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Wasserkraft
Die Wasserkraft ist in der Schweiz gut ausgebaut und hat mit 56% resp. 40,6 TWh/a den grössten Teil zur Landesstromproduktion des Jahres 2019 beigetragen.
Es können drei verschieden Grundtypen von Wasserkraftwerken unterschieden werden:
- Laufwasserkraftwerke: Bei Laufwasserkraftwerken ist der Zufluss oberhalb des zugehörigen Stauwehrs und der Abfluss unterhalb des Kraftwerks im Regelbetrieb stets gleich. Es kann kein Wasser speichern. Seine Produktion ist schwankend und ergibt sich aus dem Zufluss des genutzten Gewässers. Im Jahr 2019 lieferten die schweizerischen Laufwasserkraftwerke ohne die Kleinwasserkraftwerke 13,7 TWh/a Strom. Davon entfielen 66% resp. 11,6 TWh/a auf das Sommerhalbjahr und 34% resp. 6,1 TWh/a auf das Winterhalbjahr.
- Kleinwasserkraftwerke haben eine Leistung von weniger als 10 MW und sind in den allermeisten Fällen Laufwasserkraftwerke. Die Kleiwasserkraftwerke produzieren im Jahr im Mittel 4,0 TWh/a Strom. Davon entfallen 66% resp. 2,6 TWh/a auf das Sommerhalbjahr und 34% resp. 1,4 TWh/a auf das Winterhalbjahr.
- Speicherkraftwerke können, wie der Name sagt, Wasser im zugehörigen Stausee speichern und können damit ihre Produktion dem benötigten Verbrauch anpassen. Dies natürlich nur, solange sich im Stausee auch Wasser befindet. Die Produktion der Speicherkraftwerke belief sich im Basisjahr auf 22,9 TWh/a. Davon entfielen 52% resp. 11,9 TWh/a auf das Sommerhalbjahr und 48% resp. 11,0 TWh/a auf das Winterhalbjahr.
- Pumpspeicherwerke sind die klassische Technologie zum Ausgleich kurzfristiger Schwankungen. Die installierte Leistung der 17 schweizerischen Kraftwerke beläuft sich auf 3,8 GW und ihr Speichervolumen auf 0,5 TWh. Im Jahr 2019 produzierten die schweizerischen Pumpspeicherwerke 3,4 TWh/a Strom wofür die Speicherpumpen 4,1 TWh/a verbrauchten.
Die Gestehungskosten der bestehenden Wasserkraftwerke belaufen sich auf 56 CHF/MWh für Laufwasserkraftwerke, 125 CHF/MWh für Kleinwasserkraftwerke und 69 CHF/MWh für Speicherkraftwerke.
Als Folge des bereits heute sehr hohen Nutzungsgrades der schweizerischen Wasserkraft ist das verbleibende Ausbaupotenzial beschränkt.
Kleinwasserkraftwerke
Das Ausbaupotenzial der Kleinwasserkraft wird heute im Vergleich zu älteren Studien deutlich geringer eingeschätzt. In der Studie «Wasserkraftpotenzial» sind noch zusätzliche Kleinwasserkraftwerke mit einer Produktionskapazität von 0,8 TWh/a vorgesehen. Auf eine Reduktion des Potenzials wegen dem Auslaufen der heutigen Förderinstrumente wird im Unterschied zur Wasserkraftpotenzialstudie verzichtet. Vom zusätzlich produzierten Strom entfallen 66% resp. 0,5 TWh/a auf den Sommer und 34% oder 0,3 TWh/a auf den Winter.
Die spezifischen Investitionskosten für Kleinwasserkraftwerke belaufen sich gemäss der PSI-Kostenstudie auf 10’000 CHF/kW. Bei einer spezifischen Ausbeute von 5’000 kWh/kW ergeben sich 2’000 CHF/(MWh pro Jahr). Die Investitionskosten für die Kleinwasserkraft belaufen sich folglich auf 1,2 Mia. CHF. Bei einer Nutzungsdauer der Anlagen von 50 Jahren, einem Realzins von 1,6% und Betriebskosten von 2,5% der Investitionskosten ergibt sich ein Strompreispreis von 108 CHF/MWh.
Erneuerung und Erweiterung bestehender Kraftwerke
Durch Erneuerungen und Erweiterungen bestehender Grosswasserkraftwerke lassen sich gemäss dem aktuellen Stand der Studie Wasserkraftpotenzial der Schweiz unter optimierten Nutzungsbedingungen 1,5 TWh/a zusätzlichen Stroms gewinnen (vgl. Tab. 1 der Studie). Dieses Ausbaupotenzial ergibt sich aufgrund von Ausrüstungsersatz (0,5 TWh/a), Höherstau und Flussaustiefungen (0,2 TWh/a), Staumauererhöhungen und Erschliessung neuer Zuflüsse (0,3 TWh/a) und Stollenaufweitungen (0,5 TWh/a). (vgl. Tab 4 der Studie).
