Auswirkungen von Hitze und Trockenheit auf die Stromversorgung

„Durch die Hitze und Trockenheit reduziert sich die Stromerzeugung in thermischen Kraftwerken: Entweder weil nicht genug Wasser für den Betrieb von Kühltürmen bereitsteht oder weil die Abwärme der Kraftwerke nicht ohne Überschreitung der zulässigen Maximaltemperaturen von den geringen Wassermengen in den Flüssen aufgenommen werden kann. Dies kann zur Reduzierung der Stromerzeugung oder der vollständigen Abschaltung von Kraftwerken führen.“

„Gleichzeitig sinkt die Stromerzeugung in den Laufwasserkraftwerken, deren Erzeugung von der verfügbaren Wassermenge anhängt. Durch die geringeren Wassermengen sinkt zusätzlich auch die Fallhöhe an den Kraftwerken und damit die pro Menge Wasser erzeugbare elektrische Arbeit.“

„Auf der anderen Seite liefern Solaranlagen in den Tagesstunden derzeit erhebliche Überkapazitäten, die zum Befüllen der Pumpspeicherkraftwerke in der Schweiz, Österreich und Norwegen genutzt werden. Diese stehen dann zu anderen Zeiten wieder zur Stromerzeugung zur Verfügung.“

„Besonders in den Abendstunden kommt es aber mit dem Rückgang der Solareinspeisung zu Knappheiten, da Kohlekraftwerke wegen der niedrigen Marktpreise während des Tages nicht genutzt werden und aufgrund der Anfahrzeiten nicht für wenige Stunden Stromerzeugung in Betrieb gehen. Hier springen dann typischerweise teurere Gaskraftwerke ein.“

„Trotz der Wasserknappheiten exportiert Frankreich aber zum Beispiel weiter große Strommengen in die Nachbarländer. Gleichzeitig treiben die hohen Temperaturen die Stromnachfrage durch den Betrieb von Klimaanlagen, dafür ist die industrielle Nachfrage insbesondere im Ferienmonat August etwas geringer.“

„Eine Stromknappheit auf breiterer Front ist aktuell wegen hoher solarer Stromerzeugung und verringerter industrieller Nachfrage nicht zu erwarten, vielmehr kommt es gegebenenfalls regional oder zeitlich zu einem knapperen Angebot. Tagsüber bei hohem Solarstromangebot liegen die Börsenstrompreise in Deutschland und den Nachbarländern nahe Null oder sogar darunter, in den Morgen- und Abendstunden aber zu Preisen um 20 Cent pro Kilowattstunde – gegebenenfalls auch mal deutlich darüber [1] [2].“

„Die Schwankungen der Strompreise hängen nicht mit der Wasserknappheit zusammen, sondern werden durch die steigenden Anteile erneuerbarer Energien – insbesondere der Solarenergie – verursacht. Der massive Ausbau der Speicherkapazitäten wird diese Preisschwankungen zukünftig deutlich dämpfen, wenn der Ausbau wie geplant erfolgt.“

„Große Kohlekraftwerke, Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerke und auch die Kernkraftwerke in der Schweiz liegen typischerweise an Flüssen und nutzen Flusswasser entweder zur Durchlaufkühlung oder als Einsatzwasser in Verdunstungskühltürmen.“

„Stärker vom Wassermangel betroffen sind dabei die Kraftwerke mit Durchlaufkühlung, da bei den geringen Wassermengen in den Flüssen die Aufnahmekapazität für die Kraftwerksabwärme begrenzt ist. Die für den Einsatz von Kühltürmen benötigte Wassermenge ist deutlich geringer, verringert aber gleichzeitig die in den Gewässern verbleibende Restwassermenge, da die Wassermengen verdunstet und nicht in die Flüsse zurückgeführt werden.“

„Sowohl die Wasserentnahmemengen für die Kühltürme als auch die zulässige Erwärmung des wieder eingeleiteten Kühlwassers sind gesetzlich geregelt. Die Grenzwerte und Genehmigungen entscheiden also darüber, ob ein Kraftwerk abgeschaltet werden muss.“

„Kurzfristig profitieren Länder wie Österreich oder die Schweiz von den Strompreisunterschieden zwischen Tag und Nacht. Gleichzeitig ist die Strommenge aus der Speicherung gering gegenüber den Strommengen, die insgesamt durch Wasserkraft in Österreich und der Schweiz erzeugt werden. In der Schweiz entfallen jeweils etwa 48 Prozent auf Speicherkraftwerke an Stauseen und Laufwasserkraftwerke an Flüssen. Nur circa vier Prozent des Stroms aus Wasserkraft stammen aus Pumpspeicherkraftwerken. Trockenheit führt damit mittelfristig zu einem deutlichen Rückgang der Stromerzeugung.“

