Wasser Energie Luft 4/2021 by Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband SWV

4-2021

Ritom Stausee (Foto: © Atelier foto fmp, Sven Stoppani)

2. Dezember 2021

Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft Modellversuche Entlastungsstollen Thalwil Hauptversammlung SWV

Bestellen Sie die Ausgaben von «Wasser Energie Luft» unter www.swv.ch (solange Vorrat)

WEL 3-2021

WEL 2-2021

WEL 1-2021

WEL 4-2020

WEL 3-2020

WEL 2-2020

WEL 1-2020

WEL 4-2019

WEL 3-2019

WEL 2-2019

WEL 1-2019

WEL 4-2018

WEL 3-2018

WEL 2-2018

WEL 1-2018

WEL4-2017

Editorial Verfahren dringend beschleunigen

Andreas Stettler Geschäftsführer SWV, Directeur ASAE

Endlich! Es hat über zehn Jahre gedauert, bis der Energiemarkt aus seinem Dornröschenschlaf aufge wacht ist. So tief wie der Schlaf war, so tief fielen auch die Preise und vermittelten indirekt die Botschaft, dass das Angebot die Nachfrage stets decken kann. In dieser Ausgabe des WEL wird im Bericht «Wirtschaftlich keit der Wasserkraft» erstmalig über zehn Jahre gezeigt, wie hoch die kumulierten Unterdeckungen für die Wasserkraft ausfielen. Doch plötzlich ist alles anders. Die europäischen Gasspeicher sind nach einem kalten Winter ungenü gend gefüllt, in China werden in einzelnen Provinzen die Stromlieferungen gedrosselt, was vor allem die Export-Industrie zu spüren bekommt, die weltweiten Lieferketten sind nicht nur wegen fehlender Schiffs container angespannt und das Weihnachtsgeschäft droht ins Wasser zu fallen. In Kürze zeigt sich, wie kritisch die Versorgung im Winter ausfallen kann.

In den EU-Staaten wird diskutiert, wie die Endkunden von zu hohen Stromrechnungen zu entlasten sind, während wir in der Schweiz zuschauen, wie ein Bewil ligungsverfahren zur Erhöhung einer Staumauer über 20 Jahre dauert. Endlich! Es wird aber auch hier reagiert. Im Auftrag des UVEK hat ein ehemaliger Bundesrichter die bisherigen Bewilligungsverfahren analysiert und daraus seine Empfehlungen zur Beschleunigung zukünftiger Konzessionsverfahren abgeleitet. Die Umsetzung dieser Erkenntnisse, zusammen mit adäquaten Strom preisen während der Wintermonate, sind wichtige Vor aussetzungen, das vorhandene Speicherpotenzial zur Erhöhung der Versorgungssicherheit im Winter zu nutzen. Die Schweiz kann ihre Unabhängigkeit von geopolitischen Machenschaften erhöhen, sie muss dazu aber auch einen klaren Willen zeigen.

Accélérer d’urgence les procédures Enfin ! Il a fallu plus de 10 ans pour que le marché de l’énergie sorte de sa torpeur. Aussi profond que fût le sommeil, les prix ont chuté de manière aussi profonde et ont transmis indirectement le message que l’offre peut toujours répondre à la demande. Dans cette édition du WEL, le rapport « Efficacité économique de l’énergie hydraulique » montre pour la première fois, sur une période de 10 ans, à quel point les déficits cumulés de l’énergie hydraulique se sont avérés élevés. Mais soudain, tout est différent. Les installations européennes de stockage de gaz sont insuffisamment remplies après un hiver froid. En Chine, les approvisionnements en électricité sont réduits dans certaines provinces, ce qui affecte particulièrement l’industrie d’exportation. Les chaînes d’approvisionnement mondiales sont mises à rude épreuve pas seulement en raison d’un manque de conteneurs maritimes, et les affaires de Noël menacent de tomber à l’eau. On se rend vite compte à quel point l’approvisionnement

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

peut être critique en hiver. Dans les pays de l’UE, des discussions ont lieu sur la façon de soulager les consommateurs finaux de leurs factures d’électricité excessives, tandis qu’en Suisse, nous observons comment un processus d’autorisation pour élever un mur de barrage prend plus de 20 ans. Enfin ! Mais il y a aussi ici une réaction. Pour le compte du DETEC, un ancien juge fédéral a analysé les procédures d’autorisation en cours et en a tiré ses recommandations pour accélérer les futures procédures d’autorisation. La mise en œuvre de ces conclusions, ainsi que des prix de l’électricité adéquats pendant les mois d’hiver, sont des conditions préalables importantes pour utiliser le potentiel de stockage existant afin d’accroître la sécurité d’approvisionnement en hiver. La Suisse peut accroître son indépendance vis-à-vis des tractations géopolitiques, mais elle doit aussi montrer une volonté claire en ce sens.

III

Inhalt 4 / 2021

191

Wirtschaftlichkeit der Schweizer Wasserkraft in den Jahren 2011 bis 2020

Michel Piot

205

Entlastungsstollen Thalwil – physikalische Modellversuche zum Einlaufbauwerk

Andris Wyss, Peter Billeter, Robert Boes, Florian Hinkelammert-Zens, Michael Müller, Adrian Stucki, Volker Weitbrecht

213

Entlastungsstollen Thalwil – physikalische Modellversuche zum Auslaufbauwerk

191

Alice Schroeder, Peter Billeter, Robert Boes, Yves Keller, Adrian Stucki, Adriano Lais

205

213

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

Inhalt 4 / 2021

223

Fachtagung Schweizerisches Talsperrenkomitee (STK) 2021 in Crans-Montana

Andrea Balestra

225

Präsidialansprache Hauptversammlung, Donnerstag, 2. September 2021, in Airolo

223

Albert Rösti

226

Protokoll 110. ordentliche Hauptversammlung des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes

228

Procès-verbal 110 ème Assemblée générale annuelle de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux

233

Nachrichten

225

233 Politik 234 Wasserkraftnutzung 236 Klima 236 Gewässerschutz 239 Rückblick Veranstaltungen 240 Veranstaltungen 240 Agenda 241 Publikationen 241 Industriemitteilungen 242 Zeitschriften

245 245

Impressum

Branchen-Adressen

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Die Wasserwirtschaft befasst sich mit sämtlichen Belangen von Nutzung und Schutz des Wassers sowie Schutz von Menschen und Gütern vor dem Wasser. Der Schweizerische Wasserwirtschaftsverband pflegt im Speziellen die Bereiche Wasserkraft, Hochwasserschutz und Wasserbau.

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Wirtschaftlichkeit der Schweizer Wasserkraft in den Jahren 2011 bis 2020 Michel Piot

Zusammenfassung Dank einer umfangreichen Datenerhebung bei den grossen Wasserkraftwerksbe treibern durch den Schweizerischen Wasserwirtschaftsverband konnten erstmals Resultate zur Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft über eine Dekade, von 2011 bis 2020, bestimmt werden. Mit den Daten von 80 Kraftwerken werden rund 30 TWh Jahresproduktion abgedeckt. Die Kosten blieben im Zeitverlauf in etwa konstant, doch es gibt Verschiebungen hin zu höheren Abgaben, begleitet von geringeren Auf wendungen für Personal-, Material- und Fremdleistungskosten. Die Gestehungs kosten variieren erheblich aufgrund der von der Hydrologie abhängigen Jahrespro duktion. Über den gesamten Zeithorizont gemittelt, lagen die Gestehungskosten bei 6,9 Rp./kWh. Mit der Bewertung der Produktion am Schweizer Spotmarkt lagen die spezifischen Erlöse insgesamt bei 6,2 Rp./kWh, sodass über die vergangenen zehn Jahre ein durchschnittlicher Verlust von 0,7 Rp./kWh resultierte. Für Betreiber, die ihre Produktion am Strommarkt abzusetzen hatten, ergab sich in dieser Dekade somit ein summierter Verlust von rund 660 Mio. CHF. Zusätzlich zu den Kostendaten auf Stufe Kraftwerk und den Erlösdaten wurden speziell auch die anteiligen Unter nehmensführungskosten sowie die Kosten für die Bewirtschaftung des Stroms aus Wasserkraftanlagen bei den Betreibergesellschaften eruiert und auf verschiedene Kostenarten aufgeschlüsselt.

Résumé Grâce aux données collectées auprès de 80 exploitants de centrales hydroélectriques dans le cadre d’une enquête réalisée par l’Association suisse pour l’aménagement des eaux (ASAE), la rentabilité de la force hydraulique suisse a pour la première fois été déterminée pour une période de dix ans (2011 – 2020). Couvrant une production annuelle d’environ 30 TWh, les résultats font apparaître une relative stabilité des coûts, une hausse des redevances et une baisse des dépenses de personnel et de matériel, ainsi que des coûts des prestations extérieures. Le coût de revient (6,9 ct./kWh en moyenne) a considérablement varié en raison des fluctuations de la production, tributaire des conditions hydrologiques. Sur la base des prix du marché spot, le prix de vente de l’énergie hydraulique s’est établi en moyenne à 6,2 ct./kWh sur la période, induisant pour les exploitants une perte de 0,7 ct./kWh, soit un déficit cumulé de 660 millions de francs. Outre les coûts au niveau des centrales et les produits, l’enquête visait à déterminer la part des coûts de gestion et des coûts d’exploitation des sociétés exploi-tantes imputables à l’hydraulique, et leur ventilation par types de coûts.

Einleitung Motivation Mitte Juni hat der Bundesrat die Botschaft zum «Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Ener

gien» verabschiedet. Mit der Vorlage, die eine Revision des Energie- und des Strom versorgungsgesetzes beinhaltet, will er den Ausbau der einheimischen erneuerbaren Energien sowie die Versorgungssicherheit der Schweiz stärken, insbesondere auch

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für den Winter. Im Weiteren hat das Par lament in dieser Herbstsession die Parla mentarische Initiative 19.443 «Erneuerba re Energien einheitlich fördern. Einmalver gütung auch für Biogas, Kleinwasserkraft, Wind und Geothermie» verabschiedet und damit eine befristete Verlängerung einerseits von Förderinstrumenten zugunsten der Wasserkraft und andererseits der beste henden Wasserzinsregelung beschlossen. Um dem Gesetzgeber sowie auch der Gesellschaft verlässliche Grundlagen zur Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft zur Ver fügung stellen zu können, hat der Schwei zerische Wasserwirtschaftsverband diesen Sommer mittels einer Umfrage bei seinen Mitgliedern Daten zu den Kosten und Er lösen der Wasserkraft der vergangenen zehn Jahre erhoben und ausgewertet. In diesem Artikel werden die methodischen Aspekte und Resultate präsentiert. Bestehende Untersuchungen In den vergangenen zehn Jahren wurden in mehreren Untersuchungen die Kosten und die Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft analysiert. In BFE/CEPE (2014) und BFE/ CEPE (2018) lag der Fokus auf der Kosten struktur von Partnerkraftwerken seit dem Jahr 2000. In den Jahren 2014 bzw. 2016 haben swisselectric/SWV/VSE für die Zeit periode 2011 – 2013 bzw. 2011 – 2015 neben der Kosten- auch die Erlösseite erhoben, um so eine damals erstmalige Wirtschaft lichkeitsabschätzung durchführen zu können (Piot, 2015; Piot, 2017). Das Bundes amt für Energie (BFE) hat 2018 im Auftrag der UREK-N einen Bericht zur Rentabilität der Wasserkraft veröffentlicht, in dem es basierend auf einer Datenerhebung bei den Betreibern die Kosten und Erlöse für die Jahre 2011 – 2016 ausgewertet hat (BFE, 2018). Darauf aufbauend, hat der SWV nun diesen Sommer die Datengrundlagen um vier Jahre erweitert und die Stichprobe um zusätzliche Kraftwerke ergänzt, was eine Wirtschaftlichkeitsanalyse über die vergan genen zehn Jahre 2011 – 2020 ermöglicht.

191

Begrifflichkeiten • Betreibergesellschaft bzw. Betreiber: Unternehmen – meist eine juristische Einheit – das Kraftwerke betreibt, das heisst Kraftwerke bewirtschaftet und den produzierten Strom bewirtschaftet und verwertet. • Betreibergesellschaftsintegrierte Kraftwerke bzw. integrierte Kraftwerke: Kraftwerke, die keine eigene Rechtspersönlichkeit und Teil einer Betreiber gesellschaft sind und damit über keine geprüfte Jahresrechnung verfügen. • Gestehungskosten bzw. spezifische Kosten, spezifische Erlöse, spezifische Angaben: Kosten, Erlöse bzw. Angaben pro produzierte Einheit, angegeben in Rp./kWh. • Kosten auf Stufe Betreiber: Kosten, die bei der Kraftwerksgruppe und zusätzlich bei der Betreibergesellschaft anfallen, angegeben in Mio. CHF. • Kosten auf Stufe Kraftwerk: Kosten, die bei der Kraftwerksgruppe anfallen, angegeben in Mio. CHF. • Kraftwerksgruppe bzw. Kraftwerk: Zusammenfassung einer oder mehrerer technisch zusammenhängender Wasserkraftanlagen zu einer Kraftwerks gruppe. • Laufkraftwerk: Kraftwerksgruppe mit einem Marktwertfaktor unter 1,02, Speicherkraftwerk: Kraftwerksgruppe mit einem Marktwertfaktor über 1,02. • Pagatorische Kosten: Kosten, begriffen als die im betrieblichen Prozess gezahlten Entgelte. Im Gegensatz zum wertmässigen Kostenbegriff umfassen pagatorische Kosten keine kalkulatorischen Kosten (Piekenbrock, 2014). • Partner bzw. Aktionär: Betreibergesellschaft mit einer Beteiligung an einem Partnerkraftwerk. • Partnerkraftwerk: Kraftwerk, das eine Aktiengesellschaft ist und dessen Aktionäre Betreibergesellschaften sind.

Datengrundlage Erhebung An der im April 2021 gestarteten Erhebung haben zahlreiche grössere Betreiberge sellschaften von Wasserkraftwerken, na mentlich AET, Alpiq, Axpo, BKW, EnAlpin, ewb, ewz, Groupe E, FMV, IWB und Re power, teilgenommen und Daten zu ihren integrierten Kraftwerken und / oder Part nerkraftwerken geliefert. Den Betreibergesellschaften wurde ein Fragebogen zugestellt, der aus vier Teilen bestand: Teil A) allgemeine Angaben zur

Kraftwerksgruppe, Teil B) Investitionen und Angaben aus der Bilanz, Teil C) Kosten C1) der Kraftwerksgruppe, C2) der Betreiber und Teil D) Erlöse. Der SWV hat mit den teil nehmenden Betreibergesellschaften eine Vertraulichkeitsvereinbarung unterzeichnet, sodass nachfolgend aggregierte Ergeb nisse präsentiert werden und keine Resul tate auf Einzelkraftwerksbasis. Die eingereichten Kostendaten auf Stufe Kraftwerk stammen einerseits von Partner kraftwerken, die als Aktiengesellschaften über eine nach Buchhaltungsvorschriften erstellte und von einer Revisionsstelle ge-

prüfte Jahresrechnung verfügen, die als Teil des Geschäftsberichtes in zahlreichen Fäl len auch elektronisch verfügbar ist (u. a. Kraftwerk Birsfelden, Engadiner Kraftwer ke, Grande Dixence, Kraftwerke Hinter rhein, Kraftwerke Linth-Limmern, Kraft werk Lötschen, Kraftwerke Oberhasli). Die Partnerkraftwerke charakterisieren sich da durch, dass sich die Partner verpflichten, die produzierte Energie entsprechend ihrem Aktienanteil zu übernehmen und die entste henden Jahreskosten anteilig zu bezahlen (Flatt et al., 2015). Andererseits liegen Kos tendaten von Kraftwerken vor, die in einer Betreibergesellschaft integriert und somit keine eigenständige rechtliche Einheit bilden (u. a. Kraftwerke an der Saane der Groupe E, Kraftwerke an der Leventina der AET, Kraftwerke Mittelbünden des ewz, Kraftwerke im Puschlav der Repower). Bei Partnerkraftwerken entspricht der Teil B und C1 des Fragebogens einem Abbild des Geschäftsberichtes, bei in einer Betreiber gesellschaft integrierten Kraftwerken stam men die Daten soweit verfügbar aus der Be triebsbuchhaltung. Die Kosten des Teils C2) fallen bei den Partnern bzw. bei den Be treibergesellschaften ausserhalb der Kraft werke an (weiterführende Literatur: Flatt et al., 2015). Die Daten zu den Partnerkraft werken wurden in der Regel vom betriebsführenden Partner geliefert. Stichprobe Insgesamt liegen die Daten von 80 Wasser kraftwerken vor (Bild 1), was in etwa 180 Zentralen entspricht (Kraftwerke Oberhasli Geschäftsbericht 2020: 13 Zentralen). Dies entspricht einer über die Jahre schwan kenden Produktion von rund 30 TWh, wo bei pro Jahr zwischen 75 (Jahr 2017) und 79 Kraftwerke (Jahr 2015, 2016, 2019 und 2020) in die Berechnungen eingeflossen

Bild 1: Verteilung der Stichprobe nach durchschnittlicher Produktion in GWh der Kraftwerke (logarithmische x-Achse). 192

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Bild 2: Produktion sämtlicher Kraftwerke in den Jahren 2011 – 2020. Produktion Kosten GWh Mio. CHF Q4 2019

100

3,0

Q1 2020 Q2 2020 Q3 2020 Q4 2020 2019/20 2020

60 120 80 60 360 320

3,5 5,0 4,0 4,0 15,5 16,5

Gestehungs kosten Rp./kWh

4,3 5,2

Tabelle 1: Beispiel einer möglichen Ver zerrung bei den Gestehungskosten auf grund unterschiedlicher Geschäftsjahre.

sind (Bild 2). Diese Produktion kann allerdings nicht direkt mit der in der Wasser kraftstatistik des BFE ausgewiesenen Pro duktionserwartung in Relation gestellt wer den, da in der Stichprobe Wasserkraftwer ke mit Pumpbetrieb enthalten sind, sodass es sich hierbei um eine Produktion inklusive Produktion aus Pumpbetrieb handelt. Eine Abschätzung lässt allerdings den Schluss zu, dass mit dieser Stichprobe rund drei Viertel der Schweizer Wasserkraftproduk tion abgedeckt sind. Zahlreiche Kraftwerke verwenden als Geschäftsjahr das hydrologische Jahr, das

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heisst von Oktober bis September des nächsten Jahres, die anderen das Kalen derjahr. In der Auswertung wurden die An gaben nicht differenziert betrachtet (das hydrologische Jahr 2019/2020 wird dem Geschäftsjahr 2020 zugeordnet), obschon dies zu gewissen Verzerrungen führen kann (wenn im vierten Quartal Q4 2019 bzw. Q4 2020 Besonderheiten eingetreten sind, wie das fiktive Beispiel in Tabelle 1 zeigt). Die Differenzierung zwischen Laufund Speicherkraftwerken wurde im Frage bogen nicht abgefragt, denn eine solche Unterteilung ist a priori immer mit einer 193

Bild 3: Aufsteigend sortierte durchschnittliche Marktwertfaktoren sämtlicher Kraftwerke der Jahre 2011 – 2020. Schwarze Linie: Mittelwert; rot: Trennlinie für Aufteilung in Lauf- und Speicherkraftwerke; blau: Mittelwert Laufkraftwerke; grün: Mittelwert Speicherkraftwerke. gewissen Willkür verbunden. So haben auch klassische Speicherkraftwerke einen erheblichen Anteil an Laufenergie (Kraft werke Hinterrhein Geschäftsbericht 2020: Die Energieabgabe an die Partner betrug 1454,1 GWh. Davon entfielen 645,6 GWh auf Laufenergie, 778,9 GWh auf Speicher energie und 29,6 GWh als Abgabe von Nebenanlagen). Als Unterteilungskriterium wurde deshalb der Marktwertfaktor her angezogen, der dem Verhältnis der Erlöse des Kraftwerks am Spotmarkt und den Er lösen eines Bandenergiekraftwerks ent-

spricht. Dadurch er gibt sich eine gute Trennlinie zwischen Kraftwerken mit einer höheren Wertigkeit – die den Speicher kraftwerken zugeordnet werden – und solchen mit einer tieferen Wertigkeit – als Lauf kraftwerke klassifiziert (Bild 3). Methodische Abgrenzungsfragen Um Aussagen zur Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft machen zu können, sind nicht nur die Kosten beim Kraftwerk zu berück-

sichtigen, sondern auch die zusätzlichen Kosten, die bei der Betreibergesellschaft anfallen. Um einerseits sämtliche Kosten komponenten zu berücksichtigen und an dererseits Doppelzählungen zu vermeiden, sind einige methodische Abgrenzungsfra gen zu klären. Diese werden in Bild 4 dargestellt und nachfolgend einzeln bespro chen. Im Weiteren ist mit einheitlichen Pa rameterfestsetzungen sicherzustellen, dass die Vergleichbarkeit der Kosten- und Erlös angaben zwischen den verschiedenen Be treibergesellschaften gewährleistet ist.

Bild 4: Schematische Darstellung der Kosten- und Erlöspositionen mit den zu berücksichtigenden Abgrenzungen. 194

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Block 1: Kapitalkosten Die von den Partnerkraftwerken in den jeweiligen Geschäftsberichten publizierten Kosten sind pagatorischer und nicht kalkulatorischer Natur, wobei sich die Proble matik einer verzerrten Eigenkapitalrendite durch die vorherrschende Partnerwerk struktur zusätzlich verschärft. Dieser Fak tor nicht kalkulatorischer Kosten ist von Relevanz, denn die beobachteten Kapital kosten entsprechen dadurch nicht den kalkulatorischen Raten, d. h. den tatsächlichen Kosten des eingesetzten Kapitals. Deshalb wird versucht, zumindest die Ver zinsung des Fremd- und Eigenkapitals auf eine kalkulatorische Basis zu stellen (BFE/ CEPE, 2014). Dazu werden nachfolgend der administrierte Gewinn und der Finanzauf wand auf Stufe Kraftwerk mit den kalkulatorischen Kapitalkosten auf Stufe Betrei ber verrechnet. Gewinn administriert Die Jahreskosten der Partnerkraftwerke weisen meist einen Gewinn aus, der als Grundlage für die Berechnung der Ge winnsteuer vor Ort, das heisst am Stand ort der Partnerkraftwerke, von Bedeutung ist (Grande Dixence Geschäftsbericht 2020: Der ausgewiesene Gewinn beträgt 15,2 Mio. CHF. Bei einem Gewinnsteuer satz von 25,2 Prozent ergibt sich eine Ge winnsteuer von 3,8 Mio. CHF). Der ausgewiesene Gewinn ist aber oft an die Ren dite von Obligationen gekoppelt und da mit nicht vom Gewinn oder Verlust aus dem Verkauf des Stroms durch den Partner abhängig und entspricht folglich einem administrierten Gewinn (Kraftwerke LinthLimmern Geschäftsbericht 2019/2020: Art. 25 der Statuten bestimmt, dass sich die Dividende nach der Rendite der 10-jähri gen Bundesobligationen während des Ge schäftsjahres richtet, gerundet auf ein hal bes Prozent zuzüglich 1,0 Prozentpunkte. Der mittlere Zinssatz der 10-jährigen Bun desobligationen betrug im Berichts jahr – 0,523 Prozent. Der Dividendensatz be trägt somit 0,5 Prozent). Im Gegensatz zu den Partnerkraftwer ken weisen integrierte Kraftwerke in aller Regel keinen Gewinn aus, da dieser auf Unternehmensstufe ausgewiesen wird. Damit wird bei einer Durchschnittsbildung der Gewinne auf Stufe Kraftwerk ein syste matischer Fehler gemacht, der sich nicht vermeiden lässt. Eigenkapitalverzinsung Die Eigenkapitalverzinsung misst das Ver hältnis des Gewinns eines Unternehmens zum Eigenkapital. Da der Aktionär von Part

erkraftwerken als Risikokapitalgeber aufn tritt, erwartet er eine dem Risiko entspre chend angemessene Eigenkapitalverzin sung. Diese liegt höher als der in den Ge schäftsberichten der Partnerkraftwerke ausgewiesene Gewinn. Folglich ist für die Bestimmung der Kosten auf Stufe Betrei ber die Differenz zwischen geforderter Ei genkapitalverzinsung und dem adminis trierten Gewinn aus dem Geschäftsbericht des Partnerkraftwerks hinzuzufügen. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, ob die unternehmens- oder geschäftsfeldspezifisch geforderte Eigenka pitalverzinsung in die Kosten des Betrei bers einzurechnen ist, oder ob sie in den Gewinn des Aktionärs einfliesst. Bei genauerer Betrachtung ist diese Frage eher akademischer Natur, da im Fall der Ein rechnung in die Kosten der Gewinn geringer ausfällt und umgekehrt. Wenn aber ein Betreiber mit seinem Geschäftsmodell län gerfristig seine Eigenkapitalverzinsungs anforderungen nicht zu erfüllen vermag, dann wird er das Geschäft aufgeben. Folg lich ist für die Transparenz zur längerfristi gen Wirtschaftlichkeitsanalyse richtig, die se Anforderungen des Betreibers als fixer Bestandteil in die Kosten aufzunehmen. Der dann ausgewiesene Gewinn entspricht einer Residualgrösse, die abhängig vom Wirtschaftszyklus und der Nachhaltigkeit des Geschäftsmodells schwanken kann, über eine längere Zeitperiode aber nicht negativ ausfallen darf, da sonst beim Be treiber Unternehmenssubstanz verloren geht. Finanzaufwand In den Partnerkraftwerken fällt meistens ein Finanzaufwand an (Kraftwerke LinthLimmern Geschäftsbericht 2019/2020: Fi nanzaufwand 51,9 Mio. CHF, der gross mehrheitlich durch Zinszahlungen für die langfristig verzinslichen Verbindlichkeiten entsteht). Fremdkapitalverzinsung Die Fremdkapitalverzinsung gibt die für das Fremdkapital eines Unternehmens zu leistenden Zinssätze an. Die Fremdkapital verzinsung liegt tiefer als die Eigenkapital verzinsung, da der Fremdkapitalgeldgeber geringere Risiken eingeht als der Aktionär. Eigenkapital- und Fremdkapitalkosten Zur Bestimmung der Eigen- und Fremd kapitalkosten wird der Ansatz des kalkula torischen Zinssatzes verwendet. Dieser ent spricht einem gewichteten durchschnittlichen Kapitalkostensatz (WACC, Weighted Average Cost of Capital), der abhängig ist

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vom Verhältnis Eigen- zu Fremdkapital und vom Risikoprofil der Geschäftstätigkeit. Das BFE gibt im Zusammenhang mit den För derinstrumenten Marktprämie und Investi tionsbeiträge einen kalkulatorischen Zins satz von 4,98 Prozent vor (BFE, 2017; BFE, 2021). Dieser Wert unterstellt ein Verhältnis zwischen Eigen- und Fremdkapital von eins sowie eine Eigenkapitalverzinsung von 7,96 Prozent und eine Fremdkapitalver zinsung von 2,00 Prozent. Für die vorlie gende Analyse wurde dieser Zinssatz für die ganze Zeitperiode angewandt. Damit kann eine Vergleichbarkeit der Kosten auf Stufe Betreiber zwischen den verschie denen Betreibergesellschaften einerseits und über die verschiedenen Jahre ande rerseits sichergestellt werden. Würde ein unternehmens- oder geschäftsfeldspezifischer Kapitalkostensatz gewählt – der die individuelle Aufteilung von Eigen- und Fremdkapital und das Risikoprofil eines Betreibers berücksichtigt – würde dies bei den Partnerkraftwerken zu unterschiedlichen Kosten auf Stufe Betreiber führen, in Abhängigkeit davon, welcher Partner die Angaben für das Kraftwerk geliefert hat. Bei Partnerkraftwerken erfolgt die Berech nung der Kapitalkosten vereinfachend über das Anlagevermögen, bei integrierten Kraft werken über die Restwerte der Anlagen. Der hier gewählte kalkulatorische Zins satz von 4,98 Prozent darf aber nicht zum Schluss verleiten, dass ein Betreiber bei sei nen Investitionsvorhaben ebenfalls diesen Zinssatz anwendet. Stattdessen wird er für anstehende Investitionen einen geschäftsfeldspezifischen Zinssatz wählen und mithilfe einer Barwertberechnung (NPV, Net Present Value) die Wirtschaftlichkeit eines Projekts abschätzen, um so einen Investi tionsentscheid fällen zu können. Zusammengefasst fliessen die Diffe renzen zwischen den kalkulatorischen Ei gen- und Fremdkapitalkosten auf Stufe Be treiber einerseits und den Gewinnen so wie den Finanzaufwänden auf Stufe Kraft werke andererseits als Korrektur in Form von Netto-Kapitalkosten beim Betreiber ein. Block 2: Pumpenergie Bei Partnerkraftwerken werden die Kosten für Pumpenergie meist nach administrier ten Preisen verrechnet (Kraftwerke Hinter rhein und Engadiner Kraftwerke im Jahr 2019 mit 30 CHF/MWh, im Jahr 2020 mit 35 CHF/MWh). Diese Kosten entsprechen jedoch nicht dem Marktwert für die zu beschaffende Pumpenergie und können jah resabhängig höher oder tiefer ausfallen. Deshalb werden sie auf Stufe Betreiber korrigiert. 195

Block 3: Personalkosten und Material- und Fremdleistungskosten Über die betrachtete Zeitperiode lag – vor allem aufgrund der sehr tiefen Preise am Markt – ein grosser Druck auf den Betrei bern, die Kosten zu senken. Deshalb wurUnternehmensführungskosten Administratives Management

den bei den Kraftwerken im Bereich Per sonal und Unterhalt diverse Sparprogram me umgesetzt. Gleichzeitig wurde bei einigen Kraftwerken das Personal externa lisiert, sodass auf der einen Seite die Per sonalkosten zurückgingen, dafür aber auf der anderen Seite die Fremdleistungskos

Kraftwerk-Bewirtschaftungskosten Asset Management

ten zugenommen haben. Um aufzuzeigen, welche Sparanstrengungen vollzogen wur den und um Fehlschlüsse zu vermeiden, ist es folglich notwendig, die beiden Kos tenkategorien Personalkosten und Materialund Fremdleistungskosten zusammenge fasst zu betrachten.

