Die Forschung im ETH-Bereich zeigt, dass der Gletscherschwund in der Schweiz sowohl auf die Wasserverfügbarkeit als auch auf die Energieproduktion mit Wasserkraft keinen negativen Einfluss haben muss. Solche Zukunftsthemen und eine nochmals verstärkte Energieforschung stehen auch 2013 auf der Agenda des ETH-Bereichs. Mit Blick auf dessen internationale Position setzt sich der ETH-Rat zudem für die Teilnahme der Schweiz am nächsten Europäischen Forschungsrahmenprogramm ein.

Das Blue Brain Projekt der EPFL schaffte den Durchbruch zur europäischen Flaggschiff-Initiative, die ETH Zürich eröffnete im Sommer 2012 das neue nationale Hochleistungsrechenzentrum CSCS in Lugano. Unter Leitung von Forschenden des PSI konnten erstmals ultrakurze Röntgenpulse vermessen werden, was deren Qualität steigert und neuartige Erkenntnisse über Aufbau und Funktionsweise der Materie auf der Ebene der Atome ermöglichen wird. Die Bill and Melinda Gates Foundation zeichnete das Eawag-Projekt einer nachhaltigen Toilette, die 2,6 Milliarden Menschen Zugang zu einer menschenwürdigen, hygienischen, umweltfreundlichen und wirtschaftlich interessanten Sanitärversorgung bieten könnte, zur Weiterentwicklung aus: Damit und dank zahlreicher weiterer Erfolge war 2012 für den ETH-Bereich, also die beiden Hochschulen ETH Zürich und EPFL sowie die vier Forschungsanstalten PSI, WSL, Empa und Eawag, ein Erfolgsjahr.

2013 steht unter anderem im Zeichen der Energieforschung: Von den zusätzlichen 60 Mio. CHF, welche das Parlament für vier Jahre gesprochen hat, wird der ETH-Bereich 20 Mio. CHF zum Aufbau zusätzlicher Forschungsteams verwenden, und 40 Mio. CHF für Investitionen in Infrastrukturen. Bereits heute wendet der ETH-Bereich jährlich rund 190 Mio. CHF aus seinem bestehenden Budget für die Energieforschung auf. Politisch steht 2013 zudem die Erneuerung der Teilnahme am Europäischen Forschungsrahmenprogramm an: «Schweizer Forschende, gerade auch solche aus dem ETH-Bereich, gehören in diesen internationalen Wettbewerben zu den besten, und die Schweiz profitiert auch finanziell davon», unterstreicht der Präsident des ETH-Rats, Dr. Fritz Schiesser. Nochmals intensiver wurde 2012 die Zusammenarbeit des ETH-Bereichs mit der Wirtschaft. «Weniger bekannt, aber mindestens so bedeutend ist die Arbeit des ETH-Bereichs zu Gunsten öffentlicher Güter wie Luft, Landschaft oder Wasser», sagt Schiesser. «Beim Wasser erforschen wir zum Beispiel die Auswirkungen des Klimawandels auf Qualität und Verfügbarkeit, die Bedeutung für die Gewässer, aber auch die unterschiedlichen Nutzungsansprüche und ihre Auswirkungen auf das Ökosystem Wasser.»

Die Schweiz als Wasserschloss Europas

Die Schweiz ist das Wasserschloss Europas: Knapp das Vierfache des Jahresniederschlags (durch­schnittlich 146 cm/Jahr) ist in Seen, Grundwasser, Schnee, Gletschern und Flüssen gespeichert. So verfügt die Schweiz über 6% der Süsswasserreserven des Kontinents, obwohl sie nur 0,6% seiner Flä­che einnimmt. Rund 200 Speicherseen liefern 30% des hier benötigten Stroms. Diese Speicherseen haben darüber hinaus schon heute eine wichtige Rolle, um Wasserabläufe zu regulieren und somit Über­schwemmungen zu vermeiden. Solche Modellrechnungen und Versuche werden an der Versuchsanstalt für Wasserbau und Glaziologie der ETH Zürich durchgeführt. Prof. Dr. Konrad Steffen, Direktor der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL ist überzeugt, dass diese Rolle in Zukunft wichtiger wird. «Mit dem Klimawandel nimmt die Rolle der Gletscher als Wasserspeicher und sommerli­che Wasserquelle ab. Speicherseen müssen einen Teil dieser Funktionen übernehmen. Aber auch ihre Rückhaltekapazität bei Starkniederschlägen wird an Bedeutung gewinnen.» Denn auch mit dem Klima­wandel wird die Schweiz als Ganzes Wasser im Überfluss haben. «Unsere Modellierungen zeigen, dass die Vorräte abnehmen, aber bei keinem Modell auf null gehen. Und die Gesamtabflussmenge bleibt etwa gleich. Regional und saisonal sind jedoch spürbare Folgen zu erwarten. Während die Abflüsse im Hoch­gebirge leicht steigen, nehmen sie im Tessin deutlich ab.» Die Abflussspitzen werden früher im Jahr auf­treten, da die Schneedecke bei höheren Temperaturen früher schmilzt. Wobei das Wetter einzelner Jahre auch in Zukunft abweichen kann. «Dieses Jahr lag fast überall überdurchschnittlich viel Schnee», so Steffen. «Auch am Wochenende vom 20./21. April blieb er bis ins Flachland liegen. Einzelne Extrem­ereignisse sind heute und in Zukunft möglich.»

