Innovationen voranschreiten.

Spielen höhere Türme und grössere Rotoren in der Schweiz eine wichtige Rolle?

Ja, das ist ein wichtiger Punkt. Besonders im Mittelland sind in der Schweiz viele Windenergieprojekte geplant. Meist handelt es sich dabei um sogenannte Schwachwindanlagen. Diese sind speziell für Regionen mit geringeren Windgeschwindigkeiten ausgelegt. Sie verfügen über längere Rotorblätter, die sich bereits bei schwachem Wind drehen, und sind insgesamt höher gebaut, um vom stetigen Wind auf dieser Höhe zu profitieren.

In den Alpen hingegen wären solch grosse Anlagen nicht realisierbar – unter anderem wegen der stärkeren Turbulenzen und den anspruchsvollen topografischen Bedingungen. Dort kommen deshalb kleinere Anlagen zum Einsatz.

Wie wirkt sich die Digitalisierung auf Betrieb und Planung von Windparks aus?

Die aktuelle Forschung beschäftigt sich intensiv mit dem Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) in der Windenergie. KI-Modelle analysieren beispielsweise Windgeschwindigkeiten, Strömungen und Verwirbelungen in einem Gebiet. Auf dieser Grundlage lässt sich berechnen, wie nahe Windenergieanlagen zueinanderstehen können, um einen Windpark möglichst effizient zu gestalten.

Welche Chancen sind heute noch unterschätzt?

Die Windenergie hat in der Schweiz grosses Potenzial. Eine moderne Windenergieanlage kann bei guten Windverhältnissen rund 12 Millionen Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugen. Damit lässt sich der jährliche Strombedarf von etwa 6’000 Personen decken – und das mit nur einer einzigen Anlage mit geringem Flächenbedarf. Dieses Verhältnis ist vielen Menschen heute kaum bewusst, und verdeutlicht, welchen Beitrag Windenergieanlagen zur Stromversorgung leisten können.

Welcher Schritt wäre aus Ihrer Sicht der wichtigste, damit die Windenergie in Zukunft mehr Gewicht erhält?

Ein wichtiger Schritt wäre, das Wissen über Windenergie in der Bevölkerung zu stärken. Mit zunehmendem Verständnis wächst in der Regel auch die Akzeptanz. Zwar ist die Zustimmung zu konkreten Windenergieprojekten in den Gemeinden oft hoch, dennoch stehen viele Menschen der Windkraft generell skeptisch gegenüber. Mehr Wissen über Chancen, Wirkung und Bedeutung der Windenergie könnte diese Skepsis verringern und sich sogar in echte Aufgeschlossenheit verwandeln, etwa dann, wenn Menschen erleben, wie die Kraft des Windes genutzt wird, um verlässlich und klimafreundlich saubere Energie aus der Natur zu gewinnen.

Die Schweiz möchte bis 2050 klimaneutral werden und dabei soll die Windenergie zusammen mit den anderen erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle spielen. Laut den Energieperspektiven 2050+ soll die Windenergie während den Wintermonaten zur Versorgungssicherheit der Schweiz beitragen. Um dies zu erreichen, wird ein schrittweiser Ausbau der Windenergie angestrebt.

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

Mattia Pesolillo, Hochschulpraktikant Kommunikation, Bundesamt für Energie (BFE)
Bild: suisseéole; Juvent © Joël Baume

 

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Geothermie – Energie aus der Tiefe

Das Bohrgerät der Pilotbohrung des EGS Projekts in Haute-Sorne. Ist die Bohrung einmal ausgeführt, verschwindet das Bohrgerät und an der Oberfläche bleibt primär nur noch ein Betriebsgebäube sichtbar.

Unter unseren Füssen liegt eine Energiequelle, die niemals schläft. Seit Jahrtausenden nutzen Menschen diese Wärme, zuerst für Heilung und Erholung in Thermalbädern und heute zusätzlich zur Erzeugung von Wärme, Kälte und Strom. Doch wie kam die Schweiz von römischen Thermen zu modernen Bohrprojekten?

Was ist Geothermie?

Bei der Geothermie handelt es sich um Energie, die in der Erde in Form von Wärme gespeichert wird. Das Wort Geothermie stammt aus dem Griechischen und bedeutet so viel wie Erdwärme. Um diese Energie nutzen zu können, muss die Wärme aus dem Erdinnern an die Oberfläche geholt werden. Dies wird meistens mit Wasser gemacht, das sich beim Kontakt mit dem heissen Gestein im Untergrund erwärmt. Die Geothermie kann sowohl für die Erzeugung oder Speicherung von Wärme als auch zur Produktion von Strom verwendet werden.

