Typen von Wasserkraft in der Schweiz

Die Schweiz nutzt grösstenteils Strom aus Wasserkraft. Dafür setzt man auf Laufwasser-, Pumpspeicher- und Speicherkraftwerke. Doch worin unterscheiden sich diese Typen von Wasserkraft? Wir erklären, wie diese Anlagen funktionieren.

Die Schweiz nutzt Strom aus Wasserkraftwerken.
Im Wesentlichen werden drei Typen von Wasserkraft unterschieden: Laufwasser-, Pumpspeicher- und Speicherkraftwerke. Foto: istockphoto/Thinkstock
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In der Schweiz gibt es drei Typen von Wasserkraft-Anlagen: Laufwasser-, Pumpspeicher- und  Speicherkraftwerke. Diese erzeugten 2011 fast 34 Milliarden Kilowattstunden Energie. Das entspricht knapp 54 Prozent der heimischen Stromproduktion. Doch wie funktionieren diese Anlagen?

Nutzung verschiedener Typen von Wasserkraft: Laufwasserkraftwerke

Es gibt schweizweit etwa 420 grosse Laufwasserkraftwerke. Diese erzeugen im Jahr fast 16 Milliarden Kilowattstunden Strom. Die Energie fliesst jedoch nur dann, wenn auch das Wasser in Bewegung ist. Die Strömung treibt die Turbinen an, wodurch Strom erzeugt wird. Es ist demnach kaum möglich, Energie zu speichern oder der Nachfrage anzupassen. Deshalb decken diese Typen von Wasserkraft-Anlagen den Grundbedarf ab und laufen rund um die Uhr. Stauwehre helfen die Wassermassen und Fallhöhe zu regulieren. So sind zusätzliche Schleusen für den Schiffsverkehr notwendig. Ferner gibt es Fischtreppen, die den Wassertieren ermöglicht, die Hindernisse zu überwinden. In der Schweiz existiert auch eine Vielzahl an kleinen Wasserkraftwerken, wie beispielsweise Mühlräder oder Wasserwirbelanlagen.

Nutzung verschiedener Typen von Wasserkraft: Pumpspeicherkraftwerke

Rund 40 Pumpspeicherwerke sind die «Batterien» der Schweiz. Diese erlauben bedarfsgerecht Energie bereit zu stellen. Dafür pumpt man das Wasser in höher gelegene Staubecken. Eine produzierte Kilowattstunde benötigt aber 1.3 Kilowattstunden Pumpenergie. Dabei geht also ein Viertel an Energie verloren. Die Schweizerische Energie-Stiftung (SES) kritisiert, dass dafür jährlich etwa zehn Milliarden Kilowattstunden an importierten Atom- und Kohlestrom eingesetzt werden. Das entspricht nicht dem Bild von sauberer Energie.

Wird Strom tagsüber nachgefragt, dann transportieren Rohre das Wasser zu den Turbinen. Das Prinzip ist mit Speicherkraftwerken vergleichbar. Es fehlt lediglich der natürliche Zulauf. Ein Pumpspeicherwerk hat im oberen Teil eine Stauanlage, ein Becken, einen Druckstollen und einen Druckschacht. Zudem gibt es eine tiefer gelegene Zentrale, die ein Unterbecken mit Generatoren, Turbinen und Transformatoren umfasst. Trotz aller Kritik ermöglichen diese Typen von Wasserkraft-Anlagen, die Netze zu stabilisieren und billigen Nachtstrom in teuren Tagstrom umzuwandeln.

Nutzung verschiedener Typen von Wasserkraft: Speicherkraftwerke

Speicherkraftwerke lagern gewissermassen die Energie in höher gelegenen Stauseen oder Talsperren. Das Gefälle und der Durchfluss entscheiden über den Druck, mit dem das Wasser durch die Rohre transportiert wird. Niedrig-, Mittel- und Hochdruckkraftwerke arbeiten mit unterschiedlichen Turbinen, die sich unterhalb des Beckens befinden. Diese sind mit Generatoren verbunden, welche die Energie umwandeln. Eine Hochdruckanlage besitzt zudem ein so genanntes «Wasserschloss», das den Druck in den Rohren ausgleicht.

Da die Energiequelle vorrätig gespeichert ist, ist es möglich, die Anlagen schnell an- und auszuschalten. Das erlaubt, auf die jeweilige Stromnachfrage zu reagieren. Hauptsächlich deckt man damit die Bedarfsspitzen ab. Deshalb werden diese Typen von Wasserkraft-Anlagen auch als Spitzenleistungskraftwerke bezeichnet. Normalerweise eignet sich diese Anlage nicht für die dauerhafte Stromproduktion, da sich die Seen sonst zu schnell leeren würden. Je nach Jahreszeit gibt es jedoch unterschiedlich hohe Wasseraufkommen. Im Frühjahr fangen die Becken beispielsweise sehr viel Schmelzwasser auf. Zu diesem Zeitpunkt könnte die Schweiz ständig Energie produzieren. Immerhin erzeugen 90 heimische Speicherkraftwerke jährlich knapp 17 Milliarden Kilowattstunden Strom.

Speicherkraftwerke unterstützen aber auch den Hochwasserschutz, die Trinkwasserspeicherung, Bewässerung oder die Schifffahrt. Umweltschützer beklagen aber, dass man Regionen überschwemmt und Lebensräume zerstört.

Weitere Typen von Wasserkraft: Gezeiten- und Wellenkraftwerke

Das Gezeitenkraftwerk nutzt am Meer gelegen den sich regelmässig wechselnden Wasserspiegel von Ebbe und Flut aus. Voraussetzung ist jedoch ein ausreichendes Gefälle. Deshalb gibt es nur wenige solcher Wasserkraftanlagen. Deutlich weniger Energie erzeugt ein Wellenkraftwerk. Dieses wandelt den ständigen Wellengang um.

Linktipps:

SES -  Erklärt ausführlich die Typen der Wasserkraftwerke.

BAE (Bundesamt für Energie) - informiert über Wasserkraft

 

Quellen: BFE, SES, Wasserverband.de, gsg-physik.de

Text: Kerstin Borowiak

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