Energie-Bewirtschaftungskosten und Verwertungskosten Energie-Management Bewirtschaftung der Produktionsmenge (nicht Teil der Partnerkraftwerkskosten)

• Finanzwirtschaftliche Dienstleistungen (Finance) – Controlling und Reporting – Accounting – Betriebsbuchhaltung – Corporate Finance – Treasury – Fachstellen Steuern und Mehrwertsteuer • Strategische Dienstleistungen – Juristische Betreuung – Risikomanagement – Versicherungen und Flottenmanagement – Einkauf (Procurement) – Regulatory – Compliance – Langfristige Preisprognose (Energiewirtschaft) • Informatik und Security • Management Fees – Executive Board, Leitung und Assistenz – Human Resources, Personalentwicklung – Interne Revision – Kommunikation und Public Affairs – Records Management (Datenarchivierung) – Facility Management • Marketingmassnahmen – Sponsoring-Aktivitäten und Brand-Management – Public Relations • Kosten für Infrastruktur des Konzerns / Partners – Immobilien – Fahrzeuge – ICT (IT- und Kommunikationssysteme sowie Lizenzgebühren und Support)

• Betreuung des Partnerkraftwerks als Aktionärsvertretung • Vorsteuerung Verwaltungsrat • Kommissionsvertretungen (Civil Engineering und Electromechanical Engineering) • Strategisches Portfoliomanagement • Projektentwicklung und Innovation

• FO: Ermittlung des Produktionsprofils und Optimierung (ST, Intraday) – Prognose der erwarteten Zuflüsse – Einsatzplanung – Einsatzregime – Preisprognose für liquiden Horizont (Price Forward Curve) – SDL-Bewirtschaftung – Auswahl der Märkte – Vertrieb HKN (Origination) • FO: Kraftwerkseinsatz (LT, ST, Intraday) – System-Management (Dispatching) – Überwachung 24/7 • MO: Bilanzgruppenmanagement – Fahrplanmanagement/Scheduling – Ausgleichsenergiekosten – Partnerabwicklung (Kommunikation mit Partner betreffend Bewirtschaftung) – Abbildung in Handelssystemen und Kontrolle • MO/BO: Marktanalyse (LT, ST, Intraday) – Analyse der Marktentwicklung – Reporting – Settlement • IT-Systeme, Hardwarekomponenten – Business Intelligence und Reporting – Applikationsmanagement und -entwicklung – Kraftwerksoptimierungssoftware – Messdatenmanagement – IT und Leittechnik Kosten der Vermarktung des Stroms und der HKN • FO: Absicherung der Produktionsmenge • Entwicklung Hedging-Strategie • Operatives Hedging • MO: Transaktionskosten • Markt-/Börsenzugang • Abrechnung • Vertragsmanagement • Positionsübernahme • Deklarationen und Registerführung HKN • MO: Systeme • Business Intelligence und Reporting • Applikationsmanagement und -entwicklung • Handelssysteme Lizenzgebühren • MO: Business Development • Analysen IT-Systeme des Energie-Managements und der Vermarktung • Energy Trading und Risk-Management-Systeme • Short Term Trading und Balancing-Systeme • Marktdatensysteme • Simulations- und Optimierungssysteme • Messdatensysteme • Forecast-Systeme • Market Access Gateways

Tabelle 2: Übersicht über die Kostenarten der Unternehmensführungs- und Bewirtschaftungskosten. Abkürzungen: FO: Front Office, MO: Middle Office, BO: Back Office; ST: Short-Term, LT: Long-Term; HKN: Herkunftsnachweise. 196

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Fiktiver Betreiber: Produktion 1,9 TWh Mio. CHF

Rp./kWh

in %

Unternehmensführungskosten (Administratives Management)

5,7

0,30

Bewirtschaftungs- und Verwertungskosten

8,3

0,44

Kraftwerk-Bewirtschaftungskosten (Asset-Management)

1,4

0,08

Energie-Bewirtschaftungskosten und Verwertungskosten (Energie-Management)

6,9

0,36

14,0

0,74

100

Personalaufwand

9,2

0,49

ICT (Systeme, Lizenzen etc.)

2,4

0,13

Übrige (Raumkosten + übriger Betriebsaufwand)

2,4

0,13

Total

Tabelle 3: Übersicht über die Unternehmensführungs- und Bewirtschaftungskosten eines fiktiven Betreibers. Block 4: Betriebsfremder Aufwand und Ertrag Um die Kosten der Wasserkraftproduktion abzubilden, werden die in den Geschäfts berichten der Partnerkraftwerke ausge wiesenen betriebsfremden Aufwände und Erträge herausgerechnet. Dabei handelt es sich insbesondere um die Bewirtschaf tung von Immobilien, die nicht mit dem Be trieb des Kraftwerks in Verbindung stehen. Kosten Stufe Betreibergesellschaft Zusätzlich zu den Kosten auf Stufe Kraft werk – die den «Fabrikkosten» entspre chen – fallen auf Stufe Betreiber gesell schaft nebst den Netto-Kapitalkosten (sie he obiger Abschnitt) und der Pumpener giekorrektur noch Unternehmensführungsund Bewirtschaftungskosten an, auf die nachfolgend eingegangen wird. Block 5: Unternehmensführungs- und Bewirtschaftungskosten Der Betreiber nimmt den im Kraftwerk produzierten Strom ab, um ihn zu bewirtschaften und zu verwerten, was mit Kos ten verbunden ist. Um diese Kosten abschätzen zu können, wurde in einem ersten Schritt eine systematische Aufstellung sämtlicher Kostenarten erstellt, die den drei Kostenblöcken Administratives Mana gement, Asset-Management und EnergieManagement zugeordnet werden können (siehe Tabelle 2). In einem zweiten Schritt haben die Be treibergesellschaften diese Kosten für den Kostenträger Wasserkraft anonymisiert be stimmt und auf einen fiktiven Betreiber mit einer Produktionsmenge von 1,9 TWh pro Jahr umgerechnet. Dabei wurden die Erlö se für die Betriebsführung auf Stufe Aktio när berücksichtigt, damit gewährleistet ist, dass es nicht zu Doppelzählungen kommt. Dieses Vorgehen hat es ermöglicht, ei nerseits eine absolute Angabe zur Höhe die

ser drei Kostenblöcke, andererseits aber auch spezifische Werte zu erhalten, die in die Gestehungskostenberechnungen einge flossen sind. Bei den Unternehmensfüh rungs- und Bewirtschaftungskosten handelt es sich im Wesentlichen um Fixkostenblö cke. Deshalb schwankt der spezifische Kos tensatz in Abhängigkeit der Produktions menge, die eine interjährliche Schwankung von ± 10 Prozent um die Erwartung auf weisen kann. Um aber auch hier eine über die Jahre sinnvolle Vergleichbarkeit der spe zifischen Kosten zu erreichen, wurde für die drei Kostenblöcke über alle Jahre ein ein heitlicher spezifischer Kostensatz gewählt. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Um frage zu den anteiligen Kosten der Was serkraft an der Unternehmensführung und den Bewirtschaftungs- und Verwertungs kosten. Die Unternehmensführungskosten liegen bei 0,30 Rp./kWh, während die Be wirtschaftungs- und Verwertungskosten 0,44 Rp./kWh betragen. Teilt man den ge sam ten Kos tenblock nach Kostenarten auf, sind zwei Drittel auf den Personalauf wand und je 17 Prozent auf ICT- und übrige Kosten zurückzuführen. Erlöse Am Strommarkt werden nebst physischen auch finanzielle Produkte gehandelt, die vor allem der preislichen Absicherung (Hedg ing) und damit der Risikoreduzierung dienen. Im Weiteren sichert der Kraftwerks betreiber die Produktion seiner Anlage in der Regel auf drei Jahre im Voraus ab. Je nach Preiserwartung entscheidet er sich, ob er den Strom selber produziert oder bil liger am Markt beschafft und das Kraft werk (teilweise) nicht fährt. Diese Absiche rung erfolgt über Futures an der Börse oder alternativ Over-the-Counter (OTC) über For wards. Buchhalterisch werden diese «offenen Positionen» durch Gegengeschäfte geschlossen. Wird ein Future- oder For

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wardprodukt nicht «geschlossen», muss die Über- oder Unterdeckung kurzfristig vor Lieferung am Spotmarkt beschafft werden (VSE, 2020). Wollte man den Erlös des Betreibers einer soeben produzierten Kilo wattstunde errechnen, müsste man diese Einheit Strom markieren und zurückverfol gen, auf welcher vertraglichen Basis bzw. zu welchem Absicherungszweck sie nun produziert wurde. Es ist offensichtlich, dass dies nicht möglich ist. Deshalb werden die Produktionsmengen zu Spotmarktpreisen bewertet und weitere Erlösmöglichkeiten separat abgeschätzt. Erlöse am Spotmarkt Jede produzierte Kilowattstunde wird zum Zeitpunkt der Produktion mit dem Preis an der Spotmarktbörse bewertet. Ist kein stündliches Produktionsprofil vorhanden – was im Betrachtungszeitraum 2011 – 2020 bei einzelnen Kraftwerksbetreibern insbe sondere für frühere Jahre der Fall ist – werden die Erlöse am Spotmarkt mit dem durchschnittlichen Marktwertfaktor über die verfügbaren Jahre abgeschätzt. (Für das Kraftwerk X liegt für die Jahre 2015 – 2020 ein stündliches Produktionsprofil vor. Daraus errechnet sich ein Marktwertfaktor von 0,95. Der Spotmarktpreis lag für das Jahr 2014 bei 4,5 Rp./kWh. Damit erzielte dieses Kraftwerk für das Jahr 2014 einen ge schätzten Erlös am Spotmarkt von 4,3 Rp./kWh.) Erlöse mit Systemdienstleistungen Das Anbieten von Systemdienstleistungen (SDL) ist eine zusätzliche Erlösmöglichkeit; hauptsächlich für Speicher- untergeordnet aber auch für Laufkraftwerke. Da System dienstleistungen aus einem Kraftwerks pool angeboten werden, können die erzielten Erlöse nicht den einzelnen Kraft werken in diesem Pool zugeordnet werden. Deshalb wurde für die Abschätzung ein pragmatischer Ansatz gewählt: In einem 197

ersten Schritt wurden, basierend auf den Geschäftsberichten der Swissgrid, die SDLKosten des Übertragungsnetzbetreibers pro Jahr bestimmt. Diese Kosten der Swiss grid entsprechen den Erlösen der SDL-An bieter. In einem zweiten Schritt wurden die aus Sicht Wasserkraftwerksbetreiber relevanten SDL-Positionen auf die einzelnen Kraftwerke verteilt. Dabei dient die Ab schätzung, dass 90 Prozent der System dienstleistungen durch Schweizer Wasser kraftwerke bereitgestellt werden, davon wiederum 90 Prozent durch Speicherkraft werke und 10 Prozent durch Laufkraftwerke. Einige Partnerkraftwerke bieten direkt Sys temdienstleistungen an. (Kraftwerke Ober hasli Geschäftsbericht 2020: Erlöse aus Systemdienstleistungen von 6,9 Mio. CHF. Im Datenblatt sind diese Erlöse allerdings nicht berücksichtigt, sodass das Anrech nen von SDL-Erlösen beim Betreiber zu keinen Doppelzählungen führt.) Ergänzend ist anzufügen, dass das An bieten von Systemdienstleistungen mit Op portunitätskosten verbunden ist, da das Kraftwerk dann seine Produktion nicht mehr spotmarktoptimiert anbieten kann. Das be deutet, dass tendenziell hohe SDL-Erlöse zu einer Verringerung der Erlöse am Spot markt führen und damit zu einem geringeren

Marktwertfaktor. Da in der vorliegenden Un tersuchung die Erlöse am Spotmarkt auf dem stündlichen Produktionsprofil beruhen, ist dieser Effekt implizit berücksichtigt. Erlöse mit Herkunftsnachweisen Für Herkunftsnachweise existiert kein trans parenter Markt. Deshalb wurde bei den Betreibern eine Umfrage zu den Erlösen von Schweizer Herkunftsnachweisen durchge führt. Mit diesen Angaben konnte ein spe zifischer Durchschnittswert pro Jahr abge schätzt werden, der sämtlichen Betreibern als spezifischer Erlös gutgeschrieben wur de. Dies führt im Einzelfall zu Ungenauig keiten, da einzelne Kraftwerke nicht über die ganze Zeitperiode Herkunftsnachwei se angeboten haben und sich die effektiv erzielten Erlöse der Betreiber von den abge schätzten Durchschnittserlösen teils stark unterscheiden können. Da aber insgesamt die Erlöse durch Herkunftsnachweise verhältnismässig gering sind, ist dieser ebenfalls pragmatische Ansatz sinnvoll und führt zu keinen wesentlichen Erlösunter- oder Erlösüberschätzungen. Weitere Erlöse, wie zum Beispiel am Intraday-Markt, wurden nicht abgefragt, da diese mengenmässig in der betrachte ten Zeitperiode vernachlässigbar waren.

Resultate Die Stichprobe umfasst im Durchschnitt über die Jahre 29,1 TWh (Bild 2). Mit der Unterteilung der Kraftwerke aufgrund der Marktwertfaktoren (siehe Bild 3) sind dies 19,5 TWh Speicherkraft bei einem durchschnittlichen Marktwertfaktor von 1,15 und 9,6 TWh Laufkraft mit 0,96. Kosten Stufe Kraftwerk Bild 5 zeigt die Gestehungskosten auf Stu fe Kraftwerk für die Jahre 2011 – 2020 aufgeteilt nach den verschiedenen Kostenar ten. Die mengengewichteten Durchschnitts kosten betragen 5,1 Rp./kWh, mit einem Minimum bei 4,6 Rp./kWh (2019) und ei nem Maximum bei 5,8 Rp./kWh (2011). Die grössten Kostenblöcke sind die Wasser zinsen, Abschreibungen sowie die Summe aus Personal-, Material- und Fremdleis tungskosten. Die hohen Gestehungskosten im Jahr 2011 sind auf die geringe Produktion zu rückzuführen, während im Jahr 2019 eine hohe Produktion und in geringerem Aus masse Einmaleffekte bei der Gewinnsteuer ausschlaggebend waren. (Kraftwerke Hin terrhein Geschäftsbericht 2018/2019: Ge stützt auf das Urteil des Bundesgerichtes

Bild 5: Spezifische Kosten (Rp./kWh) sämtlicher Kraftwerke für die Jahre 2011 – 2020 nach Kostenarten auf Stufe Kraftwerk. Gelbe Punkte: Gestehungskosten pro Jahr; schwarze Linie: durchschnittliche Gestehungskosten über alle Jahre und Kraftwerke. Abkürzungen: g.: «gemeinsame» Kostenarten auf Stufe Kraftwerk, die mit den kalkulatorischen Kapitalkosten auf Stufe Aktionär verrechnet werden (siehe Bild 6); k.: Kostenarten auf Stufe Kraftwerk. 198

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Bild 6: Kosten (Mio. CHF) sämtlicher Kraftwerke für die Jahre 2011 – 2020 nach Kostenarten auf Stufe Betreiber. Gelbe Punkte: Kosten pro Jahr; schwarze Linie: durchschnittliche Kosten über alle Jahre und Kraftwerke. Abkürzungen: a.: Kostenarten auf Stufe Aktionär; g.: «gemeinsame» Kostenarten auf Stufe Kraftwerk, die mit den kalkulatorischen Kapitalkosten auf Stufe Aktionär verrechnet werden (Erläuterungen Bild 4); k.: Kostenarten auf Stufe Kraftwerk.

Bild 7: Spezifische Kosten (Rp./kWh) sämtlicher Kraftwerke für die Jahre 2011 – 2020 nach Kostenarten auf Stufe Betreiber. Gelbe Punkte: Gestehungskosten pro Jahr; schwarze Linie: durchschnittliche Gestehungskosten über alle Jahre und Kraftwerke.

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Bild 8: Spezifische Kosten (Rp./kWh) der Speicherkraftwerke für die Jahre 2011 – 2020 nach Kostenarten auf Stufe Betreiber. Gelbe Punkte: Gestehungskosten pro Jahr; schwarze Linie: durchschnittliche Gestehungskosten über alle Jahre und Kraftwerke. vom 27. Mai 2019 betreffend Verfahren «Forces Motrices de Mauvoisin SA (FMM)» im Kanton Wallis wurde das Kostenauf schlagsmodell zur Abgrenzung der Ge winnsteuern für die Geschäftsjahre 2011/12 bis 2019/20 angewendet. Im Geschäftsjahr 2018/19 wurden Abgrenzungen der Steuer perioden 2012 bis 2018 über 15,156 Mio. CHF aufgelöst.) Kosten Stufe Betreibergesellschaft Bild 6 zeigt die Gesamtkosten auf Stufe Be treiber, die im Durchschnitt bei 2000 Mio. CHF pro Jahr lagen. Der grösste Kosten block sind die kalkulatorischen Eigen- und Fremdkapitalkosten (als Summe des Ge winns und des Finanzaufwands gemäss Partnerkraftwerk sowie den Netto-Kapi talkosten, die zusätzlich beim Betreiber an fallen), gefolgt von den Wasserzinsen, Ab schreibungen und der Summe aus Perso nal-, Fremdleistungs- und Materialkosten. Umgerechnet auf mengengewichtete Ge stehungskosten ergibt sich über die gesamte Periode ein Durchschnitt von 6,9 Rp./kWh (Bild 7). Die gleiche Darstellung – unterteilt nach Lauf- und Speicherkraftwerken – wird in den Bildern 8 und 9 aufgezeigt. Wäh rend der mengengewichtete Durchschnitt der Laufkraftwerke bei 5,6 Rp./kWh liegt, beträgt er bei den Speicherkraftwerken 200

7,5 Rp./kWh. Die grössten Unterschiede zei gen sich bei den kalkulatorischen Eigenund Fremdkapitalkosten, die bei den Spei cherkraftwerken 1,2 Rp./kWh höher liegen als bei Laufkraftwerken, (logischerweise) bei der Pumpenergie und Netzkosten mit 0,6 Rp./kWh sowie bei den Abschreibun gen mit 0,4 Rp./kWh. Erlöse Die durchschnittlichen spezifischen Erlöse lagen zwischen 2011 und 2020 bei 6,2 Rp./ kWh, mit einem Minimum bei 4,6 Rp./kWh (2020) und einem Maximum bei 8,6 Rp./kWh (2011) (Bild 10). Dabei setzen sich diese spezifischen Erlöse aus 5,5 Rp./kWh am Sportmarkt, 0,6 Rp./kWh aus dem Anbieten von Systemdienstleistungen und 0,1 Rp./ kWh aus dem Verkauf von Herkunftsnach weisen zusammen. Die durchschnittlichen spezifischen Erlöse am Spotmarkt der Lauf kraftwerke lagen bei 5,1 Rp./kWh, diejenigen der Speicherkraftwerke bei 6,7 Rp./kWh. Wirtschaftlichkeit Definiert man die Wirtschaftlichkeit als Dif ferenz zwischen Erlösen und Kosten, dann bestätigt sich, dass der Betrieb von Was serkraftwerken im vergangenen Jahrzehnt insgesamt ein Verlustgeschäft war (Bild 11).

In den Jahren 2011 – 2013 konnte noch ein Gewinn erzielt werden, danach wurden nur noch Verluste verzeichnet, die sich im Verlaufe des Jahrzehnts auf erhebliche Grössen aufsummiert haben (Bild 12). Auch unter Berücksichtigung des Umstands, dass nach Schätzungen der ElCom 50 Pro zent des Stroms zu Gestehungskosten an gebundene Endverbraucher abgesetzt wird und den Unterstützungsbeiträgen durch die Marktprämie – die vollständig der Stich probe zugeordnet wurden – resultiert für die vorliegende Stichprobe ein summierter Verlust von rund 660 Mio. CHF zwischen 2010 und 2020. Schlussbemerkungen Auf eine differenzierte Auswertung nach Leistungsklassen wurde verzichtet. Bei bestehenden Anlagen hängen die Geste hungskosten stark davon ab, in welcher Konzessionsphase sich das Kraftwerk befindet und ob (teilweise abhängig davon) Erneuerungsinvestitionen getätigt wurden, die sich auf die Kapitalkosten auswirken. Eine Auswertung nach Leistungsklassen ohne Einbezug dieser Faktoren liefert kei ne belastbaren Aussagen. Auf eine Hochrechnung auf die ge samte Wasserkraftproduktion der Schweiz

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Bild 9: Spezifische Kosten (Rp./kWh) der Laufkraftwerke für die Jahre 2011 – 2020 nach Kostenarten auf Stufe Betreiber. Gelbe Punkte: Gestehungskosten pro Jahr; schwarze Linie: durchschnittliche Gestehungskosten über alle Jahre und Kraftwerke.

Bild 10: Spezifische Erlöse (Rp./kWh) sämtlicher Kraftwerke für die Jahre 2011 – 2020 nach Erlösarten. Schwarze Linie: durchschnittliche Erlöse über alle Jahre und Kraftwerke. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

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Bild 11: Spezifische Kosten, Erlöse und Gewinne bzw. Verluste (Rp./kWh) sämtlicher Kraftwerke für die Jahre 2011 – 2020.

Bild 12: Summierte Gewinne bzw. Verluste (Mio. CHF) sämtlicher Kraftwerke für die Jahre 2011 – 2020. Schwarze Linie: Summe; blau: zusätzlich Mitberücksichtigung der Grundversorgung; rot: zusätzlich Mitberücksichtigung der Marktprämie (für 2020 geschätzt). wurde ebenfalls verzichtet. Dies aus mehreren Gründen: i) Durch die Berechnung der Gestehungskosten und der spezifi schen Erlöse kann die spezifische Wirt schaftlichkeit der Wasserkraft mit der vorliegenden Stichprobe gut aufgezeigt werden; ii) eine Hochrechnung wäre mit einem nicht zu unterschätzenden Zusatzaufwand verbunden, denn einerseits müsste die jähr liche Pumpenergie bei den in der Stich probe enthaltenen Kraftwerken heraus202

gerechnet werden, um genau bestimmen zu können, welcher Anteil der gesamten Produktion durch die Stichprobe abge deckt ist und andererseits würde man mit einer linearen Extrapolation aus der bestehenden Stichprobe auf die Grundge samtheit schliessen und damit unterstel len, dass die Kosten und die Kostenstruk tur der tendenziell kleineren fehlenden Kraftwerke die gleichen sind wie für die in der Stichprobe enthaltenen Kraftwerke.

Diese Annahme ist a priori nicht zulässig und würde zu einer Zunahme der Unsicher heiten der Aussagen führen, ohne dass ein unmittelbarer Nutzen einer solchen Hoch rechnung klar würde; iii) Obschon sich spe zifische Gegebenheiten einzelner Kraft werke durch die Mittelwertbildung aus gleichen, wird aus den Daten offensichtlich, dass grosse Kraftwerke und grosse Pro jekte einen erheblichen Einfluss auf die Mittelwertbildung haben, sodass die Zu

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Was sind Gestehungskosten und wie werden sie bestimmt? Die jährlichen Gestehungskosten der Stromproduktion werden als Verhältnis der jährlichen Kosten auf Stufe Kraftwerk bzw. Stufe Betreiber und der jährlichen Produk tion definiert und in Rp./kWh ausgewie sen. Die Variabilität der jährlichen Geste hungskosten ist somit einerseits auf die Schwankungen bei den jährlichen Kosten und andererseits auf die jährlichen Pro duktionsschwankungen zurückzuführen. Während die Kosten in erster Näherung als konstant angesehen werden können, sind bei der Produktion in Abhängigkeit der hydrologischen Verhältnisse erhebliche interjährliche Schwankungen möglich. Deshalb ist bei der Interpretation von Gestehungskosten stets Vorsicht gebo ten, insbesondere, wenn mehrere Kraft werke und / oder Jahre aggregiert werden.

Zum verallgemeinerten Begriff der «Leve lized cost of electricity» wird auf BFE/PSI (2019) verwiesen. Tabelle K-1 veranschaulicht dies anhand eines einfachen Beispiels mit zwei Kraftwerken und zwei Jahren. Kraftwerk 1 ist ein schematisiertes kleines Speicherkraftwerk, Kraftwerk 2 ein grösseres Lauf kraftwerk. Es wird zudem angenommen, dass Jahr 1 dank der Hydrologie eine über durchschnittliche Produktion ermöglichte. Entsprechend wird unterstellt, dass die erzielbaren spezifischen Erlöse im Jahr 1 geringer sind als im Jahr 2. Kraftwerk 1 konnte aufgrund einer umfassenden Sanie rung im Jahr 1 nur wenig produzieren, wäh rend gleichzeitig die Kosten aufgrund des hohen Fixkostenanteils aber nicht in glei chem Umfang gesenkt werden konnten.

Bild K-1 links zeigt die jährlichen Geste hungskosten von Kraftwerk 1 (blau) so wie den ungewichteten (violett) und den mit der jährlichen Produktion gewichteten Durchschnitt (rot). Bild K-1 Mitte zeigt die Gestehungskosten der beiden Kraftwerke für das Jahr 1 mit dem ungewichteten (orange) und dem mit der jährlichen Pro duktion gewichteten Durchschnitt (grau). Bild K-1 rechts zeigt schliesslich die un gewichteten und die mit der jährlichen Produktion gewichteten durchschnittli chen Gestehungskosten des Betreibers beider Kraftwerke über beide Jahre. Sämtliche Auswertungen in diesem Bericht wurden mit der jährlichen Produk tion gewichtet, was aufgrund der nicht er sicht lichen Produktionsmenge zu teilweise unplausiblen Bildern führen kann.

Tabelle K-1: Fiktives Beispiel zur Bestimmung der mengengewichteten Gestehungskosten. Angaben Kosten in Mio CHF, Produktion in GWh. Abkürzungen: GSK: Gestehungskosten in Rp./kWh, KW: Kraftwerk.

Bild K-1: Fiktives Beispiel zur Bestimmung der mengengewichteten Gestehungskosten in Rp./kWh.

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lässigkeit der Extrapolation zusätzlich hin terfragt werden müsste. Die Kraftwerkslandschaft der Schweiz ist sehr heterogen und so haben viele Kraft werke Spezifika, die bei der Auswertung mit unzähligen Fussnoten ergänzt werden könnten. Da dies nicht gemacht wird, werden solche Unterschiede verwischt. Da es aber nicht das Ziel ist, über die Wirtschaft lichkeit im Einzelfall Aussagen zu machen, sondern über den Wasserkraftwerkspark Schweiz als Ganzes, ist es vertretbar, eine Mittelwertbildung vorzunehmen, ohne alle Spezialitäten entweder zu erwähnen oder herauszurechnen. Insgesamt ergibt sich mit dieser Stichprobe ein sehr robustes und zuverlässiges Bild über die vergangenen zehn Jahre. Während auf der Kostenseite in erster Näherung eine Konstanz beobacht bar ist, schwankten die Erlöse beträchtlich. Diese grossen Schwankungen dürften auch

in Zukunft bestehen bleiben, was für die In vestitionsbereitschaft der Betreibergesell schaften nicht förderlich sein wird. Der vorliegende Datensatz beinhaltet wesentlich mehr Informationen, als dass nur Aussagen zur Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft gemacht werden können. Nebst Detailauswertungen zu den einzelnen Kostenarten liefern auch die Angaben aus der Bilanz zahlreiches interessantes Material, um zusätzliche Analysen zum Substanzwert der Schweizer Wasserkraft machen zu können. Dieser Artikel ist somit erst ein Anfang zu den Auswertungen der Daten und den Erkenntnissen aus den ver gangenen zehn Jahren.

Quellen: BFE (2017): Kapitalkostensätze der Fördermassnahmen für die Grosswasserkraft; Bern, 2017 BFE (2018): Rentabilität der Schweizer Wasserkraft – Resultate einer Datenumfrage bei Betreibern von Schweizer Wasserkraftwerken im Auftrag der UREK-N; Bern, 2018 BFE (2021): Erläuterungen zur Berechnung des kalkulatorischen Zinssatzes für Förderinstrumente für die Produktion aus erneuerbaren Energien im Rahmen der Energiestrategie 2050; Bern, 2021 BFE/CEPE (2014): Kostenstruktur und Kosteneffizienz der Schweizer Wasserkraft; Bern, 2014

BFE/CEPE (2018): Kostenstruktur der Schweizer Wasserkraft – Aktualisierung 2017; Bern, 2018 BFE/PSI (2019): Potenziale, Kosten und Umwelt auswirkungen von Stromproduktionsanlagen – Aufdatierung des Hauptberichts (2017); Bern, 2019 Flatt, M., Leuenberger, R., Boog, P., Marti, T. (2015): Unterstützung bestehende Wasserkraft / Einzelfallprüfung – Schlussbericht im Auftrag des Bundesamtes für Energie; Aarau, 2015 Piekenbrock D., Hasenbalg, C. (2014): Kompakt-Lexikon Wirtschaft; Springer Gabler, Wiesbaden, 2014 Piot, M. (2015): Steigende Kosten, sinkende Preise; VSE Bulletin, 2/2015

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Danksagung Diese Arbeit konnte nur dank der tatkräfti gen Unterstützung der Mitgliedsunterneh

men des SWV erstellt werden. Der Autor möchte sich speziell bei den Mitgliedern der eigens für diese Erhebung eingesetz ten Arbeitsgruppe bedanken. Diese haben die Daten aufbereitet, zur Verfügung gestellt und die Fragen des Autors teilweise sehr ausführlich beantwortet. Ebenfalls ein Dank gebührt der Arbeitsgruppe, die sich detailliert mit der Bestimmung der Kosten der Unternehmensführung und Bewirt schaf tung auseinandergesetzt hat und damit eine jahrelang bestehende Lücke geschlossen hat. Und schliesslich gilt der Dank auch der Kommission Hydrosuisse, die mit der Auftragsvergabe und der Wür digung der Arbeiten dazu beigetragen hat, dass belastbare und qualitativ hochste hende Daten zur Verfügung stehen, die der Transparenz und der Glaubwürdigkeit der Betreiber auch in Zukunft helfen werden.

Piot, M. (2017): Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft in der Schweiz; Wasserwirtschaft, 1/2017 VSE (2020): Basiswissen-Dokument «Internationaler Handel mit Strom, Grünstrom-Zertifikaten und Emissionsrechten»; Aarau, 2020 Autor: Michel Piot, Schweizerischer Wasserwirtschafts verband, Rütistrasse 3a, 5401 Baden, michel.piot@swv.ch

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Entlastungsstollen Thalwil – physikalische Modellversuche zum Einlaufbauwerk Andris Wyss, Peter Billeter, Robert Boes, Florian Hinkelammert-Zens, Michael Müller, Adrian Stucki, Volker Weitbrecht

Zusammenfassung Das Einlaufbauwerk des Entlastungsstollens Thalwil kontrolliert in Zukunft die Ent lastung von Hochwasserabflüssen aus der Sihl in den Zürichsee. Damit spielt es für die Hochwassersicherheit der Stadt Zürich eine entscheidende Rolle. Seine Funktio nalität wurde deswegen in einem physikalischen Modell im Massstab 1: 30 an der VAW geprüft und optimiert. Die Modellversuche zeigten, dass das Einlaufbauwerk für ein breites Spektrum von Szenarien die angestrebten Entlastungswassermengen in den Stollen ermöglicht. Im Weiteren wurde in Versuchen zum Geschiebe- und zum Schwemmholztransport sowie zu Überlastszenarien nachgewiesen, dass sich das Einlaufbauwerk generell robust verhält. Durch bauliche Anpassungen am Einlaufbau werk resp. flussbauliche Massnahmen in der Sihl konnten zudem lufteinziehende Wirbel unterdrückt werden sowie der Einfluss des Einlaufbauwerks auf den Ge schiebehaushalt in der Sihl bei kleinen Hochwasserereignissen signifikant vermindert werden. Das optimierte Einlaufbauwerk des Entlastungsstollens Thalwil hat in den Modellversuchen alle Anforderungen erfüllt, um in Zukunft die Hochwasser sicherheit der Stadt Zürich und des unteren Sihltals zu gewährleisten.

