Energiewende: Norwegische Wasserkraft als Stabilitätsanker für das europäische Stromnetz

Wasserkraft statt Pumpspeicher: Wie Norwegen Europas Stromnetz stabilisieren könnte

Die Energiewende in Europa steht vor bedeutenden Herausforderungen, doch eine natürliche Ressource könnte eine Schlüsselrolle für deren Gelingen spielen: die norwegische Wasserkraft. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik hat im Verbundprojekt HydroConnect untersucht, wie diese natürliche Energiequelle maßgeblich zur Stabilisierung der europäischen Stromnetze beitragen kann und dabei gleichzeitig den Bedarf an kostspieligen neuen Pumpspeicherwerken drastisch reduziert.

Norwegens einzigartige Energieposition in Europa

Norwegen nimmt in der europäischen Energielandschaft eine außergewöhnliche Stellung ein. Mit rund 90 Prozent des Stroms aus Wasserkraft ist das skandinavische Land europaweit einzigartig positioniert. Diese beeindruckende Zahl basiert auf der einzigartigen geografischen Lage des Landes mit seinen tiefen Fjorden, steilen Bergen und unerschöpflichen Wasserressourcen. Über 1.600 Wasserkraftwerke sind über das Land verteilt, das mit 385.000 Quadratkilometern nur etwas größer als Deutschland ist.

Die norwegische Wasserkraftproduktion erreichte 2024 mit 157,2 Terawattstunden einen historischen Rekordwert. Diese Menge übertrifft die deutsche Wasserkraftproduktion um das Achtfache, obwohl beide Länder flächenmäßig vergleichbar sind. Was diese Zahlen besonders bemerkenswert macht, ist die Tatsache, dass Norwegen nicht nur den eigenen Bedarf deckt, sondern auch erhebliche Überschüsse für den Export produziert. Bereits heute exportiert das Land rund 14 Terawattstunden Strom und ist damit der größte Stromexporteur Europas.

Die norwegischen Wasserkraftsysteme verfügen über eine beeindruckende Speicherkapazität in über 1.000 Wasserreservoirs, die bis zu 70 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs speichern können. Diese natürlichen Speicher bieten eine Flexibilität, nach der der Rest der Welt verzweifelt sucht, während sie in Norwegen bereits seit Jahrzehnten zur Verfügung steht.

Die Herausforderungen der europäischen Energiewende

Um das Ziel der Klimaneutralität bis 2050 zu erreichen, müssen die Ausbauraten von Windkraft und Photovoltaik in Europa im Vergleich zu heute um das Vier- bis Fünffache gesteigert werden. Diese massive Umstellung bringt jedoch fundamentale Herausforderungen mit sich. Wind und Sonne produzieren Strom wetterabhängig, nicht bedarfsgerecht. Diese Volatilität erfordert flexible Lösungen, die schnell auf Schwankungen zwischen Angebot und Nachfrage reagieren können.

Derzeit führt die Unberechenbarkeit erneuerbarer Energien zu kostspieligen Problemen. In Deutschland kostete die Entschädigung für stillstehende Windkraftanlagen, die wegen Netzüberlastung abgeschaltet werden mussten, den Verbrauchern 2017 rund 610 Millionen Euro. Diese Situation verdeutlicht die dringende Notwendigkeit flexibler Speicher- und Ausgleichsmechanismen im europäischen Energiesystem.

Die installierte Leistung von Wind- und Solarenergie in Europa könnte sich bis 2050 mehr als verdreifachen und auf über 1.800 Gigawatt anwachsen. Diese gewaltige Kapazität muss jedoch durch entsprechende Flexibilitätsmechanismen ergänzt werden, um ein stabiles und zuverlässiges Energiesystem zu gewährleisten.

HydroConnect: Wissenschaftliche Grundlagen für die Energiezukunft

Das internationale Forschungsprojekt HydroConnect, an dem neben dem Fraunhofer IEE auch SINTEF Energy Research, die Norwegian University of Science and Technology und die University of Trento beteiligt sind, hat systematisch untersucht, wie norwegische Wasserkraft zur europäischen Klimaneutralität beitragen kann. Die Forscher analysierten 15 verschiedene Szenarien für die Jahre 2030 und 2050, wobei sie eine umfassende Datenbank mit über 850 Wasserkraftsystemen und mehr als 3.600 individuellen Reservoirs verwendeten.