Die Temperatur steigt mit der Tiefe. Die Geothermie wird deshalb in untiefe oder oberflächennahe und tiefe Geothermie unterteilt. Bis rund 400 Metern Tiefe wird von der untiefen Geothermie gesprochen, darunter von der tiefen Geothermie.  Zwischen 400 bis 2’000 Metern betragen die Temperaturen im Schnitt zwischen 20 bis 70 Grad Celsius, lokal zum Teil auch mehr. Zuweilen kann das heisse Wasser durch Spalten und Risse im Gestein bis an die Oberfläche steigen, aber meistens muss es mittels Tiefbohrungen erschlossen werden. Wasser aus diesem Tiefenbereich wird hauptsächlich zum Baden in Thermalbädern und zur Wärmebereitstellung gebraucht. Wird noch tiefer gebohrt, so trifft man in der Schweiz ab 4’000 Metern Tiefe Temperaturen über 130 Grad Celsius an. Ab diesen Temperaturen kann die Wärme zur Stromproduktion verwendet werden.

Von den Römern bis zur ersten Glühbirne

Die Verwendung der Geothermie hat eine lange Geschichte, in der Schweiz besonders in Form von Thermalbädern. Die Nutzung von heissem Wasser ist eine weltweite und jahrtausendealte Tradition. Die Römer machten sich bereits die Wärme aus dem Erdinnern in Form von Fussbodenheizungen und Thermalbädern zunutze. Die Thermalbäder wurden im römischen Imperium als Gesundheitszentren und Orte des sozialen Austausches genutzt. Die hohe Bedeutung der Thermen widerspiegelt sich in wichtigen Strassenkarten, wo der Standort von verschiedenen Thermalbädern gekennzeichnet wurde. Im heutigen Baden im Kanton Aargau wurde beispielsweise im zweiten Jahrzehnt nach der Zeitenwende von römischen Legionären ein Thermalbad gebaut. Später wurde Baden zum bedeutendsten Badeort im deutschsprachigen Europa.

Die Idee, aus Erdwärme Strom zu gewinnen, ist hingegen verhältnismässig jung. Im Jahr 1904 leuchteten in Larderello in der Toskana in Italien die ersten fünf Glühbirnen, angetrieben von geothermischer Energie. Eine mit geothermischem Dampf betriebene Turbine wurde mit einem Dynamo verbunden und erzeugte erstmals in der Geschichte Strom mit Energie aus der Erdtiefe. Erst in den 1970er-Jahren, ausgelöst durch die Ölkrise, kam Geothermie zur Energiegewinnung auch in der Schweiz ins Gespräch, damals noch unter dem Namen „Alternativ-Energie“. Um eine systematische Forschung und Entwicklung der Geothermie zu betreiben, wurde am 22. September 1975 die Eidgenössische Fachkommission für Geothermie und unterirdische Wärmespeicherung (KGS) gegründet. Finanziert wurde die Fachkommission vom Bundesamt für Energiewirtschaft (BEW), so hiess das heutige Bundesamt für Energie (BFE) damals.

Das KGS unterstützte die Forschung und Entwicklung der Geothermie in der Schweiz und pflegte den engen Austausch mit der 1974 gegründeten Internationalen Energieagentur (IEA). Am 20. April 1990 wurde die Schweizerische Vereinigung für Geothermie (VGS) gegründet. Der Branchenverband sollte die Öffentlichkeitsarbeit und die Behördenkontakte stärken. Dank diesen Impulsen entwickelte sich in der Schweiz die oberflächennahe Geothermie mit Wärmepumpen seit den 1980er-Jahren stark und diese Entwicklung hält bis heute an.

Die Schweiz als Spitzenreiterin weltweit

Die Schweiz besitzt ein theoretisch grosses Geothermie-Potenzial, das heute hauptsächlich in geringen Tiefen zur Wärmenutzung mittels Erdwärmesonden bereits stark genutzt wird. Die Schweiz hat eine der weltweit höchsten Dichte an Erdwärmesonden, die vor allem für das Heizen von Wohngebäuden verwendet werden. Um eine Erdsondenwärmepumpe in Betrieb zu nehmen, sind meistens Bohrungen in einem Bereich von 150 bis 250 Metern Tiefe nötig. In grösseren Tiefen wird das Geothermie-Potenzial in der Schweiz noch wenig ausgeschöpft. So gibt es in der Schweiz bis heute noch kein Geothermie-Kraftwerk zur Stromproduktion.