„Alleine entlang des Rheins sind in allen Anrainerländern zusammen Laufwasserkraftwerke mit einer Gesamtleistung von circa 2,3 Gigawatt (GW) installiert. Ihre tatsächliche Stromproduktion hängt von der Wassermenge im Rhein ab. Zum Vergleich: in Deutschland sind derzeit 116 GW Solar, 70 GW Onshore Wind, 11 GW Offshore Wind, 35 GW Gaskraftwerke und etwa 30 GW Kohlekraftwerke installiert, aber nur 5,3 GW Wasserkraft.“

„Das europäische Stromnetz ist eng geknüpft und damit in der Lage, Überschüsse und Defizite bei der Stromerzeugung in Europa auszugleichen. Allerdings sind die Grenzübergangkapazitäten zwischen den Ländern unterschiedlich gut ausgebaut. Die Vernetzung des Stromnetzes in Europa trägt dazu bei, die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien besser zu verteilen und einen Ausgleich zwischen den Ländern zu schaffen. Das Europäische Stromsystem sorgt damit auch bei Herausforderungen durch Hitze und Trockenheit für eine sichere Versorgung.“

„Lange Hitze- und Trockenperioden werden zunehmen, umso wichtiger ist der nachhaltige Umgang mit der Ressource Wasser. Nicht nur thermische Kraftwerke sind große Wasserverbraucher. Sondern auch Landwirtschaft, Industrie und die privaten Haushalte verbrauchen erhebliche Mengen kostbaren Wassers. Sparsamer Umgang mit Wasser aber auch die Schaffung von Versickerungsflächen und die Wasserrückhaltung bei Starkregen-Ereignissen werden zunehmend unverzichtbar. Dabei dürfte die Stromversorgung, die zunehmend von fossilen thermischen Kraftwerken auf erneuerbare Energien umgestellt wird, zukünftig eher in geringerem Maße von Trockenperioden betroffen sein.“

„Wasserstoff-Back-up-Kraftwerke, sofern sie als reine Gasturbinenanlagen und nicht als Gas-und-Dampfturbinen-Anlagen ausgeführt werden, benötigen nur sehr geringe Kühlwassermengen, da der Großteil der Abwärme mit den Abgasen abgeführt wird. Zudem werden die Backup-Kraftwerke nur für 500 bis 1000 Stunden pro Jahr und verstärkt in den Wintermonaten während Dunkelflauten benötigt. Da spielen Trockenperioden eher eine untergeordnete Rolle. Zu beachten ist aber, dass für die Wasserstofferzeugung ebenfalls Wasser benötigt wird [3].“

„Die kritischste Situation besteht derzeit in Ungarn. Das Kernkraftwerk Paks trägt im Jahresmittel knapp die Hälfte zur ungarischen Stromerzeugung bei und ist größtenteils außer Betrieb, da die erforderliche Kühlwasserentnahme bei den aktuellen Donau-Pegelständen nicht mehr zuverlässig gewährleistet ist. Die ausgefallene Erzeugung wird im Wesentlichen durch Importe kompensiert. In Rumänien ist der Reaktor Cernavodă 1 seit dem 28. Juli abgeschaltet. Erschwerend kommt hinzu, dass die Erzeugung aus Wasserkraft im Donau- und Alpenraum trockenheitsbedingt deutlich unter dem langjährigen Niveau liegt. In Frankreich waren auf dem Höhepunkt der Juli-Hitzewelle rund 3,65 Gigawatt Kernkraftwerksleistung hitzebedingt nicht verfügbar. Für Deutschland wurden der europäischen Transparenzplattform ENTSO-E im Juni und Juli dagegen keine hitzebedingten Abschaltungen oder Leistungsreduzierungen gemeldet.“

„Für eine europaweite Erzeugungsknappheit reicht das aber nicht. Gerade mittags hilft derzeit die hohe Photovoltaikerzeugung. Außerdem können Länder mit Erzeugungsdefiziten über den europäischen Stromhandel erhebliche Mengen importieren. Ohne umfangreiche Importe wäre in Ungarn derzeit kein stabiler Netzbetrieb möglich. Eine europaweite Stromknappheit erwarte ich nicht, wohl aber hohe Abendpreise in den betroffenen Gebotszonen (Stromhandelszonen, in denen der gleiche Börsenpreis gilt; Anm. d. Red.). Abends steht die Photovoltaikeinspeisung nicht mehr zur Verfügung und die Residuallast muss durch Importe und teurere Erzeugung gedeckt werden.“