Die Ergebnisse sind beeindruckend: Allein durch den Ausbau der norwegischen Wasserkraft um elf Gigawatt und den entsprechenden Ausbau der Interkonnektoren kann der Investitionsbedarf in Europa um rund 70 Gigawatt an zusätzlicher Kapazität bei Photovoltaik, Elektrolyseuren und Batteriespeichern reduziert werden. Diese Zahlen demonstrieren den enormen systemischen Mehrwert, den flexible Wasserkraftanlagen und deren Anbindung an die europäischen Nachbarsysteme bieten.

Das Projekt verwendete hochentwickelte Modellierungswerkzeuge, insbesondere das Energiesystemmodell SCOPE Scenario Development, um verschiedene Zukunftsszenarien zu analysieren. Dabei wurden nicht nur technische Aspekte berücksichtigt, sondern auch Treibhausgasemissionen, Strompreise und Umweltauswirkungen auf norwegische Gewässer systematisch bewertet.

Pumpspeicherwerke: Das unterschätzte Potenzial Europas

Während die Aufmerksamkeit oft auf neue Technologien gerichtet ist, liegt in Europa ein gewaltiges ungenutztes Potenzial in Form von Pumpspeicherkraftwerken. Eine europäische Studie identifizierte ein beeindruckendes Potenzial von 2.291 Gigawattstunden an möglichen Standorten für Pumpspeicherkraftwerke in den EU-15-Ländern sowie Norwegen und der Schweiz. Das größte Potenzial liegt dabei im Süden Norwegens mit 1.242 Gigawattstunden, was 54 Prozent des Gesamtpotenzials ausmacht.

Diese Kapazität liegt siebenmal höher als die derzeitige Pumpspeicherkapazität in Europa und würde ausreichen, Malta ein ganzes Jahr mit Strom zu versorgen. Um dieselbe Energiespeicherkapazität mit Lithium-Ionen-Akkus zu erreichen, wären 95 Millionen Batterien aus gewöhnlichen Elektroautos erforderlich.

Pumpspeicherkraftwerke erleben derzeit ein Comeback, nachdem sie lange Zeit als nicht wirtschaftlich galten. Das ändert sich jedoch rapide, da sie in der Energiewende immer wichtiger werden. Die Technologie ist einfach aber wirkungsvoll: Überschüssiger Strom pumpt Wasser in höher gelegene Speicherseen, bei Bedarf fließt es durch Turbinen zurück und erzeugt dabei Strom.

In Österreich investiert beispielsweise der Energieversorger Verbund mehr als 200 Millionen Euro in die Modernisierung seiner Pumpspeicherkraftwerke in den Kärntner Alpen. Die Anlagen verfügen nun über eine Turbinenleistung von 1,5 Gigawatt und können die Stromüberschüsse von mehreren hundert Windkraftanlagen zwischenspeichern.

Interkonnektoren: Die Strombrücken Europas

Der Schlüssel zur Nutzung der norwegischen Wasserkraft liegt in den sogenannten Interkonnektoren – leistungsstarken Unterseekabeln, die die nationalen Stromnetze miteinander verbinden. Diese “Strombrücken” machen die nationalen Netze nicht nur sicherer, sondern den Strom in Europa auch billiger.

Das prominenteste Beispiel ist NordLink, das seit April 2021 Deutschland und Norwegen direkt miteinander verbindet. Das 623 Kilometer lange Unterseekabel kann bis zu 1.400 Megawatt übertragen und damit mehr als 3,6 Millionen deutsche Haushalte mit Strom versorgen. Die Investitionskosten von rund zwei Milliarden Euro werden zu gleichen Teilen zwischen norwegischen und deutschen Partnern geteilt.

Das Funktionsprinzip ist elegant: Wenn an der deutschen Nordseeküste Flaute herrscht und die Windräder stillstehen, springen Norwegens Wasserkraftwerke ein. Produziert Deutschland hingegen zu viel Windstrom, fließt er nach Norwegen, sodass die dortigen Wasserkraftwerke vorübergehend heruntergefahren werden können. Die norwegischen Fjorde fungieren dabei als “virtuelle Speicher”.