1. Einleitung Der Entlastungsstollen Thalwil soll in Zu kunft einen Teil der Hochwasserabflüsse der Sihl in den Zürichsee entlasten, um die Stadt Zürich vor Hochwasser zu schützen (Stucki, 2021). Die Wassermenge, die im Hochwasserfall in den Entlastungsstollen abgeleitet werden muss, wird dabei durch das Einlaufbauwerk des Entlastungsstol lens kontrolliert. Damit ist das Einlaufbau werk von zentraler Bedeutung für den Hochwasserschutz der Stadt Zürich. Im Extremfall könnten bei einer Fehlfunktion des Einlaufbauwerks Überflutungen in der Stadt Zürich und folglich Schäden in Mil liardenhöhe nicht verhindert werden. 1.1 Anforderungen an das Einlaufbauwerk Damit die Funktionalität des Einlaufbau werks gewährleistet werden kann, stellen sich aus flussbaulicher Sicht die folgenden Anforderungen: In erster Linie muss das Einlaufbauwerk seine hydraulische Funk tion erfüllen. Diese umfasst einerseits die Garantie einer bestimmten Trenncharak teristik, also der Ausleitung einer bestimm ten Wassermenge in Abhängigkeit des Ge samtabflusses in der Sihl, und andererseits

das Vermeiden von ungünstigen Strömungs zuständen im Bauwerk selbst. Die Trenn charakteristik des Einlaufbauwerks wurde im Vorprojekt festgelegt (IG Sihl-Entlastungs stollen, 2017). Demzufolge soll bei einem Ge samtabfluss in der Sihl von QGes = 600 m3/s (HQ500) ein Stollenabfluss von QSt = 330 m3/s entlastet werden. Damit verbleibt ein Rest abfluss von QR = 270 m3/s in der Sihl. Dieser Abfluss kann mit einem Freibord von 1 m durch die Durchlässe am Hauptbahnhof Zürich, dem «Nadelöhr der Sihl», abgeführt werden (VAW, 2015; Hinkelammert-Zens et al., 2018). Im Weiteren wurde im Vorpro jekt festgelegt, dass die Entlastung erst bei einem Gesamtabfluss von QGes = 250 m3 /s (ca. HQ10) anspringen soll. Durch diesen relativ hohen Anspringpunkt wird die mor phologische Dynamik der Sihl unterstrom des Einlaufbauwerks bei kleinen Hochwas serereignissen (< HQ10) nicht weiter beeinträchtigt, was eine wichtige Voraussetzung für einen guten ökologischen Zustand der Sihl ist. Zudem muss das Einlaufbauwerk den Stollenabfluss auf den Bemessungs abfluss des Stollens (QSt = 400 m3 /s) beschränken. Neben den Anforderungen an die hydraulische Funktion stellen sich zusätzliche Anforderungen an den Einfluss des Bau

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werks auf den Geschiebehaushalt in der Sihl. So muss sichergestellt werden, dass der Geschiebetransport in der Sihl und das Einlaufbauwerk sich nicht gegenseitig negativ beeinflussen. Bei mittleren und grossen Hochwasserereignissen (≥ HQ30) könnte der Eintrag von Geschiebe in das Einlauf bauwerk die Funktionalität des Stollens so wie des Auslaufbauwerks (Schroeder et al., 2021, in diesem Heft) beeinträchtigen. Aus serdem könnten Geschiebeablagerungen vor dem Einlaufbauwerk die Hydraulik und damit die Trenncharakteristik stark beeinflussen. Im Gegensatz dazu steht bei kleinen Hochwasserereignissen (< HQ10) die ökolo gische Funktion des Geschiebetransports im Vordergrund. Solange das laufende Ge schiebe am Einlaufbauwerk vorbei transportiert und nicht abgelagert wird, wird die Sihl unterstrom des Einlaufbauwerks mit laufendem Geschiebe versorgt. Dies verhin dert eine weitere Verfestigung bzw. Deck schichtbildung der Sohle und eine weitere Verschlechterung der Substratqualität. Neben Geschiebe kann auch Schwemm holz die Funktion des Einlaufbauwerks beeinträchtigen. Am Einlaufbauwerk sind zwar aufgrund des direkt oberstrom liegenden Schwemmholzrechens Rütiboden keine grossen Schwemmholzvolumen zu erwarten (Hinkelammert-Zens et al., 2018; Hochstrasser et al. 2018), einzelne Hölzer werden den Rechen jedoch passieren. In sofern muss sichergestellt werden, dass einerseits möglichst wenig Schwemmholz in das Einlaufbauwerk eingetragen wird und andererseits keine grossen Verklau sungen am Grobrechen des Einlaufbau werks entstehen. Eingetragenes Schwemm holz könnte die Funktionsweise des Stol lens oder seines Auslaufbauwerks beeinträchtigen, was im schlimmsten Fall zum Versagen des Gesamtsystems führen kann. Daneben kann ein hoher Verklausungs grad am Grobrechen den Stollenabfluss reduzieren, was wiederum die Trenncha rakteristik beeinflusst, sodass im Extrem fall Überflutungen in der Stadt Zürich nicht vermieden werden könnten. 205

1.2 Modellversuche im Jahr 2013 Die ersten Modelluntersuchungen zum Einlaufbauwerk wurden bereits im Jahr 2013 durchgeführt (VAW, 2013; Hinke lammert-Zens et al., 2018). Das Hauptziel der Untersuchungen bestand darin, die Lage des Einlaufbauwerks und dessen grundlegendes Design zu prüfen und hinsichtlich Anspringpunkt und Trenncharak teristik zu optimieren. Die Versuche bestätigten die grundsätzliche Machbarkeit des Einlaufbauwerks, jedoch wurden auch Schwächen im Design erkannt. So lag der Anspringpunkt des ursprünglichen Ent wurfs bei nur ca. HQ2 aufgrund seiner Aus legung als seitliches Fassungsbauwerk mit fester Wehrschwelle. Dieser tiefe An springpunkt hätte den Geschiebetrieb in der Sihl unterstrom des Einlaufbauwerks entsprechend häufig beeinflusst. Ausser dem wurde in den Versuchen beobachtet, dass relativ viel Geschiebe über die feste Wehrschwelle in das Einlaufbauwerk eingetragen wurde. Infolgedessen wurde das Design des Einlaufbauwerks von der IG Sihl-Entlastungsstollen im Vor- und Bau projekt überarbeitet und optimiert. Zu den grössten Änderungen gehörte der Einsatz von regulierbaren Schlauchwehren auf der festen Wehrschwelle. Dadurch sollte der Anspringpunkt von ca. HQ2 auf HQ10 erhöht werden. Gleichzeitig ermöglichen die Schlauchwehre eine tiefere Oberkante der festen Wehrschwelle, was die spezifische Entlastungskapazität erhöhte und die Bau werkslänge verringerte. Ferner wurde die Lage des Bauwerks durch eine Verschie bung bis unterstrom des Kurvenscheitels verändert, was den Eintrag von Geschiebe durch eine bessere Ausnutzung des Um lenkeffekts (kurven-induzierte Sekundär strömung) vermindern sollte.

Bild 1: Längsschnitt des Einlaufbauwerks in der Achse des Entlastungsstollens. liegt in einer Linkskurve unterstrom des bereits realisierten Schwemmholzrechens Rütiboden. Dort wird es in der Aussen kurve als reguliertes Streichwehr (Seiten überfall) mit einer totalen Überfalllänge von 80 m angeordnet. Die hydraulisch wichtigsten Bestandteile des Einlaufbau werks sind im Längsschnitt in Bild 1 dargestellt. Vor dem Seitenüberfall sind eine Tauchwand  sowie ein Grobrechen  mit lichtem Stababstand von 2 m zur Ab weisung von Schwemmholz angebracht. Der Seitenüberfall besteht aus einer festen Wehrschwelle  mit aufgesetzten Schlauchwehren , welche in zwei Wehr feldern von je 40 m Überfalllänge ange ordnet sind. Die Schlauchwehre können in drei verschiedenen Wehrstellungen betrie ben werden: vollständig abgesenkt, teil weise abgesenkt und vollständig aufge stellt, d. h. geschlossen. Bei Gesamtab flüssen bis QGes < 250 m3 /s (ca. HQ10) blei-

ben die Schlauchwehre geschlossen, um den Geschiebetrieb in der Sihl unterstrom des Einlaufbauwerks aufrechtzuerhalten. Ihre Oberkante liegt in diesem Fall 2,5 m über der festen Wehrschwelle. Ab Ge samtabflüssen von QGes = 250 m3/s werden die Schlauchwehre um 0,5 m teilabgesenkt. Dadurch können kleine Abflüsse entlastet werden. Steigt der Gesamtabfluss weiter an, so können die Schlauchwehre vollstän dig auf die feste Wehrschwelle abgesenkt werden. Hinter dem Über fall wird das Wasser in einem Sammelkanal  gefasst und fliesst unter einer festen Drossel  in den Stollen. Die feste Drossel beschränkt den Stollenabfluss bei hohen Gesamtab flüssen in der Sihl und stellt Freispiegel abfluss im Stollen sicher. Zusätzlich zu den in Bild 1 dargestellten Bestandteilen des Einlaufbauwerks sind zwei Sohlschwellen aus Riegelsteinen zu erwähnen, welche in der Sihl unterstrom des Einlaufbauwerks

1.3 Ziel der aktuellen Untersuchung Durch die beschriebenen Anpassungen veränderte sich das Design des Einlauf bauwerks deutlich. Aus diesem Grund wurde das Einlaufbauwerk im Auftrag des AWEL erneut in einem physikalischen Mo dell an der VAW untersucht. Im Zentrum der Untersuchungen standen Versuche zur Hydraulik, zum Geschiebetransport und zum Schwemmholztransport. Ausserdem wurden verschiedene Überlastszenarien sowie der Bauzustand untersucht. 2. Bau- und Funktionsweise des Einlaufbauwerks Das Einlaufbauwerk des Entlastungsstol lens Thalwil wird an der Sihl in Gattikon bei Langnau a. A. erstellt (Stucki, 2021). Es 206

Bild 2: Modell des Einlaufbauwerks im Massstab 1: 30 beim Dimensionierungs abfluss von QGes = 600 m3 /s (HQ500). «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

quer zur Fliessrichtung eingebaut werden (Bild 2). Sie dienen als Kontrollquerschnitt und verursachen einen leichten Rückstau, der für eine optimale Anströmung des Ein laufbauwerks sorgt. 3. Methodik 3.1 Physikalisches Modell Zur Untersuchung des Einlaufbauwerks wurde ein physikalisches Modell im Mass stab 1: 30 nach dem Froud’schen Ähnlich keitsgesetz (Heller, 2011) gebaut. Das Mo dell umfasste 430 m Fliessstrecke der Sihl, das Einlaufbauwerk sowie die ersten 120 m des Entlastungsstollens (Bild 2). Der Mo dellperimeter beginnt am unteren Ende des Schwemmholzrechens Rütiboden. Auf die Nachbildung einer längeren Zulaufstrecke inklusive des kompletten Schwemmholz rechens konnte verzichtet werden, weil das Einlaufbauwerk vom Schwemmholzrechen hydraulisch entkoppelt ist (VAW, 2013) und die Wasserspiegellagen entlang des Ein laufbauwerks im Wesentlichen durch die Sohlschwellen kontrolliert werden. Die Flusstopografie wurde im Modell aus Beton gefertigt und ihre Rauheit an die natürlichen Verhältnisse angepasst. Eine Besonderheit der Sihl am Standort Rüti boden liegt darin, dass der Molassefels durchgehend etwa 1,5 – 2,0 m unter der Flusssohle ansteht. Aus diesem Grund wur de die Modellsohle auf der Höhe des Fels horizonts fest eingebaut. Im Gegensatz zur Topografie aus Beton wurden die Bestand teile des Einlaufbauwerks gröss ten teils aus PVC und Polystyrol gefertigt. Der modellierte Abschnitt des Entlastungsstollens wurde aus Acrylglas gebaut. Die Schlauch wehre wurden durch verschiedene Ein bauten in zwei Wehrstellungen (geschlos sen und teilweise abgesenkt) nachgebildet. Dies erlaubte die Messung des Stollenab flusses in den jeweiligen Wehrstellungen. Die wichtigsten hydraulischen Mess grössen wurden kontinuierlich erfasst. Dazu zählen der Modellzufluss (Gesamt abfluss der Sihl, QGes), der Stollenabfluss (QSt) und die Wasserspiegellagen in der Sihl und im Einlaufbauwerk. Die Geschie bezugabe am Modelleinlauf sowie der Ge schiebeaustrag am Modellauslauf wurden ebenfalls kontinuierlich aufgezeichnet. 3.2 Modellsediment Zur Modellierung des Geschiebetransports wurden zwei Modellsedimente mit unterschiedlicher Korngrössenverteilung einge setzt: grobes Sohlenmaterial mit dm = 8 cm und feines laufendes Geschiebe mit d = 4 cm. Das Sohlenmaterial wurde ge-

mäss Proben des Sihl-Sohlenmaterials aus Fraktionen zwischen dmin = 0,8 cm und dmax = 48,0 cm zusammengestellt, wohingegen für das laufende Geschiebe nur eine einzelne Siebfraktion mit Fraktions grenzen von dmin = 3,0 cm bis dmax = 4,5 cm verwendet wurde (alle Korndurchmesser im Naturmassstab). Diese Unterscheidung zwischen Sohlenmaterial und laufendem Geschiebe erfolgte, um den Einfluss des Einlaufbauwerks auf den Geschiebetrans port bei kleinen (< HQ10) sowie mittleren und grossen Hochwasserereignissen (≥ HQ30) separat zu untersuchen. Bei kleinen Hoch wasserereignissen wird in der Sihl nur laufendes Geschiebe transportiert, da die Schleppkraft für den Transport des groben Sohlenmaterials bzw. für ein Aufbre chen der Deckschicht nicht ausreicht. Erst ab Abflüssen zwischen QGes = 200 m3/s und QGes = 300 m3 /s (ca. HQ5 bis HQ30) ist mit dem Aufbrechen der Sohle und dem Be ginn des Transports von Sohlenmaterial zu rechnen (Flussbau AG, 2010). 4. Resultate Dank den Modellversuchen im Jahr 2013 und der sorgfältigen Planung des Vorpro jekts konnten die grundsätzliche Funktion des Einlaufbauwerks und insbesondere die angestrebte Trenncharakteristik bereits in den ersten Versuchen nach der In

betriebnahme des Modells bestätigt wer den. Im Verlauf der Modellversuche waren deswegen keine grösseren Anpassungen am Design des Einlaufbauwerks mehr nö tig. Dennoch konnten einige Aspekte des Projekts optimiert werden, insbesondere der Geschiebetransport bei kleinen Hoch wasserereignissen sowie die Strömungs bedingungen im Einlaufbauwerk. 4.1 Hydraulik 4.1.1 Trenncharakteristik des Einlaufbauwerks Die Trenncharakteristik des Einlaufbauwerks ist in Bild 3 dargestellt. Die Messungen be stätigen, dass die angestrebten Zielwerte erreicht werden. Beim Dimensionierungs abfluss von QGes = 600 m3 /s (HQ500) wird ein Stollenabfluss von QSt = 330 m3/s entlas tet und ein Restabfluss von QR = 270 m3 /s verbleibt in der Sihl, was im Rahmen der Messgenauigkeit (± 4 m3/s) genau den Ziel werten entspricht. Diese Abflüsse wurden durch eine Anpassung der Drosselöffnung von 4,5 m auf 4,7 m (siehe (6) in Bild 1) erreicht. Im Überlastfall bei QGes = 800 m3 /s wurde ein maximaler Stollenabfluss von QSt = 355 m3 /s gemessen. Dieser Abfluss liegt unter der maximalen Kapazität des Entlastungsstollens von QSt = 400 m3/s, wo mit ein sicherer Betrieb des Stollens ge währleistet ist. Gleichzeitig liegt der Rest

Bild 3: Trenncharakteristik des Einlaufbauwerks mit gemessenen Stollenabfluss (QSt) und Restabfluss in der Sihl (QR) im Vergleich zu den angestrebten Ab flüssen (Ziel QSt und Ziel QR). Neben den Abflüssen bei Vollabsenkung der Schlauchwehre (VA) sind auch die Abflüsse bei Teilabsenkung (TA) dargestellt. Zudem sind der Restabfluss der Sihl mit Freibord von 1 m (QR = 270 m3 /s) resp. 0 m (QR = 490 m3 /s) in den Durchlässen am HB Zürich sowie der maximale Stollenabfluss (QSt = 400 m3 /s) angegeben.

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abfluss in der Sihl bei QR = 445 m3/s. Damit wird das geforderte Freibord von 1 m in den Durchlässen des Zürcher Hauptbahn hofs zwar nicht mehr eingehalten, jedoch liegt der Abfluss unter dem Grenzwert von QR = 490 m3/s, welcher der maximalen Ka pazität der Durchlässe im Freispiegelab fluss (ohne Freibord) entspricht (VAW, 2015; Hinkelammert-Zens et al., 2018). 4.1.2 Abflusskontrolle durch Wehrüberfall und Schützenabfluss Aus der Trenncharakteristik in Bild 3 wird ebenfalls ersichtlich, inwiefern der Wehr überfall und der Schützenabfluss unter der festen Drosselblende den Stollenab fluss kontrollieren. Bei Gesamtabflüssen QGes < 550 m3 /s nimmt der Stollenabfluss bei zunehmendem Gesamtabfluss stark zu. Dabei wird die Entlastung resp. der Stollenabfluss durch den freien Überfall über die feste Wehrschwelle ((4) in Bild 1) kontrolliert. Der Schützenabfluss unter der Drossel ((6) in Bild 1) hat (noch) keinen Ein fluss auf den Stollenabfluss und kontrolliert lediglich die Wassertiefe im Sammelkanal. Bei steigendem Gesamtabfluss und zu nehmender Entlastung vergrössert sich die Wassertiefe im Sammelkanal, bis der Überfall über die feste Wehrschwelle vom Sammelkanal her eingestaut wird. Ein Ein stau stellt sich ab Gesamtabflüssen von ungefähr QGes = 550 m3/s ein. Dadurch geht die Abflusskontrolle vom Wehrüberfall zum Schützenabfluss über. Bei Gesamtabflüs sen von QGes > 550 m3/s nimmt der Stollen abfluss bei zunehmendem Gesamtabfluss nicht mehr stark zu, weil die Drossel die Entlastung beschränkt. Dadurch wird si chergestellt, dass auch bei extremen Ab flüssen die maximale Kapazität des Stol lens von QSt = 400 m3/s nicht überschritten wird. 4.1.3 Strömungsbedingungen im Einlaufbauwerk Neben der Messung der Trenncharakte ristik wurde das Einlaufbauwerk auf ungünstige Strömungsbedingungen untersucht. Dabei wurde bei sehr grossen Hoch wasserabflüssen (≥ HQ500) das intermittie rende Auftreten von lufteinziehenden Wir beln im Sammelkanal beobachtet, die Luft unter der Drosselblende hindurch bis in den Profilübergang ((8) in Bild 1) einzogen. Dies führte zu einer bisweilen starken Stö rung der Strömung und höheren Wasser tiefen im Profilübergang. Die Wirbel konnten durch den Einbau einer Trennwand vor der Drosselblende unterdrückt werden. Eine zweite ungünstige Strömungsbe dingung wurde ebenfalls im Profilübergang 208

festgestellt. Dort tritt bei Stollenabflüssen zwischen QSt = 130 m3/s und QSt = 230 m3/s ein Wechselsprung auf, der zu hohen Spiegellagen des Wasser-Luft-Gemisches führt. Dies kann unter Umständen ein Zu schlagen auslösen und die Belüftung des Freispiegelabflusses im Stollen unterbre chen. Ein Zuschlagen konnte im Modell zwar nie beobachtet werden, jedoch ist die Übertragbarkeit von Wasser-Luft-Strömun gen von kleinskaligen Modellen auf den Prototyp mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Deswegen wurde aus Sicher heitsgründen empfohlen, die Belüftung des Stollens durch eine geeignete Massnahme sicherzustellen, beispielsweise durch eine zusätzliche Belüftung des Stollens nach dem Profilübergang (Details dazu in VAW, 2020). Die Versuche zur Hydraulik am Einlauf bauwerk bestätigten somit, dass die hy draulische Funktion des Einlaufbauwerks grundsätzlich gewährleistet ist. In den nach folgenden beschriebenen Versuchen zum Geschiebe- und Schwemmholztransport sowie in verschiedenen Überlastszenarien wurde die hydraulische Funktion weiter überprüft.

4.2 Geschiebehaushalt 4.2.1 Geschiebetransport bei mittleren und grossen Hochwasser ereignissen Der Geschiebetransport am Einlaufbau werk wurde für kleine sowie mittlere und grosse Hochwasserereignisse separat untersucht, da Geschiebetransport sowie Hydraulik deutlich abflussabhängig sind. Bei mittleren und grossen Hochwasser ereignissen (≥ HQ30) wird in der Sihl Soh lenmaterial (ca. dm = 8 cm) transportiert. Gleichzeitig sind die Schlauchwehre des Einlaufbauwerks vollständig abgesenkt und es findet eine Entlastung statt. Bei kleinen Hochwasserereignissen (< HQ10) ist die Sohlenschubspannung in der Sihl zu gering, um Sohlenmaterial zu transportieren, sodass nur laufendes Geschiebe (mit ca. d = 4 cm) transportiert wird. Ausserdem findet bei diesen Abflüssen keine Entlas tung statt, da die Schlauchwehre geschlos sen bleiben. Der Geschiebetransport bei mittleren und grossen Hochwasserereignissen wur de in verschiedenen Ganglinienversuchen (HQ30, HQ100, HQ500) untersucht. Darin wur

Bild 4: Geschiebesohle am Ende eines Ganglinienversuchs beim Dimensionie rungsereignis HQ500. Die Verlandungskörper oberstrom des Einlaufbauwerks und in der Innenkurve sind deutlich zu erkennen. Im Leitgerinne und in der Aussenkurve entlang des Einlaufbauwerks wurde das Sohlenmaterial bis auf den Molassefels erodiert. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

de überprüft, inwiefern sich die Anpas sungen am Einlaufbauwerk gegenüber den Modellversuchen aus dem Jahr 2013 auswirken. Damals war ein bedeutender Ein trag von Geschiebe über die Wehrschwel le ins Einlaufbauwerk beobachtet worden. Dieser Eintrag sollte durch die Verschie bung des Einlaufbauwerks bis unterstrom des Kurvenscheitels vermindert werden. Tatsächlich konnte in den Ganglinienver suchen zu keinem Zeitpunkt ein Eintrag von Geschiebe beobachtet werden. Aufgrund des Umlenkeffekts blieb die Aussenkurve vor dem Einlaufbauwerk grösstenteils geschiebefrei. Dies ist u. a. in Bild 4 ersichtlich, welche die Sohle am Ende eines Gang linienversuchs beim HQ500 (Qdim) zeigt. Neben dem Vermeiden des Geschiebe eintrags in den Stollen soll die Geschiebe durchgängigkeit im ursprünglichen Verlauf der Sihl sichergestellt werden. Die Gang linienversuche zeigten, dass bei mittleren und grossen Hochwasserereignissen über 75 Prozent des zugegebenen Sohlenma terials am Einlaufbauwerk vorbei in den Modellauslauf transportiert wurde. Die Geschiebedurchgängigkeit ist dementsprechend hoch. Die restlichen 25 Prozent des zugegebenen Sohlenmaterials lagerten sich im Modell ab und bildeten zwei Verlandungskörper. Die Verlandungskör per sind ebenfalls in Bild 4 zu erkennen. Der grössere der beiden Verlandungs körper liegt oberstrom des Einlaufbau werks auf der rechten Flussseite. Er bildete sich in allen Ganglinienversuchen und wurde auch im Ganglinienversuch bei EHQ = 700 m3 /s nicht erodiert. Während der Bildung dieses Verlandungskörpers verlagerte sich der Geschiebetransport immer stärker auf die linke Flussseite, wo sich durch Erosion eine Art Leitgerinne bildete. Im Ganglinienversuch HQ500 wurde das Sohlenmaterial auf dieser Flussseite bis auf den anstehenden Molassefels erodiert (Bild 4). Der Verlandungskörper oberstrom des Einlaufbauwerks besitzt eine grosse Mächtigkeit und ragt bis zu 2,5 m über die mittlere Sohlenlage der Sihl. Er wird erst ab Abflüssen um QGes = 430 m3 /s (HQ100) vollständig überströmt. Der kleinere der beiden Verlandungs körper liegt in der Innenkurve gegenüber dem Einlaufbauwerk. Er bildet sich im Ver lauf eines Hochwassers relativ schnell aufgrund der Kurvenströmung (Gleitufer), und es wird laufend Geschiebe über ihn transportiert. Im Gegensatz zum grösseren Verlandungskörper oberstrom ragt dieser nur 1,5 m über die mittlere Sihlsohle und wird auch schon bei kleinen Hochwasser abflüssen (ab HQ2) vollständig überströmt.

Bild 5: Sohle vor (oben) und nach (unten) stationären Gleichgewichtsversuchen bei HQ2. Im Versuch ohne Verlandungskörper (links) landete deutlich mehr laufendes Geschiebe auf als im Versuch mit Verlandungskörpern (rechts). Die Bildung der Verlandungskörper führte zu einer deutlichen Umgestaltung der Soh lentopografie im untersuchten Flussab schnitt. Trotz der teilweise markanten Ver änderungen der Sohle wird die Trenncha rakteristik aber nicht beeinträchtigt. Je doch weist die Bildung der beiden Ver landungskörper darauf hin, dass die Ge schiebetransportkapazität bei anlaufen den Hochwassern lokal zu gering ist und durch die Bildung der Verlandungskörper und der damit einhergehenden Verschmä lerung des Gerinnes sukzessive erhöht wird. Diese Erkenntnis ist für den Trans port von laufendem Geschiebe bei kleinen Hochwasserereignissen von besonderer Bedeutung. 4.2.2 Geschiebetransport bei kleinen Hochwasserereignissen Im Zentrum der Versuche bei kleinen Hochwasserereignissen (< HQ10) stand die Untersuchung des Transports von laufen-

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dem Geschiebe (d = 4 cm) bei geschlos senen Schlauchwehren. Bei kleinen Hoch wasserereignissen soll das laufende Ge schiebe am Einlaufbauwerk vorbei transportiert werden, sodass im Bereich vor dem Einlaufbauwerk kein Geschiebe abgelagert wird und die Geschiebedurch gängigkeit gewährleistet ist. Ein erster Gleichgewichtsversuch bei einem stationären Spitzenabfluss gemäss HQ2 zeigte jedoch, dass laufendes Geschiebe in grossen Mengen oberstrom und entlang des Einlaufbauwerks abgelagert wurde (Bild 5 unten links). Der Grund für die Auf landungen waren die Sohlschwellen unter strom des Einlaufbauwerks, die in Kom bination mit der Verengung des Gerinnes und den geschlossenen Schlauchwehren einen Rückstau erzeugten, der den Ge schiebetransport unterband. Im Gleich gewichtsversuch HQ2 landeten zwischen dem Modelleinlauf und den Sohlschwellen rund 10 000 m3 laufendes Geschiebe auf, 209

Bild 6: Querprofil oberstrom des Einlaufbauwerks (vgl. Bild 5) durch die Aus gangssohle mit und ohne Verlandungskörper sowie durch die jeweiligen Sohlen nach den Gleichgewichtsversuchen bei HQ2. Im Versuch ohne Verlandungskörper (blaue Linien) sind deutliche Auflandungen zu erkennen, wohingegen im Versuch mit Verlandungskörper (orange Linien) kaum laufendes Geschiebe auflandete. bis ein Gleichgewichtszustand erreicht wurde. Dies entspricht ungefähr dem Zehn fachen der heutigen Jahresfracht von 700 bis 1000 m3/a (Flussbau AG, 2010). Die Ge schiebedurchgängigkeit war bei kleinen Hochwasserereignissen somit nicht gegeben und musste verbessert werden. Zur Gewährleistung bzw. Erhöhung der Geschiebedurchgängigkeit ist eine Reihe von flussbaulichen Massnahmen vorstellbar. Eine Anpassung an den Hö henlagen der Sohlschwellen oder des Ein laufbauwerks kam jedoch nicht infrage, da dieses System in vielerlei Hinsicht bereits sehr gut funktionierte. Deswegen wurde versucht, die Geschiebedurchgängigkeit durch flussbauliche Massnahmen in der Sihl zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden Verlandungskörper in die Sohle eingebaut, wie sie in den Ganglinienversuchen nach grossen Hochwasserereignissen be obachtet wurden (Bild 4). Ein Foto der Aus gangssohle mit eingebauten Verlandungs körpern ist in Bild 5 (oben rechts) abge bildet. Auf der Ausgangssohle mit eingebau ten Verlandungskörpern wurde anschlies send derselbe stationäre Gleichgewichts versuch bei HQ2 wiederholt, der auf der Ausgangssohle ohne Verlandungskörper zu grossen Auflandungen geführt hatte. Der Transport von laufendem Geschiebe verbesserte sich deutlich. Es dauerte kürzer, bis die ersten Körner über die Sohl schwellen transportiert wurden (20 h anstatt 120 h). Zudem wurde im Gleichge wichtszustand deutlich weniger laufendes Geschiebe abgelagert (2200 m3 anstatt 10 000 m3). Diese Unterschiede im Ge schiebetransport sind auch in Bild 5 und 6 zu erkennen. Nach dem Ganglinienver 210

such mit Verlandungskörpern (Bild 5 unten rechts) ist eine deutlich kleinere Fläche mit laufendem Geschiebe bedeckt, wohingegen nach dem Versuch ohne Verlandungs körper auf der Ausgangssohle (Bild 5 un ten links) das laufende Geschiebe über die gesamte Flussbreite abgelagert wurde. Im Gegensatz zu den Laborversuchen ist davon auszugehen, dass in der Natur noch früher mit dem Weitertransport von Geschiebe gerechnet werden kann, da einerseits das laufende Geschiebe von Anfang an im gesamten Projektperimeter verteilt ist und nicht wie im Laborversuch am Mo delleinlauf zugegeben wird und andererseits auch noch feineres Material vorhanden ist als das im Modell verwen dete Einkornmaterial (d = 4 cm). Deshalb wird empfohlen, die Verlan dungskörper bereits beim Bau des Ein laufbauwerks vorwegzunehmen. Da der Verlandungskörper oberstrom des Einlauf bauwerks nur selten (ab ca. HQ100) überströmt wird, sollte er entsprechend von starkem Bewuchs freigehalten werden. 4.3 Schwemmholztransport Am Einlaufbauwerk muss trotz des oberstrom liegenden Schwemmholzrechens Rütiboden mit Schwemmholz gerechnet werden. Der Schwemmholzrechen Rüti boden weist gemäss Modellversuchen ei ne Rückhalteeffizienz von ca. 95 Prozent auf (VAW, 2012; Hinkelammert-Zens et al., 2018; Hochstrasser et al., 2018). In der Sihl können bei einem Extremereignis bis zu VL = 12 000 m3 (Lockervolumen mit einem Auflockerungsgrad a = 4) anfallen (Fluss bau AG, 2012). Folglich würden davon VL = 600 m3 (5 Prozent) den Schwemm holzrechen passieren und könnten unter

Umständen ins Einlaufbauwerk eingetra gen werden oder an dessen Grobrechen verklausen. Grosse Verklausungen oder ein Eintrag sind allerdings zu vermeiden, weil sie den Restabfluss erhöhen resp. die Funktionsweise des Auslaufbauwerks beeinträchtigen können. Im Modell wurde der Schwemmholz transport am Einlaufbauwerk bei stationären Abflüssen von HQ30 und HQ500 untersucht. Es wurde Stammholz und Astholz mit Stammlängen zwischen 1 und 10 m so wie Stammdurchmessern zwischen 0,1 und 0,4 m untersucht. Das HQ30 (QGes = 320 m3/s) liegt nur wenig über dem Anspringpunkt der Entlastung (QGes = 250 m3 /s) und entspricht einem Szenario, bei dem die Was serspiegellagen am Grobrechen und der Tauchwand entsprechend tief liegen. Dies begünstigt die Verklausung und den Ein trag von Schwemmholz. Im Gegensatz da zu liegen die Wasserspiegellagen bei ei nem HQ500 entsprechend höher, was die Abweisung von Schwemmholz durch die Tauchwand fördert (vgl. Bild 1). Die Versuche zeigten, dass vom zugegebenen Schwemmholz 10 – 15 Prozent (60 – 90 m3) bei HQ30 resp. 5 – 10 Prozent (30 – 60 m3) bei HQ500 den Grob rechen passieren und in das Einlaufbauwerk ein getragen werden. Beim eingetragenen Schwemmholz handelte es sich haupt sächlich um Astholz mit einer Stammlänge von 1 bis 5 m. Die maximale Länge eines eingetragenen Stammes betrug 7,5 m. Län gere Stämme wurden nicht eingetragen, sondern verklausten am Grobrechen. Die eingetragenen Stämme wurden nach der Passage des Grobrechens direkt in den Stollen transportiert. Es ist deswegen da mit zu rechnen, dass Schwemmholz ins Auslaufbauwerk des Entlastungsstollens gelangt. Entsprechende Untersuchungen wurden in den physikalischen Modellver suchen zum Auslaufbauwerk durchgeführt (Schroeder et al., 2021, in diesem Heft). Die Verklausungen am Grobrechen lagen in derselben Grössenordnung wie der Eintrag in den Stollen. Sie betrugen bis zu 20 Prozent (120 m3) des zugege benen Schwemmholzes bei HQ30 resp. etwa 5 Prozent (30 m3) bei HQ500. Auch hier zeigte sich die Wirkung der unterschiedlich hohen Wasserspiegellagen entlang des Grobrechens und der Tauch wand. Die Verklausungen am Grobrechen führten in den Versuchen nicht zu einer messbaren Beeinflussung der Trenncha rakteristik, weil nur ein geringer Anteil der Rechenfläche verklaust war und zudem der Einfluss von Feinmaterial vernachläs sigt wurde.