Bei der Wärmenutzung aus grosser Tiefe gibt es jedoch erfolgreiche Pionierprojekte: Das Fernwärmenetz in Riehen bei Basel wird beispielsweise seit 1994 mit Wärme aus 1.5 Kilometern Tiefe gespiesen und hatte damit auch europaweit eine Vorreiterrolle. Eines der grössten Hindernisse bei der Entwicklung der Tiefengeothermie ist, dass der tiefe Untergrund in der Schweiz nur sehr schlecht und punktuell bekannt ist, was ein grosses Risiko für entsprechende Projekte bedeutet. Um dieses Risiko zu senken, sind hohe Investitionen in Erkundungsmassnahmen des Untergrunds nötig. Das BFE unterstützt diese Massnahmen mittels Fördergelder substanziell.

Energie, die niemals versiegt

 In der Vergangenheit wurden bereits verschiedene Geothermie-Projekte in der Schweiz begonnen, jedoch konnten nicht alle erfolgreich abgeschlossen werden. 2006 in Basel und 2013 in St. Gallen führten Tiefbohrungen für Geothermie-Projekte zu spürbaren Erdbeben, weshalb die Vorhaben gestoppt wurden. Die Tiefbohrung beim Spital Triemli in Zürich 2010 stiess nicht wie erhofft auf heisses Wasser. Die Bohrung musste unter Effizienzeinbussen mit einer tiefen Erdwärmesonde ausgebaut werden. Bei der Erkundung nach Untergrundressourcen – so auch nach geothermischen – ist es aber normal, dass nicht jede Bohrung zum Erfolg führt. Solche Rückschläge sind Teil des Explorationsprozesses, bei welchem der Untergrund systematisch nach wirtschaftlichen Ressourcen erkundet wird.

Eine erfolgreiche Exploration erfolgte beispielsweise beim Hauptsitz von Swatch-Omega, wo Grundwasser als Wärmespeicher zum Heizen und zum Kühlen verwendet wird. Ein weiteres Beispiel einer erfolgreichen Sondierungsbohrung ist der Flughafen Zürich. Dort wurden an drei Standorten Sondierungsbohrungen gemacht, um die technische Machbarkeit einer Kälte- und Wärmespeicherung im Untergrund zu bestätigen. Ein wichtiges zukunftsweisendes Projekt gibt es in Haute-Sorne im Kanton Jura. Dort wurde mehr als 4’000 Meter tief in den Untergrund gebohrt. Ab 2029 soll dort ein Geothermie-Kraftwerk ans Netz gehen und Strom für 6’000 Haushalte liefern. Es wäre das erste Geothermie-Kraftwerk in der Schweiz.

Um herauszufinden, wo die Geothermie heute steht, haben wir bei unserem zuständigen Fachspezialisten für Geothermie, Christian Minnig, nachgefragt.

Energeiaplus: Welche technologischen Innovationen könnten die Geothermie in den nächsten zehn Jahren entscheidend voranbringen?

Christian Minnig ist im Bundesamt für Energie zuständig für Geothermie. Bild: BFE

Die Entwicklung der Geothermie hängt weniger von revolutionären technologischen Durchbrüchen ab, sondern vielmehr von der konsequenten Anwendung bewährter Technologien zum richtigen Zeitpunkt. Entscheidend ist, dass kompetente Entscheidungsträger die besten verfügbaren Lösungen einsetzen. Innovation bleibt aber wichtig, insbesondere um die Wirtschaftlichkeit zu steigern und die Abhängigkeit von staatlicher Unterstützung zu verringern.

Wie wichtig sind neue Bohrtechnologien für die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit von tiefen Geothermieprojekten?

Neue Bohrtechnologien können die Wirtschaftlichkeit von Projekten deutlich verbessern, indem sie Kosten senken und Prozesse effizienter machen. Die Wirtschaftlichkeit und die Sicherheit von Geothermie-Projekten sind aber in erster Linie von erfahrenen Fachleuten, von einer professionellen Projektorganisation und von effizienten Vollzugsbehörden abhängig. Technologie ist ein Werkzeug – der Erfolg hängt vom kompetenten Umgang damit ab.

Welches Potenzial hat die tiefe Geothermie für die Schweizer Energieversorgung im Rahmen der Energieperspektiven 2050+?

In den Energieperspektiven 2050+ wurde das Potenzial der tiefen Geothermie mit rund 2 TWh beziffert. Eine Aktualisierung der Energieperspektiven läuft derzeit. Klar ist: Die Geothermie bleibt ein relevanter Baustein für die Energiezukunft.

Könnte die tiefe Geothermie eines Tages einen bedeutenden Anteil an der Stromproduktion in der Schweiz übernehmen?