Norwegen ist bereits über mehrere Interkonnektoren mit dem europäischen Stromnetz verbunden: mit den Niederlanden über NorNed (seit 2008), mit Dänemark über mehrere Verbindungen und mit Großbritannien über ein neues Kabel. Diese Vernetzung ermöglicht es, die flexible norwegische Wasserkraft optimal zu nutzen, um Schwankungen von Wind- und Solarenergie in anderen Ländern auszugleichen.

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Flexibilität als Kern der Energiewende

Wasserkraft ist die flexibelste Quelle erneuerbarer Energie. Im Gegensatz zu Batteriespeichern, die nur für kurze Zeiträume Energie speichern können, bieten Wasserkraftanlagen Flexibilität über ein breites Zeitspektrum von Millisekunden bis zu ganzen Saisonen. Diese Eigenschaft macht sie zu einem unverzichtbaren Baustein für die Netzstabilität.

Die norwegische Wasserkraft kann innerhalb von Minuten auf Bedarfsschwankungen reagieren. Sie kann Strom in großem Umfang exportieren, wenn in Europa wenig Wind und Sonne verfügbar sind, und umgekehrt auch importieren, wenn es ein Überangebot gibt. Diese Fähigkeit macht Norwegen zu einem zentralen Akteur in einem klimaneutralen, vernetzten europäischen Energiemarkt.

Die Flexibilität der Wasserkraft geht weit über die reine Stromerzeugung hinaus. Wasserkraftwerke können verschiedene Systemdienstleistungen bereitstellen, darunter Regelleistung zur Frequenzhaltung, Spannungshaltung und Blindleistungskompensation. Diese Dienstleistungen sind essentiell für einen stabilen Netzbetrieb, besonders bei zunehmendem Anteil volatiler erneuerbarer Energien.

Wirtschaftliche und politische Dimensionen

Die zunehmende Integration der norwegischen Wasserkraft in die europäischen Strommärkte bringt jedoch auch Herausforderungen mit sich. Die norwegische Bevölkerung erlebt steigende Strompreise, während große Mengen Strom exportiert werden. Diese Situation hat zu politischen Spannungen geführt und sogar zum Bruch der norwegischen Regierung beigetragen.

Die EU-kritische Zentrumspartei und andere Parteien kritisieren, dass norwegische Haushalte höhere Strompreise zahlen müssen, weil Wasserkraftreserven ins Ausland verkauft werden. EU-Vorgaben schränken dabei Norwegens Kontrolle über diese Reserven ein. Der norwegische Finanzminister machte die EU-Energiepolitik sogar für den Regierungskollaps verantwortlich.

Trotz dieser politischen Herausforderungen bleiben die wirtschaftlichen Vorteile der Integration beträchtlich. Ein Ausbau um elf Gigawatt Wasserkraft und neue Interkonnektoren senkt Systemkosten, gleicht Strompreise an und dämpft Preisspitzen bei schwacher Wind- und Solarenergie. Die Analysen zeigen, dass mehr Windkraft die norwegischen Stromexporte steigert und dabei hilft, das europäische System zu stabilisieren.

Virtueller Stromspeicher und dezentrale Lösungen

Neben den großen Wasserkraftwerken gewinnen auch virtuelle Stromspeicher an Bedeutung. Diese vernetzen tausende kleine Speichereinheiten zu einem großen, intelligenten System. In Deutschland hat beispielsweise die Firma Sonnen bereits 25.000 Batterien zu einem virtuellen Kraftwerk mit 250 Megawattstunden Kapazität verbunden.

Diese dezentralen Lösungen ergänzen die großen Wasserkraftwerke perfekt. Während Norwegen mit seiner Wasserkraft langfristige Stabilität bietet, können virtuelle Kraftwerke schnell auf lokale Schwankungen reagieren und das Verteilnetz entlasten. Die Kombination aus zentraler norwegischer Wasserkraft und dezentralen Speicherlösungen schafft ein robustes und flexibles Energiesystem.