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5. Fazit

4.4 Überlastszenarien und Bauzustand Neben der Überprüfung der Hydraulik so wie des Geschiebe- und Schwemmholz transports wurden im Modell verschie dene Überlastszenarien und der Bauzu stand untersucht. Als Überlastszenarien wurde ein Ganglinienversuch bei EHQ (QGes = 700 m3/s) sowie das Versagen eines Schlauchwehrs (‘n –1’) bei verschiedenen Gesamtabflüssen (QGes = 300, 400, 600, 800 m3 /s) in der Sihl getestet. In beiden Überlastszenarien wurde generell ein gut-

mütiges Verhalten festgestellt. Insbeson dere konnte gezeigt werden, dass im Fall eines blockierten, d. h. nicht ablegbaren Schlauchwehrs bei QGes = 800 m3 /s der Restabfluss nicht signifikant ansteigt (von QR = 460 m3/s auf QR = 480 m3/s, d. h. + 4 Pro zent). Dies liegt darin begründet, dass der Stol lenabfluss durch die feste Drossel kontrolliert wird und das geschlossene Schlauchwehr die Entlastung nicht beeinflusst, weil die Wasserspiegellagen genü gend hoch über dem Schlauchwehr liegen. Bei Abflüssen im Bereich des Dimen sionierungsabflusses und kleiner (QGes ≤ 600 m3 /s) liegen die Wasserspiegellagen allerdings weniger hoch, sodass ein geschlossenes Schlauchwehr die Entlastung verstärkt beeinflusst. Im Dimensionierungs fall (QGes = 600 m3 /s) wird der Restabfluss durch ein blockiertes Schlauchwehr von QR = 270 m3 /s auf QR = 320 m3 /s (+ 19 Pro zent) erhöht. Im Bauzustand grenzt ein Kastenfan gedamm die Baugrube von der Sihl ab. Der Kastenfangedamm ist auf ein Bau stellenhochwasser von HQ100 dimensioniert. Diese für ein Baustellenhochwasser eher grosse Wiederkehrperiode ist u. a. darin begründet, dass der Stollenvortrieb mittels Tunnelbohrmaschine vom Einlauf bauwerk her fallend erfolgt und somit die Tunnelbohrmaschine bei Überströmen des Fangedamms unter Wasser gesetzt wür de. Die Versuche haben gezeigt, dass bei einem HQ100 ein Freibord von 1 m am Fan gedamm eingehalten wird. Die Oberkante des Fangedamms wird erst ab ei nem HQ300 erreicht. Somit ist die Baugrube des Entlastungsstollens Thalwil während des Baus hinreichend geschützt.

Quellen: Flussbau AG (2010): Geschiebehaushaltsstudie Sihl – Limmat. Technischer Bericht, Zürich Heller, V. (2011): Scale effects in physical hydraulic engineering models, Journal of Hydraulic Research, 49(3), 293–306, DOI: 10.1080/00221686.2011.578914 Hinkelammert-Zens, F., Detert, M., Schmocker, L., Weitbrecht, V., Boes, R. (2018): Hochwasserschutz Zürich – Drei Fragestellungen – Drei Modellversuche. Wasser, Energie, Luft 110(1), 33–42 Hochstrasser, H., Schmocker, L., Bösch, M., Oplatka, M. (2018): Schwemmholzrechen für den Hochwasserschutz im unteren Sihltal. Wasser, Energie, Luft 110(1), 25–32 IG Sihl-Entlastungsstollen (2017): Hochwasserschutz an Sihl, Zürichsee und Limmat. Entlastungsstollen Thalwil. Technischer Bericht des Vorprojekts. 14.51330.31–710. Zürich

Schroeder, A., Billeter, P., Boes, R., Keller, Y., Stucki, A., Lais, A. (2021): Entlastungsstollen Thalwil – Physikalische Modellversuche zum Auslaufbauwerk. Wasser, Energie, Luft 113(4), 213–222 Stucki, A. (2021): Entlastungsstollen Thalwil – Stand und Ausblick. Wasser, Energie, Luft 113(3), 153–162 VAW (2012): Schwemmholzrückhalt Sihl Standort Rütiboden. VAW-Bericht Nr. 4293. Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW), ETH Zürich VAW (2013): Einlaufbauwerk Entlastungsstollen Sihl Standort Rütiboden. VAW-Bericht Nr. 4293/2. Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW), ETH Zürich VAW (2015): Sihldurchlässe Hauptbahnhof Zürich. VAW-Bericht Nr. 4308. Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW), ETH Zürich

VAW (2020): Hochwasserschutz an Sihl, Zürichsee und Limmat. Entlastungsstollen Thalwil. Physikalische Modellversuche zum Einlaufbauwerk. VAW-Bericht Nr. 4370. Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW), ETH Zürich

Um die Auswirkung einer dichten Verklau sung auf die Trenncharakteristik zu untersuchen, wurde der Grobrechen in einem weiteren Versuch auf einer bestimmten Länge vollständig abgedichtet. Die künstliche Vollverklausung wurde in ihrer Länge und Lage am Grobrechen variiert. Die Mes sungen zeigten, dass eine Vollverklausung von einem Drittel der Rechenlänge die Trenncharakteristik nicht signifikant beein flusst. Im Gegensatz dazu führten Vollver klausungen von zwei Dritteln der Rechen länge zu einem deutlichen Anstieg des Restabflusses gegenüber dem unverklaus ten Zustand. Im Dimensionie rungs fall (HQ500 = 600 m3 /s) stieg der Restabfluss von QR = 270 m3 /s im unverklausten Zu stand auf QR = 400 m3/s bei einer Vollver klausung von zwei Dritteln der Rechen länge. Damit könnte das Freibord von 1 m an den Sihl-Durchlässen des Hauptbahn hofs nicht mehr eingehalten werden. Folg lich ist eine solche Teilverklausung am Ein laufbauwerk mit geeigneten Massnahmen (z. B. Schwemmholzentfernung durch Bag ger im Ereignisfall) möglichst zu vermeiden.

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Die Modellversuche zum Einlaufbauwerk des Entlastungsstollens Thalwil haben gezeigt, dass das in den Versuchen optimierte Bauwerk seine geplante Funktion erfüllt. Insbesondere wurden die Anforderungen an seine Trenncharakteristik erreicht. Auch bezüglich Geschiebe- und Schwemmholz transport sowie in verschiedenen Überlast szenarien und im Bauzustand konnte ein robustes Verhalten nachgewiesen werden. Für einen erfolgreichen Hochwasserschutz an Sihl, Zürichsee und Limmat sind jedoch weitere Bauwerke unabdingbar, die in enger Wechselwirkung mit dem Einlaufbauwerk stehen (Stucki, 2021). Neben dem Stollen selbst und seinem Auslaufbauwerk gehört dazu in erster Linie der Schwemmholzre chen an der Sihl, der im Jahr 2012 in einem physikalischen Modell an der VAW untersucht und bereits erstellt wurde (VAW, 2012; Hinkelammert-Zens et al., 2018; Hoch strasser et al., 2018). Das Auslaufbauwerk des Entlastungsstollens wurde gleichzei tig zu den Versuchen am Einlaufbauwerk in einem physikalischen Modell an der VAW untersucht. Die in diesem Artikel be schriebenen Resultate aus den Versuchen zum Einlaufbauwerk flossen dabei direkt in die Optimierungen des Auslaufbauwerks ein (Schroeder et al., 2021, in diesem Heft). Dank Die Autorenschaft bedankt sich bei allen Beteiligten für die hervorragende Zusam menarbeit.

Autoren: Andris Wyss, Prof. Dr. Robert Boes, Florian Hinkelammert-Zens, Dr. Volker Weitbrecht, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) ETH Zürich, Hönggerbergring 26, 8093 Zürich, www.vaw.ethz.ch, wyss@vaw.baug.ethz.ch Dr. Peter Billeter, Dr. Michael Müller, IUB Engineering AG, Belpstrasse 48, 3000 Bern Adrian Stucki, Baudirektion des Kantons Zürich, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL), Walcheplatz 2, 8090 Zürich

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Entlastungsstollen Thalwil – physikalische Modellversuche zum Auslaufbauwerk Alice Schroeder, Peter Billeter, Robert Boes, Yves Keller, Adrian Stucki, Adriano Lais

Zusammenfassung Der Entlastungsstollen Thalwil ist das Kernstück des Gesamtprojekts Hochwasser schutz Sihl, Zürichsee und Limmat und soll die Stadt Zürich zukünftig vor extremen Hochwasserereignissen der Sihl schützen, indem er Hochwasserspitzen aus dem Sihltal in den Zürichsee bei Thalwil ableitet. Aufgrund der innerörtlichen Lage musste für das Auslaufbauwerk (ABW) des Stollens eine Speziallösung gefunden werden, um die Energiedissipation in der Toskammer des ABW bei begrenzten Platzverhält nissen sicherzustellen. Die Herausforderung bei der hydraulischen Bemessung des ABW bestand darin, den Wechselsprung trotz geringer Stützkräfte über dem Niveau des Zürichsees in der Toskammer zu fixieren und gleichzeitig den Lufteintrag in den im Druckabflusszustand betriebenen, anschliessend in den Zürichsee führenden Rechteckkanal zu minimieren. Durch die Optimierung anhand eines physikalischen Modellversuchs an der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich konnten die Ziele der Stabilisierung des Wechselsprungs in der Toskammer und der Minimierung des Lufteintrags in den Rechteckkanal erreicht werden. Das Testen verschiedener Varianten im Modellversuch zeigte ein äusserst sensitives Systemverhalten bezüglich diverser Einbauten im Bauwerk und der Wasserspiegellage des Zürichsees. Die gewonnenen Erkenntnisse werden erläutert, um Anhaltspunkte für zukünftige Toskammerentwürfe zu liefern.

Einleitung Um die Stadt Zürich in Zukunft vor Hoch wasserschäden zu schützen, wurde nach dem starken Hochwasserereignis in weiten Teilen der Schweiz im Jahr 2005 das Gesamtprojekt Hochwasserschutz Sihl, Zürichsee und Limmat initiiert. Das Kernele ment des Projekts bildet dabei der Entlas tungsstollen Thalwil, der die Hochwasser spitzen aus der Sihl in den Zürichsee bei Thalwil ableiten soll. Eine detaillierte Dar stellung des Gesamtprojekts und des Ent lastungsstollens findet sich in Stucki (2021). Dieser Artikel befasst sich mit der hydraulischen Optimierung des durch die IG Sihl-Entlastungsstollen, c / o IUB Engineering AG entworfenen Auslaufbauwerks (ABW) anhand eines physikalischen Modellver suchs an der Versuchsanstalt für Wasser bau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich. Das ABW übernimmt die Funktion der Energiedissipation, um den schiessenden Stollenabfluss möglichst schonend in den Zürichsee einzuleiten. Es stellt folglich ein zentrales Bauwerk des Entlastungsstollens dar, dessen Funktions

tüchtigkeit massgebend für das Funktio nieren des Gesamtsystems ist. Hydraulische Rahmenbedingungen Der Entlastungsstollen ist auf ein 500-jährliches Hochwasserereignis bemessen, bei dem die Sihl einen Abfluss von 600 m3 /s führt. Der Restabfluss in der Sihl beträgt dabei ca. 270 m3 /s, sodass sich der Di mensionierungsabfluss Qd für das ABW zu 330 m3 /s ergibt. Als Überlastabfluss (ÜLF) gilt ein Extremhochwasser mit 700 bis 800 m3 /s. In Wyss et al. (2021) in diesem Heft findet sich eine im physikalischen Mo dell zum Einlaufbauwerk (EBW) des Ent lastungsstollens ermittelte Trenncharak teristik von Stollenabfluss und Restabfluss in der Sihl. Diese zeigt, dass der Maximal abfluss im Stollen durch die Drosselwir kung im EBW auf einen Durchfluss von 355 m3/s im Überlastfall begrenzt ist. Den noch wird für die Dimensionierung des Entlastungsstollens ein noch höherer Ab fluss von 400 m3 /s für den ÜLF bei einem Teilfüllungsgrad Y = h/D von 0,77 im oberen, flacher geneigten Stollenabschnitt an

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gesetzt, mit h = lokale Abflusstiefe und D = 6,6 m = Stolleninnendurchmesser. Je nach Abflusssituation liegt der Wasserspiegel des Zürichsees auf HS,min = 405,50 m ü. M., HS,m = 406,50 m ü. M. oder HS,max = 407,50 m ü. M., wobei sich HS,m nicht auf den statistischen, mittleren Wasser stand des Zürichsees von 405,93 m ü. M. bezieht, sondern auf den Mittelwert des untersuchten Seespiegelspektrums. Im Zulauf zum ABW stellen sich Normal abflussbedingungen (Index N) im Entlas tungsstollen ein. Tabelle 1 zeigt für ausgewählte Durchflüsse Q im Stollen die Kenngrössen des Normalabflusszustan des: Normalabflusstiefe hN; Froude-Zahl F; mittlere Fliessgeschwindigkeit vN; Ener gielinienlage Heo und Teilfüllungsgrad YN. Q hN [m³/s] [m]

F [-]

vN Heo YN [m/s] [m ü. M.] [-]

1,92 2,96 10,88 416,22 0,29

200

2,96 2,85 13,44 420,42 0,45

330

4,03 2,61 15,08 423,88 0,61

ÜLF 400

4,62 2,43 15,65 425,36 0,70

Tabelle 1: Normalabflussverhältnisse im unteren Abschnitt des Entlastungs stollens Thalwil. Auslaufbauwerk Das ABW wird in Thalwil grösstenteils un terirdisch errichtet und leitet die Hoch wasserspitzen im Bereich des Seebads Bürger I und der ARA Zimmerberg in einer Entfernung von 90 m zum Ufer in den Zü richsee. Es besteht im Wesentlichen aus einer Toskammer, einem im Druckabfluss betriebenen Rechteckkanal und einem Mündungsbauwerk mit Aufweitung und schliesst an den um 3,3 Prozent geneigten Entlastungsstollen an. Die Innenausklei dung des Stollens besteht im unteren, steiler geneigten Abschnitt aus gerippten Tübbingen, deren raue Oberfläche hy draulisch mit einer äquivalenten Sand rauigkeit ks = 1 cm erfasst wird. Nachfol gend ist die von der IUB Engineering AG 213

Bild 1: Übersicht und Längsschnitt der «Grundlösung» des Auslaufbauwerks, Stand Vorprojekt (Quelle: IG SihlEntlastungsstollen, c/o IUB Engineering AG, angepasst: VAW). konzipierte «Grundlösung» des ABW beschrieben (Bild 1). Nach einem abrupten Profilübergang des Kreisstollens zur rechteckigen, 8 m breiten, 20 m hohen und 32 m langen Tos kammer folgt ein Vorboden mit Überfall nase und einem dahinterliegenden Bal kenrost aus vier in Längsrichtung ausge richteten Balken mit Trapezquerschnitt. Die Balken sind 16,2 m lang und reichen damit nicht bis zur rückseitigen Prallwand. Sie sind auf zwei rechteckigen Querträgern gelagert. Der mittlere Seewasserstand von 405,93 m ü. M. liegt unterhalb der Träger des Balkenrosts. Die über der Wasserober fläche durch den Stollen transportierte Luft kann durch einen Be- und Entlüftungs schacht in der Toskammerdecke entwei chen. Dieser Schacht dient ebenfalls zur Belüftung des Wechselsprungs. Der Übergang der Toskammer in den 111 m langen, 6,2 m hohen und ebenfalls 8 m breiten Rechteckkanal ist mit einem Viertelkreis mit Radius 2 m ausgerundet. Der Rechteckkanal verläuft unterhalb der Toskammer zunächst mit einem Gefälle von 0,87 Prozent abschüssig und erfährt im weiteren Verlauf einen Knick, nach welchem der Kanal bis zur Mündung ins See becken mit 0,37 Prozent ansteigt. Über dem Tiefpunkt des Rechteckkanals befindet sich ein Dammbalkenschacht, der multifunktional auch der Entlüftung dient. Das Endbauwerk gestaltet eine 22,5 m lange Mündungstrompete, in der der Quer 214

chnitt von 8 m auf 13 m aufgeweitet und s infolgedessen der Ausfluss in den Zürich see abgebremst wird. Die Decke des Mün dungsbauwerks ist durch einen Trennpfei ler in Längsrichtung abgestützt und ihre Unterseite liegt 4,28 m unter dem mittleren Seewasserstand. Problemstellung Der Entlastungsstollen mündet über dem Niveau des Zürichsees in die Toskammer und weist mit 15 m/s im Bemessungslast fall hohe Fliessgeschwindigkeiten auf. Die Energiehöhe vor dem Bauwerk liegt damit 18 m WS über dem mittleren Seespiegel, sodass eine Leistung von 55 MW dissi piert werden muss. Dies und die Tatsache, dass die Toskammer aufgrund der innerörtlichen Hanglage nicht ausreichend lang ausgeführt werden kann, machen eine Speziallösung zur Sicherstellung der Ener giedissipation notwendig. Die Unterque rung der Seestrasse im Anschluss an die Toskammer und die Einleitung in den Zü richsee in einer Tiefe von ca. 7,4 m unterhalb des mittleren Seespiegels stellten das Projekt vor weitere hydraulische Pro bleme. Die Mündungsgeschwindigkeit sollte im Mittel kleiner als ca. 4 m/s sein, was einer typischen Mündungsgeschwindigkeit eines Fliessgewässers in den Zürichsee bei Hochwasser entspricht. Die Austritts geschwindigkeit beeinflusst die Resuspen sionsprozesse von Seesedimenten auf-

grund der vorhandenen Bathymetrie, die Charakteristik des sich in den Zürichsee ausbreitenden Tauchstrahls und damit auch die seitlichen Zuströmgeschwindig keiten zum Austrittsstrahl im Uferbereich. Letztere sowie die Dichtereduktion infolge hohen Luftgehalts und Fontänenbildung beim Austritt in den Zürichsee stellen eine potenzielle Gefährdung von Personen und Schifffahrt dar, weshalb ein grosses Au genmerk der Untersuchung auf der Mini mierung des Lufteintrags in den Recht eckkanal lag. Eine Entlüftung des WasserLuft-Gemisches war im Vorprojekt über den Dammbalkenschacht vorgesehen, wurde aber im weiteren Verlauf des Projekts verworfen. Die Schwierigkeit bei der Gestaltung und Optimierung des ABW bestand darin, den Wechselsprung trotz geringer Stütz kräfte über dem Niveau des Zürichsees zu fixieren, um die erforderliche Energiedis sipation zu gewährleisten und gleichzeitig den Lufteintrag in den Rechteckkanal zu minimieren, um fontänenartige Entgasungs zustände zu verhindern. Zudem kann es trotz Rückhaltemass nahmen in der Sihl (Schwemmholzrechen Rütiboden) und am EBW (Grobrechen und Tauchwand) zu Schwemmholzeintrag in den Entlastungsstollen kommen (Wyss et al., 2021, in diesem Heft). Dieser darf keine Funktionalitätseinbussen des ABW bspw. durch einen unzulässigen Aufstau infolge Verklausung hervorrufen, sodass die sichere

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Schwemmholzdurchleitung eine weitere Anforderung an die Optimierung stellte. Vorstudien der IUB Engineering AG zeigten, dass die Optimierung des ABW unter den erwarteten, oben genannten Strö mungsprozessen zwingend eines gross skaligen physikalischen Modellversuchs bedurfte. Aus diesem Grund wurde die VAW mit der Durchführung dieses physikalischen Modellversuchs beauftragt. Hydraulische Modellversuche an der VAW Versuchsaufbau und Messtechnik Die Untersuchung wurde an einem physikalischen Modell nach Froud’scher Ähn lichkeit im Massstab 1 : 16.92 durchgeführt, um die oben genannten Prozesse möglichst frei von Massstabseffekten abbilden zu können. Der Perimeter umfasste bei diesem Massstab 100 m des Entlastungs stollens, die Toskammer, den daran anschliessenden und unter Druck betriebe nen Rechteckkanal, das Mündungsbau werk mit Aufweitung und den Mündungs bereich in das Seebecken auf einer Länge von 135 m. Der Freispiegelabfluss im Ent lastungsstollen wurde durch zwei in Reihe geschaltete Schieber erzeugt und die Luft zufuhr im Stollen über eine dahinterlie gende Belüftungsleitung sicherge stellt. Das Seebecken wurde im Schnittmodell der VAW als 21 m breite Seelamelle mo-

delliert. Innerhalb dieses Modellperime ters konnte mithilfe von Einbauten das hy draulische Verhalten des Auslaufbauwerks untersucht und optimiert werden. Die eingesetzte Messtechnik bestand aus magnetisch-induktivem Durchfluss messer, Hitzedrahtanemometern, piezoresistiven Relativdruckmessgebern, Luft drucksonden, faseroptischer Sonde, ADVSonde (Acoustic Doppler Velocimeter) und Ultraschallsensoren. Zur Untersuchung der Seeströmung wurde zudem ein bestehendes 8 m langes und 4,5 m breites Becken der VAW hinzugezogen, um Erkenntnisse über die Strahl charakteristik im Fernfeld der Einleitung und im Uferbereich zu ermitteln. Dieses bildete die Ausleitung der Strömung über die flach abfallende Seeterrasse in den Zürichsee im Massstab 1 : 143 ab. Es diente vornehmlich der Validierung und Plausi bilisierung der im Schnittmodell beobach teten Vorgänge in der Lamelle des Zürich sees und der 2D-Simulation des von der IUB Engineering AG numerisch modellierten Seebereichs von 1000 m x 1800 m Fläche vor Thalwil. Untersuchung der Grundlösung Die Untersuchung der Grundlösung zeigte gute Ergebnisse in Bezug auf die Energie dissipation. Der Balkenrost und die Über fallnase führen eine Strahltrennung herbei. Auf dem Balkenrost verläuft der Strahl ho-

rizontal als Oberflächenstrahl in Richtung Prallwand, während er zwischen den Längsbalken in die Tiefe abtaucht. Der Ver bauungsgrad P = 4·b/B dient dabei als Steuerparameter dieser beiden Teilabflüs se und beträgt 62,5 Prozent, mit b = Breite eines Balkenrostes und B = Toskammer breite (Bild 3). Die Energieumwandlung funk tionierte in den meisten Lastfällen, da ein hoher Teilabfluss auf die Prallwand trifft und die Energie in einem Wechselsprung auf dem Balkenrost dissipiert (Bild 2a). Be züglich der Reduzierung des Lufteintrags in den Rechteckkanal hatte die Grundlö sung jedoch Optimierungspotenzial. In der Toskammer reisst die Strömung sehr viel Luft an rauen Strahloberflächen mit sich, die teils in den Abfluss eingemischt wird und in den Rechteckkanal gelangt. In Lastfällen mit hohem Stollenabfluss und geringer Stützkraft (mittlerer und niedriger Wasserspiegel HS des Zürichsees) bildet sich sogar eine strömungstechnisch unerwünschte Schichtströmung im Rechteck kanal zwischen der Toskammer und dem Dammbalkenschacht aus (Bild 2a). In der Grundlösung entweicht die Luft über die Dammbalkenöffnung an die freie Atmo sphäre. Dieser Luftaustrag führt einen Wechselsprung im Rechteckkanal herbei (Bild 2a). Ein beachtlicher Energieanteil dis sipiert damit ausserhalb der Toskammer. Der hohe Luftaustrag, z. B. von 25 m3/s bei Qd, verdrängt das Wasser im Schacht teils

Bild 2: Strömungsstrukturen der Grundlösung des ABW für den Dimensionierungsabfluss a) in der Toskammer, b) im Mündungsbauwerk und c) mit geysirhafter Entlüftung bei der Mündung in den Zürichsee. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

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auf das umliegende Terrain (Bild 2a). Im Bemessungslastfall wurde ein Eintrag von Luft aus der Toskammer in den Rechteck kanal von 55 m3 /s beobachtet, was einer Lufteintragsrate ß = 16 Prozent entspricht (Cm = 14 Prozent). Die mittlere Luftkonzen tration Cm nach der Entlüftung durch den Dammbalkenschacht beträgt noch rund 9 Prozent. Die Luftblasen steigen im Verlauf des Rechteckkanals allmählich mit einer Bla sensteiggeschwindigkeit ub von 10 cm/s auf (Kramer et al., 2005; Arch et al., 2006). Der Aufstieg der Luftblasen setzt graduell ein, sodass die Trennung der beiden Pha sen erst nach einer gewissen Abschlags länge Lka erfolgt (vgl. Bild 3). Die sich unter der Decke ansammelnden Blasen werden als elongierte Blasen transportiert. Die Entgasungs- resp. die Entwicklungslänge ist zu lang, als dass sich der Gleichge wichtszustand im Grenzbereich zwischen Schichtströmung und elongierter Blasen strömung (plug flow) im Rechteckkanal ausbilden könnte (Mandhane et al., 1974). Die elongierten Blasen bewirken, dass sich die Strömung im seitlich aufweitenden Mündungsbauwerk von der Decke ablöst (Bild 2b). In der Folge senkt sich der Was serspiegel, und das Abflussbild in der Auf weitung gleicht dem einer Freispiegel strömung. Die elongierten Blasen erfahren eine verzögerte Bewegung und sammeln sich zu einer grossen, stationären Luft tasche. Die Wasserströmung geht in den schiessenden Abflusszustand über, wonach abrupt der Fliesswechsel in Form

eines weiteren Wechselsprungs nach der Lufttasche erfolgt. Die Luft entweicht am Ende des Mündungsbauwerks u. a. in Form pulsationsartiger, geysirhafter Fontänen an der Wasseroberfläche des Zürichsees (Bild 2c). Einfluss einzelner Optimierungs massnahmen und Darstellung der optimierten Variante Das Toskammer-Design der Grundlösung lieferte eine gute Basis bzgl. der Energie dissipation und wurde an der VAW als Ausgangsdesign für eine Optimierung he rangezogen. Während der Projektierungs phase wurde die Öffnung des Dammbal kenschachts mit einem Druckdeckel geschlossen und damit die Entlüftung des Druckabflusses vor der Mündung in den Zürichsee unterbunden. Daher verschob sich der Fokus der Optimierung noch weiter auf die Minimierung des Lufteintrags in den Rechteckkanal. Im Rahmen eines Va riantenstudiums wurde deshalb der Ein fluss verschiedener Einbauten auf die Energieumwandlung und den Lufteintrag untersucht. Dabei wurde ein äusserst sensitives Systemverhalten bezüglich dieser Einbauten sowie der Wasserspiegellage des Zürichsees beobachtet. Die Optimierung brachte eine Lösung mit angepasstem Längsbalkenrost und abfallendem Einlaufboden in Kombination mit der Erhöhung der Stützkräfte im Recht eckkanal (Bild 3 und Bild 4) als Bestvari ante hervor. Die Strahlauffächerung Qw = Q1 + Q2 generiert einen Horizontalstrahl Q1

auf den Längsbalken, der beim Aufprall auf die rückseitige Prallwand einen Wech selsprung über dem Niveau der Längs balken resp. des Seespiegels bildet und damit zur Energieumwandlung beiträgt. Daneben taucht ein luftarmer Tauchstrahl Q2 in den Wasserkörper der Toskammer ein, der den Lufteintrag Qa in den Recht eckkanal senkt. In der Grundlösung wurde beobach tet, dass Lufträume unter dem Längsbal kenrost sowie zwischen dem Wechsel sprung an der Prallwand und dem darun terliegenden Wasserkörper den Luftein trag erhöhen. Durch die Vermeidung dieser Lufträume in der optimierten Variante kann der Lufteintrag an rauen, freien Strahl oberflächen verhindert werden. In der Toskammer waren im Detail folgende Massnahmen zur strömungstech nischen Optimierung erfolgreich (Bild 3): • Profilverzug des Entlastungsstollens von Kreis- auf Torbogenprofil im Zulauf zur Toskammer zur Vermeidung hoher Stosswellen resp. zusätzlicher Strahl ober flächen; • Strömungstechnisch günstiges Profil der Längsbalken mit Abrundung R der Oberkanten, um Strömungsablösun gen zu vermeiden. Vollprofil-Längs balken zur Vermeidung von Tornado wirbeln im Hohlkasten der Längsbalken; • Strömungstechnisch günstiges Tropfenprofil und Ausrichtung der Querträger um einen Winkel α zu den Längsbalken in die Strahltrajektorie von Q2, um Strömungsablösungen zu begegnen;

Bild 3: Hydraulische Prinzipskizze der Toskammeroptimierung und Vermassung der optimierten Variante. Lufträume im Bereich der Längsbalken sollen vermieden werden, um die Lufteinmischung beim Eintauchen der Strahlen in den Wasser körper zu vermeiden. Der Impulsfluss zwischen den Balken wird über den Verbauungsgrad P entsprechend klein gehalten, was den Einstau der Längsbalken begünstigt. 216

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Bild 4: Mündungsbauwerk mit Aufweitung, perforierter Decke zur flächigen Entgasung und zwei Horizontalblenden für die Rekuperation von kinetischer Energie in Druck. • Erhöhung des Verbauungsgrads P des Balkenrostes zur Minderung des Impulsflusses v2·Q2·ρ zwischen den Längsbalken, sodass die Längsbalken durch den Wasserstand h2 eingestaut sind (Vermeidung des Freifalls von Q2 durch (h2 – d) > 0, mit d = lichte Höhe unter den Balkenrosten, und Anpas sung der Balkenhöhe a, UK Balken auf HS,min); • Abfallender Einlaufboden in die Toskammer zur optimalen Einleitung des Tauchstrahls in den Wasserkörper (Strahlauffächerung, Energiedissipation). Überfallprofil entspricht der unteren Strahltrajektorie für Qw = 200 m3 /s; • Indem die Balkenroste nicht die gesamte Toskammerlänge einnehmen, entsteht eine lichte Weite c im hinteren Bereich der Toskammer, damit der Lastabtrag des Wechselsprungs nicht über die Längsbalken, sondern im Wesentlichen über dem Wasserkörper erfolgt (Anhebung der Drucklinie h3). Dies verhindert freie Strahloberflächen und vermindert somit den Lufteintrag in den Rechteckkanal. Zudem stellt die lichte Weite c die Schwemmholz durchleitung im hinteren Bereich der Toskammer sicher;

• Lage des Sprungfusses LSF innerhalb der Kammer, sodass die Luftströmung Qa,St aus dem Entlastungsstollen in die Kammer und der Luftaustrag Qa,T aus dem Entlüftungsschacht für alle Lastfälle gewährleistet bleibt (unbe hinderte Luftzirkulation über der Wasseroberfläche). Lage des Entlüftungsschachts nahe dem Eintritt in die Toskammer. Die optimierte Toskammer funktioniert ein wandfrei in Kombination mit der Erhöhung der Druckkraft h3 als Stützkraftanteil, was durch den Einbau von drei Horizontal blenden im Rechteckkanal und zwei Hori zontalblenden in der Aufweitung des Mün dungsbauwerks erreicht wird (Bild 4). Die Horizontalblenden im Rechteckkanal sind mit gewissem Abstand hintereinander und im unteren Drittel der Kanalhöhe ange ordnet, um bei Schwemmholzdurchleitung nicht zu verlegen. Durch die Energiedis sipation im Nachlauf der Blenden wird die Drucklinie h2 in der Toskammer angeho ben und so der Einstau der Balkenträger sichergestellt. Die beiden Horizontalblen den im Mündungsbauwerk verhindern zudem einen in der Grundlösung und im Variantenstudium beobachteten Wechsel