„Anfällig sind in erster Linie Anlagen mit Durchlaufkühlung. Das sind offene Kühlkreisläufe, die kontinuierlich große Wassermengen aus einem Fluss oder dem Meer entnehmen und erwärmt zurückleiten. Bei Niedrigwasser und hohen Gewässertemperaturen werden die wasserrechtlich zulässigen Werte für Entnahmemenge und Aufwärmung des Gewässers erreicht. So muss die Leistung reduziert oder die Anlage abgeschaltet werden. Anlagen mit Umlaufkühlung über Nasskühltürme benötigen nur einen Bruchteil der Wassermenge, da lediglich die Verdunstungsverluste ersetzt werden.“

„In Deutschland betreiben vor allem ältere Kraftwerke an großen Flüssen eine Durchlaufkühlung. Für Neuanlagen ist sie in der Regel nicht mehr genehmigungsfähig.“

"Neben der Kühltechnik ist der Wirkungsgrad eines Kraftwerks entscheidend, denn er bestimmt die spezifisch abzuführende Abwärmemenge: Bei einem Kernkraftwerk mit rund 33 Prozent elektrischem Wirkungsgrad fallen pro Kilowattstunde Strom etwa zwei Kilowattstunden Abwärme an. Bei einer modernen Gas-und-Dampfturbinen-Anlage mit Wärmeauskopplung und rund 67 Prozent Gesamtwirkungsgrad nur etwa eine halbe. Je niedriger der Wirkungsgrad, desto höher der spezifische Kühlbedarf: Ein Kernkraftwerk muss pro Kilowattstunde Strom rund das Vierfache der Abwärme einer modernen Gas-und-Dampfturbinen-Anlage mit Wärmeauskopplung abführen. Offene Gasturbinen ohne Dampfteil benötigen praktisch kein Kühlwasser.“

„In Deutschland ist für die Stromerzeugung bei anhaltender Trockenheit zudem weniger die Kühlung limitierend als der eingeschränkte Steinkohletransport bei niedrigen Flusspegeln.“

„Das zentrale Instrument ist der europäische Binnenmarkt mit der gekoppelten Day-Ahead-Auktion. Sie allokiert die kostengünstigste verfügbare Erzeugung automatisch dorthin, wo Knappheit besteht. Begrenzender Faktor ist die verfügbare Übertragungskapazität an den Grenzkuppelstellen (physische Verbindungen zwischen den Gebotszonen; Anm. d. Red.). Ergänzend wirkt die Verlagerung von Verbrauch weg von den Abendspitzen, zu der die ungarische Regierung bereits aufgerufen hat. Auch die hohe Photovoltaikeinspeisung der Nachbarländer unterstützt. Sie wird mit dem fortschreitenden Zubau von Batteriespeichern zunehmend auch die Abendstunden abdecken. Gerade die aktuelle Situation in Ungarn zeigt, wie wichtig der europäische Strombinnenmarkt in solchen Situationen ist. Die fehlende Erzeugung aus Paks wird derzeit zu einem erheblichen Teil durch Importe ausgeglichen.“

„Photovoltaik und Batteriespeicher wirken den Auswirkungen von Hitzewellen systematisch entgegen: Viele sommerliche Hitzeperioden gehen mit Hochdrucklagen und hoher Solarstromerzeugung einher, Batteriespeicher verlagern die Solarerzeugung in die Stunden hoher Residuallast am Abend und Morgen. Beide Technologien benötigen kein Kühlwasser. Thermische Kraftwerke lassen sich durch geschlossene Kühlkreisläufe, redundante Kühlwasserquellen wie Grundwasser oder gespeichertes Regenwasser sowie Trockenkühlung resilienter auslegen. Letztere ist technisch erprobt, jedoch mit höheren Kosten und einem Wirkungsgradverlust verbunden, der gerade an heißen Tagen am größten ist.“