Das hängt mittelfristig stark vom Erfolg des technologischen Verfahrens der Enhanced Geothermal Systems (EGS) in den USA und deren Übertragbarkeit auf die Schweiz ab. Bei diesem Verfahren wird durch künstlich erzeugte Risse in heissem, wasserarmen Tiefengestein Wasser zirkuliert, um Wärmenergie für die Strom- und Wärmeerzeugung nutzbar zu machen. In der Schweiz spielt dabei das Projekt in Haute-Sorne eine Schlüsselrolle: Wenn das Projekt gelingt und einen glaubwürdigen Kostensenkungspfad aufzeigt, könnte die tiefe Geothermie mittelfristig einen wichtigen Beitrag für die Energiezukunft leisten. Eine Skalierung würde hauptsächlich im Untergrund erfolgen und hätte kaum Auswirkungen auf das Landschaftsbild – ein klarer Vorteil.

Langfristig könnten auch andere neuartige Konzepte wie beispielsweise das Verfahren der Closed Loop Geothermal Systems (CLGS) zu einem Durchbruch führen. Bei dem Verfahren handelt es sich um eine Anlage, bei der ein Wärmeträgermedium in einem geschlossenen Rohrkreislauf zirkuliert und durch Wärmeleitung aus dem umgebenden Untergrund erhitzt wird, ohne direkten Kontakt zu den Gesteinsschichten. Ob die Technologie tatsächlich zu einem Durchbruch führen wird, ist momentan aber noch etwas spekulativ. Immerhin wurde pünktlich zum Barbaratag am 4. Dezember die Meldung publiziert, dass in Deutschland erstmals mittels dieser Technologie Strom ins Netz eingespeist wurde. Die heilige Barbara ist u.a. die Schutzpatronin der Bohrmeister und Geologen. Wenn das mal kein gutes Zeichen ist?

Was sind die grössten Hürden für den Ausbau der tiefen Geothermie in der Schweiz?

Da noch wenig Erfahrung mit der Realisierung und der Regulierung solcher Projekte vorhanden sind, sind die organisatorischen und regulatorischen Risiken beträchtlich. Gross ist bei den meisten Projekten auch das Fündigkeitsrisiko. Damit wird die Unsicherheit bezeichnet, ob geothermische Bohrungen ein Reservoir in ausreichender Menge und Qualität erschliessen, um wirtschaftlich nutzbar zu sein. Diese Faktoren müssen adressiert werden, um den Ausbau voranzubringen.

Welche Rolle spielt die Akzeptanz in der Bevölkerung für den Erfolg von tiefen Geothermieprojekten?

Die Akzeptanz ist entscheidend. In der Schweiz gibt es wenig Erfahrung mit Tiefbohrprojekten, was bei unzureichender Information schnell zu Ängsten und Widerstand führen kann. Selbst technisch exzellente Projekte können daran scheitern. Deshalb müssen Projekte und Vollzugsbehörden die fachliche Kompetenz haben und diese auch vermitteln können, um die Bevölkerung zu überzeugen, dass allfällige Risiken beherrscht werden.

Welche Massnahmen sind nötig, damit die tiefe Geothermie in der Schweiz zum Durchbruch kommt?

Die Geothermie ist grundsätzlich attraktiv – die Herausforderung liegt vor allem in den Rahmenbedingungen. Massnahmen sollten Genehmigungsverfahren vereinfachen und harmonisieren, Rechts- und Investitionssicherheit schaffen, sowie die fachtechnische Kompetenz und Qualität sowohl bei der Umsetzung als auch im regulatorischen Vollzug erhöhen. So entsteht ein Umfeld, in dem Projekte planbar und Risiken kalkulierbar werden.

Das Ziel ist klar: Die Geothermie ist bereits heute ein wichtiger Eckpfeiler der Wärmeversorgung, es soll aber ihr ganzes Potenzial genutzt werden. Auch für die Stromversorgung weist ihr die Energiestrategie 2050 eine wichtige Rolle zu. Unter unseren Füssen liegt eine Energiequelle, die niemals versiegt. Unsere Kultur, Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sind mit ihr verbunden, von den römischen Thermen in Baden zu den modernen Geothermie-Wärmepumpen bis hin zu den innovativen Anwendungen zur Stromproduktion wie in Haute-Sorne.

 

Dieser Blogbeitrag über die Geothermie ist der Kick-off für eine Blogreihe über die Geschichte der erneuerbaren Energien mit dem Fokus auf die Schweiz. Mehr zur Geschichte der erneuerbaren Energien erfahren Sie in den kommenden Beiträgen zu Wasserkraft, Windenergie und Photovoltaik.

Mattia Pesolillo, Hochschulpraktikant Kommunikation, Bundesamt für Energie (BFE)
Bild: keystone-sda; Peter Klaunzer, 612764787

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