Schweizer Energiegeschichte(n)

• 29. August 2022
• Erneuerbare Energien nutzen
• Erneuerbare Energie

1941: Eine Windkraftanlage von Kern + Schaufelberger, bereit zum Transport nach San Bernardino. © Elwind AG / www.windkraft-geschichte-winterthur.ch

Winterthurer Windenergie-Pioniere

Zwei Namen stehen am Anfang der Schweizer Windenergie-Geschichte: Werner Kern und Max Schaufelberger. 1934 begannen die beiden Ingenieure Radios zu verkaufen und zu reparieren. Das Geschäft lief gut, jedoch nur im Winter. Im Sommer hielten sich die meisten Schweizerinnen und Schweizer im Freien auf und arbeiteten auf den Feldern – keine Zeit also zum Radiohören. Schnell fanden die zwei Jungunternehmer eine lukrative Nebeneinkunft: Ab 1938 importierten sie amerikanische Windkraftanlagen. Weltkriegsbedingte Lieferengpässe sorgten zwar schon nach kurzer Zeit für einen Umsatzeinbruch, brachten die beiden Maschinenbauer und Aviatikfans aber auf eine Idee: Warum nicht eigene Windkraftanlagen produzieren? Gefragt, getan und so entstand 1939 die erste Windkraftanlage der Schweiz, noch mit Starrpropeller und Luftbremse. Das Nachfolgemodell mit automatischem Verstellpropeller wurde 1940 entwickelt, war leiser und hatte einen besseren Wirkungsgrad. Eines dieser Modelle mit 1000-Watt-Generator wurde 1941 neben der Schutzhütte (Hospiz) auf dem San Bernardino installiert und lieferte Strom für 22 Lampen, ein Radio und ein Bügeleisen.

Im Jahr 1959 versorgt eine 36-Volt-Windkraftanlage die Zollstation in Lausanne. © Elwind AG / www.windkraft-geschichte-winterthur.ch

1943 gründeten Kern + Schaufelberger die Windkraft GmbH mit Sitz in Winterthur, die in den folgenden Jahrzehnten etwa 1000 Windkraftanlagen produzierte – hauptsächlich zur autonomen Stromversorgung von abgelegenen Hütten, Bauernhöfen und Ferienhäusern ohne Netzanschluss. Mit dem fortschreitenden Ausbau der Schweizer Stromnetze verlagerte sich das Kerngeschäft ins Ausland, doch der Niedergang des Unternehmens war nicht mehr aufzuhalten: Die kleinen Anlagen hatten einen hohen Reifegrad erreicht und Fördergelder zur Entwicklung von grösseren Anlagen blieben aus. Heute zeugt eine 2,5-kW-Windkraftanlage am ehemaligen Standort der Windkraft GmbH an der St. Gallerstrasse 27 in Winterthur vom Pioniergeist dieser mutigen und erfinderischen Männer.

Erste Wärmepumpe der Welt im Rathaus Zürich

Schon 1852 bewies der britische Physiker Lord Kelvin, Namensgeber der Temperatur-Masseinheit, dass die damals neu aufgekommenen Kältemaschinen auch zum Wärmen geeignet sind. Über 80 Jahre später, 1936 war es dann endlich so weit: Ingenieur Heinrich Lier und Maschinenbauer Escher Wyss begannen ihre Arbeit an der ersten Wärmepumpe der Welt. Kunde: das Rathaus Zürich. Da aus Platzgründen Holz und Kohle als Wärmequellen ausschieden, entschied man sich für die Limmat, die mit ihrer mittleren Temperatur von 7 °C während der Heizsaison perfekt geeignet war, um mittels Kompressor, Kältemittel R-12 und Pumpen das Rathausgebäude zu heizen. Beim Kompressor entschied man sich für den von Escher Wyss entwickelten Rollkolbenkompressor «Rotasco», der so geräusch- und vibrationsarm war, dass er sich optimal für den Betrieb im Rathaus eignete. Als europäisches Novum und im Gegensatz zu anderen historischen Wärmepumpen Zürichs eignete sich diese auch zur Raumkühlung im Sommer. Dafür mussten lediglich vier Dreiwegventile umgeschaltet werden – abgesehen davon funktionierte die Anlage vollautomatisch.

