SI/502381

Schlussbericht

Seit Jahrzehnten ist die Wasserkraft ein wichtiger Pfeiler des Schweizer Stromsystems, da sie sowohl die Erzeugung als auch die Speicherung von elektrischer Energie flexibel ermöglicht. Parallel zum Ausbau neuer erneuerbarer Energien wie Solar- und Windenergie im Einklang mit der Schweizer Energiestrategie 2050 sind erhebliche Anstrengungen erforderlich, um die Rolle der Wasserkraft als Rückgrat eines zunehmend volatilen Stromsystems aufrechtzuerhalten. Unter anderem wirkt sich die Verlandung von Stauseen infolge Feststoffeintrags negativ auf die Speicherkapazitäten der Wasserkraft aus. Unter Verwendung einer aus früheren Studien abgeleiteten Verlandungsrate von 0.2% p.a. prognostizierte das Bundesamt für Energie (BFE) einen Verlust der Speicherkapazität der Wasserkraft von etwa 7% (~620 GWh) zwischen 2019 und 2050. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Unsicherheiten bei der Bewertung der Verlandung von Stauseen durch langfristige numerische Simulationen zu verringern, wobei die Auswirkungen des Klimawandels sowie verschiedener Strategien der Feststoffbewirtschaftung berücksichtigt werden. Ein verbessertes 1D-Numerikmodell wird verwendet, um dynamische Prozesse der Verlandung in Stauseen zu untersuchen und die Wirksamkeit verschiedener Feststoffbewirtschaftungsstrategien zu bewerten. Die Effizienz eines Sedimentumleitstollens (engl. Sediment Bypass Tunnel , kurz: SBT) vom Typ B ist empfindlich gegenüber dem Stauseebetrieb und kann auf der Grundlage des Zeitpunkts der Öffnung des SBT-Einlasses im Verhältnis zu einer Hochwasserwelle optimiert werden. Für nicht vergletscherte Schweizer Einzugsgebiete wird geschätzt, dass der durchschnittliche Sedimenteintrag, der ausschließlich als Funktion des Zuflusses berechnet wird, mit zunehmendem Fortschritt des Klimawandels leicht zurückgehen wird. Allerdings bergen extreme Klimaszenarien das Risiko extremer Hochwasserereignisse und sind daher mit einer großen Unsicherheit behaftet. Eine gut geplante Feststoffbewirtschaftung (z. B. Umleitung, Sedimentverlagerung im Stausee, Aushub, adaptiver Betrieb) kann weitere Auswirkungen der Verlandung wirksam mindern, und es wird eine Methodik zur Quantifizierung der Wirksamkeit der Feststoffbewirtschaftung vorgestellt, die den Optimierungsprozess unterstützen kann. Auf der Grundlage von Messwerten an Schweizer Stauseen und unterstützt durch numerische Simulationen wird eine erweiterte Methodik zur regionalen Schätzung der Verlandungsraten in Stauseen und der Speicherkapazitäten für Wasserkraft vorgeschlagen, die eine neue, mehrere Parameter berücksichtigende Gleichung für das Sedimentrückhaltevermögen umfasst. Für die 35 größten Schweizer Stauseen, die 95% der Wasserkraftspeicherkapazität ausmachen, wird die gewichtete durchschnittliche Verlandungsrate auf 0.059% p.a. geschätzt und das Wasserkraftspeicherpotenzial für 2025 unter Berücksichtigung des Verlusts an aktiver Speicherkapazität aufgrund Feststoffeintrags auf 8000 GWh berechnet. Die Speicherkapazitäts-verlustrate der Wasserkraft, die sich von der Bruttoverlandungsrate unterscheidet, wird auf 0.053% p.a. geschätzt, was einem Verlust von 1.59% bzw. 127 GWh in den nächsten 30 Jahren entspricht.

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