„Bei den Ausschreibungen für wasserstofffähige Backup-Kraftwerke sollte das Kühlkonzept daher von Beginn an berücksichtigt werden, zumal offene Gasturbinen praktisch ohne Kühlwasser auskommen. Künftige Kernfusionskraftwerke dürften aufgrund der hohen internen Leistungsaufnahme für Magnetsysteme, Plasmaheizung und Kryotechnik einen niedrigeren Nettowirkungsgrad aufweisen als heutige Kernkraftwerke und müssten entsprechend noch mehr Abwärme pro Kilowattstunde abführen. Während die Verfügbarkeit thermischer Kraftwerke in Hitze- und Trockenperioden sinkt, erreicht die Photovoltaik gerade dann ihre höchsten Erträge. Photovoltaik und Batteriespeicher können deshalb gerade während sommerlicher Hitzeperioden einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten.“

„Die aktuelle Trockenperiode stellt für die Schweizer Stromversorgung derzeit keine Bedrohung dar. Zwar füllen sich die alpinen Speicherseen langsamer als üblich und zwei der vier Atomkraftwerke mussten aufgrund der hohen Wassertemperaturen zeitweise in ihrer Leistung gedrosselt oder vorübergehend vom Netz genommen werden. Gleichzeitig erweist sich der seit 2020 rasch fortschreitende Ausbau der Photovoltaik als wertvoller Beitrag zur aktuellen Stromversorgung. An sonnigen Tagen trägt die Solarstromproduktion während der Mittagsstunden regelmäßig mehr als die Hälfte der nachgefragten Leistung bei. In den Abend- und Nachtstunden übernimmt die Wasserkraft die zentrale Rolle [4]. Zudem liegt der Stromverbrauch in der Schweiz im August üblicherweise auf dem tiefsten Stand des Jahres [5].“

„Auch mit Blick auf den kommenden Winter, wenn die Stromnachfrage ihren saisonalen Höchststand erreicht, bestehen derzeit keine akuten Anzeichen für eine kritische Versorgungslage. Zwar schreitet die Auffüllung der Speicherseen langsamer voran als in durchschnittlichen Jahren, die Speicherstände steigen jedoch weiterhin [5]. Die Schweizer Speicherkraftwerke übernehmen die Aufgabe, Wasser aus dem Sommer in die Wintermonate zu verlagern, um Winterstrom zu erzeugen.“

„In der Schweiz sind derzeit vier Atomkraftwerke in Betrieb. Die beiden kleineren Reaktorblöcke des Kernkraftwerks Beznau (je rund 365 Megawatt installierte Leistung) mussten in den vergangenen Wochen wiederholt ihre Leistung drosseln oder zeitweise vom Netz genommen werden. Grund dafür waren die hohen Wassertemperaturen der Aare, deren Wasser zur Durchlaufkühlung genutzt wird. Bei 25 Grad Celsius Wassertemperatur sind aus Gründen des Gewässerschutzes die Möglichkeiten zur zusätzlichen Erwärmung des Gewässers eingeschränkt. Die entsprechenden Vorgaben stützen sich auf die Bestimmungen der Gewässerschutzverordnung (Art. 4. Bst. b. GSchV).“

„Die beiden großen Atomkraftwerke Gösgen und Leibstadt verfügen dagegen über Kühltürme und geben den überwiegenden Teil ihrer Abwärme an die Atmosphäre ab. Nur ein vergleichsweise kleiner Teil der Wärme wird an die Gewässer abgegeben.“

„Die zehn Prozent der größten Wasserkraftwerke der Schweiz erzeugen mehr als 90 Prozent der jährlichen Wasserkraftproduktion. Diese Anlagen befinden sich überwiegend an den großen Flüssen des Mittellands oder nutzen in den Alpen die hohen Fallhöhen zur Stromerzeugung. Da die großen Flüsse im Mittelland derzeit deutlich weniger Wasser führen als im langjährigen Mittel, können viele Laufwasserkraftwerke nur mit reduzierter Leistung produzieren. Die alpinen Speicherkraftwerke profitieren hingegen teilweise von der verstärkten Schnee- und Gletscherschmelze, wodurch ein Teil des fehlenden Niederschlags kompensiert werden kann.“

„Die beobachteten und berichteten Daten zeigen, dass die Wasserkraft zurzeit nach wie vor während des gesamten Tages Strom erzeugt. Auffällig ist jedoch, dass der größte Anteil der Produktion in nur einem Peak – normalerweise sind es zwei bis drei Spitzen – in den Abend verlagert wird. Also in die Zeit, in der die Photovoltaik keinen Beitrag mehr leisten kann. Dieses Produktionsmuster ist relativ neu und lässt sich sowohl auf die geringeren Abflussmengen als auch auf den starken Ausbau der Photovoltaik in den vergangenen Jahren zurückführen [4] [6].“