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sprung in der Aufweitung (Bild 2b) und heben die Drucklinie über das Niveau des Seespiegels an. Die erforderlichen Ener gie dissipationsprozesse erfolgen demnach anteilsmässig in der Toskammer, dem Rechteckkanal und dem Mündungsbau werk (kombiniertes Bauwerk zur Energie dissipation). Der prozentuale Anteil der Energie, die in der Toskammer dissipiert wird, zur total zu dissipierenden Energie höhe (ohne Anteil der Strahldissipation im Zürichsee) nimmt mit zunehmendem Durchfluss stark ab. Während bei 90 m3 /s der Anteil in der Toskammer noch 97 Pro zent beträgt, sinkt er bei 200 m3 /s auf 88 Prozent und beim Dimensionierungsab fluss von 330 m3/s auf 68 Prozent. Im Über lastfall mit 400 m3 /s sind es noch 57 Pro zent. Die Horizontalblenden übernehmen dabei im Wesentlichen die restliche Energie dissipation. Die angegebenen Werte sind als Richtgrössen zu verstehen (Abschät zung ohne Berücksichtigung von Druckund Geschwindigkeitshöhenausgleichs werten). Im Zuge der Optimierung wurde die Decke des Mündungsbauwerks perforiert (Bild 4), um die unter der Decke transpor tierten, elongierten Blasen flächig über diese Perforation entgasen zu lassen und damit einem lokal konzentrierten geysirartigen Luftaustrag an der Mündung möglichst zu begegnen (Bild 2c). Strömungsstrukturen im optimierten Auslaufbauwerk In der Toskammer sind im Wesentlichen zwei unterschiedliche Strömungsstruktu ren zu unterscheiden, die entweder (a) von der Charakteristik des Tauchstrahls Q2 bei kleinen (Bild 5a) oder (b) vom Oberflächen strahl Q1 bei hohen Durchflüssen geprägt sind (Bild 5b – d). Der Teilabfluss Q2 wird in (a) über den gekrümmten Abfallboden und zwischen den abgerundeten Längsbalken ablösefrei in die Tiefe gelenkt (Tauchstrahl). Der abtauchende Strahl reisst infolge der strö mungstechnisch günstigen Umströmung und des Einstaus der Längsbalken einzig Luft an seiner Oberfläche mit und mischt diese in das Wasser ein. Die Eindringtiefe der Luftblasen wird dabei auch bei dem kleinsten untersuchten Abfluss von 12 m3/s durch die Sohle der Toskammer behindert (Ervine et al., 1987; Hager, 1995). Luftblasen schlagen bis zur Sohle durch und gelan gen dabei u. a. in den Einflussbereich des unterstromigen Wandstrahls (Bild 5). Der Tauchstrahl teilt sich beim Auftreffen auf der Sohle im Stagnationspunkt P in zwei Wandstrahlen (vgl. Bild 3). Es bilden sich 217

in der Folge bei (a) beidseits des Tauch strahls zwei Primärwirbel (Hager, 1995). Mit zunehmendem Abfluss und sich aufstellendem Strahl wandert der unterstromige Primärwirbel zur Prallwand der Toskammer (Bild 5b). Gleichzeitig nimmt auch der Abflussanteil des Oberflächen strahls Q1 zu. Während bei den kleinen Abflüssen in (a) noch ein kleiner Restab fluss am Ende der Längsbalken ins Was serpolster abstürzt (Bild 5a), prallt der Oberflächenstrahl bei höheren Abflüssen an die Prallwand, und es bildet sich das Strömungsmuster (b) mit einem Wechsel sprung an der Prallwand aus. Dabei dreht unterhalb der eingestauten Längsbalken eine grosse, rückgestaute Walze um die eigene Achse mit dem Rotationszentrum auf halber Höhe der lichten Höhe unter den Balkenrosten, d. h. bei d/2 (vgl. Bild 3). Im Wandstrahl dieser Walze werden grössere, kohärente Wirbelstrukturen bewegt. Grössere Stützkräfte, die sich in der Tos kammer z. B. durch höhere Wasserspie gellagen im Zürichsee ergeben, bewirken, dass sich der Tauchstrahl im Wasser polster aufstellt und in einer grösseren Entfernung LP auf die Sohle der Kammer

trifft. Dies hat zur Folge, dass sich der ober stromige Primärwirbel resp. die rückge staute Walze ausdehnt. Mit zunehmendem Abfluss wandert der Wechselsprung auf dem Balkenrost ge gen die Fliessrichtung, wobei sein Sprung fuss LSF im ÜLF und bei maximalem See spiegel im Profilübergang vor der Toskam mer zu liegen kommt (Bild 5d). Ein Zuschla gen des Torbogenprofils und des Entlüf tungsschachts wird hierbei wiederholt beobachtet. Die Kapazitätsgrenze ist erreicht, die Abflussverhältnisse im Entlas tungsstollen Thalwil sind aber noch stabil, die freie Luftzirkulation sichergestellt. Die Abströmung nach dem Wechsel sprung führt bei höheren Durchflüssen sehr viel fein dispergierte Luft mit sich. Sie wird an der Sohle der Toskammer umgelenkt, vereinigt sich mit dem rechtsseitigen Wandstrahl und wird in Form ei ner dispergierten Blasenströmung in den Rechteckkanal eingeleitet. Die Strömung im Einlauf zum Recht eckkanal ist über die Höhe mit Luftblasen durchsetzt. Die in der optimierten Variante eingesetzten Horizontalblenden sorgen dafür, dass aufsteigende Blasen durch die

kohärenten Wirbelstrukturen in der Nach laufströmung der Blenden wieder in die Tiefe gerissen werden, sodass bei hohen Abflüssen im Modell weder ein kontinuierlicher Blasenaufstieg über die Höhe auf der Länge des Rechteckkanals noch die Abschlagslänge Lka wie bei der Grundlö sung beobachtet wird (Bild 6a). Somit wird die Luft einerseits als Blasenströmung in den Zürichsee abgegeben (Bild 6b), an dererseits entgasen die unter der Decke transportierten Luftpakete im Uferbereich flächig durch die perforierte Decke des Mündungsbauwerks (Bild 6c). Die flächige Entgasung über eine Vielzahl von Entlüf tungsöffnungen bewirkt eine geringere Höhe der Aufpilzungen durch entgasende Luft im Vergleich zu zuvor beobachteten Fontänen, was auch zu einer Reduzierung der dadurch induzierten Wellen im Zürich see führt. Die dispergiert verteilten Luft blasen werden mit dem Austrittsstrahl weit in den Zürichsee hinausgetragen, da sie in der Wirbelstrasse nach den Blenden in Turbulenzstrukturen bewegt werden. Das aus dem Sihltal umgeleitete Was ser tritt im Dimensionierungslastfall mit mittleren Strömungsgeschwindigkeiten von

Bild 5: Strömungsstrukturen in der optimierten Toskammer für verschiedene Durchflüsse: a) Q = 12 m3 /s, b) Q = 200 m3 /s, c) Qd = 330 m3 /s und d) QÜLF = 400 m3 /s. Das Strömungsbild ist a) vom Tauchstrahl und b) bis d) vom Oberflächenstrahl geprägt. 218

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Bild 6: Strömungsstrukturen im ABW exemplarisch anhand des Dimensionierungsabflusses Qd bei mittlerem Seespiegel HS,m = 406,50 m ü. M. a) im Rechteckkanal: dispergierte Blasenströmung und Wirbelstrasse im Bereich der ersten beiden Horizontalblenden, b) im Mündungsbauwerk, c) flächige Entgasung über Entlüftungsöffnungen in der Decke des Mündungsbauwerks, die zum Teil fontänenartig an der Wasseroberfläche entweichen. ca. 4 m/s aus dem Mündungsbauwerk in den Zürichsee aus. Der austretende Strahl fächert über die Breite und bis zur See oberfläche auf, wo ab einer Entfernung von ca. 80 m die maximalen Geschwindigkei ten von 0,7 m/s – 0,8 m/s auftreten (Bild 7). Die Fliessgeschwindigkeiten in der Strahl achse sowie die seitlichen Zuströmge schwindigkeiten zwischen 0,15 m/s und 0,2 m/s decken sich dabei gut mit den Wer ten des axialsymmetrischen Strahls (Blevins, 2003), obwohl sich ein Wandstrahl entlang des abfallenden Seegrunds ausbildet. Die Übereinstimmung kann auf die abfallende Sohle zurückgeführt werden, die die Auf fächerung durch ein Strahlanhaften auch in vertikaler Richtung begünstigt (Hari, 1973). Die in der Theorie beschriebene StrahlKernzone bildet sich in den Versuchen nicht aus, da der durch die Wirbelstrukturen im Nachlauf der Horizontalblende begünstigte Strahlzerfall unmittelbar nach dem Austritt in den Zürichsee einsetzt. Die maximalen Fliessgeschwindigkeiten treten im Nahbe reich der Mündung oberhalb der Horizon talblenden in einer Tiefe von ca. 6,5 m (bezogen auf HS,m = 406,50 m ü. M.) auf und betragen das 1,6-Fache der mittleren Aus trittsgeschwindigkeit vm. Bei den Versuchen am Schnittmodell und im Wellenbecken handelt es sich um Reinwasserversuche, d. h. Dichteunterschie de, wie sie z. B. durch resuspendiertes See grundsediment zu erwarten sind, wurden nicht berücksichtigt. Weiterführende Über legungen zur Einschichtung des Strahls sind in Stucki (2021) nachzulesen.

Bild 7: a) Längsprofil der relativen Fliessgeschwindigkeiten vrel = v/vm in der Fliessachse für die Durchflüsse 90 m3 /s, 200 m3 /s und 330 m3 /s in der nach gebildeten Seelamelle und b) Oberflächengeschwindigkeiten und Stromlinien im Seebecken der Abmessungen 645 m x 1145 m für 330 m3 /s bei mittlerem See spiegel HS,m = 406,50 m ü. M. Das Abdrehen des Strahls ist modellbedingt infolge Strahlaufprall am Wellenbeckenrand.

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Luftströmung im Entlastungsstollen und Zweiphasenströmung im Auslaufbauwerk Die Quantifizierung des Luftbedarfs Qa er folgt über die Bilanzierung der über der Wasseroberfläche transportierten Luft im Entlastungsstollen Thalwil Qa,St und des Luftaustrags aus dem Entlüftungsschacht der Toskammer Qa,T. Der Vergleich der gemessenen Luftmenge im Stollen Qa,St mit Literaturwerten zeigt, dass die meisten Theorieansätze aufgrund unzureichender Übertragbarkeit zu hohe Werte für die optimierte Variante des ABW liefern. Der vereinfachte Ansatz von Wunderlich (1963) ergibt deutlich zu hohe Werte für Qa,St, da Wunderlich in seinem Ansatz für die Be rechnung des Luftbedarfs ein lineares Ge schwindigkeitsprofil der Luftströmung ansetzt. Die Messwerte des ABW-Modells liegen näher bei Werten für die mitgeführte Luftmenge in Steilleitungen mit 20 Prozent Neigung nach Volkart (1978). Der Ansatz nach Rajaratnam (1962) liefert Werte des Lufteintrags Qa in einen Wechselsprung, die mit den Messwerten im Rechteckkanal des physikalischen Mo dells der VAW sehr gut übereinstimmen. Der Berechnungsansatz ist abhängig von der Froudezahl in der «Vena Contracta» (hier Fc = Froudezahl beim Einlauf [Index 0] in die Toskammer, siehe Bild 3). Durch die Optimierung der Toskammer und insbe sondere die Massnamen zur Stützkraft erhöhung im Rechteckkanal konnte die Luftkonzentration Cm im Rechteckkanal von 14 Prozent auf rund 3 bis 4 Prozent gesenkt werden. Die Luftkonzentration C nimmt von der Sohle, wo sie für alle betrachteten Last fälle nahezu null beträgt, über die Höhe bis zur Decke zu (Bild 8). Im Luftkonzen trationsprofil zeigt sich für alle Durchflüsse ein Knick, bis zu dem die Luft in Form dispergierter Blasen mit Konzentrationen von maximal 5 Prozent vorliegt. Oberhalb dieses Knicks (ca. bei z/t > 0,8 bis 0,85, mit t = lichte Höhe des Rechteckkanals, Bild 3) treten grössere Luftpolster auf, und die Luft konzentration steigt an der Messstelle P2 in x = 79,46 m auf Werte von bis zu 50 Pro zent an (für Q > 200 m3 /s). Die Luftpolster konzentrieren sich infolge der Wirkung von Sekundärströmungen im mittleren Decken bereich des Rechteckkanals, d. h. nahe sei ner Symmetrieachse. Die Lage der Mess stellen P1 und P2 bezieht sich auf den Ko ordinatennullpunkt an der Toskammerwand (Bild 6a). Der Blasenaufstieg ist im Modell verzerrt dargestellt, da die Luftblasengrössen in Modell und Prototyp nahezu identisch 220

Bild 8: Luftkonzentration C über die Höhe des Rechteckkanals z/t an den Mess stellen a) P1 in x = 33,37 m und b) P2 in x = 79,46 m für Q = 90 m3 /s, Q = 200 m3 /s und Qd = 330 m3 /s bei Seespiegel HS,m = 406,50 m ü. M. sind. Folglich ist der relative Geschwindig keitsvektor ub/vw der Blasen im Modell und im Prototyp unterschiedlich (vgl. Bild 3). Im Prototyp werden demnach deutlich grössere Aufstiegslängen und geringere Luftkonzentrationen unter der Decke erwartet. Dementsprechend wird auch in Bezug auf die Entgasung im Zürichsee davon ausgegangen, dass mehr Luft in Form von Blasenströmung und weniger in Form von flächigen Aufpilzungen an der Seeoberfläche entweicht, als im Modell beobachtet. Hydrodynamische Belastung Entlang der Toskammersohle und an der rückseitigen Prallwand wurden die hydrodynamischen Drücke messtechnisch mit einer Aufnahmefrequenz von 200 Hz im Mo dell erfasst. Diese zeigen charakteristische Werte, wie sie in der Literatur für Strahlauf prall und Wechselsprung beschrieben wer den (Toso et al., 1988; Ervine et al., 1997; Bollaert et al., 2002). Der dimensionslose mittlere dynamische Druckkoeffizient Cp ist definiert mit Cp = hd / (vo2/2g) und beschreibt den prozentualen Anteil des kinetischen Energie eintrags vo2/2g, der bei Betrieb des Stol lens auf die Sohle der Toskammer wirkt, wobei vo der charakteristischen mittleren Fliessgeschwindigkeit im Zulauf zur Tos kammer entspricht (Bild 3). Dabei ist hd die dynamische Druckhöhe als Differenz aus der mittleren gemessenen Druckhöhe hm und der statischen Druckhöhe Y. Y wirkt auf die Sohle, wenn der Stollen nicht in Betrieb ist (Bild 3). Bild 9a) zeigt Cp entlang der Toskammersohle für die untersuchten Durchflüsse von 90 – 400 m3/s bei Seespiegel HS,m. Die Höchstwerte bei x = 22 m liegen etwa im Auftreffpunkt des Tauchstrahls auf die Toskammersohle. Die dortigen dynamischen Druckkoeffizienten nehmen im ÜLF Werte von 0,62 und im

Dimensionierungslastfall von 0,45 an. Für Q = 90 m3 /s liegt der Auftreffpunkt des Tauchstrahls im Bereich von x = 15 m und erzeugt einen dynamischen Druckkoeffi zienten von 0,04. Im Bereich der rückdre henden Walze ist dagegen ein Druckabfall erkennbar. Bild 9b) zeigt die dynamischen Druck schwankungsbeiwerte Cp für die Durch flüsse von 90 m3 /s bis 400 m3 /s im jeweiligen Bereich des Strahlaufpralls auf der Sohle. Diese sind gegen die relative Ein tauchtiefe Y / ho aufgetragen, mit ho = charakteristische Fliesstiefe im Zulauf zur Toskammer (Bild 3). Die im Modell festge stellten Werte werden mit den Ergebnissen von Ervine et al. (1997) verglichen, die in ei nem Aufprallbecken bei senkrechter Strahl ein leitung ermittelt wurden. Der Vergleich zeigt, dass die im ABW beob achteten dynamischen Druckschwankun gen stets unter den in der Literatur gegebenen Werten liegen, letztere also als konservative Abschätzung zur Dimensio nierung herangezogen werden können. Die in der Toskammer erfassten Druck schwankungsspektren stammen von Tur bulenzen und kohärenten Wirbelstruktu ren. Im Bereich der Toskammersohle und der Absturzwand liegen die Grundf re quenzen f bei 0,2 – 0,3 Hz. In Analogie zur Theorie der Strahlausbreitung in einem Tosbecken entsprechen diese dominanten, tieffrequenten Schwankungen der Umlauffrequenz der grossräumigen Walze mit charakteristischem Längenmass d (vgl. Bild 3). Damit beträgt die Strouhal-Zahl S= f·d/vo = 0,14 (Armengou et al., 1991; Ervine et al., 1997). Die Amplituden dieser periodischen, tieffrequenten Druckschwankun gen erreichen Maximalwerte von 1,4 m WS. Die maximalen Druckschwankungs beiwerte C' sind definiert mit C' = h' / (vN2/ (2g)), wobei h' die Druckschwankungshöhe beschreibt. Die C'-Werte betragen im Be

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Bild 9: Dynamische Druckschwankungsbeiwerte Cp für das Durchflussspektrum von 90 m3 /s bis 400 m3 /s a) an ausgewählten Messstellen entlang der Toskammer sohle bei Seestand HS,m und b) im Bereich des Strahlaufpralls aufgetragen gegen die relative Eintauchstärke Y / ho für die Seestände HS,min, HS,m und HS,max verglichen mit dem Aufprall eines Kreisstrahls nach Ervine et al. (1997) (—–) nach experimentellen Ergebnissen und (- - -) theoretisch. messungslastfall an der Prallwand 17 Pro zent. An dieser Stelle sei auf Ervine et al. (1997) und Bollaert et al. (2002) verwiesen, die je nach Überdeckung maximale C'Werte von 17 resp. 33 Prozent angeben. Im Leistungsspektrum liegt die Spitze der spektralen Dichte bei 0,2 Hz. An den Querträgern des Balkenrosts wird einsetzende Kavitation erwartet, wes halb eine Panzerung der Querträger sowie der Balken im Bereich der Auflager empfohlen wird.

Schwemmholzdurchleitung Da im physikalischen Modell zum EBW trotz Rückhaltemassnahmen in der Sihl ein Eintrag von Schwemmholz in den Ent lastungsstollen beobachtet wurde (Wyss et al., 2021, in diesem Heft), musste das ABW derart optimiert werden, dass es zusätzlich zu den eingangs genannten An forderungen eine sichere Schwemmholz durchleitung garantiert und es durch Ver klausungen nicht zu Funktionalitätsein bussen kommt.

Im Modell des ABW wurde die in den Modell versuchen zum EBW ermittelte Schwemm holzmenge von 54 m3 Lockervolumen in den aufgefundenen Schwemmholzklassen kon tinuierlich zur Zulaufströmung zugegeben. Im Nachgang zu den Schwemmholzversu chen wurden die dabei entstandenen Ver klausungen im Bauwerk belassen und dieses mit dem Dimensionierungsabfluss belastet, um den Aufstau infolge dieser Ver klausung zu ermitteln. Vereinzelt wurden Verklausungen am Balkenrost der Tos kammer beobachtet (Bild 10), dies insbesondere bei kleineren Stollendurchflüs sen und damit geringerer Abflusstiefe im Zulauf. Die Verklausungen erfolgten dabei vermehrt am zweiten Querträger, da dieser auf Höhe der oberen Trajektorie des abtauchenden Strahls liegt. Der Aufstau führte in keinem der untersuchten Last fälle zu Funktionalitätseinbussen des ABW beim danach gefahrenen Dimensionie rungsabfluss, macht jedoch nach einem Hochwasserereignis Aufräumarbeiten am Balkenrost der Toskammer erforderlich. An den Horizontalblenden in Recht eckkanal und Mündungsbauwerk wurde kein über den Versuch andauerndes An hängen von Schwemmholz dokumentiert. Andockende Stämme werden jeweils nach kurzer Zeit durch die Strömungskraft wei tertransportiert (Rotationsbewegung des Stammes um die Blende). Die Anordnung im unteren Drittel des Querschnitts, die zur Unter- und Überströmung der Blenden führt, ist damit verklausungstechnisch günstig. Im Vergleich zu anderen im Va riantenstudium untersuchten Varianten zur Erhöhung der Stützkräfte wie bspw. einem Vertikalrechen oder Sohlschwellen weisen die Horizontalblenden ein sehr gutmütiges Verhalten in Bezug auf die Schwemmholz durchleitung auf.

Bild 10: Verklausungen an den Querträgern des Balkenrosts a) im laufenden Versuch mit 200 m3 /s und minimalem Seespiegel HS,min = 405,50 m ü. M. und b) nach Versuchsende. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

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Zusätzlich zu den Versuchen mit der erwarteten, maximalen Schwemmholzmen ge wurden systematische Schwemmholz versuche mit Einzelholzzugabe (30 St.) verschiedener Ast- und Stammklassen durchgeführt (Bild 10). Die Versuche dienten der Dokumentation und dem Aufzei gen neuralgischer Stellen für Schwemm holzverklausungen sowie der sich dabei einstellenden Strömungsprozesse. Sie zeigten, dass Schwemmholz in der Tos kammer vor allem bei Abflüssen kleiner dem Dimensionierungsabfluss und bei tiefem Seespiegel verklaust. Der Rückhalt beträgt dabei 25 bis 30 Prozent. Beim Di men sionierungsabfluss wird sämtliches Holz in den Zürichsee durchgeleitet. Auch bei den systematischen Schwemmholz versuchen hängen vor allem grosse und mittlere Stämme an den Querauflagern der Längsbalken in der Toskammer an oder verkeilen zwischen den Längsträgern. Be reits verkeilte Hölzer erhöhen die Verklau sungswahrscheinlichkeit nachträglich eingetragener Hölzer im Modellversuch, sodass es zur Akkumulation mehrerer grosser und mittlerer Hölzer kommt (im Pro totyp wird eher erwartet, dass die Stämme unter der Einwirkung der Strömungskräfte brechen). Entlang dieser verkeilten Hölzer erhöht sich durch die Bildung freier Scher flächen der Lufteintrag lokal. Das kleine

Astholz wird hingegen ausnahmslos durch die Toskammer geleitet. Der Transport der Schwemmhölzer in den Rechteckkanal erfolgt sowohl dem Tauchstrahl folgend zwischen den Längsbalken hindurch als auch aus dem Wechselsprung hinaus über den freien Querschnitt im hinteren Bereich der Toskammer. Bei diesen Prozessen kann teilweise ein Einfluss der Dichte festgestellt werden. Dichte Hölzer tauchen eher mit dem Tauchstrahl ab, während leichtere Hölzer eher dem Oberflächenstrahl in den Wechselsprung folgen. Zudem können bei kleinen Durchflüssen Hölzer geringer Dich te unter der Decke des Rechteckkanals an haften. Bei steigendem Durchfluss werden diese jedoch weitertransportiert.

Quellen: Arch, A., Mayr, D. (2006): De-aeration of air-water flows in the tailwater channels of Pelton turbines. International Journal on Hydropower and Dams, 13(2), 106 Armengou, J. & Ervine, D. A. (1991): Mean and fluctuating pressure field in full-width free-nappe stilling basins. Proceedings of 24 IAHR Congress Madrid, D: 263–269 Blevins, R.D. (2003): Applied fluid dynamics handbook. New York, Van Nostrand Reinhold Co., 1984, 568 p. Bollaert, E., Falvey, H.T., Schleiss, A. (2002): Assessment of turbulent jet impingement on rocky riverbeds: the particular properties of a near-prototype physical model study. River Flow 2002 – Proceedings of the International Conference on Fluvial Hydraulics, pp. 395–403 Ervine, D.A., FaIvey, H.T. (1987): Behaviour of turbulent water jets in the atmosphere and in plunge pools. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 83(1), 295–314 Ervine, D.A., Falvey, H.T., Withers, W. (1997): Pressure fluctuations on plunge pool floors. Journal of Hydraulic Research, 35(2), 257–279

Hager, W.H. (1995): Aufprallbecken. Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 47(5-6), 91–101 Hari, V.M. (1973): Plane Jet on Sloping Floors under Finite Submergence. Journal of the Hydraulics Division, 99(9), 1449–1460 Kramer, K., Hager, W. H. (2005): Air transport in chute flows. International Journal of Multiphase Flow, 31(10–11), 1181–1197 Mandhane, J.M., Gregory, G.A., Aziz, K. (1974): A flow map for gas-liquid flow in horizontal pipes. International Journal of Multiphase Flow, 1(4), 537–553 Rajaratnam, N. (1962): An Experimental Study of Air Entrainment Characteristics of the Hydraulic Jump. Journal of the Institution of Engineers of India, 42(7), 247–273 Stucki, A. (2021): Entlastungsstollen Thalwil – Stand und Ausblick, Wasser Energie Luft, 113(3), 153–162 Toso, J.W., Bowers, C.E. (1988): Extreme Pressures in Hydraulic-Jump Stilling Basins. Journal of Hydraulic Engineering, 114(8), 829–843 Volkart, P. (1978): Hydraulische Bemessung steiler Kanalisationsleitungen unter Berücksichtigung der Luftaufnahme. VAW-Mitteilung Nr. 30, Versuchsanstalt

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Fazit und Empfehlungen Mithilfe eines grossskaligen physikalischen Modellversuchs konnte das ABW des Ent lastungsstollens Thalwil hydraulisch op timiert werden. Dabei wurde mithilfe von Einbauten in Toskammer und Rechteck kanal die Energiedissipation innerhalb der Toskammer sichergestellt und der Luft transport im Rechteckkanal von 16 auf 3 bis 4 Prozent minimiert. Das Testen verschiedener Varianten im Modellversuch zeigte ein äusserst sensitives Systemver halten bezüglich diverser Einbauten im

Bauwerk und der Wasserspiegellage des Zürichsees. Die Optimierungsmassnahmen wurden so abgestimmt, dass allfällig anfallendes Schwemmholz sicher durch das ABW geleitet wird und das Bauwerk nicht durch Verklausungen versagt. Jedoch zeigen die Versuche, dass trotz intensiver Optimierungsmassnahmen der Lufteintrag in den Rechteckstollen nicht gänzlich unterbunden werden kann. Die eingetragene Luft wird in den Zürichsee weitergeleitet und führt bei der Mündung in einer Entfernung von etwa 90 m zum Ufer zu flächigem Luftaustrag in Form von Aufpilzungen und vermindertem Auftrieb infolge Blasenströmung. Aufgrund der komplexen Strömungs prozesse und der verschiedenen invol vierten Medien – Wasser, Luft, Schwemm holz – war zur Optimierung des Bauwerks ein physikalischer Modellversuch nötig und wird auch für ähnliche Problemstellungen empfohlen. Dank Die Autorenschaft bedankt sich bei allen Beteiligten für die hervorragende Zusam menarbeit.

für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, D. Vischer, ed., ETH Zürich Wunderlich, W. (1963): Die Grundablässe an Talsperren, Teil 2. Wasserwirtschaft, 53(4), 106–114 Wyss, A., Billeter, P., Boes, R., Hinkelammert-Zens, F., Müller, M., Stucki, A., Weitbrecht, V. (2021): Entlastungsstollen Thalwil – Physikalische Modellversuche zum Einlaufbauwerk, Wasser Energie Luft, 113(4), 205–211 Autoren: Alice Schroeder, Prof. Dr. Robert Boes, Adriano Lais Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) ETH Zürich, Hönggerbergring 26, CH-8093 Zürich, schroeder@vaw.baug.ethz.ch Dr. Peter Billeter, Yves Keller, IUB Engineering AG, Belpstrasse 48, CH-3000 Bern Adrian Stucki, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, Kanton Zürich, Baudirektion, Walcheplatz 2, CH-8090 Zürich

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Schweizerisches Talsperrenkomitee (STK)

Fachtagung STK 2021 in Crans-Montana Andrea Balestra, Janine Vögele, Hildegard Hiltbrunner

Zusammenfassung Die diesjährige Fachtagung des Schweizerischen Talsperrenkomitees (STK) führte die interessierten Teilnehmenden in das Bergdorf Crans-Montana. Während zwei Tagen drehte sich die Welt um Sanierungsarbeiten an Talsperren in der Schweiz und im nahen Ausland. Am ersten Tag wurde in interessanten Fachvorträgen über verschiedene Sanierungsmassnahmen berichtet. Am zweiten Tag war die Besichtigung der Staumauer Zeuzier auf dem Programm, welche nach dem Auftreten von Rissen in den Jahren 1980 bis 1983 saniert wurde.

Am 8. September 2021 trafen die Teilneh menden ab 12 Uhr vor dem Kongresszen trum «Le Régent» in Crans-Montana ein. Die Fachtagung unterlag den BAG-Vor gaben, weshalb vor Ort erst noch einige Covid-Schnelltests durchgeführt wurden. Nach der Eingangskontrolle wurden die Namensschilder abgeholt und die Suche nach dem besten Platz begann. Die Stim mung war ausgelassen – zu lange schon konnte man sich nicht mehr mit geschätz ten Kolleginnen und Kollegen von Ange sicht zu Angesicht unterhalten. Der neu gewählte Präsident des STK, Professor Robert Boes, begrüsste die An wesenden mit einleitenden Worten. An schliessend übergab er das Mikrofon dem Leiter Aufsicht Talsperren des BFE, Rocco Panduri. Dieser informierte die Anwesen den, dass das anlässlich der letzten Fach tagung des STK vorgestellte Projekt «EX tremhochwasser Aare Rhein» (EXAR) nun auf die gesamte Schweiz ausgeweitet wird. Mithilfe dieser Grundlagen sollen in Zukunft kritische Infrastrukturen vor Ex tremhochwasser von jeglichen Gewässern geschützt werden. Eine weitere wichtige Information seitens Rocco Panduri war, dass die Richtlinie Teil C3 «Erdbebensi cherheit» revidiert wurde. Ab März 2022 sollte es möglich sein, die Stauanlagen in der Schweiz in Bezug auf ihre Gefährdung vergleichen zu können. Die nachfolgenden Fachvorträge wa ren in zwei Blöcke unterteilt: Der erste Teil befasste sich mit generellen Problemen sowie den gewählten Lösungsansätzen bei verschiedenen Talsperren. Der zweite

Block befasste sich mit Alkali-AggregatReaktionen (AAR) und Sulfatreaktionen im Beton von Talsperren. Im Rahmen des ersten Blockes wurde auch die Problematik der Talsperre Zeuzier – dem Exkursionsziel vom zweiten Tag – erläutert. Dort wurden im Herbst 1978, das heisst 21 Jahre nach der Fertigstellung der doppelgekrümmten Bogenmauer, Abwei chungen der Pendelmesswerte registriert. Die Lage beruhigte sich bis in den Frühling 1979 nicht, sodass über eine Staubecken absenkung verfügt wurde. Im selben Zeit raum kam es zu Rissbildungen an der Mau er (Bild 1) und Verschiebungen der Mauer

Bild 2: Verschiebung eines Punktes der Sperrenkrone in radialer und tan gentialer Richtung im Vergleich zu der umhüllenden von 1958 bis 1976 (Geo wissenschaften in der Technik, 1992). krone um fast 10 cm. In Bild 2 sind die Ver schiebungen eines Punktes der Sperrkrone in radialer und tangentialer Richtung auf-

Bild 1: Risse in der Staumauer, Jahr 1980. (Geowissenschaften in der Technik, 1992).

