Wetterfühlige Wasserkraft

Juni 2017 - von Manfred Stähli

Kein Jahr gleicht dem anderen in der Stromproduktion aus Wasserkraft. Massgeblich dafür verantwortlich sind die vorherrschenden Wetterbedingungen, was in der Diskussion über zukünftige Produktionsziele oft vernachlässigt wird. Dabei sind diese wetterbedingten Schwankungen vielleicht die grössere Herausforderung für die inländische Stromerzeugung als die langfristige Kapazitätssteigerung durch bestehende und neue Wasserkraftwerke – insbesondere im Winter.

Kälte erfordert Strom

Im Vorfeld der Abstimmung zur Energiestrategie 2050 wurde viel diskutiert, was uns die geplante Energiewende pro Jahr kosten werde. Sind es 40 oder 3‘200 Franken pro Haushalt? Dabei wurde nur selten erwähnt, dass unsere Ausgaben für Strom und Heizmittel von Jahr zu Jahr stark variieren. Ich habe kürzlich im Keller ein kleines Heft der früheren Hauseigentümer gefunden, wo fein säuberlich dokumentiert ist, wie viel Heizöl pro Jahr geliefert wurde. Im Jahr 1984, einem der kältesten Jahre des vergangenen Jahrhunderts, waren dies beispielsweise 4‘750 Liter, und im Jahr 2003 mit Hitzesommer 3‘400 Liter. Bei den heutigen Heizölpreisen entspricht dies einem Unterschied von ca. 1‘200 CHF. Diese jährlichen Schwankungen werden massgeblich durch das Wetter verursacht. Ein kalter Winter erfordert mehr Heizöl. Aber auch der winterliche Stromverbrauch im Haushalt nimmt mit der Kälte deutlich zu, unter anderem aufgrund des erhöhten Strombedarfs von Wärmepumpenheizungen.

Schwankende Wasserkraft

Genauso wetterabhängig ist unsere inländische Stromproduktion aus Wasserkraft. Der Schweizerische Wasserwirtschaftsverband (SWV) berichtet, dass im Jahr 2015 insgesamt 37.2 TWh produziert wurden, während es im folgenden Jahr nur 33.4 TWh waren.

 

Zum Glück gibt es in der Regel keine Jahre mit überdurchschnittlichem Strombedarf und gleichzeitig geringer Wasserkraftproduktion. Das hängt beispielsweise mit niederschlagsarmen aber heissen Sommern zusammen, in welchen die Gletscherschmelze hohe Abflüsse liefert und so die Stromproduktion ausgleicht. Aber wie wird es in ein paar Jahrzehnten aussehen, wenn sich die Gletscherfläche in der Schweiz drastisch verringert haben wird? Eine aktuelle Studie der Internationalen Kommission für die Hydrologie des Rheingebietes zeigt auf, dass mit dem aktuellen Gletschervorkommen in einem heissen Sommer wie 2003 der Abfluss bei Basel zu einem Drittel aus Gletscherschmelze besteht. Dieses Wasser wird Ende dieses Jahrhunderts grösstenteils fehlen, was sich auf die Stromproduktion unserer Laufwasserkraftwerke im Spätsommer deutlich auswirken wird. Möglicherweise ist das aber gar kein so grosses Problem, weil bis dann der Zubau von Solaranlagen die entsprechende Stromlücke kompensieren wird.

Interessanter ist die Frage, wie sich die Winterproduktion unserer Wasserkraftwerke mit dem Klimawandel ändern wird, wenn die tiefstehende Sonne nur eine eingeschränkte Solarstromproduktion zulässt. Eine aktuelle Masterarbeit an der Universität Innsbruck kommt zum Schluss, dass in mittleren und grösseren Fliessgewässern, wie beispielsweise der Reuss, Thur oder Kleinen Emme, die Abflüsse von Dezember bis Februar im Vergleich zu heute um durchschnittlich 10 bis 20 Prozent zunehmen dürften. Grund dafür sind höhere Lufttemperaturen, weshalb häufiger mit Regen anstatt Schnee zu rechnen sein wird. Die Unterschiede von Jahr zu Jahr sind aber grösser als diese mittlere Zunahme; das heisst, nicht in jedem Winter ist eine höhere Stromproduktion in diesen Fliessgewässern garantiert. Kommt hinzu, dass bei diesen Berechnungen eine grosse Unsicherheit besteht, wie sich die Niederschlagsmengen im Winter aufgrund des Klimawandels verändern werden. Die letzten Schweizer Szenarien zur Klimaänderung von 2011 haben diesbezüglich keine klaren Aussagen gemacht. In der Zwischenzeit sind sie aber mit über 20 Kombinationen von globalen und regionalen Klimamodellen neu berechnet worden und stehen per Ende Jahr für unsere hydrologischen Modelle zur Verfügung. Ich bin gespannt, ob sich die Aussagen für den Winterniederschlag im Vergleich zu 2011 konkretisieren lassen.

Ausgleich durch neue Stauseen?

Entscheidend für die Stromproduktion im Winter wird auch sein, wie es bezüglich des Zubaus von neuen Speicherseen weitergeht. In dieser Diskussion stehen alpine Gebiete im Fokus, wo sich die Gletscher zurückziehen und dadurch neue Seen entstehen (mehr dazu erfahren Sie im letzten Abschnitt dieses Blog-Beitrags). Eine laufende Studie im Rahmen des SCCER-SoE zeigt auf, dass bereits eine relativ geringe Anzahl solcher neuer Speicherseen eine zusätzliche Stromproduktion von 2 bis 3 TWh ermöglichen würde, was auf das Winterhalbjahr gerechnet einer Erhöhung um 15 bis 20 Prozent entspricht. Diese Hochrechnung ist allerdings theoretisch und macht keine Aussagen bezüglich ökologischer Auswirkungen, Sicherheit oder gesellschaftlicher Akzeptanz. Schlussendlich wirft die Machbarkeit solcher neuen Speicherseen nicht nur technisch-naturwissenschaftliche Fragen auf, sondern im höchsten Grade auch gesellschaftliche und ökonomische. Ein Paradebeispiel für interdisziplinäre Forschung also, welche nur im Forschungsverbund Antworten erarbeiten kann.

Fazit

Kurzfristige und saisonale wetterbedingte Schwankungen bleiben für die Strombereitstellung eine zentrale Herausforderung. Es ist von grosser Wichtigkeit, dass die Wasserkraft mit erhöhter Produktionsflexibilität noch mehr zur Bewältigung beiträgt als in der Vergangenheit – im Einklang mit der Ökologie. Daran arbeiten wir.


Autor

Dr. Manfred Stähli ist der Leiter der Forschungseinheit Gebirgshydrologie und Massenbewegungen an der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL. Zudem leitet er den Task 2.1 des SCCER-SoE.