Bei der Erneuerung und Erweiterung bestehender Wasserkraftwerke wird von spezifischen Investitionskosten von 1’000 CHF/(MWh pro Jahr) ausgegangen. Für das Ausbaupotenzial von 1,5 TWh/a resultieren folglich Investitionskosten von 1,5 Mia. CHF. Bei einer Nutzungsdauer der Anlagen von 50 Jahren, einem Realzins von 1,6% und Betriebskosten von 2,5% der Investitionskosten ergibt sich ein Strompreispreis von 54 CHF/MWh.
Neubauprojekte
In der Projektliste Grosswasserkraft im Anhang der Wasserkraftpotenzialstudie sind insgesamt 27 geplante Neubauprojekte mit einem Gesamtpotenzial von 2,6 TWh/a aufgeführt. Weil im vorliegenden Zusammenhang vom technisch realisierbaren Potenzial ausgegangen wird, wird im Unterschied zur Studie des Bundes auf eine Gewichtung des Produktionspotenzials aufgrund der Realisierungswahrscheinlichkeit verzichtet. Hinzu kommt das Potenzial neuer Wasserkraftwerke in Gletscherrückzugszonen. Gemäss einer ETH-Studie besteht abzüglich des Beitrages des Trift-Projektes, das auch in der Projektliste Grosswasserkraft aufgeführt ist, ein Ausbaupotenzial von 0,9 TWh/a. Insgesamt ergibt sich mit Neubauten ein Ausbaupotenzial von 3,5 TWh/a. Dies entspricht 15,3% der Jahresproduktion der bestehenden schweizerischen Speicherkraftwerke von 22,9 TWh/a.
Gemäss Elektrizitätsstatistik 2019 lieferten Speicherkraftwerke 52% ihres Stroms im Sommer und 48% im Winter. Umgerechnet auf das Ausbaupotenzial von Neubauten von Grosskraftwerken ergibt sich eine zusätzliche Produktion von 1,8 TWh/a im Sommer und 1,7 TWh/a im Winter.
Das PSI hat in seiner Kostenstudie die durchschnittlichen spezifischen Investitionskosten bei der Grosswasserkraft auf 3’500 CHF/kW berechnet (ohne Berücksichtigung von Bauten zur hauptsächlichen Regulierung der Schwall‐ und Sunkproblematik).
Die Ausbeute der neuen Grosskraftwerke wird aufgrund der spezifischen Ausbeute der bestehenden Speicherkraftwerke berechnet.
Die schweizerischen Speicherkraftwerke mit einer Leistung von mehr als 10 MW haben eine installierte Leistung von 10 GW. Zusammen mit ihrer Gesamtproduktion gemäss Elektrizitätsstatistik 2019 von 22,9 TWh//a ergibt sich eine spezifische Ausbeute von 2’290 kWh/kW.
Daraus folgen Investitionskosten von 1’530 CHF/(MWh pro Jahr) resp. 5,4 Mia. CHF für das gesamte Ausbaupotenzial. Bei einer Nutzungsdauer der Anlagen von 50 Jahren, einem Realzins von 1,6% und Betriebskosten von 2,5% der Investitionskosten ergibt sich ein Strompreispreis von 83 CHF/MWh.
Ausbau der Pumpspeicherwerke
Mit der zunehmenden Verbreitung von Solaranlagen wird die Bedeutung von Pumpspeicherwerken stark zunehmen, weil sie für die Verschiebung von Teilen der Tagesproduktion in die Nachtstunden benötigt werden. In den Energieperspektiven 2050+ wird davon ausgegangen, dass der zukünftige Bedarf mit dem Ausbau der Leistung der Pumpspeicherwerke von heute 3,8 GW auf 6,0 GW gedeckt werden kann. Die Stromproduktion der Pumpspeicherwerke im Jahr 2050 wird mit 7,1 TWh/a angegeben.