Hier wurde 1938 die erste Wärmepumpe der Welt in Betrieb genommen: das Rathaus der Stadt Zürich.

Die Inbetriebnahme der Wärmepumpe erfolgte 1938, eine Komplettüberholung des Kompressors 1964 und eine Revision des Wärmepumpensystems samt Ersetzung des Lüftungssystems 1983–1984. Die Wärmepumpe überlebte sogar die Jahrtausendwende und wurde erst 2001 durch eine leistungsstärkere und energieeffizientere Anlage ersetzt. Seitdem wird die alte Pumpe zur Erhaltung ihrer Funktionsfähigkeit einmal wöchentlich für eine Stunde eingeschaltet und dient so als Zeugnis früher Schweizer Ingenieurskunst im Bereich der Wärme- und Kältetechnik.

Energie ohne Elektrizität: das Wasserkraftwerk Letten

Die Menschheitsgeschichte ist voll von Techniken, welche die schwere Handarbeit erleichterten. Eine der frühesten Techniken ist die Nutzung von Wasserkraft, etwa bei Mühlen zum Mahlen von Getreide. Später baute man ganze Wasserkraftwerke, um die Kraft des Wassers noch effizienter zu nutzen. Ein beeindruckendes, wenigstens architektonisch noch erhaltenes Beispiel hierfür ist das Kraftwerk Letten in Zürich. Dieses Denkmal der Industriegeschichte zeugt davon, dass die Stadtzürcher Bevölkerung die Bewegungsenergie der Limmat schon in grossem Umfang nutzte, bevor sie überhaupt wusste, dass sie auch in Elektrizität umgewandelt werden kann.

Denkmal der Industriegeschichte: das 1878 errichtete Kraftwerk Letten heute.

Dafür brauchte es ein ausgeklügeltes System aus Pumpen, Leitungen und Wasserreservoirs. Aber der Reihe nach: 1868 gründete Zürich seine städtische Wasserversorgung. Diese sollte die Bevölkerung sowohl mit Trink- als auch mit Brauchwasser versorgen. Ersteres wurde aus den über 100 Quellen am Zürichberg, am Uetliberg und am Albis in die Stadt geleitet. Für das Brauchwasser, auch Triebwasser genannt, bediente man sich aus dem Zürichsee. Dafür verlegte man eine 90 cm breite Gusseisenleitung, die entlang des Schanzengrabens zuerst zur Sandfilteranlage an der Hafnerstrasse und anschliessend weiter zum Kraftwerk Letten führte. Das dazugehörige Gebäude entlang der Limmat ist heute gut von der Kornhausbrücke aus sichtbar und wurde zwischen 1876 und 1878 erbaut. Damals waren darin acht Turbinen untergebracht, die vom Limmatwasser angetrieben wurden. Die dabei entstehende Bewegungsenergie, genauer die durch das Limmatwasser verursachte Drehung, wurde mittels einer 1,2 km langen Transmission, also eines Drahtseils mit Ketten und Riemen, auf die linke Limmatseite ins Industriequartier übertragen. Hier wurde sie zum Betrieb einer Seidenzwirnerei, mehrerer Werkstätten, einer Seidenfärberei, der Stadtmühle sowie der Hofmeister’schen Kattunfabrik genutzt.

Das Kraftwerk Letten im Jahr 1892. Die Transmission auf dem Dach übertrug die Bewegungsenergie ins Industriequartier.

