Redwheel: Neue Ansätze für eine bewährte Energiequelle

Wasserkraft ist eine der ältesten Quellen für erneuerbare Energie. «Trotz des phänomenalen Wachstums der Solar- und Windenergie in den letzten Jahren bleibt sie der weltweit grösste Lieferant von Strom aus erneuerbaren Energien und die drittgrösste Stromquelle insgesamt», schreibt Stephanie Kelly, Leiterin des thematischen Nachhaltigkeits-Researchs bei Redwheel.

Wasserkraftwerke haben mit die niedrigsten Treibhausgasemissionen aller Technologien zur Stromerzeugung und haben in den letzten 50 Jahren dazu beigetragen, rund 100 Milliarden Tonnen CO₂-Emissionen zu vermeiden. Im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie kann Wasserkraft eine kontinuierliche Grundlasterzeugung zu sehr niedrigen Kosten bieten und stellt so eine stabile Stromquelle zur Ergänzung der wechselhaften erneuerbaren Energien dar.

Wasserkraft bleibt daher eine Grundlage des Erzeugungsmixes auf dem von der Internationalen Energieagentur (IEA) vorgeschlagenen Weg zu einer Netto-Null-Energieversorgung bis 2050, auch wenn Solar- und Windenergie mehr Strom liefern. Die Wasserkrafterzeugung hat sich in den letzten 30 Jahren ungefähr verdoppelt. Um das von der IEA gesteckte Ziel zu erreichen, muss sich die Wasserkrafterzeugung in den nächsten 30 Jahren erneut verdoppeln, wobei der Schwerpunkt auf den Schwellenländern in Afrika, Asien und Lateinamerika liegt.

Trotz des grossen, ungenutzten wirtschaftlichen Potenzials der Wasserkraft bleibe die derzeitige Wachstumsrate jedoch weit hinter dem zurück, was zur Erreichung dieses Ziels erforderlich ist. Dies liegt daran, dass Wasserkraftwerke in der Regel sehr kapitalintensiv sind, lange Vorlaufzeiten haben und mit einer Reihe von weiterreichenden Nachhaltigkeitsbedenken verbunden sein können, die Widerstand hervorrufen und die Auswahl an geeigneten Standorten stark einschränken. Dies gilt insbesondere für Staudämme, bei denen oft grosse Stauseen angelegt werden, um Wasser hinter einem Damm mit Turbinen zu speichern. Stausysteme machen einen grossen Teil der bestehenden globalen Wasserkrafterzeugung aus und sind am besten geeignet, um Stromsysteme zu unterstützen, die zunehmend von intermittierenden erneuerbaren Energien dominiert werden, da sie eine regelbare, stabile Energiequelle bieten. Generell hat sich die Politik im Bereich der erneuerbaren Energien seit der Jahrhundertwende weltweit darauf konzentriert, das Wachstum von Solar- und Windenergie voranzutreiben, was zum Teil auf die genannten Bedenken zurückzuführen ist.

Risiken...

Die Anlage von Stauseen kann zu einer erheblichen Freisetzung von Treibhausgasemissionen führen, insbesondere von CO₂, das im überfluteten Boden gespeichert ist. Überschwemmungen können erhebliche Auswirkungen auf die Artenvielfalt haben und lokale Gemeinschaften vertreiben. Stauseen und Dämme können überdies die Flusschemie, Hydrologie und Morphologie flussabwärts verändern. Sedimente können eingeschlossen werden, wodurch die Verfügbarkeit von Nährstoffen und die Sedimentablagerung flussabwärts verringert werden und sich Flussökosysteme, Kanäle und Strömungen verändern. Im Stausee kann ein Übermass an Nährstoffen die Sauerstoffverfügbarkeit verringern und damit den Artenreichtum und -Häufigkeit reduzieren. Eine verringerte Wasserdurchflussrate im Stausee kann Wanderfische desorientieren oder an der Fortbewegung hindern und sie Raubfischen aussetzen, während die Damminfrastruktur zu Verletzungen oder zum Tod führen kann.

Risiken können jedoch wirksam verhindert oder gemildert werden. So kann zum Beispiel die Verkleinerung der Stauseen die überflutete Fläche und die Freisetzung des gespeicherten CO₂ verringern. Durch die regelmässige Leerung oder die Nutzung von Sediment-Bypass-Tunneln können Sedimente und damit verbundene Nährstoffe flussabwärts freigesetzt werden. Wenn ihre Wanderrouten unterbrochen sind, können verschiedene Formen von Fischtreppen gebaut werden.

... und Chancen

So kann die Wasserkraft eine Reihe von positiven Auswirkungen und Chancen mit sich bringen: Die Ausweitung des Zugangs zu kohlenstoffarmer, kostengünstiger Elektrizität kann eine unmittelbare und transformative Wirkung auf die Lebensqualität, den Zugang zu grundlegenden Dienstleistungen und die Existenzgrundlage haben, insbesondere für Menschen in ländlichen Gebieten in Schwellenländern. Ein Wachstum der Wasserkraft im Sinne von Net Zero bis 2050 würde die weltweite Beschäftigung in diesem Sektor von 2,4 Millionen auf 3,7 Millionen erhöhen. Konsultationen und eine wirksame menschenrechtliche Sorgfaltspflicht könnten nicht nur nachteilige Auswirkungen auf die Menschenrechte reduzieren, sondern auch sicherstellen, dass die lokalen Gemeinschaften an den sozialen und wirtschaftlichen Vorteilen teilhaben.

Durch die Regulierung der Strömung flussabwärts können Stauseesysteme nach starken Regenfällen vor Überschwemmungen schützen und in Trockenperioden Wasser für die Bewässerung und andere Zwecke liefern. Dies kann angesichts der zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels für mehr Widerstandsfähigkeit sorgen. Die Wasserkraft selbst kann jedoch anfällig für den Klimawandel sein, wie die Dürreperioden 2021 in vielen Teilen der Welt gezeigt haben, in denen die Stromerzeugung aus Wasserkraft trotz einer Kapazitätserweiterung zurückging. Beim künftigen Wachstum muss das Klimarisiko sowohl bei der Planung neuer Anlagen als auch bei der Nachrüstung bestehender Anlagen durch Modernisierung und Renovierung berücksichtigt werden. Eine Möglichkeit ist der zunehmende Einsatz von «Floatovoltaik» – das heisst die Installation von Sonnenkollektoren auf Stauseen – die sowohl die Verdunstungsrate reduziert als auch eine effizientere Stromerzeugung aus Sonnenenergie ermöglicht. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass das Potenzial für ein solches «hybrides» System enorm hoch ist. Darüber hinaus kann die Übernahme internationaler Standards, wie etwa des Hydropower Sustainability Assessment Protocol, dazu beitragen, das Potenzial für negative Auswirkungen zu mindern und die vielfältigen Möglichkeiten zu maximieren, die der weitere Einsatz nachhaltiger Wasserkraft bietet.