|Projekt||Status||Leistung|
[MW]
|Höhen-|
differenz
[m]
|Speicher-|
kapazität
[GWh]
|Fläche|
[ha]
|Stau-|
volumen
[Mio. m3]
|Projekt-|
kosten
[Mio. CHF]
|Linth-Limmern||Betrieb||1’000||630||33||84||23||2’100|
|Nant de Drance||Betrieb||900||275||20||55||25||2’000|
|Veytaux II||Betrieb||420||880||100||160||53||331|
|Grimsel 3||Sistiert||760||536||210||146||57||885|
|Lago Bianco||Sistiert||1’050||1’300||80||150||26||2’500|
Die spezifischen Investitionskosten der in Tabelle 1 zusammengestellten Projekte bewegen sich zwischen 2’380 CHF/kW beim Projekt Lago Bianco und 790 CHF/kW beim Projekt Veytaux II. Da es sich bei diesen Projekten um Ausbauprojekte an bestehenden Anlagen handelt, werden die genannten Investitionskosten im Wesentlichen für die Erstellung von neuen Stollen und Kraftwerkszentralen und nicht für neue Staumauern aufgewendet. Die mittleren spezifischen Investitionskosten der beiden noch nicht realisierten Projekte Grimsel 3 und Lago Bianco belaufen sich auf 1’770 CHF/kW oder 1’080 CHF/(MWh pro Jahr). Der gesamte vorgesehene Ausbau erfordert Investitionen im Umfang von 3,9 Mia. CHF.
Beibehaltung der heutigen Restwassermengen
Die gesetzlichen Anforderungen bezüglich der zulässigen minimalen Restwassermengen wurden 1992 verschärft. Eine Überprüfung der damaligen Interessensabwägung zwischen Naturschutz und Sportfischerei auf der einen und dem Klimaschutz und der Versorgungssicherheit auf der anderen Seite könnte vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen durchaus zu anderen Schlüssen führen als vor 30 Jahren und eine Rücknahme der damals beschlossenen Verschärfungen nahelegen. Dies würde eine Änderung des Gewässerschutzgesetzes erfordern.
Wird die Erhöhung der Restwassermenge gestrichen, können per Saldo 1,9 TWh/a mehr Strom produziert werden; 1,0 TWh/a im Winter und 0,9 TWh/a im Sommer.
Damit würde sich an den heutigen Verhältnissen in den Gewässern wenig ändern, denn es handelt sich ja um einen Verzicht auf zukünftige Verbesserungen und nicht um eine Verschlechterung der heutigen Situation. Entsprechend entstehen auch keine Mehrkosten und per Saldo ergibt die resultierenden Mehrproduktion von 1,9 TWh/a einen Wert von 0 CHF/MWh.
Akzeptanz des Ausbaus der Wasserkraft
Um die Akzeptanz des Ausbaus der Wasserkraft zu beurteilen, ist einerseits zwischen der Steigerung der Wasserkraftproduktion mittels Erneuerung und Erweiterung bestehender Anlagen sowie mittels Kleinwasserkraft und dem Verzicht auf die Reduktion der Restwassermengen und dem Ausbau der Grosswasserkraft andrerseits zu unterscheiden.
Die Steigerung der Wasserkraftproduktion mittels Erneuerung und Erweiterung bestehender Anlagen ist breit akzeptiert, da sie aus ökologischer Sicht vergleichsweise wenig bedenklich oder teilweise sogar mit Aufwertungen verbunden ist. Dies gilt jedoch nicht für alle geplanten Staumauererhöhungen und die Erschliessung neuer Zuflüsse.
Trotzdem wird in der vorliegenden Abschätzung davon ausgegangen, dass die Erneuerung und Erweiterung bestehender Anlagen auf wenig Widerstand stossen wird. Auch gegen neue Kleinwasserkraftwerke ist mit wenig Opposition zu rechnen.
Mit erheblichem Widerstand ist dagegen bei der Frage der Restwassermenge und dem Ausbau der Grosswasserkraft zu rechnen.
Für das Ausbaupotenzial der Grosswasserkraft werden 27 Neubauprojekte in Betracht gezogen. Damit kann die heutige Jahresproduktion der Speicherkraftwerke um 15,3% gesteigert werden. Dies ist natürlich mit einem zusätzlichen Flächenbedarf für die neuen Stauseen verbunden. Die bestehenden Stauseen mit einem Volumen von mehr als 10 Mio. m3haben eine Fläche von 151 km2. Bei einem Zubau von 15,3% der heutigen Jahresproduktion würde somit ein zusätzlicher Flächenbedarf von rund 23 km2 entstehen.
Obwohl von der zuständigen Bundesrätin grosse Anstrengungen unternommen werden, um die Umweltverbände bei den Bewilligungsverfahren einzubeziehen und trotz der Beschränkung der Anzahl Neubauprojekte auf 15, ist davon auszugehen, dass die Neubauprojekte auf erheblichen politischen und gerichtlichen Widerstand stossen werden.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass ein grosser Teil des Ausbaupotenzials der Wasserkraft von 7,7 TWh/a politisch umstritten ist. Werden lediglich der mehr oder weniger unbestrittene Anteil der Erneuerung bestehender Grosswasserkraftwerke und der Ausbau der Kleinwasserkraft betrachtet, resultiert eine Mehrproduktion von nur 2,3 TWh/a.