Stauseen sind für die Stabilität des europäischen Stromnetzes von grosser Bedeutung. Weil sich Elektrizität, im Gegensatz zu Öl oder Kohle, nur in kleinen Mengen unmittelbar speichern lässt, muss die Stromwirtschaft jeweils genau so viel Strom produzieren, wie verbraucht wird. Nur so bleibt die Frequenz im Übertragungsnetz konstant in einem sicheren Bereich von 50 Hz.

Die Produktion von Windkraft- und Solaranlagen hängt stark vom Wetter ab. Stehen diese Anlagen still, können Speicherkraftwerke (Stauseen mit natürlicher Wasserzufuhr) und Pumpspeicherkraftwerke (mit zusätzlichem Wasserreservoir in tieferen Lagen) ihre Stromproduktion zum Ausgleich erhöhen. Pumpspeicherkraftwerke bieten zudem die Möglichkeit, Solar- und Windstrom jederzeit zu speichern. Dazu kann in nachfrageschwachen Zeiten überschüssige Wind- oder Solarenergie verwendet werden, um Wasser zum höher gelegenen Reservoir zu pumpen, und dadurch die Produktionskapazität zu erhöhen.

Untersuchung ökologischer Auswirkungen

Um die Energiewende voranzutreiben, steht deshalb vielerorts der Ausbau von Pumpspeicherkraftwerken zur Debatte. Jedoch kann ein solcher Ausbau zu ökologisch relevanten Veränderungen in den beiden verbunden Seen oder Reservoiren führen. Das hat hauptsächlich zwei Ursachen: Erstens werden mit dem Pumpspeicherbetrieb Wasser und Arten zwischen den Seen ausgetauscht, und zweitens wird im höher gelegenen See das Wasser zum Turbinieren meist aus tiefen Schichten abgeleitet, während es in einem natürlichen See normalerweise oberflächlich abfliesst.

Zwei verschiedene Referenzzustände

Im Rahmen der Umweltverträglichkeitsprüfung dient ein Referenzzustand als Vergleichsbasis zur Beurteilung der Auswirkungen der Pumpspeicherung. Bisher wurde für die Abschätzung der Umweltauswirkungen der Zustand mit Pumpspeicherbetrieb meist nur mit einem einzigen Referenzzustand verglichen. Im Rahmen dieses Eawag-Forschungsprojektes, welches von der SBB AG finanziert wurde, versuchte man die Auswirkungen der Tiefenwasserentnahme von jenen der Pumpspeicherung zu trennen. Dazu wurden zwei Referenzszenarien entworfen, die sich dadurch unterscheiden, dass die Entnahme des Wassers entweder an der Oberfläche oder im Tiefenwasser erfolgt. Dabei ist das erste Referenzszenario vergleichbar mit der Abflusssituation eines natürlichen Sees.

Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen zeigten, dass die Tiefenwasserentnahme allein schon zu erheblichen Unterschieden führen kann. Das Tiefenwasser im Stausee wird deutlich wärmer, die Sauerstoffzufuhr ins Tiefenwasser wird erhöht, und in der Folge werden auch die Nährstoffkonzentrationen beeinflusst. Die Tiefenwasserentnahme allein erklärt allerdings nicht alle Unterschiede: Je nach Menge Wasser, die zwischen den zwei Seen ausgetauscht wird und den Temperatur- und Konzentrationsunterschieden zwischen der Entnahmestelle im einen und der Rückgabestelle im anderen See, werden die Temperatur, sowie der Sauerstoff- und der Nährstoffgehalt weiter beeinflusst.