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Bild 3: Die perfekt dem Tal angepasste, asymmetrische Zeuzier-Staumauer. gezeichnet. Im Sommer 1979 wurde dann als Ursache eine Talverengung bestätigt. Diese konnte auf Setzungen zurückgeführt werden, die durch den Vortrieb des Son dierstollens «Rawyl» entstanden waren. Um die Risse zu schliessen, wurden 80 000 Liter Epoxydharz in die Mauer injiziert und so konnte eine statische Kontinuität wiederhergestellt werden. Durch die Injektionen wurden zwar die Verformungen stabilisiert, die Talverengung entwickelt sich jedoch beinahe linear weiter. Im zweiten Teil nach der kurzen Kaffee pause wurde der Schadenmechanismus an Talsperrenbeton, welcher unter dem Be griff Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) bekannt ist, an mehreren unterschiedli chen Talsperren erläutert. Eine AAR findet statt, wenn die Gesteinskörnung im Beton durch die Alkalität des Porenwassers aktiviert wird. Infolgedessen kommt es zu einem Betonquellen und in den meisten Fällen zu Rissbildungen. Mithilfe von gezielten Massnahmen sollen sich die durch das Quellen entstandenen Spannungen reduzieren und der Zustand der Mauer ver bessert werden. Auch bei der Staumauer Isola, bei der es aufgrund von pyrithaltigen Aggregaten zu einem Sulfatquellen kam, war ein einzelner Schnitt die Lösung, um das rechte Widerlager von tangentialen Druckspannungen zu befreien. Nach den Vorträgen fand der kulinarische Teil des ersten Tages im herrlich ge legenen Restaurant «Le Cervin» oberhalb von Crans-Montana statt. In den Genuss eines Apéros mit einer solch grandiosen Aussicht auf die Alpen kommt man nicht alle Tage. Die eintretende Dunkelheit so wie die kühler werdende Aussentempe ratur veranlassten die Teilnehmer bald zum 224

Hineingehen. Neben einem feinen Essen, dessen krönender Abschluss eine haus gemachte, noch warme Aprikosenwähe war, wurde ein Quiz durchgeführt, bei welchem die Anwesenden tischweise ihr Wis sen um Talsperren in der Schweiz unter Beweis stellten. Am nächsten Morgen fuhren vier Busse kurz vor acht Uhr vor dem Kongresszen trum ab. Auf schmalen Strassen mit steil abfallendem Gelände, durch enge Gale rien und Tunnel dauerte die Fahrt rund eine Stunde bis zur Zeuzier-Staumauer. Die perfekt dem Tal angepasste, asym metrische Mauer wurde erst sichtbar, als man sich schon fast auf ihr befand. Die auf fünf Gruppen verteilten Besucher konnten in einem Postenlauf jeweils rund 30 Minu ten einer Fachperson zuhören, die einen

Teilaspekt des Vorfalles Zeuzier vorstellte. Die angewandte Verfüllungsmethode der Risse wurde kommentiert und wie der Wiedereinstau des Zeuzier-Stausees über sechs Jahre stattfand, wobei die Ge schwindigkeit vom Bundesrat für die ein zelnen Einstaustufen stark begrenzt wur de. Zudem wurde die geodätische Über wachung der Staumauer sowie die Geo logie rund um den Zeuzier-Stausee inkl. dem Sondierstollen «Rawyl» detailliert erklärt. Nach den sehr eindrücklichen Vorträ gen und Erklärungen – und all dies inmit ten einer wunderschönen Bergwelt – fuhren die Teilnehmenden dieselbe enge Strasse zurück zum Kongresszentrum. Mit dem anschliessenden gemeinsamen Essen endete die diesjährige Fachtagung des STK. Zwar wurden angeregte Gespräche geführt, doch immer mehr Personen verab schiedeten sich, um den langen Heimweg aus dem Walliser Bergdorf anzutreten. Schon jetzt freuen wir uns auf die nächste Fachtagung des Schweizerischen Talsperrenkomitees Anfang nächsten Som mer, welche sich dem Thema «Stauanla genüberwachungssysteme» widmet und anlässlich welcher die Baustelle der neuen Staumauer Spitallamm besichtigt wird.

Quellen: Geowissenschaften in der Technik, Talsperre Zeuzier – Zur Erklärung von aussergewöhnlichen Setzungen, Vortrag an der Ruhr-Universität Bochum, 16.07.1992

Bild 4: Fachpersonen informierten die Teilnehmer auf der Staumauer an fünf interessanten Posten.

Autor: Andrea Balestra, Sekretär STK, Schweizerisches Talsperrenkomitee, swissdams@lombardi.group, www.swissdams.ch

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Hauptversammlung, Donnerstag, 2. September 2021, in Airolo (es gilt das gesprochene Wort) Albert Rösti

Sehr geehrter Mitglieder des Wasserwirtschaftsverbands Sie wissen und auch ich bin mir bewusst, dass der Wasserwirtschaftsverband zwar die politischen Rahmenbedingungen beeinflussen und Sie allenfalls technisch unter stützen kann, wir aber natürlich keinen Ein fluss auf den Markt, d. h. die Strompreise, haben. Trotzdem ist mir heute etwas wohler, da die Aussichten, mit Strom aus Wasser kraft wieder Gewinne zu realisieren, wieder deutlich besser sind als noch vor zwei Jah ren, als wir uns das letzte Mal in diesem Rahmen getroffen haben. Ein Spotpreis von 13 Rappen pro kWh wie diesen Mon tag zeigt, wie rasch sich die Situation verän dern kann. Freuen wir uns darüber, wenn die Entwicklungsrichtung stimmt. Natür lich werden die Schwankungen Bestand haben. Wenn wir zurückblicken, waren die Prognosemodelle zwar meist falsch, aber in der Marktlogik müssten in der Tendenz die Preise auch langfristig steigen. Ich bin mir bewusst, Sie werden erst mittelfristig profitieren, aber freuen wir uns doch an un serer Tagung über diese Umstände. Unverändert war es im Berichtsjahr nebst den operativen Aktivitäten, die Sie dem Jahresbericht schriftlich entnehmen

können, natürlich Aufgabe unseres Ver bands, die gesetzlichen Rahmenbedingun gen bestmöglich zu beeinflussen. Der Vorstand sollte dazu im Berichts jahr etwas besser einbezogen werden. So hat er an seiner ordentlichen Sitzung im Mai 2021 z. H. des Ausschusses summari sche Inputs zu folgenden zentralen Themen geliefert: • Heimfall • Wasserbaugesetz • Markt im Zusammenhang mit dem fehlenden Strommarktabkommen • Abgaben und Steuern • Forschung • Umweltgesetz Der Ausschuss hat neben seinen ordent lichen Sitzungen zur Behandlung der ihm statutarisch zugewiesenen Geschäfte auf dem Grimsel Hospitz an einer Klausur die Themen weiterbearbeitet und Schwerpunk te zur zukünftigen Arbeit des SWV festgelegt. Die Bedeutung des Bereichs Wasser bau wird in Zukunft aufgrund der häufigeren extremen Wetterereignisse noch zuneh men. Insbesondere wird auch der Ersatz bestehender alter Schutzbauten an vielen Orten in den nächsten Jahren zum Thema.

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Der Präsident der KOHS, Jürg Speerli, wollte dazu eine Tagung an der Gürbe bei Thun durchführen. Leider konnte diese aber auf grund von Covid nicht physisch vor Ort stattfinden. Jürg Speerli liess sich dadurch nicht bremsen und organisierte sehr er folgreich eine Online-Tagung mit Filmein spielungen, sodass sich die Teilnehmer fast vor Ort wähnten. Die Kommission Hydrosuisse, neu prä sidiert durch Peter Lustenberger, beschäf tigte sich u. a. einmal mehr mit der Frage der Wasserzinsen. Unser Geschäftsführer ist diesbezüglich auch in engem Kontakt mit dem Bundesamt für Energie. Wir erwarten in den nächsten Wochen, dass der Bundesrat eine Vernehmlassung verab schiedet, zu der wir dann Stellung nehmen können. Unverändert ist die Höhe der Zin sen im Hinblick auf die zukünftige Inves titionsbereitschaft eine grosse Belastung. Im Berichtsjahr und in den nächsten Monaten stehen im Weiteren die folgenden Geschäfte im Vordergrund: • Pal. Iv. Girod zur Weiterführung der Fördermassnahmen des Bundes, insbesondere auch für Investitionen in die Wasserkraft mit einer Teilrevision des Energiegesetzes • Mantelerlass zur Revision des Strom versorgungs- und Energiegesetzes • Runder Tisch Wasserkraft • Biodiversitätsinitiative und indirekter Gegenvorschlag • Gletscherinitiative und Gegenvorschlag Sie sehen, die Themen gehen uns nicht aus. Die Bereitschaft, über die Versorgungs sicherheit zu diskutieren und dafür auch Kompromisse einzugehen hat nach meiner Einschätzung für unsere Branche erfreulicherweise stark zugenommen – Was serkraft, die Energiequelle der Zukunft. Danke für Ihren Einsatz und Ihre Unter stützung für den Wohlstand der Schweiz im Allgemeinen und unseren Verband im Speziellen.

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110. Hauptversammlung

Zusammenfassung Präsidialansprache

110. Hauptversammlung

Protokoll

110. ordentliche Hauptversammlung des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes vom Donnerstag, 2. September 2021, in Airolo

Begrüssung Der Präsident, Nationalrat Albert Rösti, heisst die anwesenden Mitglieder und Gäste zur 110. ordentlichen Hauptver sammlung des Schweizerischen Wasser wirtschaftsverbandes (SWV) herzlich willkommen. Das Programm der Tagung im Kraft werk Lucendro in Airolo und die Exkursion zum Kraftwerk Ritom können dieses Jahr plangemäss durchgeführt werden. Dies dank des grossen Engagements unserer Partner SBB, Ritom und AET. Die Verbandsgruppen sind vertreten durch Laurent Filippini, Präsident des Tes siner Wasserwirtschaftsverbandes ATEA, Michelangelo Giovannini, Präsident des Rheinverbandes RhV und Tom Fürst, Vize präsident des Verbandes AareRheinwerke VAR. Die Mitglieder des Vorstandes und Ausschusses sind mehrheitlich vertreten. Die Kommissionen des SWV sind durch zahlreiche Mitglieder vertreten, namentlich durch die Kommissionsvorsitzenden Peter Lustenberger seitens der Kommis sion Hydrosuisse und Jürg Speerli seitens der Kommission Hochwasserschutz. Spe ziell begrüsst werden Dominique Martin als Vertreter des Partnerverbandes VSE sowie Robert Boes und Andrea Balestra als Vertreter des Schweizerischen Talsper renkomitees (STK). Verschiedene Perso nen, welche an der Versammlung nicht teil nehmen können, haben sich entschuldigt. Auf das Verlesen der Liste wird verzichtet. Traktandum 1: Präsidialansprache (siehe Text auf Seite 225) Traktandum 2: Traktanden Die Einladung zur Hauptversammlung wur de im Juni 2021 zusammen mit dem Jah resbericht 2020 in der Verbandszeitschrift «Wasser Energie Luft» (WEL), Heft 2/2021, publiziert. Die Traktandenliste sowie die Unterlagen zu den Geschäften wurden 226

allen Angemeldeten per E-Mail zugestellt. Bis zum statutarisch vorgesehenen Termin von Ende April des laufenden Jahres sind keine Anträge der Mitglieder eingegangen. Die Traktanden wurden vom Vorstand wie folgt festgelegt: 1. Präsidialansprache 2. Traktanden 3. Protokoll der 109. Hauptversammlung vom 3. September 2020 in Wettingen 4. Jahresbericht 2020 5. Jahresrechnung 2020, Revisionsbericht und Entlastung der Organe 6. Budget 2022 7. Ersatzwahlen Vorstand 8. Hauptversammlung 2022 9. Mitteilungen, Verschiedenes

folge der gewichtigsten Stimmrechtsver treter bis zu einem allfälligen einfachen Mehr ausgezählt.

Die Traktandenliste und deren Reihen folge werden ohne Bemerkungen von der Versammlung genehmigt.

Traktandum 4: Jahresbericht 2020

Vorbemerkung zu Abstimmungen Alle angemeldeten Mitglieder des Verban des haben ihre Stimmrechtsausweise zur Versammlung erhalten. Die gelben Stimm zettel gelten für die Einzelmitglieder und die grünen Stimmzettel für die Kollektiv mitglieder. Die Anzahl Stimmrechte ist auf dem Stimmzettel vermerkt. Einzelmitglie der und Kollektivmitglieder verfügen über 1 Stimme; Kollektivmitglieder mit eigener Wasserkraftproduktion, deren Mitglieder beiträge je nach Produktionsmenge festgelegt sind, verfügen über 1 Stimme pro 60 GWh. Die Versammlung ist unabhängig von der anwesenden Anzahl Stimmrechte beschlussfähig. Insgesamt sind 451 von total 1038 Stimmrechten anwesend; das einfache Mehr beträgt somit 226 Stimmen. Der Einfachheit halber und soweit dies zu keinen Fehlinterpretationen der Meinung der Stimmenden führen kann, werden die Abstimmungen im Einvernehmen mit der Versammlung ohne Auszählung der Stimm abgabe durchgeführt. Bei einer Auszäh lung würde mit Namensruf in der Reihen

Traktandum 3: Protokoll der 109. Hauptversammlung vom 3. September 2020 in Wettingen Das Protokoll der 109. ordentlichen Haupt versammlung wurde im WEL, Heft 4/2020, auf den Seiten 281 bis 288 in deutscher und französischer Sprache abgedruckt. Es sind keine schriftlichen Anmerkungen zum Protokoll eingegangen. Das Wort wird auch von der Versammlung nicht verlangt. Die Versammlung genehmigt das Protokoll einstimmig.

Der Jahresbericht 2020 ist im WEL, Heft 2/2021, auf den Seiten 111 bis 136 in deutscher und französischer Sprache veröf fentlicht worden bzw. wurde den Teilneh menden vor der Versammlung nochmals zugestellt und ist ebenfalls auf der Web site verfügbar. Der Präsident verzichtet da rauf, den Bericht zu verlesen. Es erfolgen keine Wortmeldungen. Der Jahresbericht wird ohne Bemerkun gen in zustimmendem Sinne zur Kenntnis genommen. Traktandum 5: Jahresrechnung 2020, Revisionsbericht und Entlastung der Organe Die Jahresrechnung 2020 und die Bilanz per 31. Dezember 2020 wurden mit dem Jahresbericht 2020 im WEL, Heft 2/2021, veröffentlicht. Das Wichtigste wird vom Ge schäftsführer wie folgt zusammengefasst: Rechnung Die Rechnung schliesst mit einem leichten Einnahmenüberschuss von CHF 3407.71, welcher als Gewinnvortrag dem aktiven

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

Bilanz Die Bilanz zeigt das fast ausschliesslich aus Eigenmitteln bestehende Vermögen. Mit unveränderten Rückstellungen und Re serven in der Höhe von CHF 1 034 940.16 sowie dem aktiven Vereinsvermögen von zusätzlichen CHF 407 622.11 ist die finanzielle Stabilität des Verbandes weiterhin ungebrochen. Revision Rechnung und Bilanz wurden von der OBT AG in Brugg im Rahmen einer einge schränkten Kontrolle revidiert und für in Ordnung befunden worden. Auf das Vor lesen des Berichts wird verzichtet. Die Re visionsstelle hat keine Beanstandungen ge funden, welche der Abnahme der Rechnung entgegenstehen würden. Ausschuss und Vorstand beantragen die Annahme der Rechnung und die Entlastung der Organe. Die Jahresrechnung 2020 und die Bilanz per 31. Dezember 2020 werden von der Versammlung ohne Diskussion ein stimmig genehmigt und die Organe entlastet. Traktandum 6: Budget 2022 Zu behandeln ist das Budget für das Jahr 2022, das vom Geschäftsführer wie folgt zusammengefasst wird: Das Budget geht von einer Beibehal tung der auf Anfang 2019 angepassten Tarife aus. Dank einer steigenden Mitglie derzahl, insbesondere von Kraftwerksbe treibern, kann von höheren Mitgliederbei trägen ausgegangen werden. Des Weiteren wird angenommen, dass sämtliche Tagungen und Kurse durchge führt werden können. Absagen wegen COVID-19 wie in den Vorjahren sind somit keine eingeplant. Gemäss Voranschlag 2022 steht einem budgetierten Ertrag von CHF 1 120 770.00 ein Aufwand von CHF 1 094 000.00 gegenüber, womit ein ausgeglichenes bzw. mit CHF 26 770.00 positives Ergebnis budgetiert wird. Das Budget 2022 wird mit gleichblei benden Mitgliedertarifen ohne Bemer kungen einstimmig genehmigt.

Traktandum 7: Ersatzwahlen Vorstand Die Mutationen und Vorschläge zu den anstehenden Ersatz- und Ergänzungswah len von Vorstand und Ausschuss wurden mit den Unterlagen zur Hauptversamm lung allen Teilnehmenden zugestellt. Es ist der Rücktritt von Heinz Duner, Andritz, aus dem Vorstand zu vermelden. Der Präsident dankt dem Zurücktretenden im Namen des Vorstandes und der Haupt versammlung ganz herzlich für sein Enga gement für den Verband. Die vom Vorstand einstimmig vorge schlagene Ergänzung und Neubesetzung lautet auf folgende Kandidaten: Markus Dietrich, BKW, für die Vakanz im Ausschuss und im Vorstand sowie Alexandre Fournier, Andritz, für den Vorstand. Markus Dietrich ist anwesend und stellt sich kurz vor. Alexandre Fournier hat sich verletzungsbedingt entschuldigt. Die Neubesetzungen werden durch die Hauptversammlung in globo und einstimmig für die Restzeit der Amtsperiode 2020 – 2023 bestätigt. Traktandum 8: Hauptversammlung 2022 Bei den Durchführungsorten der Hauptver sammlungen sollen die verschiedenen Re gionen des Landes und auch ihre wasser wirtschaftliche Bedeutung angemessen berücksichtigt werden. Der in diesem Jahr ursprünglich geplante Tagungsort Grimsel gebiet soll auf Vorschlag von Vorstandsaus schuss und Geschäftsstelle auf die 111. Hauptversammlung verschoben werden. Termin: 1./2. September 2022. Die Versammlung stimmt dem Vorschlag zur Durchführung der nächsten Haupt versammlung am 1./2. September 2022 in der Region Grimsel zu. Traktandum 9: Mitteilungen, Verschiedenes Dienstleistungen für Mitglieder Der Präsident weist darauf hin, dass das vorrangige Ziel des Verbandes nach wie vor ist, Dienstleistungen zu erbringen, welche für die Mitglieder von Nutzen sind. Er hebt die wichtigsten Plattformen für die Mitglie der hervor: • Fach-und Verbandszeitschrift «Wasser Energie Luft» • Website www.swv.ch

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

• Agenda und diverse Dokumente wie Positionspapiere, Faktenblätter, Referate usw. • E-Mail-Newsletter (mit Mitteilungen und Hinweisen auf Veranstaltungen) Bezüglich Veranstaltungen erwähnenswert sind insbesondere die von der Geschäfts stelle zusammen mit den beiden Kommis sionen vorbereiteten Tagungen: zum einen die 9. Hydrosuisse-Fachtagung Wasser kraft, die am 10. November 2021 stattfinden wird, und zum anderen die KOHSWasser bautagung 2022, die als eineinhalbtägige Veranstaltung mit Exkursion am 12./13. Mai 2022 in die Region Visp führt. Die wichtigsten Aktivitäten und Veran staltungen sind jeweils in der Agenda auf der Website aufgeführt. Der Präsident zeigt sich überzeugt, dass die Mitglieder von diesen wertvollen Leistungen direkt profitieren können und zählt weiterhin auf die breite Unterstützung. Die Versammlung nimmt von den Mitteilungen Kenntnis. Abschluss und Dank In der Umfrage folgen keine weiteren Wort meldungen aus der Versammlung. Der Prä sident verdankt deshalb abschliessend die Zusammenarbeit und dankt namentlich • den Kollegen im Vorstand und den Mitgliedern in den Kommissionen für die konstruktive und gute Zusammenarbeit im Interesse des Verbandes sowie • allen Mitgliedern und Anwesenden für ihre Unterstützung und das Interesse an den Aktivitäten des Verbandes, der Geschäftsstelle in Baden, welche das ganze Jahr hindurch die vielfältige Verbands- und Redaktionsarbeit bewältigt. Es sind dies neben dem Geschäftsführer Andreas Stettler folgende Personen: Sonja Ramer für das Verbandssekretariat und Assistenz des Geschäftsführers, Michel Piot als Fachexperte im Bereich Energiewirt schaft, Doris Hüsser für die Buch haltung und das Personalwesen sowie Mathias Mäder für die Produktion und Anzeigenverwaltung der Zeitschrift «Wasser Energie Luft». Der Präsident schliesst die 110. ordentliche Hauptversammlung des SWV und lädt zum Apéro und Abendessen im «Swiss Railpark St. Gottardo» in Biasca ein. Protokoll: Sonja Ramer

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110. Hauptversammlung

Vereinsvermögen gutgeschrieben werden soll. Ertragsseitig erwähnenswert sind ei nerseits die stabilen Mitgliederzahlen und -beiträge, andererseits der Einbruch infol ge Absagen von Tagungen und Kursen, die aber gleichzeitig auch zu geringeren Kos ten geführt haben.

110 ème Assemblée générale

Procès-verbal

110 ème Assemblée générale annuelle de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux du jeudi, 2 septembre 2021, à Airolo

Message d’accueil Le président, le conseiller national Albert Rösti, souhaite la bienvenue aux membres et invités présents à la 110ème assemblée générale annuelle de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux (ASAE). Le programme du symposium à la cen trale de Lucendro à Airolo et l’excursion à la centrale de Ritom peuvent avoir lieu comme prévu cette année. Ceci grâce au précieux engagement de nos partenaires CFF, Ritom et AET. Les groupes régionaux affiliés à l’ASAE sont représentés aujourd’hui par Laurent Filippini, président de l’Association Ticinese di Economie delle Acque (ATEA), Michel angelo Giovannini, président de l’Association Rheinverband (RhV), et Tom Fürst, vice- président de l’Association Aare-Rheinwerke (VAR). Les membres du bureau et du comité sont représentés en majorité. Les commis sions de l’ASAE sont représentées par de nombreux membres, notamment par leurs présidents, respectivement Peter Lusten berger pour la commission Hydrosuisse et Jürg Speerli pour la commission pour la protection contre les crues. La bienvenue est souhaitée particulièrement à Dominique Martin, représentant de l’association parte naire AES, ainsi que Robert Boes et Andrea Balestra en tant que représentants du Co mité suisse des barrages (CSB). Plusieurs personnes non présentes à l’assemblée ont présenté leurs excuses. On renonce à la lecture des personnes excusées. Point 1 : Allocution présidentielle (cf. texte à la page 225) Point 2 : Ordre du jour L’invitation à l’assemblée générale annuelle a été publiée en juin 2021 avec le rapport annuel 2020 dans la revue 2/2021 « Was ser Energie Luft – Eau énergie air » (WEL). L’ordre du jour et les documents relatifs aux opérations ont été envoyés à tous les 228

participants par e-mail. Jusqu’à la date prévue par les statuts à la fin avril de l’année en cours, aucune demande n’a été reçue de la part des membres et l’ordre du jour a été fixé par le comité comme suit : 1. Allocution présidentielle 2. Ordre du jour 3. Procès-verbal de la 109ème assemblée générale annuelle le 3 septembre 2020 à Wettingen 4. Rapport annuel 2020 5. Compte 2020 et rapport de révision, décharge des organes 6. Budget 2022 7. Elections complémentaires pour le comité 8. Assemblée générale 2022 9. Communications, divers. L’ordre du jour et leur ordre sont approuvés sans aucune remarque par l’Assemblée. Remarque préliminaire sur les votes Tous les membres inscrits de l’Association ont reçu leurs cartes de légitimation pour les votes durant l’assemblée. Le bulletin de vote jaune s’applique aux membres individuels et le bulletin bleu pour les membres collectifs. Le nombre de voix est marqué sur le bulletin de vote. Les membres individuels et les membres collectifs ont 1 voix ; les membres collectifs ayant leur propre production, dont les cotisations sont déterminées en fonction du volume de production, disposent d’1 voix par tranche de 60 GWh. L’Assemblée délibère valablement, indépendamment au nombre de voix présent. Il y a 451 voix présentes sur les 1038 au total. La majorité simple est à 226 voix Pour plus de simplicité, et dans la mesure où aucune erreur d’interprétation n’est possible, les votes sont effectués en accord avec l’Assemblée sans décompte des voix. En cas de décompte, les votants seraient appelés par ordre d’importance et leurs voix seraient comptabilisées jusqu’à ce qu’une majorité simple soit atteinte.

Point 3 : Procès-verbal de la 109ème assemblée générale du 3 septembre 2020 à Wettingen Le procès-verbal de la 109ème assemblée générale annuelle a été publié dans le numéro 4/2020 de la revue WEL aux pages 281 – 288 en allemand et en français. Au cune observation écrite n’a été reçue sur le protocole. Personne ne réclame la parole au sein de l’Assemblée. L’Assemblée approuve à l’unanimité le procès-verbal. Point 4 : Rapport annuel 2020 Le rapport annuel 2020 a été publié en allemand et en français dans le numéro 2/2021 de la revue WEL aux pages 111 – 136. De plus, il a été envoyé de nouveau aux participants avant l’assemblée et est également disponible sur le site internet. Le président renonce à lire le rapport. Aucune prise de parole n’est demandée. L’Assemblée prend acte et approuve le rapport annuel sans aucune remarque. Point 5 : Compte 2020 et rapport de révision, décharge des organes Les comptes annuels 2020 et le bilan au 31 décembre 2020 ont été publiés et expliqués avec le rapport annuel 2020 dans la revue WEL 2/2021. Les principaux points sont résumés ci-dessous par le directeur : Compte Les comptes 2020 bouclent avec un léger excédent de recettes de CHF 3407.71, excédent qui sera crédité à la fortune de l’Association. Du côté des revenus, il convient de mentionner d’une part la stabilité du nombre et des cotisations des membres, et d’autre part le recul dû à l’annulation des symposiums et des cours, ce qui a en revanche également permis de réduire les coûts.

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Révision Compte et bilan ont été soumis par le cabinet OBT AG à Brugg à un contrôle restreint et approuvés. On renonce à la lecture du rapport. L’organe de révision n’a aucune objection à formuler qui pourrait empêcher l’acceptation des comptes. Bu reau et comité de l’ASAE sollicitent alors l’acceptation des comptes et la décharge des organes. Les compte 2020 de l’Association et le bilan au 31 décembre 2020 sont approuvés à l’unanimité par l’Assemblée sans discussion et les organes sont déchargés. Point 6 : Budget 2022 Le budget à traiter pour l’année 2022 est résumé comme suit par le directeur : Le budget part du principe que les montants de cotisations ajustés au début de l'année 2019 seront maintenus. Grâce à un nombre croissant de membres, notamment des exploitants de centrales hydrauliques, on peut s’attendre à une augmentation des cotisations. En outre, il est supposé que tous les symposiums et les cours pourront être organisés. Les annulations dues au COVID-19 comme l’an passé ne sont donc pas prévues. Selon les estimations pour 2022, le revenu budgété se monte à CHF 1 120 770.00 pour des charges de CHF 1 094 000.00 et un résultat budgétisé équilibré, respectivement positif à CHF 26 770.00. Le budget 2022 avec des montants de cotisations inchangés pour les membres est approuvé à l’unanimité sans re marques. Point 7 : Elections complémentaires pour le comité Les mutations et propositions à l’ordre du jour pour les prochaines élections complémentaires et de remplacement pour le bureau et pour le comité ont été distribuées à tous les participants avec les documents de l’assemblée générale annuelle.

On relève le retrait du bureau de Heinz Duner, Andritz. Le président remercie chaleureusement le membre sortant au nom du comité et de l’assemblée générale pour son engagement passé envers l’Association. Comme successeurs et nouveaux membres, le comité propose à l’unanimité les candidats suivants : Markus Dietrich, BKW, pour le poste vacant au bureau et au comité ainsi qu’Alexandre Fournier, Andritz, au comité. Markus Dietrich est pré sent et se présente brièvement. Alexandre Fournier s’est excusé pour cause de blessure. Les nouvelles nominations sont confir mées par l’Assemblée générale in globo et à l’unanimité pour la durée restante du mandat 2020 – 2023. Point 8 : Assemblée générale annuelle 2022 Lors du choix des emplacements pour l’assemblée générale, les différentes régions du pays et leur importance pour l’aménagement des eaux devraient être prises en compte. Le lieu initialement prévu pour le symposium de cette année, la région du Grimsel, est reporté à la 111ème Assemblée générale, sur proposition du bureau du comité et du secrétariat. Date : 1 et 2 septembre 2022. L’Assemblée approuve la proposition de procéder à la prochaine assemblée générale les 1 et 2 septembre 2022 dans la région du Grimsel. Point 9 : Communications, divers Services pour les membres Le président souligne que l’objectif principal de l’ASAE demeure inchangé, soit de fournir des services au bénéfice de ses membres. Il met en évidence les platesformes les plus importantes pour les membres de l’ASAE : • Revue spécialisée de l’Association « Eau énergie air » • Site internet www.swv.ch • Agenda et divers documents tels que prises de position, fiches d’information, présentations, etc. • Newsletter électronique (avec messages et indications des prochains événements).

méritent une mention particulière : d’une part le 9ème Symposium Hydrosuisse sur l’énergie hydraulique qui aura lieu le 10 novembre 2021, et d’autre part le Symposium CIPC sur l’ingénierie hydraulique 2022 qui aura lieu dans la région de Viège sur un jour et demi avec excursion les 12 et 13 mai 2022. Les principales activités et événements à venir figurent dans l’agenda sur le site internet. Le président se montre convaincu que les membres peuvent bénéficier des précieux services de l’ASAE et compte toujours sur un large soutien. L'Assemblée prend connaissance de ces communications. Conclusion et remerciement Suite à la demande du président, aucune autre prise de parole n’est requise par l’Assemblée. Le président remercie l’Assemblée pour la collaboration. Tout à la fin, le président remercie également : • les collègues du comité et les membres des commissions pour leur collaboration bonne et constructive dans l’intérêt de l’Association • tous les membres et participants pour leur soutien et intérêt envers les activités de l’Association, le secrétariat à Baden qui se charge tout au long de l’année des divers travaux de rédaction et activités de l’Association. En plus du directeur Andreas Stettler, il s’agit des personnes suivantes : Sonja Ramer, pour le secrétariat de l’Association et l’assistance du directeur ; Michel Piot, comme expert dans le domaine énergétique ; Doris Hüsser, pour la comptabilité et les ressources humaines ; et Mathias Mäder, pour la production et l’administration des annonces de la revue « Eau énergie air ». Le président clôt la 110ème assemblée générale annuelle de l’ASAE, et invite à un apéritif et un dîner au «Swiss Railpark St. Gottardo» à Biasca. Procès-verbal : Sonja Ramer

En ce qui concerne les événements, les symposiums préparés par le secrétariat en collaboration avec les deux commissions

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110 ème Assemblée générale

Bilan Le bilan présente les actifs presque exclusivement constitués de fonds propres. Avec des provisions et des réserves inchangées d’un montant de CHF 1 034 940.16, ainsi qu’une fortune active supplémentaire de l’Association de CHF 407 622.11, la stabilité financière de l’Association reste intacte.

Nachrichten Informationen aus der Wasser- und Energiewirtschaft

Politik Bundesrat treibt Vorsorgeplanung für Stromversorgungssicherheit voran Das Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) hat den Bundesrat an seiner Sitzung vom 13. Oktober 2021 über zwei Berichte zum Thema «Versorgungssicherheit im Strom bereich» informiert. Der erste Bericht wur de von der Eidgenössischen Elektrizitäts kommission (ElCom) zusammen mit Swiss grid erstellt. Er beschreibt Massnahmen, mit denen die Netz- und Versorgungssi cherheit kurz- bis mittelfristig erhöht wer den können. Der zweite Bericht analysiert die Auswirkungen von verschiedenen Zu sammenarbeitsszenarien zwischen der Schweiz und der EU. Die Gewährleistung einer sicheren Stromversorgung ist für die Schweiz von zentraler Bedeutung. Die Berichte dienen dem Bundesrat dazu, die weiteren Schritte zur Stärkung der Versorgungssicherheit vorzubereiten. Der Bundesrat hat die ElCom bereits einge laden, bis November 2021 ein «Konzept Spitzenlast-Gaskraftwerk» auszuarbei ten. Das UVEK wird zudem dem Bundes rat bis Ende 2021 eine Analyse des Strom effizienz-Potenzials bis 2025 vorlegen. Am 18. Juni 2021 hat der Bundesrat dem Parlament die Botschaft zum Bundesge setz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien überwiesen. Diese sieht verschiedene Massnahmen vor, um die Versorgungssicherheit zu erhöhen. Da zu zählen insbesondere zusätzliche Mittel für den Ausbau der Speicherwasserkraft, die Schaffung einer Energiereserve sowie den Ausbau der erneuerbaren Energien. Gleichzeitig mit der Verabschiedung hat der Bundesrat das UVEK beauftragt, in Zu sammenarbeit mit der ElCom und unter Einbezug der Swissgrid die Auswirkungen

des fehlenden Stromabkommens mit der EU zu analysieren und kurz- bis mittelfris tig umsetzbare Massnahmen zur Sicher stellung der Versorgungssicherheit und Netzstabilität auszuarbeiten. Nun hat der Bundesrat diese Analysen und die von ElCom und Swissgrid erstellte Auslegeord nung möglicher Massnahmen zur Kenntnis genommen. UVEK will kürzere Verfahren für Wasser- und Windkraftanlagen Durch effizientere Verfahren sollen grosse Wind- und Wasserkraftwerke künftig schneller umgesetzt werden können. Das lässt das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommu nikation (UVEK) verlauten. Laut des Berichts vom 10. Oktober plant Amtsvorsteherin Simonetta Sommaruga, den Ausbau der erneuerbaren Energien mit koordinierten und kürzeren Abläufen zu beschleunigen. UVEK-Sprecherin Annetta Bundi habe bestätigt, dass die entsprechen den Wasser- und Windkraftprojekte auf die se Weise schneller realisiert werden kön nen, heisst es in dem Bericht. Demnach soll das Vorgehen nicht zulasten von Um weltschutz und Raumplanung gehen. Grundlage für die schnelleren Verfahren sei ein Gutachten des ehemaligen Bundes richters Heinz Aemisegger, der in seiner Analyse im Auftrag des Bundes festhalte, dass die heutigen Prozesse zu kompliziert, zu schwerfällig und zu wenig effizient seien. Ausserdem führten sie zu häufigen Verfah rensfehlern, woraus lange und teure Ver zögerungen resultierten. Aemisegger rege deshalb unter anderem an, den Ausbau besser zu planen und die Bewilligungsver fahren zu bündeln. Laut der Zeitung habe Sommaruga diese Ansätze übernommen und in einem Konzept festgehalten, dass der Bund mit den «relevanten Akteuren in einer übergeordneten Planung festlegt, welche Stau- und Windkraftanlagen für die Ziele der Energiewende prioritär sind».

