Die Bändigung der Wasserkräfte
Die Schweiz ist ein Land ohne Bodenschätze, dafür mit viel Wasser. Schon im Mittelalter wurde dieses wertvolle Gut gestaut, kanalisiert und nutzbar gemacht. Als der Bedarf nach Elektrizität wuchs, erkannten die hiesigen Ingenieure das Potenzial und waren von Beginn weg bei der Entwicklung dabei. Zu den Pionierleistungen gehören etwa 1872 die erste Betonmauer Europas oder 1924 die höchste Staumauer der Welt: 111 Meter für den Stausee im Wägital im Kanton Schwyz. Seither wurden die Talsperren immer höher: Im Verzascatal (Tessin) sind es 220 Meter, beim Lago di Luzzone (Tessin) 225 Meter und bei der Grande Dixence im Wallis, der höchsten Gewichtsstaumauer der Welt, sogar 285 Meter. Zum Vergleich: Ein Fussballfeld ist rund 100 Meter lang.
Auf dem Berninapass gibt es keine Höhenweltrekorde, dafür gleich zwei Mauern. Beide sind Gewichtsstaumauern und stammen aus den Jahren 1910 und 1911. Sie bestehen aus Beton und Mauersteinen. Der Querschnitt einer Schwergewichtswand ist dreieckförmig mit einer nahezu senkrechten Wasserseite. Das Verhältnis von Sohlenbreite zur Höhe ist ungefähr zwei zu drei. In den Jahren 1999 bis 2001 wurden die beiden Mauern vollständig renoviert. Die Südmauer weist eine maximale Höhe von 26 Meter bei einer Kronenlänge von 190 Meter auf. Das Gewicht der gesamten Mauer beträgt rund 45’500 Tonnen. Die Nordmauer ist länger: Die Kronenlänge beträgt zusammen mit dem Damm 210 Meter, dafür ist sie nur knapp 13 Meter hoch.
Das in den Schweizer Stauseen gespeicherte Wasser entspricht übrigens einer Energiereserve von über acht Milliarden Kilowattstunden. Ein wertvoller Schatz, der sich jährlich selbst erneuert und über den frei verfügt werden kann. Damit kann die Schweiz im Winterhalbjahr ein Drittel des Stromverbrauchs mit Wasserkraft aus den hiesigen Stauseen decken.
Die Kraft des Wassers
Jeder einzelne Kubikmeter Wasser im Lago Bianco erzeugt auf seinem Weg durch die Kraftwerke Palü, Cavaglia und Robbia 2’536 Kilowattstunden Strom. Die neusten Loks der Rhätischen Bahn benötigen 1’220 Kilowattstunden Strom, um einen voll besetzten Zug von Tirano auf den Berninapass zu ziehen. Ein voller Lago Bianco könnte, wenn alles Wasser durch die drei Kraftwerke fliesst, einen Bernina-Express 270 Mal um die ganze Welt fahren lassen.
Sicherheit über alles
Der Wasserdruck auf einen Quadratmeter Staumauer beträgt gewaltige 134 Kilopascal (kPa); am tiefsten Punkt der Mauer sogar 225 kPa. Das entspricht der Kraft von 35’800 Pferden, die gemeinsam daran ziehen. Neben dem Wasserdruck muss die Mauer ihrem Eigengewicht, Temperaturschwankungen, einem Überstau, dem Eisdruck im Winter, dem Geschiebe aus den Zuflüssen und Erdbeben standhalten. Alle Talsperren in der Schweiz sind so dimensioniert, dass sie viel grösseren Beanspruchungen ausgesetzt sein könnten, als sie nach menschlichem Ermessen je erfahren werden. Zudem werden sie permanent elektronisch überwacht, monatlich vor Ort von den Spezialisten kontrolliert und regelmässig von Experten des Bundes geprüft.
Gewicht, Pfeiler und Bogen
Eine Gewichtsstaumauer, wie sie am Lago Bianco zu finden ist, hält dem Wasser dank ihres hohen Gewichts stand. Dagegen leiten Bogenstaumauern die Kräfte mit ihrer gebogenen Form seitlich in den Fels, weshalb sie vor allem in tiefen, schmalen Tälern zum Einsatz kommen. Bei Pfeilerstaumauern wird die Kraft des Wassers über Pfeiler in der Mauer an den Boden abgegeben – was nur bei sehr stabilen Fundamenten möglich ist.
Der Bau der Staumauer Scala: Die Etappen zur Entstehung des Werks.
Wasserkraft ist Sonnenenergie
Die hydraulische Stromerzeugung bezieht – wie die meisten erneuerbaren Energiequellen (etwa Sonne, Wind und Biomasse) – ihre Kraft aus der Sonne. Pro Jahr verdunsten rund 400’000 Kubikkilometer Wasser aus den Ozeanen. Mit dieser Menge Wasser könnten 160 Milliarden olympische Schwimmbecken aufgefüllt werden. Drei Viertel davon gelangen als Regen sofort zurück ins Meer, ein Viertel als Regen und Schnee in die Berge. Der grösste Teil davon verdunstet, sodass etwa 40’000 Kubikkilometer oder zehn Prozent in Flüssen wieder ins Meer fliessen.