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2014 ergab sich ein Stromexportüberschuss von 5,5 Milliarden Kilowattstunden (kWh). Exportiert wird dieses Zuviel vorwiegend nach Italien. Ist der Strom saisonal oder tageszeitlich knapp, importieren wir meist aus Frankreich. Dort produzieren 58 Atomkraftwerke rund 75 % der französischen Elektrizität. Doch zurück zur Schweizer Wasserkraft: Es gibt zwei grundsätzlich verschiedene Systeme, die entweder Flüsse oder Seen zur Stromproduktion nutzen.
Laufwasserkraftwerke
Laufwasserkraftwerke nutzen die Fliessgeschwindigkeit und das Gefälle von Flüssen. Meist wird dazu ein Teil des Wassers in einen künstlichen Seitenarm abgezweigt. Dieser ist flacher als das natürliche Gefälle. Dadurch entsteht eine grössere Stufe. Häufig fliesst das Wasser dann durch eine Francisturbine vom Seitenarm in den natürlichen Arm des Flusses hinunter. Ist das Wasservolumen gross, das Gefälle jedoch klein, wird eine Kaplanturbine eingesetzt. So oder so wird jedoch durch die Drehung der Turbine ein über eine starre Achse verbundener Generator zur Stromproduktion angekurbelt.
In der Schweiz gibt es 579 sogenannte Grosswasserkraftwerke (‘Zentralen‘), die zusammen 90 % der Laufwasserkraft stellen. Insgesamt macht diese 47 % der genutzten Wasserenergie aus. Die gesamthaft zirka 1600 Laufwasserkraftwerke tragen zum sogenannten Bandstrom bei, der kontinuierlich anfällt.
Speicherkraftwerke
Speicherkraftwerke sind Stauseekraftwerke. Ihr Vorteil ist, dass sie zu Spitzennutzungszeiten zugeschaltet werden können. Da in der Schweiz der Energiebedarf im Winter grösser ist –gegen 10 % des Stromverbrauchs werden für das Heizen verwendet – wird in der Regel dafür gesorgt, dass die Stauseen anfangs Winter voll sind. Gegen Ende des Winters ist der Pegel auf ein Minimum abgesunken.
49 % der Schweizer Wasserkraft stammt aus Stauseen. Für sie werden oft Peltonturbinen eingesetzt. Diese sind ideal für grosse Fallhöhen und relativ kleine Durchflussmengen.
Das grösste Schweizer Speicherkraftwerk Bieudron (Cleuson-Dixence) liegt auf einer Höhe von 481 m ü. M. Drei Peltonturbinen mit einer Gesamtleistung von 1269 Megawatt (MW) (entspricht AKW Leibstadt) produzieren dank einer Fallhöhe von 1883 Metern jährlich 1780 Gigawattstunden (GWh / Jahr) Strom. Damit solche Mengen an Elektrizität möglichst verlustfrei transportiert werden können, wird auf 380‘000 Volt, also Höchstspannung, hochtransformiert.
Zum Vergleich die Leistungsfähigkeit der Schweizer Atomkraftwerke
1) Leibstadt mit 1275 MW Bruttoleistung (1220 netto)
2) Gösgen: 1060 MW (1010 netto)
3) Mühleberg: 390 MW (373 netto)
4) Beznau: 2 Reaktoren à je 380 MW (365 netto)
Zusammen erzeugen die Schweizer Kernkraftwerke jährlich rund 25 Milliarden Kilowattstunden (25‘000 GWh) Strom.
Pumpspeicherkraftwerke
Pumpspeicherkraftwerke sind Stauseen, die Wasser hochpumpen können. Sie dienen als gigantische Akkus. Hat es auf dem Strommarkt günstigen Strom (meist nachts), kaufen die Betreiber diesen ein, um Wasser aus einem unteren Becken in den Stausee hochzupumpen. Kann man den Strom teurer verkaufen – beispielsweise mittags – wird das Wasser aus dem Stausee wieder genutzt, um Strom zu produzieren. Damit der Betrieb wirtschaftlich ist, muss die Preisdifferenz 20-30 % betragen. Der Nachteil ist, dass häufig fossile Energie oder Atomkraft verwendet wird, um das Wasser hochzupumpen.
In der Schweiz sind zurzeit etwas mehr als ein Dutzend Pumpspeicherkraftwerke in Betrieb, welche gemeinsam 4 % der Wasser-Elektrizität herstellen. Das momentan leistungsstärkste Speicherpumpwerk – wenn man nur die natürlich anfallende Wassermenge berücksichtigt – ist Etzelwerk Altendorf (SZ), mit einer Leistung von 121 MW und einer Jahresenergieproduktion von 253 GWh.
Zurzeit sind zwei rekordverdächtige ‘Akkus‘ im Bau
Als Erweiterung des Kraftwerks Linth-Limmern (GL) hat die Axpo 2005 ihr Megaprojekt Limmern gestartet. Das neue Pumpspeicherkraftwerk wird eine Leistung von 1000 MW (wie das AKW Gösgen) erreichen. Auf 2474 m ü. M. wurde eine Staumauer errichtet, um den Muttseepegel 28 Meter anzuheben. Dies wird sein Volumen fast verdreifachen. Spätestens 2016 sollen im Linthal unterirdisch 1000 MW Strom produziert werden können, beziehungsweise mit 1000 MW starken Pumpen Wasser vom Limmernsee in den Muttsee zurückgepumpt werden. Unter anderem wegen seiner abgelegenen Lage verschlingt der Bau 2.1 Milliarden Franken. Ein viertelstündiger Film zeigt eindrücklich die wichtigsten Etappen der technischen Meisterleistung.
Auch die Alpiq investiert in ein Megaprojekt. In Finhaut (VS) entsteht das Pumpspeicherkraftwerk Nant de Drance mit einer Leistung von 900 MW. Es soll ab 2018 etappenweise in Betrieb genommen werden und unter Volllast jährlich rund 2,5 Milliarden kWh (2‘500 GWh) Energie erzeugen.
Klimawandel
Die im Zuge der Erderwärmung neu entstehenden Gletscherseen könnten bis zu 50 % zusätzliches Speichervolumen bringen. Aber Achtung: Die neuen Seen befinden sich oft in geschützten Gebieten (Auenlandschaften, Landschaften nationaler Bedeutung oder UNESCO Weltnaturerbe).
Bis 2050 wird voraussichtlich mehr Gletscherwasser in den bestehenden Speicherseen landen. Der Aufwand, diese Seen zu nutzen, wird jedoch durch zusätzlich eingetragenes Geschiebe ebenfalls grösser. Dies wird teilweise neue Sperrstellen und Auffangbecken erfordern. Ob sich die Erneuerung der Wasserkonzessionen über 2050 hinaus lohnt, muss für jeden Einzelfall durch detaillierte Studien abgeklärt werden. Die Langzeitprognosen sind äusserst vage.