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Die entsprechenden Anlagen würden dann einem speziellen Genehmigungsverfahren unterliegen, das bei einer kantonalen Stelle konzentriert sei. Damit verbunden sei die künftige Praxis, mehrere Entscheide in ei nem Schritt zu erteilen. Das wiederum führe dazu, dass Entscheide bei weniger Instan zen anfechtbar würden als bisher. Gleich zeitig ändere sich weder etwas an den Erfolgschancen für Einsprachen noch an den Kriterien für Bewilligungen, heisst es im Bericht weiter. Quelle: energate Erneuerbare Energien einheitlich fördern. Einmalvergütung auch für Biogas, Kleinwasserkraft, Wind und Geothermie Die Eidgenössischen Räte haben mit der Schlussabstimmung zur Herbstsession eine Parlamentarische Initiative gutge heissen, welche insbesondere die Gross wasserkraft als wichtigste erneuerbare Energiequelle anerkennt. Aus der ursprünglichen Idee, keine För derlücke beim Ausbau der neuen erneuerbaren Energien entstehen zu lassen, ist zusätzlich ein zukunftsweisendes Unter stützungsprogramm für die Grosswasser kraft entstanden, ohne dabei die Förderung der anderen Technologien zu schmälern. Nach Inkrafttreten des revidierten Ener giegesetzes gelten bei der Wasserkraft bis 2030 folgende wichtigsten Fördermassnah men: • Neue Kraftwerke und erhebliche Erweiterungen von Kraftwerken > 10 MW werden mit bis zu 60 Prozent Investitionsbeiträgen unterstützt (bisher: 40 Prozent) • Kraftwerke zwischen 1 bis 10 MW werden mit 60 Prozent Investitions beiträgen gefördert (bisher: keine Förderung mehr vorgesehen) • Erhebliche Erneuerungen von Kraftwerken zwischen 1 und 10 MW werden nur noch mit 40 Prozent gefördert (bisher 60 Prozent) 233

Nachrichten

• Erhöhung des Netzzuschlags von 0,1 auf 0,2 Rp./kWh zugunsten der Investitionsbeiträge für die Gross wasserkraft • Wegfall der Bewertung der nicht amortisierbaren Mehrkosten (NAM) durch das BFE. Neu werden die Ansätze anhand der ungedeckten Kosten festgelegt • Weiterführung der Marktprämie bis Ende 2030 als Absicherung der Erlöse gegenüber dem Marktpreis • Verrechnung der vollen Gestehungs kosten in den Tarif der Grundver sorgung für Produzenten mit festen Endkunden • Beibehalten des aktuellen Wasserzins regimes bis Ende 2030 Die Branche hätte es sehr begrüsst, das starre und seit den letzten Erhöhungen viel zu hoch angesetzte Wasserzinsmaximum in ein ökonomisch sinnvolleres System zu ändern. Eine Arbeitsgruppe der Kommis sion Hydrosuisse hat dazu Varianten erstellt und diskutiert. Dass die Weiterent wicklung dieser Varianten im politischen Prozess nun sistiert wurden, ist bedauerlich. Dennoch darf festgehalten werden, dass im Rahmen des oben erwähnten Un terstützungspaketes die Wasserkraft insgesamt viel Rückenwind erfahren hat. Erfreulich ist auch die Feststellung, dass sämtliche Anträge zur Verschlechterung der Konditionen, sei es die Erhöhung der För dergrenze auf 3 MW oder die Verknüpfung der Investitionsbeiträge mit der Sanierung Wasserkraft, keine Mehrheit fanden.

Wasserkraftnutzung Drittgrösstes St. Galler Wasserkraftwerk mit 20 Prozent Leistungssteigerung Das SAK Kraftwerk Schils wurde in einem umfangreichen Projekt erneuert Mit einem Anteil von rund 56 Prozent am hierzulande erzeugten Strom ist die Wasserkraft wichtigster Energieträger. In die Erneuerung des Kraftwerks Schils in Flums investierte die SAK (St.GallischAppenzellische Kraftwerke AG) rund 37 Mio. CHF und fördert damit die lokale Stromproduktion. Durch die umfangrei chen Sanierungs- und Neubauarbeiten steigert das Kraftwerk seine Strompro duktion um rund 20 Prozent. Mit einer jähr234

Die zwei Wasserturbinen und Generatoren in der Kraftwerkszentrale Schils der SAK in Flums (Bild: SAK). lichen Gesamtproduktion von 48,5 GWh ist das Wasserkraftwerk Schils das drittgrösste im Kanton und kann bis zu 11 200 Haushalte mit Strom versorgen. Das Kraft werk wurde Anfang September 2021 im Rahmen einer offiziellen Feier in Betrieb genommen. Seit April 2021 laufen die beiden Maschi nengruppen des sanierten Kraftwerks Schils im kommerziellen Betrieb und verarbeiten das Wasser aus dem Schils zu elektrischer Energie. Gut fünf Monate später folgte die offizielle Eröffnung, unter Anwesenheit von Susanne Hartmann, Regierungsrätin und Vorsteherin des Baudepartementes Kanton St. Gallen. Mit der Eröffnung endete ein rund sieben Jahre dauerndes Erneuerungs projekt, in dem die gesamte Kraftwerks anlage umfassend saniert und teilweise neu gebaut wurde. Umfangreiche Sanierungs- und Neubauarbeiten Die Planungsarbeiten des Projekts began nen bereits im Jahr 2014 und sahen Sanie rungsarbeiten an verschiedenen Orten vor. Der Triebwasserweg von der Wasserfas

sung Bruggwiti bis zur Zwischenstufe Pravizin wurde im Rahmen einer ersten Bauphase im Winter 2015/16 erneuert. Die damals aus fünf Zentralen und acht Ma schinengruppen bestehende Anlage ist heute auf die neue Zentrale Sägengüetli in Flums mit zwei Maschinengruppen (Aeuli und Bruggwiti) reduziert worden. Die Zwi schenstufe Pravizin wurde aus Altersgrün den aufgelöst und im Mai 2020 vom Netz genommen. Die Druckleitungen im unteren Teil der Zwischenstufe wurden daraufhin mit den bestehenden verbunden, sodass sie von den beiden Wasserfassungen durchgehend bis ins Tal Flums reichten. Durch diese Änderung wird das Gefälle optimal ausgenutzt und ermöglicht eine höhere Fliessgeschwindigkeit des Wassers, was wiederum eine erhöhte Stromproduk tion ermöglicht. Ökologische Aufwertung am Schils Zur Erneuerung des Wasserkraftwerks ge hörten auch verschiedene ökologische Ver besserungen am Schils. Unter anderem wird mehr Restwasser mittels saisonaler Dottierung bei der Wasserfassung Brugg witi abgegeben. Mit dem Neubau der Sei tenfassung wurde hier auch eine Fischaufund Fischabstiegseinrichtung realisiert, welche die natürliche Fischwanderung ermöglicht. Weiter wurde das Fischhindernis bei der alten Winterfassung Bruggwiti entfernt. Damit konnte eine Gewässerstrecke von mehr als 8 km vernetzt werden, welche sich von der Aeulifassung über die Wasser fassung Bruggwiti bis zum nationalen Auen schutzgebiet «Schilssand» und die verschie denen Seitenbäche erstreckt. Neu wird das Aeuliwasser nach der Kraftwerkszentrale direkt nach der SchluchtStrecke in den Schils zurückgeleitet, wodurch der Grundabfluss im Talschils erhöht wird. Dies hat einen positiven Effekt auf Schwall-Sunk sowie auf die Flora und Fauna

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EES feiert die Einweihung der komplett erneuerten Kraftwerksanlagen Tannuwald Die Energie Electrique du Simplon (EES) hat im Zwischbergental die komplett erneuerte Wasserkraftanlage Tannuwald offiziell eingeweiht. Im Einklang mit Um welt- und Landschaftsschutz hat EES die Anlagen vollständig erneuert. Die durch schnittliche Jahresproduktion wurde um rund 25 Prozent gesteigert: Sie beträgt neu 22 Mio. Kilowattstunden. Dank dieser Investition ist das Wasserkraftwerk der EES fit, um weitere Jahrzehnte zuverläs sig Strom aus erneuerbarer Energie zu produzieren. Die Gesellschaft Energie Electrique du Simplon (EES) hat über 20 Millionen Fran ken in die Totalsanierung der Wasserkraft an lage Tannuwald im Zwischbergental (Kanton Wallis) investiert. Das Projekt wird zudem im Rahmen der Energiestrategie 2050 vom Bund gefördert. Die Arbeiten konnten schon im Juli 2020 abgeschlos sen werden. Seither produziert das Kraft werk wieder zuverlässig Strom aus erneuer barer Energie. Die Einweihung durch Pfarrer Frank Sommerhoff sowie die Feierlichkei ten mit Reden von Daniel Squaratti, Ge meindepräsident Gondo-Zwischbergen, der Ständeräte Beat Rieder (VS) und Martin Schmid (GR) sowie EES-Verwaltungsrats präsident Amédée Murisier fanden wegen der Coronapandemie jedoch erst jetzt statt. Die Bevölkerung erhielt im Rahmen eines Tages der offenen Tür die Gelegenheit, hin ter die Kulissen der Stromproduktion zu blicken. 25 Prozent mehr Strom aus Wasserkraft Innert weniger als einem Jahr hat EES die 1981 in Betrieb genommenen sieben Um kehrpumpen durch zwei neue, leistungsfähigere Gruppen ersetzt. Eine Gruppe be steht aus einem Kugelschieber, einer fünfdüsigen Peltonturbine und einem Genera tor. Ebenfalls neu sind die Steuerung, die Transformatoren und die elektrischen Lei tungen. Auch die gesamte, 2,8 Kilometer lange Druckleitung, die das Ausgleichs becken von Fah mit dem Kraftwerk verbin det, ist neu. Die Gebäudehülle der Kraft werkszentrale blieb zwar bestehen, das Gebäude wurde aber aufgrund der neuen,

vertikal gerichteten Maschinengruppen entsprechend erhöht. Dank dieser Totalsanierung steigerte EES die durchschnittliche Jahresproduk tion der Kraftwerkszentrale Tannuwald von 17 auf rund 22 Mio kWh. Die Mehrproduk tion von 5 Mio. kWh entspricht dem durchschnittlichen Jahresverbrauch an Strom von rund 1250 Haushalten. Im Einklang mit Umwelt- und Landschaftsschutz Das ganze Zwischbergental befindet sich auf der Liste des Bundesinventars der Landschaften und Naturdenkmäler von nationaler Bedeutung (BLN) und gehört damit zu den besonders schützenswerten Landschaften der Schweiz. Als eine der ersten Produktionsgesellschaften im Wallis hat EES denn auch die Restwassersanie rung bereits 2016 umgesetzt. Auch bei der Erneuerung der Kraft werkszentrale Tannuwald hat die EES von Anfang an sehr eng mit den Behörden und Umweltverbänden zusammengearbeitet. Dadurch ist es gelungen, das Projekt im Einklang mit Umwelt- und Landschafts schutz zu realisieren und auch die Vor gaben bezüglich Gewässerschutzsanie rung zu erfüllen. Als Ersatzmassnahme bereits umgesetzt hat EES die Aufwertung des Quellbachs bei der Zentrale Tannu wald mittels Schaffung verschiedener Ge wässermulden. Zudem ist geplant, den be stehenden Standort für Ablagerungen von natürlichen Sedimenten (oberhalb des Kraftwerks Tannuwald) besser in die Land schaft zu integrieren und als Lebensraum für Aspisvipern aufzuwerten.

Tannuwald – eine von drei Kraftwerks zentralen auf der Simplon-Südseite Die Kraftwerkszentrale Tannuwald ist Teil des Wasserkraftkomplexes der EES. Sie liegt im Zwischbergental und nutzt das Wasser der auf 1759 Metern Höhe gelegenen Stauanlage Fah. Zur Kraftwerks anlage der EES gehören auch die Zentra len Gondo und Gabi sowie die beiden Aus gleichsbecken Eggen und Sera. Mit der Wiederinbetriebnahme von Tannuwald ver fügt die EES über eine Gesamtleistung von 80 MW und produziert im Durchschnitt 250 Mio. kWh Strom pro Jahr, was einem jährlichen Stromverbrauch von etwa 60 000 Haushalten entspricht. Wasserkraftwerk Wiler-Kippel geht in Betrieb Entlang der Lonza ist in den letzten drei Jahren das Wasserkraftwerk Wiler-Kippel entstanden. Ab sofort versorgt es rund 2800 Haushalte mit erneuerbarem Strom. Während der Bauarbeiten hat die Kraft werksgesellschaft Wiler-Kippel AG auch diverse Uferbereiche der Lonza renatu riert und aufgewertet. Das Wasserkraftwerk Wiler-Kippel im Löt schental hat am Samstag, 23. Oktober 2021 offiziell seinen Betrieb aufgenommen. Mit einer Einweihung mit geladenen Gästen so wie einem Tag der offenen Tür für die Be völkerung wird der Start gebührend gefeiert. Seit dann liefert das Kraftwerk erneuerbaren Strom für rund 2800 Haus halte in der Region. Das Wasser der Lonza wird in Wiler gefasst und über eine 1,5 km

Die Zentrale des Kraftwerks Wiler-Kippel (Bild: BKW).

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im Schils. Und nicht zuletzt wurde die kleine Wasserfassung am Gallibach aufgelöst. Die SAK koordinierte die Arbeiten mit verschiedenen Umweltverbänden.

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lange Druckleitung zur Zentrale in Kippel geführt. In der Zentrale, die optisch gut in die Umgebung eingebunden ist, produzieren zwei Turbinen und Generatoren Strom. Die Bauarbeiten dauerten rund drei Jahre. Ökologische Aufwertungen an der Lonza Im Zuge des Kraftwerkbaus wertete die Kraftwerksgesellschaft Wiler-Kippel AG den Uferbereich der Lonza im Bereich des Kraftwerks auf: Neben den Hochwasser schutzmassnahmen wurde der Fluss links ufrig stellenweise verbreitert und die Um gebung mit naturnahen Nebengerinnen und Teichlandschaften versehen. Die Lonza er hielt zudem an diversen Stellen Kiesbänke und Schotterflächen, die für Flora und Fauna von Nutzen sind, aber auch Spaziergänger zum Verweilen einladen. Dank klaren Richt linien wird die Lonza immer genügend Rest wasser führen. Kraftwerke Wiler-Kippel AG Die Kraftwerke Wiler-Kippel AG mit Sitz in Kippel ist eine Partnergesellschaft der Ge meinden Wiler (33 Prozent), Kippel (33 Pro zent) und der BKW (34 Prozent). Die Ge sellschaft hat das Ziel, das hydraulische Potenzial der Lonza auf dem Gebiet der Gemeinden Wiler und Kippel zu nutzen. Das Kraftwerk wird mit einer installierten Leistung von 2 x 2,6 MW jährlich rund 14,4 GWh Strom produzieren. Das entspricht dem Verbrauch von gut 2800 Haus halten. Die Investitionskosten belaufen sich auf knapp 22 Millionen Franken. Der Staudamm von Montsalvens feiert sein 100-jähriges Jubiläum Der erste doppelt gebogene Staudamm Europas, das Wasserkraftwerk im Greyer zer Jauntal, ist im Zeitalter der Energie wende aktueller denn je. Zur Feier seines 100-jährigen Bestehens hat Groupe E über den gesamten Sommer hinweg ein umfangreiches Festprogramm angeboten. Eine Zukunftsvision vor 100 Jahren Der 1921 in Betrieb genommene Staudamm von Montsalvens ist vor allem eine technische Meisterleistung. Das Bauwerk war seinerzeit dank der virtuosen Kombination eines vertikalen und horizontalen Doppel bogens die allererste Konstruktion dieser Art in Europa. Es bedurfte des ganzen Könnens des Ingenieurs Jean Landry und des Ingenieurbüros Gruner im Zusammen spiel mit den Berechnungskünsten von Alfred Stucky und dem Mut der Arbeiter, um dieses architektonische Meisterwerk 236

zu erschaffen, welches das Wasser aus dem Jaunbach zurückhält, bevor es zur Stromerzeugung im unterhalb gelegenen Kraftwerk Broc genutzt wird. Doch wer hätte über die beeindrucken de technische Leistung der Ingenieure und die menschlichen Heldentaten hinaus gedacht, dass sich der Staudamm von Mont salvens als so visionär erweisen sollte? Denn schon 100 Jahre vor unserer Zeit legte dieses Bauwerk die ersten Grundlagen für die Energiewende, indem es die Erzeugung lokaler und erneuerbarer Energie sicherstellte. Ein Sommer im Zeichen des Jubiläums Um das 100-jährige Bestehen des Stau damms zu feiern, hat Groupe E über den gesamten Sommer hinweg zahlreiche Akti vitäten angeboten.

Buchtipp «(Il y a) de l’électricité dans l’eau», erschienen in der Éditions de l’Hèbe. Bestellbar unter: www.lhebe.ch/produit/il-y-a-de-lelectricite-dans-leau/

Klima Via Energia – der schönste Weg zu mehr Energiewissen Repower eröffnet die Via Energia vom Ospizio Bernina hinunter zur Hochebene von Cavaglia. In einer der schönsten Landschaften der Valposchiavo erfahren grosse und kleine Wanderer auf insge samt elf Infotafeln viel Spannendes und Wissenswertes über Energie, Wasser kraft, Stromproduktion und den Klima wandel. Wie wird aus Wasser Strom? Wie kann Strom eine Lokomotive antreiben? Und wo her kommt der Strom aus meiner Steck

dose? Antworten auf diese und noch viel mehr Fragen gibt die Via Energia. Der neue Lehrpfad zum Thema «Energie» ist eine In itiative der Repower AG, offizielle Eröff nung war am 10. Juli 2021. Repower ist ein Bündner Energieunternehmen mit Haupt sitz in Poschiavo. 3D-Grafiken, ein Quiz und Animationen Die Via Energia startet beim Ospizio Ber nina und endet bei der RhB-Bahnstation Cavaglia. Über eine Distanz von 9,35 Kilo meter führt der Lehrpfad durch eine der schönsten Landschaften der Valposchiavo; vorbei am Lago Bianco, der Staumauer Diga Scala, Alp Grüm und dem Kraftwerk Palü. Jede der insgesamt elf Infotafeln ist einem Energiethema gewidmet. Neben informati ven Texten sorgen auch 3D-Grafiken, Quiz fragen und digitale Animationen, die via QR-Codes abrufbar sind, für eine kurzwei lige Wanderung. Entlang der Via Energia gibt es für Kinder zwischen fünf und zwölf Jahren auch das Kindersuchquiz «Pluschins rasante Reise» von Repower zu entdecken. Die Via Energia und Pluschins Kindersuch quiz sind Angebote des «Erlebnisraum Bernina Glaciers». Der Zeitbedarf für die Wanderung vom Ospizio Bernina bis zur Bahnstation Cavaglia beträgt rund 2 Stun den und 40 Minuten. Die neu eröffnete Via Energia ersetzt den bisherigen Ökostrompfad, der im Jahr 2000 eingeweiht wurde. Dessen Tafeln standen entlang derselben Route und wur den inzwischen zurückgebaut.

Gewässerschutz Kies belebt Ökosystem in der Aare unterhalb des Alpiq Wasserkraft werks Ruppoldingen Alpiq schüttet unterhalb des Wasserkraft werks Ruppoldingen insgesamt 6000 m3 Kies in die Aare. Ziel der Aktion, die rund zehn Tage dauert, ist der Erhalt einer dynamischen Flusslandschaft mit vielen Lebensräumen für Tier- und Pflanzen arten. Unterhalb von Wasserkraftwerken führen Flüsse meist zu wenig Geschiebe. Dies gilt auch für die Aare unterhalb des Wasser kraftwerks Ruppoldingen, das seit mehr als 20 Jahren ökologisch wertvollen Strom aus erneuerbarer Energie produziert und seit 2010 das Label «naturemade star» trägt. Mit Kiesschüttungen kann dem Phänomen

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Bild: Alpiq. entgegengewirkt werden. Dadurch wird das Flussbett ökologisch aufgewertet: Der Kies schafft dynamische Strukturen, wertet die Lebensräume für Tiere und Pflanzen auf und reduziert die Erosion an der Flusssohle. Alpiq hat als Betreiberin des Flusskraft werks Ruppoldingen zusammen mit den Kantonen Solothurn und Aargau sowie dem Bundesamt für Umwelt eine erste Kiesschüttung von 6000 m3 beschlossen. Weitere Schüttungen sollen in den nächsten Jahren folgen. 120 Meter lange Kiesinsel beim Brückenpfeiler Der Kies stammt aus Aarau und wird unmittelbar beim westlichen Pfeiler der Auto bahnbrücke A1/A2 gegenüber der Mündung der Pfaffnern in die Aare geschüttet. Die Anlieferung des Materials erfolgt in rund 500 Fahrten und über die Autobahn. Für die Zu- und Wegfahrt der Lastwagen werden die Auffahrten der Strassenunterhalts dienste westlich der Brücke verwendet. Die 6000 m3 Kies werden im Bereich des Brückenpfeilers eine rund 120 Meter lange Kiesinsel bilden. Wenn die Aare viel Wasser führt, wird der Kies weggeschwemmt und dadurch kontinuierlich auf dem Flussbett unterhalb des Kraftwerks verteilt. Das Kies depot wird im Verlauf der Zeit kleiner und kleiner, und bevor es ganz verschwindet, soll das Depot wieder aufgefüllt werden. Damit wird ein regelmässiger Geschiebe transport in der Aare gewährleistet. Die Fachleute gehen davon aus, dass die Zu gabe von neuem Kies erst nach mehr als einem Jahr nötig sein wird.

Geschiebe gehört zur intakten Flusslandschaft Die künstliche Zugabe von Kies hilft mit, das Geschiebedefizit in der Aare zu beheben. Geschiebe wertet in den Flüssen die aquatischen Lebensräume für Fische, Makroinvertebraten und Pflanzen auf. Die Makroinvertebraten sind wichtige Glieder in der Nahrungskette. Dabei handelt es sich um Insekten und ihre Larven, Floh krebse, Milben, Schnecken und Muscheln, Egel und Würmer. Diese kleinen Tierchen besiedeln neben Moosen und Algen die Gewässersohle. Die Wiederherstellung des Geschiebe betriebes in der Aare wird sich auch positiv auf die Fische auswirken. Das Schütt gut wird insbesondere für die auf kiesigem Substrat laichenden Fischarten wie Äschen, Nasen, Barben oder Forellen neue Lebens räume schaffen. Mit den Schüttungen und der anschliessenden Geschiebedynamik werden sich in der Aare weitere natürliche Strukturen mit vielfältigen Lebensräumen bilden. Renaturierung dank Umgehungs gewässer am Jaunbach Startschuss der Bauarbeiten für das Um gehungsgewässer zwischen dem Kraft werk Broc und dem Greyerzersee. Die ses künstlich angelegte Gewässer, das die Anforderungen gemäss Bundesge setz über den Schutz der Gewässer erfüllt, wird die Fischwanderung fördern und es ermöglichen, die Ausbreitung von Mücken einzudämmen.

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Weniger Mücken Das Wasser aus dem Umgehungsgewäs ser wird zunächst in ein Becken fliessen, das das gesamte Jahr über gespült wird, um das Vorkommen von Fischen und Am phibien im Auengebiet zu fördern. Diese werden den Mückenbestand verringern, da sie sich von den Larven der Insekten ernähren. Die heutige Mückenbekämpfung mithilfe eines per Hubschrauber verbreiteten Biozids wird sich so erheblich einschränken lassen. Zusätzlich werden im Jaunbach zwischen dem Werk und dem Greyerzersee Fisch unterstände errichtet, die in der Schwallphase Schutz bieten sollen. Am rechten Ufer des Jaunbachs ist zudem eine Öffnung vorgesehen, um die Überschwem mungsdynamik im Auengebiet zu erhöhen. Letztgenannte Massnahmen werden nicht subventioniert. Die Arbeiten werden in zwei Etappen ausgeführt: Das Umgehungsgewässer wird bis Ende November fertiggestellt, für das Becken und die Öffnung am rechten Ufer ist der Abschluss 2024 geplant. Eine nachhaltige, lokale Energie Die Anlage Broc-Montsalvens erzeugt erneuerbaren, lokalen und CO2 -freien Strom; dank ihrer äusserst flexiblen Produktion lässt sich die Stabilität eines Netzes sicher stellen, das durch die – Schwankungen un terliegenden – neuen erneuerbaren Energien zunehmend beansprucht wird. Sie ist jedoch auch für einige Beeinträchtigungen der aquatischen Fauna verantwortlich. Dies liegt vor allem daran, dass sie im Jaun bach zwischen dem Werk Broc und dem Greyerzersee Abflussschwankungen durch Ein- und Abschaltung der Produktion verursacht. Durch die Sanierungen sollen diese Auswirkungen gemäss Bundesgesetz über den Schutz der Gewässer beschränkt wer den. Infolge der Änderung dieses durch 237

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Das Umgehungsgewässer wird sich aus einem Teil des Wassers des Jaunbachs speisen, das oberhalb des Kraftwerks Broc gesammelt wird. Es wird eine Revitalisie rung des Auengebiets ermöglichen, wo von die Fische am stärksten profitieren werden. Dieses Gewässer soll die natürliche Fischwanderung im Jaunbach nahe dem Produktionswerk fördern, indem es Fischen mit eingeschränkten Schwimm fähigkeiten einen alternativen Migrations weg bietet. Sie können auf diese Weise bis zum ersten Abschnitt der Jaunbachschlucht aufsteigen und dort geschützt vor Wasser standsschwankungen laichen.

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die Eidgenössischen Räte im Dezember 2009 verabschiedeten Gesetzes erliess das Amt für Umwelt des Kantons Freiburg am 11. Januar 2011 einen Sanierungsent scheid, mit dem Ziel, die Beeinträchtigun gen in Zusammenhang mit der Wasser kraftproduktion zu reduzieren. Nach knapp zehn Jahren der Studien und Diskussionen können heute sämtliche Sanierungsmass nahmen an der Anlage Broc-Montsalvens umgesetzt werden. Drei Millionen Franken sind für die Schaffung des Umgehungsge wässers erforderlich. Gemäss den Richt linien des Amtes für Umwelt werden anschliessend Kontrollmassnahmen in Höhe von 300 000 Franken hinsichtlich der Ein haltung der Umweltauflagen erfolgen. Die se Kosten werden über eine Gebühr von 0,1 Rp./kWh finanziert, die auf die Rech nungen über die Stromnetznutzung erho ben wird; sämtliche Stromkonsumenten beteiligen sich so an der Finanzierung. Die Errichtung von Fischunterständen, ein Drit tel der Kosten für die Öffnung und die War tungskosten obliegen jedoch Groupe E. Erstes Massnahmenpaket bereits umgesetzt Es wurden bereits verschiedene Mass nahmen an der Anlage Broc-Montsalvens umgesetzt: Abflusserhöhung auf 500 l/s, Beschränkung der Wasserstandsschwan kungen durch gestaffeltes Einschalten der Produktionsgruppen und Kiesschüttungen an der Mündung der Jaunbachschlucht zur Förderung der Fischvermehrung. Groupe E setzt sich für die Umwelt ein und bemüht sich im Einklang mit den gesetzlichen Vor gaben um ein faires Gleichgewicht zwischen Versorgungssicherheit und Naturschutz. Der Kanton Freiburg setzt sich dafür ein, die Wasserkraftanlagen sanieren zu lassen Das Bundesgesetz über den Schutz der Gewässer setzt eine Frist von 20 Jahren, die am 31. Dezember 2030 endet, um bestehende Anlagen zu sanieren, die Gewäs ser schwer beeinträchtigen (Unterbrechung der natürlichen Fischwanderung, plötzliche Wasserablassungen oder Turbinierungen, Rückhaltung von Kies und Geröll in den Stauwerken). Der Kanton muss die erfor derlichen Sanierungsmassnahmen planen und Umsetzungsfristen festlegen. Er hat der Eidgenossenschaft seine Planung Ende 2014 übermittelt. Die Dienststellen des Kantons unterstützen die Bauherren bei der Realisierung ihrer Projekte. Sie achten darauf, dass die festgelegten Anforderungen eingehalten werden, insbesondere hinsichtlich der über die genannte Gebühr fi 238

nanzierten Entschädigungen durch die Eid genossenschaft. Nach ihrer Sanierung wird die Wasserkraftanlage Broc-Montsalvens Strom erzeugen und gleichzeitig ihre Um weltauswirkungen reduzieren. Fischlift beim Wasserkraftwerk Mühleberg in Betrieb Der Fischlift beim Wasserkraftwerk Mühle berg hat seinen Betrieb aufgenommen. Er ermöglicht den Fischen die Wanderung von der Aare flussaufwärts über das rund 20 m hohe Wehr in den Wohlensee. Der Fischlift in Mühleberg ist die erste von rund 40 Massnahmen, welche die BKW voraussichtlich bis 2030 für die öko logische Sanierung ihrer Wasserkraft werke umsetzt. Das revidierte Gewässerschutzgesetz verlangt von Betreiberinnen von Wasserkraft werken, diese bis 2030 ökologisch zu sanieren und so besser mit der Natur in Ein klang zu bringen. Insbesondere sollen ent sprechende Massnahmen die freie Fisch wanderung sicherstellen. Heute sind Stau wehre oftmals unüberwindbare Hindernis se für Fische. Neben den Massnahmen für die freie Fischwanderung verbessert die BKW im Rahmen der ökologischen Sanierung der Wasserkraftwerke die Beeinträchtigungen durch Schwall und Sunk – also den unregel mässigen Abfluss – sowie den Geschiebe haushalt unterhalb der Kraftwerke. Die In vestitionssumme für die insgesamt rund 40 Projekte beläuft sich auf 300 Millionen Franken und wird vom Bund getragen. Fischlift Wasserkraftwerk Mühleberg Als erstes Projekt hat die BKW beim Was serkraftwerk Mühleberg einen Fischlift erstellt, der nach rund elf Monaten Bauzeit sowie der Testphase im September 2021 den Betrieb aufgenommen hat. Unterhalb des Wasserkraftwerks finden die Fische

nun dank einer Lockströmung zu den beiden neuen Einstiegskanälen. Von dort gelangen die Fische in eine Wanne. Diese transportiert sie rund 20 Meter in die Höhe über das Stauwehr und in den Wohlensee. Mit dieser Höhe gehört der Fischlift beim Wasserkraftwerk Mühleberg zu den gröss ten dieser Anlagen in Europa. Der Fischlift ist so gebaut, dass er mög lichst vielen in der Aare lebenden Fisch arten die Wanderung ermöglicht. In Mühle berg sind Lachs, Seeforelle und Barbe die Leitfischarten. Nach diesen Arten richten sich die Beckengrösse, die Steigung und die Fliessgeschwindigkeit in den Einstiegs kanälen. Um zu prüfen, ob die Fische den Lift nutzen, werden sie statistisch erfasst und mit Kameras auf ihrer Wanderung in den Einlaufkanälen und in der Wanne beob achtet. So kann der Lift optimal für die Fischwanderung der betroffenen Arten eingestellt und laufend justiert werden. Weitere Massnahmen für das Zu sammenspiel zwischen Natur und Wasserkraftwerken Neben den vom Gewässerschutzgesetz geforderten Massnahmen zur ökologischen Sanierung der Wasserkraftwerke setzt die BKW weitere Massnahmen um, um ihre Anlagen in Einklang mit der Natur zu bringen. Finanziert werden diese zusätzlichen Massnahmen zu einem Teil aus dem BKW Ökofonds. Die Fondsgelder stammen aus dem Verkauf von «naturemade star»-zertifizierter Wasserkraft. Pro Kilowattstunde Strom fliesst ein Rappen in den BKW Öko fonds – pro Jahr rund 1,6 Millionen Franken. Erklärvideo über die Funktionsweise des Fischlifts: youtu.be/ kEOn3o3hKQM

Bild: BKW. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

Bild: BKW.