„Seit 2020 findet in der Schweiz ein rascher Ausbau der Photovoltaik statt. Dadurch ist ihr Anteil an der jährlichen Stromproduktion von rund 4,5 Prozent auf inzwischen etwa 14 Prozent gestiegen. Diese Entwicklung erweist sich insbesondere im aktuellen trockenen und sonnigen Sommer als wertvoll, da die hohe Sonneneinstrahlung zu einer überdurchschnittlichen Solarstromproduktion führt und damit die geringere Produktion einzelner Wasserkraft- und Atomkraftwerke kompensieren kann [7].“

„In einer unserer neusten Studie, die aktuell begutachtet wird, zeigen wir exemplarisch, dass ein Energiemix aus verschiedenen erneuerbaren Energiequellen einen wesentlichen Beitrag zu einer resilienten Elektrizitätsversorgung leisten kann. Die unterschiedlichen Energiequellen ergänzen sich sowohl saisonal als auch wetterbedingt. In sonnigen und trockenen Sommerperioden übernimmt die Photovoltaik einen großen Teil der Stromproduktion. In niederschlagsreichen Perioden steht der Wasserkraft mehr Energie zur Verfügung. Im Winter könnte die Windenergie einen wichtigen Beitrag leisten, da ihre Produktion häufig dann hoch ist, wenn die Solarstromerzeugung gering ausfällt. Obwohl Windkraft gerade im Winterhalbjahr wertvolle Beiträge zur Stromversorgung leisten könnte, fehlt in der Schweiz derzeit die gesellschaftliche Akzeptanz für einen raschen Ausbau.“

„Die großen Speicherseen der Schweiz sind mit tiefen Füllständen ins Jahr 2026 gestartet, wie in den Storymaps des Bundes gut ersichtlich ist [8]. Durch die andauernde Trockenheit und die geringen Schneereserven aus dem Winter 2025/2026 sind die Wasserkraftreserven der Schweiz außergewöhnlich niedrig. Die intensive Gletscherschmelze in einigen Regionen vermag diesen Effekt nicht zu kompensieren. Fast alle Schweizer Flüsse weisen zurzeit sehr tiefe Wasserstände auf, wodurch auch die Flusskraftwerke wenig Strom produzieren. Insgesamt fällt der netto Stromexport der Schweiz zurzeit deutlich tiefer aus als in wasserreichen Sommern.“

„Die Abnahme der Sommerstromproduktion im Jahr 2026 ist exemplarisch für die zukünftige Entwicklung: Der Klimawandel führt zu geringeren Schneereserven und damit zu weniger Schneeschmelze im Sommer, gleichzeitig zu reduzierten Sommerniederschlägen und einer höheren Verdunstung. Dies führt insgesamt zu deutlich reduzierten Sommerabflüssen. Im Vergleich zum Jahr 2026, wird die Sommerstromproduktion in zukünftigen Jahrzehnten deutlich tiefer ausfallen, da nach verbreitetem Abschmelzen der Gletscher auch im Hochgebirge weniger Sommerabfluss anfällt.“

„Gemäß einer Studie könnte der verbreitete Wegfall von Gletscherschmelze zu einer Produktionsminderung von einer Terawattstunde pro Jahr in der Schweiz führen, was etwa drei Prozent der heutigen Jahresproduktion entspricht [9].“

„ Hier sollte man zwischen Laufkraftwerken und Speicherwasserkraft unterscheiden.“

„Laufwasserkraft nutzt den direkten Durchfluss und verliert zurzeit unmittelbar an Produktion, weil die Zuflüsse fehlen: Zuflüsse zu Speicherseen und Laufwasserkraftwerken in Österreich, Schweiz, Italien und Frankreich liegen weit unter dem langjährigen Durchschnitt. Eine Erholung ist frühestens ab September in Aussicht.“

„Die Schweizer Speicherseen waren laut dem Schweizer Bundesamt für Energie am 8. August mit 63 Prozent weit unter dem für diesen Zeitraum ermittelten Durchschnitt [8]. Wasserkraft deckt über die Hälfte des Schweizer Stroms. Gletscher liefern aktuell noch zusätzliches Schmelzwasser, das die Stauseen kurzfristig stützt. Aber mit fortschreitendem Gletscherrückgang wird diese Quelle in den nächsten Jahren und Jahrzehnten zunehmend geringer.“