Chancen der Wasserkraft in der Schweiz

Der Wasserkraft ordnet die Energiestrategie 2050 eine bedeutende Rolle zu. Allerdings kann das geschätzte Ausbaupotenzial von etwas mehr als 3 GWh zusätzlicher Jahresproduktion nur unter optimierten Bedingungen genutzt werden. «Kritisch für die schweizerische Elektrizitätsversorgung ist das Winterhalbjahr»,sagt Prof. Dr. Anton Schleiss, Direktor Labor für Wasserbau EPFL. «Seit 10 Jahren müssen regelmässig bedeutende Strommengen aus dem Ausland importiert werden.»Mit geringfügigen Erhöhungen der bestehenden Talsperren könnte die Winterproduktion um mehr als 2 TWh (das heisst über 10%) gesteigert werden.

Die Vergrösserung des Speichervolumens ist für eine sichere und eigenständige Stromversorgung der Schweiz und ihre vorrangige Stellung im europäischen Strommarkt von ausserordentlicher Bedeutung. Dank der Speicherkraftwerke in den Alpen kann die Schweiz eine Batteriefunktion übernehmen und ihre Position als Lieferantin von Spitzen- und Regulierenergie in Europa verstärken.«Die Zunahme von Alternativenergien wie Wind- und Sonnenenergie wird den Bedarf an Regulierenergie aus Wasserkraft mit hoher Verfügbarkeit erhöhen»,führt Schleiss weiter aus. Damit schweizerische Wasserkraft auf dem europäischen Strommarkt konkurrenzfähig bleibt, muss sie unbedingt flexibler bereitgestellt werden. Dazu kann man bestehende Stauseen vergrössern, die installierten Turbinen- und Pumpenleistungen erhöhen sowie neue Ausgleichsbecken und Triebwassersysteme bauen. «Der Klimawandel wird Produktionsverluste verursachen und neue Regulierungsbecken erfordern. Für die Stromproduktion könnten sich diese Entwicklungen kompensieren und gleichzeitig den Bau und Betrieb flexiblerer Speicherkraftwerke ermöglichen», sagt Anton Schleiss.

Genügend Wasser entbindet nicht von Vorsorge

Trotz Gletscherschmelze wird die Schweiz auch auf lange Sicht nicht unter Wasserknappheit leiden: Vom nutzbaren jährlichen Niederschlag werden aktuell nur 5% (1 Mrd. m3) für die Wasserversorgung verwendet. «Dennoch bleibt die Vorsorge wichtig», sagt Prof. Dr. Janet Hering, Direktorin der Eawag, «Katastrophen wie Schweizerhalle 1986, schleichende Probleme mit Chemikalien aus Siedlung, Verkehr und Landwirtschaft, die Nutzung der Wasserkraft sowie die immer intensivere Landnutzung beeinträchtigen die Wasserqualität und die Gewässer in ihrer Funktion als Ökosysteme.»Deshalb betreibt die Eawag zum Beispiel zusammen mit der Industrie sowie Deutschen und Schweizer Verwaltungsstellen die Rheinüberwachungsstation in Weil am Rhein mit modernster Analytik. Laufend werden dort auch bisher unbekannte Substanzen erkannt und mit «Detektivarbeit» wird nach deren Herkunft gesucht. Für den Umgang mit Abwasser entwickelt die Eawag neue Konzepte: Während in der Schweiz zwar praktisch die gesamte Abwassermenge in Kläranlagen (ARAs) gereinigt wird, bleiben die aufwändig aus dem Wasser entfernten Ressourcen bisher ungenutzt. In der Zürcher ARA Opfikon erforscht die Eawag daher in einem Pilotprojekt, wie aus Abwasser ein schadstofffreier Dünger produziert werden kann – ein Verfahren, das gleichzeitig Energie und Ressourcen spart. Weiter hat die Eawag aufgezeigt, dass in der Schweiz nur noch rund 50% der Seeufer als naturnah einzustufen sind. Für die einheitliche Beurteilung von Seen fehlte jedoch bisher ein Verfahren. Im Auftrag des BAFU hat die Eawag 2012 daher eine Methodik entwickelt, wie die Seen in allen Kantonen nach denselben Kriterien untersucht und bewertet werden können.