Rückblick Veranstaltungen Wasserbau-Symposium 2021 – Wasserbau in Zeiten von Energie wende, Gewässerschutz und Klimawandel Nach einer über einjährigen pandemiebedingten Verschiebung konnte die 20. Aus gabe des von der Versuchsanstalt für Was serbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit den Wasserbauinstituten der Universität Graz sowie der Technischen Universität München organisierte Wasserbau-Sym posiums vom 15. bis 17. September 2021 durchgeführt werden. Die Veranstaltung stand unter dem Titel «Wasserbau in Zei ten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel». Die Aktualität und Re levanz dieser Themen wurden dieses Jahr bereits durch verschiedene Ereignisse auf gezeigt und durch die rund 67 schriftlichen Beiträge des Tagungsbands bestätigt. Der Tagungsband ist auf die VAW-Mitteilungen 262 und 263 aufgeteilt und kostenlos erhält lich unter www.vaw.ethz.ch/das-institut/ vaw-mitteilungen.html. Während der Ver anstaltung wurden insgesamt 36 Beiträge (inklusive drei Keynotes) in den folgenden acht Sessionen präsentiert: • Einführung und Neues aus den Veranstalter-Institutionen

• Innovation und Strategie in der Wasserkraft • Gewässerschutz als Herausforderung für die Wasserkraft • Naturgefahren • Hochwasserschutz Sihl, Zürichsee, Limmat • Wasserbauliches Versuchswesen und Messtechnik • Fischökologie • Flussmorphologie Neben den Diskussionsrunden im An schluss an die Sessionen sowie in den Pausen blieb den rund 200 Teilnehme rinnen und Teilnehmern ausreichend Zeit für den direkten fachlichen und privaten

Literaturhinweise: Tagungsband 1: Strategie und Innovation in der Wasserkraft; Gewässerschutz als Herausforderung für die Wasserkraft; Naturgefahren, DOI 10.3929/ ethz-b-000499751 Tagungsband 2: Hochwasserschutz Sihl, Zürichsee, Limmat; Wasserbauliches Versuchswesen und Messtechnik; Fischökologie; Flussmorphologie; Klimawandel, DOI 10.3929/ethz-b-000499752 Herausgeber: Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETHZ, 2021

Wasserbau-Symposium 2021 in Zürich. Bild: VAW.

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Austausch, was nach langer Durststrecke ohne Präsenzveranstaltungen auf sichtlich gute Resonanz stiess. Ebenso waren die beiden Abendveranstaltungen mit jeweils über 140 Personen gut besucht. Am Mitt wochabend konnte vor dem Grillieren an der VAW die Versuchshalle besichtigt werden, wo die fachkundigen Mitarbeitenden der VAW den interessierten Besucherinnen und Besuchern aktuelle Forschungs- und Praxisprojekte vorstellten. Am Donnerstag abend lockte das Symposium-Nachtessen inklusive Liveunterhaltung durch einen Zauberer die Gäste in das an der Limmat gelegene traditionelle Zürcher Zunfthaus zur Meisen. Zum Abschluss des Symposiums besuchten rund 60 Teilnehmerinnen und Teil nehmer die Exkursion, welche in einem ersten Teil zum Schwemmholzrechen an der Sihl führte. Bestens vorbereitet, er läuterten die Mitarbeiter des Amtes für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) des Kantons Zürich die Funktionsweise des Rechens sowie weitere Bestandteile des Hochwasserschutzes an der Sihl. Im zweiten Teil wurde das kürzlich umfangreich sanierte EKZ-Laufwasserkraftwerk Dietikon inklusive der Fischabstiegsanlage besichtigt.

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Veranstaltungen

KOHS-Tagung 2022 / Symposium CIPC 2022 Dritte Rhonekorrektion (R3) / 3 ème correction du Rhône (R3) Donnerstag / Freitag, 12. / 13. Mai 2022, Visp (VS) / Jeudi / Vendredi, 12 / 13 mai 2022, Viège (VS).

KOHS-Weiterbildungskurs 5. Serie, 6. Kurs

Sprache Der Kurs wird auf Deutsch durchgeführt.

Vorausschauende Entwicklung von Wasserbauprojekten Mittwoch / Donnerstag, 17. / 18. August 2022, Gais, Appenzell Ausserrhoden Die Kommission Hochwasserschutz (KOHS) des SWV führt zusammen mit dem Bundes amt für Umwelt (BAFU) diese fünfte Serie der erfolgreichen wasserbaulichen Weiter bildungskurse durch.

Kursunterlagen Die Kursunterlagen, bestehend aus Skript und Handout der Folien, werden zu Beginn des Kurses allen Teilnehmenden verteilt.

Zielpublikum Der Kurs richtet sich an aktive oder künftige Verantwortliche von wasserbaulichen Gesamtprojekten.

Kosten Für Mitglieder des SWV gelten vergünstigte Tarife: • Mitglieder SWV: CHF 650.– • Nichtmitglieder SWV: CHF 750.– inkl. Kursunterlagen, Verpflegung 1. Tag Mittag und Abend sowie 2. Tag Mittag und Pausenkaffee, Transporte für die Exkursion; exkl. 7,7 % MwSt. und allfällige Übernach tungskosten. Anmeldung Ab sofort über die Internetseite des SWV: www.swv.ch. Die Zahl der Teilnehmenden ist auf 28 Personen limitiert; Berücksichti gung nach Eingang der Anmeldungen.

Die jährlich von der Kommission Hoch wasserschutz (KOHS) des SWV organi sierte Tagung ist 2022 dem Thema «Dritte Rhonekorrektion (R3)» gewidmet. / Le sym posium annuel de la Commission pour la protection contre les crues (CIPC) de l’ASAE sera consacrée en 2022 au thème de la «3ème correction du Rhône (R3)». Zielpublikum / Public cible Angesprochen werden Wasserbauer und weitere mit Hochwasserschutz und Ge wässerrevitalisierung beschäftigte Fach leute aus Privatwirtschaft, Verwaltung und Forschung. Die Tagung ist immer auch ein ausgezeichneter Treffpunkt der Fachwelt. / Le symposium est destiné aux spécialistes des aménagements des cours d'eau et aux personnes du privé, de l'administration et de la recherche en lien avec la protection contre les crues et les revitalisations des cours d'eau. La journée est d'ailleurs toujours une excel lente opportunité d'échange entre les pro fessionnels. Inhalt, Sprache / But, Langues Das detaillierte Tagungsprogramm kann der Website entnommen werden. Die Vor träge werden in Deutsch und Französisch gehalten mit Parallelprojektion der Folien in beiden Sprachen. / Pour les détails voir le site web. Les conférences seront présen tées en allemand ou français avec projec tion simultanée des slides dans les deux langues. Anmeldung / Inscription www.swv.ch 240

Agenda Zielsetzung, Inhalt Der praxisorientierte zweitägige Kurs soll einen fundierten Einblick in die verschie denen Aspekte der Entwicklung von Was serbauprojekten geben und dabei auch Verständnis für die heute notwendige Inter disziplinarität schaffen. Die Teilnehmen den wissen nach dem Kurs, wie man ein zukunftsfähiges Wasserbauprojekt entwickelt und haben dazu verschiedene Werk zeuge praxisnah kennengelernt. Zudem haben sie die Gelegenheit, sich an Work shops und der Exkursion mit ausgewie senen Fachleuten auszutauschen. Aus dem Inhalt 1. Tag: • Einführung und Übersicht • Erfolgsfaktoren für den Projektstart • Umfeld und Randbedingungen von Wasserbauprojekten • Workshop: Risikobasierte Planung von Wasserbauprojekten 2. Tag: • Ökologische Ansprüche • Erhaltungsmanagement • Gewässerunterhalt und Instandhaltung von Schutzbauten im Alltag • Besichtigung eines konkreten Wasser bauprojekts in der Region

12./13.5.2022, Visp / VS KOHS-Wasserbautagung 2022: Dritte Rhonekorrektion (R3) (d/f) Kommission KOHS des SWV www.swv.ch 17. / 18.8.2022, Gais / AR KOHS-Weiterbildungskurs Wasserbau 5.6: Vorausschauende Entwicklung von Wasserbauprojekten (d) Kommission KOHS des SWV www.swv.ch 1./2.9.2022, Region Grimsel SWV-Tagung mit Exkursion und 111. SWV-Hauptversammlung SWV www.swv.ch 26. / 27.10.2022, Region Yverdon KOHS-Weiterbildungskurs Wasserbau 5.7 Kommission KOHS des SWV www.swv.ch 15. /16.11.2022, Region Sempachersee KOHS-Weiterbildungskurs Wasserbau 5.8 (d) Kommission KOHS des SWV www.swv.ch

Für Details siehe das Kursprogramm auf: www.swv.ch «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

Wasserbau in Zeiten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel Band 1: Strategie und Innovation in der Wasserkraft; Gewässerschutz als Herausforderung für die Wasserkraft; Naturgefahren

Publikation: 2021; Diverse Autoren, He rausgeber: Prof. Dr. Robert Boes, VAW, ETH Zürich, VAW-Mitteilung 262, A5-For mat, 320 Seiten, kostenloser Download unter: www.vaw.ethz.ch/das-institut/vawmitteilungen.html Band 2: Hochwasserschutz Sihl, Zürichsee, Limmat; Wasserbauliches Versuchswesen und Messtechnik; Fischökologie; Flussmorphologie; Klimawandel

Publikation: 2021; Diverse Autoren, He rausgeber: Prof. Dr. Robert Boes, VAW, ETH Zürich, VAW-Mitteilung 263, A5-For mat, 304 Seiten, kostenloser Download unter: www.vaw.ethz.ch/das-institut/vawmitteilungen.html Beschrieb: Dieser zweiteilige Tagungs band beinhaltet die Fachbeiträge des Sym posiums «Wasserbau in Zeiten von Energie wende, Gewässerschutz und Klimawandel», welches vom 15. bis 17. September 2021 in Zürich durchgeführt wurde. Das Sympo sium reihte sich in die traditionelle Veran staltungsreihe der Wasserbauinstitute der Technischen Universität Graz, der Techni schen Universität München und der ETH Zürich ein. Das Motto des Symposiums zeigt die Bandbreite und Herausforderun gen, denen sich der Wasserbau aktuell und in den nächsten Jahren und Jahrzehnten zu stellen hat. Die jüngsten Ereignisse von Hochwas sern in Westeuropa in diesem Sommer zeigen auf eindrucksvolle, aber leider erschreckende Weise die Gefahren, welche vom Wasser ausgehen können. Hochwas ser stellen in vielen Ländern die bedeu tendste Naturgefahrenart dar, gegen welche es nie eine 100-prozentige Sicherheit geben wird. Dennoch kann wirksamer Hoch wasserschutz Schäden begrenzen und vor allem Menschenleben retten. Während das Ausmass und die Intensität der Ereignisse in Westdeutschland und Belgien eine seit Pegelaufzeichnungsbeginn nicht bekannte Dimension hatten, konnten zeitgleich in der Schweiz bei Verhältnissen, die zum Teil ähn lich wie im Katastrophenjahr 2005 waren, Sach- und Personenschäden klein gehal ten bzw. gänzlich vermieden werden. Hier zeig te sich die Wirksamkeit der in der Zwischenzeit getätigten Schutzmassnah men, vor allem aber von Warnung und Alar mierung sowie des gut eingespielten Not fall- und Krisenmanagements. Es bleibt zu hoffen, dass auch in den nun betroffenen Regionen Westeuropas fundierte Ereignis analysen durchgeführt, korrekte Schlüsse daraus gezogen und konkrete und wirksa me Massnahmen umgesetzt werden. Letzt endlich sollten wir aber aufhören, nach Ka tastrophen stets zuerst nach Schuldigen zu suchen oder monokausal den Klima wandel verantwortlich zu machen. Wir soll ten mehr Demut im Umgang mit der Natur zeigen und uns bewusst machen, dass die meteorologischen und hydrologischen Ab läufe und Prozesse immense Dimensionen annehmen können, welche wir Menschen nicht kontrollieren können. In solchen Fällen gilt es vor allem, den Gefahren mit geeig

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neten Raumplanungsinstrumenten auszuweichen. Wasser ist aber nicht nur Gefahren quelle, sondern auch wertvolle Ressource. Die Energiewende und das Netto-Null-Ziel bzgl. Ausstoss von Treibhausgasen sind in vielen Ländern nur mit einem bedeutenden Beitrag der Wasserkraft an der Stromer zeugung und insbesondere Energiespei cherung zu schaffen. Die Herausforderun gen sind gross, sollen doch einerseits erneuerbare Energien inklusive der Wasser kraft ausgebaut werden, gleichzeitig aber auch gewässerökologische Ziele wie die Verbesserung der Durchgängigkeit der Fliessgewässer für Fische, sonstige Orga nismen und Sediment erfüllt werden. Sowohl der Schutz- als auch der Nutz wasserbau finden in natürlichen Gewässer systemen statt und interagieren daher stets mit Biodiversitäts- und Habitatsan sprüchen. Dies stellt die im Wasser- und Flussbau tätigen Ingenieurinnen und Inge nieure vor neue, spannende Herausforde rungen, um die Gewässer trotz des tendenziell zunehmenden Nutzungsdrucks naturnäher zu gestalten und damit die Bio diversität zu erhöhen. Das Schweizer Pro gramm zur Revitalisierung von rund 4000 Kilometern Fliessgewässer hat einen zeitlichen Horizont bis 2090, sodass selbst die heutigen Studenten und Studentinnen dessen Abschluss nicht im aktiven Berufs leben erfahren werden.

Industriemitteilungen Aufbau von industriellen Kompetenzen im WasserkraftLabor HYDRO ALPS LAB Alpiq, HYDRO Exploitation, die Forces Motrices Valaisannes (FMV) und die Hoch schule für Ingenieurwissenschaften (HEI) der HES-SO Valais-Wallis bündeln ihre Kräfte, um im Bereich der Stromproduk tion aus Wasserkraft gemeinsam industrielle Kompetenzen aufzubauen. Für die Schaffung und Entwicklung des Hydro Alps Lab haben die Partner einen Fünfjah resvertrag unterzeichnet. Während dieser fünf Jahre wird das Forschungslabor über ein Budget von 2 Millionen Franken verfügen. Die Wasserkraft steht vor grossen Heraus forderungen und wird im Rahmen der schweizer Energiestrategie 2050 eine zentrale Rolle spielen. Um die Anforderungen einer sich wandelnden Energiewelt zu er241

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füllen, muss sich die Industrie insbeson dere auf dem Gebiet der Digitalisierung innovativ zeigen. Zur Bewältigung dieser gemeinsamen Herausforderungen haben sich FMV, HYDRO Exploitation und Alpiq zur Zusammenarbeit mit der Hochschule für Ingenieurwissenschaften (HEI) der HES-SO Valais-Wallis entschieden, die bereits seit mehreren Jahren Projekte auf dem Gebiet der Wasserkraft entwickelt. Im Zuge dieser Partnerschaft wird das Hydro Alps Lab für anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung entstehen, das langfristig 10 Personen beschäftigen wird. Dieses Labor wird von allen Partnern und der HEI zu gleichen Teilen finanziert. Für die Pro jekte werden Drittmittel (BFE, Horizon 2020, Horizon Europe, SNF, Innosuisse usw.) hin zukommen. Die Vereinbarung gilt für 5 Jah re und stellt für die Partner eine finanzielle Mindestverpflichtung von 2 Millionen Fran ken dar. Zielsetzungen des Labors Das Labor hat sich die Entwicklung einer nachhaltigen und modernen Energieerzeu gung aus Wasserkraft zum Ziel gesetzt. Als Ansätze werden innovative aF&E-Arbeiten und der Aufbau gemeinsamer Kom petenzen auf dem Gebiet der Wasserkraft dienen. Die Ergebnisse dieser Arbeiten wer den in die Ausbildung einfliessen, damit diese den Bedürfnissen der Industrie gerecht wird. «Die Studierenden werden sich mit den praktischen Problemen der Indus triepartner auseinandersetzen und sich da bei die Ergebnisse der Forschungsprojekte des Labs zunutze machen. Dank dieses Praxisbezugs wird sich ihre Beschäftigungs fähigkeit verbessern. Gleichzeitig werden der Industrie die für ihre Weiterentwicklung benötigten qualifizierten Arbeitskräfte bereit gestellt», hält François Seppey, Direktor der HES-SO Valais-Wallis, fest. Forschungsthemen In einer ersten Phase wird das Schwerge wicht auf Projekte im Bereich Überwachung und Verbesserung von alpinen Hochdruckund Laufwasserkraftwerken gelegt werden. Die Zusammenarbeit wird sich auf die folgenden Themen konzentrieren: • Condition Monitoring und Analyse der Abnutzung verschiedener Kompo nenten von Kraftwerken im Hinblick auf die Planung der Unterhaltsarbeiten • Numerische Simulation zur Optimierung der Betriebsarten der hydraulischen Maschinen • Digitalisierung und Integration von Machine-Learning-Tools zur Verbes serung der Leistung der Kraftwerke 242

Wissens- und Erfahrungsaustausch Das Lab wird von einem FH-Dozenten geleitet werden, der an den verschiedenen Standorten der Partner auf die Unterstüt zung von Lab-Leadern zählen kann, deren Aufgabe es sein wird, den Austausch zwischen den Mitarbeitenden des Labors und den Industriepartnern bei der Durchführung von Projekten zu erleichtern. Ein Führungs ausschuss, der sich aus Entscheidungs trägern von HYDRO Exploitation, FMV, Alpiq und der HEI zusammensetzt, wird für die Definition der Strategie, die Auswahl der Projekte sowie die Sicherstellung der Aus führung verantwortlich sein.

Zeitschriften «WasserWirtschaft» Themen der Ausgabe 7 – 8 / 2021 • Julian Meister, Claudia Beck, Ismail Albayrak und Robert M. Boes: Hydrau lik und betriebliche Aspekte von Horizontalrechen-Bypass-Systemen • Julian Meister, Claudia Beck, Oliver M. Selz, Armin Peter, Ismail Albayrak und Robert M. Boes: Bemessungs empfehlungen für den Fischschutz mit Horizontalrechen-Bypass-Systemen • Gerhard Braun, Mirco Hißler, Klaus Kimmerle, Boris Lehmann und Stefan Weißkircher: Feinrechen – Grenzen der Kirschmer-Gleichung • Hannes Zöschg, Jonas Haug, Ruben Tutzer, Bernhard Zeiringer, Günther Unfer, Ulli Stoltz und Markus Aufleger: Fischschutz und Anströmung an Wasserkraftanlagen mit niedrigen Fallhöhen • Jonas Haug, Barbara Brinkmeier, Ruben Tutzer und Markus Aufleger: Hybride Barrieren zur Optimierung von Stabrechen zum Fischschutz • Claudia Beck, Ismail Albayrak, Julian Meister, Claudia Leuch, David Vetsch, Armin Peter und Robert Boes: CurvedBar-Rack-Bypass-Systeme für den Fischschutz an Wasserkraftanlagen und Wasserfassungen • Detlev Ingendahl, Lisa Heermann, Sebastian Emde, Stefan Staas, Maxim Teichert und Jost Borcherding: Aalabwanderung an der Wasserkraft anlage Unkelmühle – zwei Methoden, ein Ergebnis? • Robin Schroff, Christian Mörtl und Giovanni de Cesare: Wirkungskontrolle einer Sedimentzugabe: Habitatvielfalt und Kolmation

• Martin Schletterer, Alexandr A. Shevchenko, Liubov V. Yanygina, Yuri A. Manakov, Markus Reisenbüchler und Peter Rutschmann: Eindrücke vom Oberlauf des Obs in Russland • Martin Schletterer, Svetlana S. Zaikina, Markus Reisenbüchler und Peter Rutschmann: Eindrücke aus dem Jenissei-Einzugsgebiet in Russland Themen der Ausgabe 11 / 2021 • Andreas Marx, Friedrich Boeing, Oldrich Rakovec, Sebastian Müller, Özge Can, Chaitanya Malla, Michael Peichl und Luis Samaniego: Aus wirkungen des Klimawandels auf Wasserbedarf und -dargebot • Irene Slavik: Lösungsansätze für Klimawandel bedingte Herausfor derungen in der Trinkwasser versorgung • Katja Westphal, Michael Seidel und Volker Lüderitz: Einfluss des übersaisonalen Niedrigwasserereignisses 2018/19 auf die Bewertungskompo nente Makrozoobenthos in Fließ gewässern Sachsen-Anhalts • Daniel Bachmann, Shahin Khosh Bin Ghomash und Roman Schotten: Neue Entwicklungen in der Hoch wasserrisikoanalyse: Niederschlags generatoren und kritische Infrastruk turen • Christin Rinnert, Alexandra Schüller und Robert Jüpner: Herausforderung Klimawandel: neue Ideen für das Hochwasserrisikomanagement • Jenny Tröltzsch, Ulf Stein, Rodrigo Vidaurre, Benedict Bueb, Hannes Schritt, Martina Flörke und Frank Herrmann: Auswirkung des Klima wandels auf die Wasserverfügbarkeit – Anpassung an Trockenheit und Dürre in Deutschland • Karsten Rinke, Sarah-Christin Mietz und Martin Schneppmüller: Auswir kungen der Dürreverhältnisse 2018 – 2020 auf die Grundwasserstände in Mitteldeutschland • Anne Linn Ahlers, Lisa Siebeneichner, Uta Langheinrich und Volker Lüderitz: Revitalisierung kleinerer Fließgewässer in Sachsen-Anhalt – Konformität statt Individualität • Frido Reinstorf: Wasserwirtschaftliche Herausforderungen zur Klima anpassung für Lateinamerika • Petra Schneider, Andreas Schmitt und Andreas Hoy: Visualisierung der Auswirkungen des Klimawandels in der sächsisch-böhmischen Grenz region

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

«ÔWAW» Themen der Ausgabe 5 – 6 / 2021 • Czerny H., Rüdisser B., Weichlinger B.: Erfahrungen mit dem Sicherheits konzept der Überprüfungen von Stauanlagen in Österreich • Konheisner G.: Das ÖWAV-Regelblatt zur Überprüfung von Stauanlagen • Czerny H., Rüdisser B., Weichlinger B.: Unterausschuss für Talsperrenüber wachung – Überblick und Erkenntnisse

• Aufleger M., Knallinger M., Walter A.: Die Vertiefte Überprüfung von Stau anlagen in Deutschland • Peham E., Bauer C., Gratzl G., Fichten bauer M.: Untersuchung des Ein flusses eines extensiven Karpfen zuchtteiches auf seinen Vorfluter • Kainz S.: Ringversuch eines magne tisch-induktiven Fließgeschwindig keitsmessgeräts und daraus gewonnene Erkenntnisse für die hydrologische Praxis ÖWAW 7 – 8/2021 • Klingler C., Schulz K., Mathew H.: LamaH | Large-Sample Data for Hydrology: Big data für die Hydrologie und Umweltwissenschaften • Kratzert F., Gauch M., Nearing G., Hochreiter S., Klotz D.: NiederschlagsAbfluss-Modellierung mit Long Short-Term Memory (LSTM) • Feigl M., Herrnegger M., Schweppe R., Thober S., Klotz D., Samaniego L., Schulz K.: Regionalisierung hydrologischer Modelle mit Function Space Optimization • Brenner C., Frame J., Nearing G., Schulz K.: Schätzung der Verdunstung mithilfe von Machine- und Deep Learning-Methoden • Feigl M., Lebiedzinski K., Herrnegger M., Schulz K.: Vorhersage der Fließ gewässertemperaturen in österreichischen Einzugsgebieten mittels Machine Learning-Verfahren • Sappl J., Harders M., Rauch W.: Vorhersage von Zeitserien der Biogaspro duktion in anaeroben Faultürmen mit einem Temporal Fusion Transformer

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

• Lahnsteiner F.: Aquakulturforschung am Bundesamt für Wasserwirtschaft • Thaler T., Seebauer S., Rogger M., Dworak T., Winkler C.: Erweiterung von Kosten-Nutzen-Analysen im Hochwassermanagement durch Berücksichtigung sozialer und psychologischer Verwundbarkeit «Kleinwasserkraft» Themen der Ausgabe 2 / 2021 • Aline Choulot: Werkstatt-Inspektionen von kleinen Turbinen – Zerstörungsfreie Prüfung von Laufrädern • ADEV Energiegenossenschaft, Liestal: Neues Kleinwasserkraftwerk «Moosbrunnen 3» – Klimafreundlicher Strom aus der Emme für 360 Haushalte • Benedikt Vogel: Spitzenenergie und Systemdienstleistungen – Kleinwasser kraftwerke machen sich flexibel • Adrian Bretscher, Isabel Sauter: Investitionsbeiträge Wasserkraft – Fördermittel zum Erhalt und Ausbau der Kleinwasserkraft • Wesley Wojtas: Kommunikations kampagne Kleinwasserkraft – Einfach, attraktiv und wissenschaftlich fundiert • EWA-energieUri AG: Systemrelevante Arbeit mit grosser Verantwortung – Vielfältige Aktivitäten der Leitstelle • Laure Deschaintre: InfraWatt – 11 Jahre im Dienst der Infrastrukturbranchen

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Nachrichten

Themen der Ausgabe 12 / 2021 • Markus Reisenbüchler, Bertalan Alapfy, Tobias Siegfried und Peter Rutschmann: Hydro4U – Nachhaltige Kleinwasserkraft in Zentralasien • Markus Aufleger: Ein vereinfachender Ereignisbaum-Ansatz zum Nachweis der Hochwassersicherheit an Staustufen – Grundlagen • Markus Aufleger: Ein vereinfachender Ereignisbaum-Ansatz zum Nachweis der Hochwassersicherheit an Staustuf en – Anwendungsbeispiele und Merkmale • Tino Kostić und Stephan Theobald: 3-D-hydrodynamisch-numerische Analyse der Strömungsverhältnisse in Verzweigungsgerinnen • Tino Kostić und Stephan Theobald: Simulation des Geschiebetransports in Verzweigungsgerinnen mit 3-DMorphodynamik • Kai-Uwe Ulrich, Johannes Kranich und Christine Stevens: Wege zu besseren Gewässern am Beispiel der Vorhabensund Sanierungsplanung für einen Bach in alter Kulturlandschaft in Sachsen

Energienachrichten aus der Schweiz für die Schweiz

täglich. aktuell. informiert. www.energate-messenger.ch

Die Ausgaben von «Wasser Energie Luft» 2022 erscheinen an folgenden Daten:

• 10. März 2022 • 9. Juni 2022 • 8. September 2022 • 8. Dezember 2022

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«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 4, CH-5401 Baden

Abdichtungen

Gewässerpflege

Branchen-Adressen

Impressum

Bit t

Aber so! Schweizerische Fachzeitschrift für Wasserwirtschaft / Revue suisse spécialisée sur l’aménagement des eaux

IDG-Dichtungstechnik GmbH Heinkelstrasse 1, D-73230 Kirchheim unter Teck

Gegründet 1908 / Fondée 1908 Bis 1930 «Schweizerische Wasserwirtschaft»; 1931 – 1934 «Schweizerische Wasser- und Energiewirtschaft»; 1935 – 1975 «Wasser- und Energiewirtschaft»; ab 1975 «Wasser Energie Luft»

Tel. +49 7021 9833-20, Fax +49 7021 9833-33 m.maier@idg-gmbh.com, www.idg-gmbh.com Dichtungssysteme für Drehzapfen Expansion, Kaplanschaufel, Leitschaufellager, Peltondüse, Schiebering, Servomotor.

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So nicht ...

Herausgeber / Editeur Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband (SWV) / Association suisse pour l’aménagement des eaux (ASAE) Redaktionsleitung / Direction de la rédaction Andreas Stettler, andreas.stettler@swv.ch

Armaturen

Gewässervermessung

Layout, Anzeigen, Redaktion / Mise en page, annonce, rédaction Mathias Mäder, mathias.maeder@swv.ch ISSN 0377-905X Verlag, Administration / Edition, administration SWV, Rütistrasse 3 a, CH-5401 Baden Telefon +41 56 222 50 69, info@swv.ch, www.swv.ch Postcheckkonto Zürich: 80-1846-5 Mehrwertsteuer-Nr.: CHE-115.506.846 Abonnement / Abonnement Das Abonnement ist in der Mitgliedschaft SWV enthalten. / L’abonnement est compris dans l’affiliation ASAE. Preise / Prix Jahresabonnement CHF 120.–, zzgl. MwSt.; für das Ausland CHF 140.–; Einzelpreis Heft CHF 30.–, zzgl. MwSt. und Porto; Erscheint 4 × pro Jahr. / Abonnement annuel CHF 120.–, plus TVA; pour l’étranger CHF 140.–; Prix au numéro: CHF 30.–, plus TVA et frais de port; paraît 4 fois par an. «Wasser Energie Luft» ist offizielles Organ des SWV und seiner Gruppen: / «Eau énergie air» est l’organe officiel de publication de l’ASAE est ses groupes régionaux: Associazione Ticinese di Economia delle Acque (ATEA), Verband Aare-Rheinwerke (VAR), Rheinverband (RhV). Die publizierten Beiträge geben die Meinung der jeweiligen Autoren wieder. Diese muss sich nicht mit derjenigen der Redaktion oder der Verbände decken. / Les articles publiés reflètent les avis des auteurs et ne correspondent pas forcément à ceux de la rédaction ou des associations. Druck, Lektorat / Production, Correction Horisberger Regensdorf AG

Gewässerökologie

Aber so!

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OePlan

Revitalisierung

an Fliessgewässern und Seeufern Varianten- und Machbarkeitsstudien Ausführungsplanung und Umsetzung

Hydrografie taf taucharbeiten ag Südstrasse 21 · CH-3250 Lyss Telefon +41 32 392 73 20 · Fax +41 32 392 73 21 info@taf-taucharbeiten.ch ·www.taf-taucharbeiten.ch

Gewässerentwicklung

Entwicklungsziele und Initiierung Unterhaltskonzepte und Pflegepläne Erfolgskontrolle und Monitoring

Begleitplanungen

Landschaftsgestaltung Aquatisch, terrestrische Ökologie (UBB, UVB) Boden (Bodenschutzkonzepte, BBB) Naherholung und Besucherlenkung

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Wasser Energie Luft 4/2021

Articles inside

Entlastungsstollen Thalwil –physikalische Modellversuche zum Auslaufbauwerk

Wirtschaftlichkeit der Schweizer Wasserkraft in den Jahren 2011bis 2020

Procès-verbal 110ème Assemblée générale annuelle de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux

Nachrichten 233 Politik

Präsidialansprache Hauptversammlung, Donnerstag, 2. September 2021, in Airolo

Entlastungsstollen Thalwil –physikalische Modellversuche zum Einlaufbauwerk

Protokoll 110. ordentliche Hauptversammlung des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes

Fachtagung Schweizerisches Talsperrenkomitee (STK) 2021 in Crans-Montana