Neben den acht Turbinen beherbergte das Gebäude fünf Pumpen. Diese pumpten einerseits das Trinkwasser in die städtischen Quartiere. Andererseits trieben sie das Brauchwasser durch ein aufwendiges Leitungssystem bis hinauf zum Zürichberg, wo es in einem eigens dafür angelegten Freiluft-Reservoir ankam. Dieses kennen wir noch heute als den Resiweiher unweit der ehemaligen Schule am Strickhof. Dieses Wasser hatte zwei Hauptfunktionen: Erstens wurde es auf verschiedene handwerkliche Betriebe verteilt, deren Werkstätten in der Stadt oberhalb der Limmat lagen. Diese trieben damit Wassermotoren an, ähnlich einer wasserbetriebenen Wäscheschleuder. Zweitens diente der Resiweiher auch als Speicher mechanischer Energie: Zu Stosszeiten, wenn die Kraft der Limmat nicht mehr ausreichte, um alle Turbinen des Kraftwerks anzutreiben, wurde das Wasser des Resiweihers wieder nach unten befördert, um den Turbinen zu zusätzlicher Leistung zu verhelfen. Mit dem Aufkommen der Elektrizität sind die meisten dieser Techniken in Vergessenheit geraten. Ein Spaziergang durch die Stadt oder am Zürichberg ist eine gute Gelegenheit, sie wenigstens in der eigenen Fantasie wieder zum Leben zu erwecken.

Höchstgelegene schwimmende Solaranlage der Welt

Auf Häuserdächern haben wir uns an ihren Anblick längst gewöhnt: Solaranlagen. Auf einem Stausee im Wallis begegnet man aber einer bemerkenswerten Konstruktion. Denn in der Gemeinde Bourg-Saint-Pierre, unweit der Grenze zu Italien, befindet sich der weltweit höchstgelegene schwimmende Solarpark. Auf über 1800 Metern über Meer befindet sich der Lac des Toules, mit dessen Wasser das Wasserkraftwerk Les Toules betrieben wird. Der Solarpark mit einer Fläche von 2240 m² schwimmt, einem Floss gleich, auf dem Wasser dieses Stausees und erzeugt über 800 000 kWh Strom – genug für 220 Haushalte.

Die höchste schwimmende Solaranlage der Welt befindet sich auf dem Lac des Toules im Wallis.

Im Vergleich zu Solaranlagen an Land haben solche, die schwimmen, entscheidende Vorteile: Das Wasser kühlt die Solarzellen und hält ihre Betriebstemperatur niedrig. Die offene, freie Fläche des Sees verhindert Schattenwurf und reflektiert die Sonnenstrahlen zusätzlich. Bemerkenswert ist auch, dass auf über 1800 Metern Nebelbildung selten ist, wodurch die Solarzellen noch effizienter arbeiten. Und da der Lac des Toules schon zur Stromerzeugung genutzt wird, kommt hier ein weiterer Vorteil hinzu: Die Infrastruktur zur Einspeisung des gewonnenen Stroms ist bereits vorhanden und kann auch für den Solarstrom genutzt werden.

Das Konzept schwimmender Solarparks wird international schon seit einigen Jahren erprobt. So gibt es im asiatischen Raum bereits Anlagen, die Leistungen im zweistelligen Megawattbereich vorweisen. Die derzeit grösste schwimmende Solaranlage Europas befindet sich in der Nähe der niederländischen Stadt Zwolle auf einem Baggersee. Sie hat eine Leistung von mehr als 20 Megawattstunden und versorgt über 5000 Haushalte mit grünem Strom. Schwimmende Solaranlagen könnten also auch hierzulande ein weiteres Puzzlestück bei der Umsetzung der Energiewende sein. Immerhin ist das Potenzial riesig: Würden nur fünf Prozent unserer Seeflächen mit schwimmenden Photovoltaik-Anlagen ausgestattet werden, könnten damit 15 Terawattstunden Strom produziert werden – das entspricht der jährlich aus Russland importierten Menge Gas.