Umweltwirkungen und Nachhaltigkeit

Die Wasserkraft in Europa spielt eine Schlüsselrolle für ein nachhaltiges Energiesystem. Sie stellt große Mengen kohlenstoffarmer Elektrizität zu niedrigen Kosten zur Verfügung und begrenzt die gesellschaftlichen Ausgaben für die Entwicklung eines klimaneutralen Energiesystems. Die EU-Kommission hat die Bedeutung der Wasserkraft für den European Green Deal ausdrücklich bestätigt und erkannt, dass sie als flexible, steuerbare Quelle erneuerbarer Energie unverzichtbar ist.

Wasserkraftreservoirs bieten zusätzliche Vorteile jenseits der Stromerzeugung: Sie sichern die Wasserverfügbarkeit für Hochwasserschutz, Bewässerung, Wasserversorgung und Erholung. Diese Multifunktionalität macht Wasserkraft zu einer besonders wertvollen Ressource in Zeiten des Klimawandels.

Das HydroConnect-Projekt untersuchte auch die Umweltauswirkungen auf norwegische Stauseen und Flusssysteme. Dabei verbindet das interdisziplinäre Projekt Meteorologie, Energieanalyse und Umweltforschung, um Wetterdaten, Stromerzeugung und ökologische Faktoren wie Eisrissbildung in Stauseen zu verknüpfen.

Europas Wasserkraft: 47 Prozent Potenzial noch ungenutzt

Die Perspektiven für die europäische Wasserkraft sind vielversprechend. Das noch nicht entwickelte wirtschaftliche Wasserkraftpotenzial in Europa beträgt 47 Prozent des technisch erschließbaren Potenzials. Besonders in den Alpen, Skandinavien und den Pyrenäen liegen noch erhebliche ungenutzte Möglichkeiten.

Die Modernisierung bestehender Wasserkraftwerke wird als eine der effizientesten Möglichkeiten betrachtet, die Stromproduktion zu erhöhen und gleichzeitig die Umweltbelastung zu minimieren. Neue Technologien wie drehzahlgeregelte Maschinensätze machen Wasserkraftwerke noch flexibler und effizienter.

Europa ist auch bei innovativen Wasserkraft-Konzepten führend. Projekte wie ALPHEUS entwickeln kreisförmige Offshore-Dämme, die Meerwasser als Energiespeicher nutzen. Diese könnten in Zukunft zusätzliche Speicherkapazitäten schaffen, die Tausenden von Batterien entsprechen.

Die Digitalisierung und Automatisierung der Netze wird dezentrale Wasserkraftanlagen für noch mehr Flexibilität sorgen lassen, insbesondere auf der Verteilnetzebene. Gleichzeitig werden intelligente Fischaufstiegshilfen wie die HydroConnect-Wasserkraftschnecke dafür sorgen, dass Wasserkraft auch ökologischen Anforderungen gerecht wird.

Systemische Bedeutung für die Klimaneutralität

Die norwegische Wasserkraft bleibt auch in Zukunft ein zentraler Baustein für ein klimaneutrales Energiesystem in Europa. Die Analysen des HydroConnect-Projekts zeigen deutlich, welchen systemischen Mehrwert flexible Wasserkraftanlagen und deren Anbindung an die europäischen Nachbarsysteme liefern.

Der Ausbau weniger neuer Pumpspeicherwerke kann tatsächlich den Zubau der vielfachen Leistung anderer Technologien unnötig machen. Diese Erkenntnis ist fundamental für die Energiepolitik: Anstatt ausschließlich auf neue Technologien zu setzen, sollte Europa die bereits vorhandenen natürlichen Speicherkapazitäten optimal nutzen und intelligent vernetzen.

Die Kombination aus norwegischer Wasserkraft, modernisierten Pumpspeicherwerken und intelligenten Interkonnektoren schafft ein Energiesystem, das sowohl stabil als auch bezahlbar ist. Diese Infrastruktur bildet das Rückgrat für die erfolgreiche Integration der massiv wachsenden Wind- und Solarkapazitäten in Europa.

Mit wenigen gezielten Investitionen in die Vernetzung und Modernisierung bestehender Wasserkraftkapazitäten kann Europa einen entscheidenden Schritt in Richtung Klimaneutralität machen, ohne dabei die Versorgungssicherheit oder Bezahlbarkeit zu gefährden. Die norwegische Wasserkraft erweist sich dabei als der natürliche Stabilitätsanker, den Europa für seine erfolgreiche Energiewende dringend benötigt.

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