Warum Staudämme gefährlich sind

Der Oroville-Staudamm in Kalifornien, der größte der USA, ist im letzten Frühjahr nur knapp einem Teufelskreis entgangen, der jede Talsperre der Welt bedroht: Sich selbst verstärkende Erosion. Findet das Wasser einen Weg, um unkontrolliert abzufließen, erweitert es die Lücke, so dass mehr Wasser durchströmt und immer mehr Material wegreißt. Bis der Damm komplett zerstört ist und der Stausee leer.

In Oroville waren es kleine Risse und unzulängliche Reparaturen, die dem Wasser einen Angriffspunkt boten. Es unterspülte die Betonplatten des Hauptauslasses und grub metertiefen Canyons – in wenigen Stunden, wohlgemerkt. Das Problem: Wenn Wasser ein Gefälle hinabfließt und dabei den Untergrund abträgt, frisst sich die Erosionsfront bergauf, Richtung Staudamm. Die Gefahr für das Bauwerk war so groß, dass fast 200.000 Menschen evakuiert wurden.

Menschen bauen solche Staudämme seit tausenden von Jahren: um Wasser für die Landwirtschaft zu speichern, um Energie zu gewinnen und nicht zuletzt, um gefährliche Hochwasser zu beherrschen und Überschwemmungen zu verhindern. Aber die goldenen Jahre der Talsperren begannen im 20. Jahrhundert mit den hydroelektrischen Kraftwerken. Große Staudämme, wie sie moderne Technik möglich macht, liefern immense Mengen Energie, und nicht zuletzt künden die Mega-Bauwerke von der technischen Potenz jener Staaten, die sie errichten.

Technische Meisterwerke mit kleinen Tücken

Eigentlich gelten die Dämme als sauber und sicher, weil sie weder Rauch noch Abfall noch Radioaktivität produzieren. Moderne Wasserkraftwerke erzeugen Elektrizität, indem sie Wasser aus dem Staubecken durch Turbinen am Fuß des Dammes leiten. Je höher der Damm, desto mehr Strom: Ein Kubikmeter Wasser pro Sekunde liefert pro zehn Meter Fallhöhe Pi mal Daumen knapp hundert Kilowatt Elektrizität.

Erosionsschäden am Notauslass des Oroville-Staudamms. Im Hintergrund der beschädigte Hauptüberlauf.

Erosionsschäden am Notauslass des Oroville-Staudamms. Im Hintergrund der beschädigte Hauptüberlauf. Bild: Dale Kolke / California Department of Water Resources, CC0

Allerdings haben die Staudämme eine Reihe auf den ersten Blick nicht sichtbare Nachteile. Zum einen erzeugen die Veränderungen am Fluss selbst beträchtliche Umweltprobleme; die reichen von unterbrochenen Fischwanderungen durch die Talsperre selbst bis hin zur Erosion ganzer Inseln und Deltalandschaften, weil der Damm die Sedimente abfängt. Dazu kommen soziale und politische Probleme, denn die Bewohner des zukünftigen Stausees müssen beim Bau ihre Heimat verlassen, und oft überfluten die Reservoirs sehr fruchtbare Flusstäler mit tausende Jahre alten Kulturlandschaften.

Auch der Blick auf das Gefahrenpotenzial liefert eine etwas überraschende Antwort. Gemessen an den direkten Todesfällen sind Staudämme sogar mit die gefährlichste Energiequelle; erst wenn man die erhebliche indirekte Sterblichkeit durch Luftverschmutzung bei Kohle, Öl und Biomasse einrechnet, stehen die Dämme besser da.

Kurios dabei ist, dass es bei der Wasserkraft anscheinend nicht unüblich ist, die größte Katastrophe ihrer Geschichte bei derartigen Rechnungen als unrealistischen Ausreißer zu betrachten. Beim Unglück von Banqiao in den 70er Jahren starben weit über 100.000 Menschen. Wenn man die rausrechnet, ist Wasserkraft sicherer als Wind oder Solar und fast so sicher wie Atomkraft.

Ein anderes Problem ist, dass viele Dämme, die etwa Mitte des 20. Jahrhunderts gebaut wurden, langsam ein gesetzteres Alter erreichen. Das macht die Bausubstanz nicht besser. Gleichzeitig wird immer weniger Geld für Infrastruktur ausgegeben und damit auch für Wartung, besonders in Schwellenländern, die teilweise sehr stark von der Wasserkraft abhängig sind. Aber nicht nur dort: Die halbgaren Reparaturen am Oroville-Damm sind Symptom eines deutlich größeren Problems.

Riskante Altlasten

Aber gerade die Dämme des 20. Jahrhunderts sind nicht nur alt – viele von ihnen haben vermutlich erhebliche Designfehler, weil man die Macht der Erosion unterschätzte. Auch hier steht der Oroville-Damm, geplant in den 1960er Jahren, für ein globales Problem. Das bekannteste Symbol für solche technisch-politische Hybris ist aber vermutlich der Staudamm von Mossul im Irak.

Dieser Damm gilt mit einer gewissen Berechtigung als gefährlichste Talsperre der Welt. Mit dem Bau dieses Prestigeprojekts feierte Saddam Hussein seine Kontrolle über den kurdischen Norden des Landes, das Projekt setzte er gegen erhebliche Sicherheitsbedenken durch. Das Gestein im Untergrund des Bauwerks bestehe aus zerklüftetem Kalkstein und sei ungeeignet für ein Reservoir an dieser Stelle, warnte seinerzeit schon der Bauträger.

Zerstörte Häuser nach dem Bruch der South-Fork-Talsperrre, Pennsylvania 1889.

Zerstörte Häuser nach dem Bruch der South-Fork-Talsperre, Pennsylvania 1889. Bild: Ron Shawley,1889 Johnstown Flood, CC-By 3.0

Nun fließt Wasser aus dem Stausee im Untergrund unter dem Damm durch das zerklüftete Gestein und trägt es permanent ab – auch hier ein sich selbst verstärkender Erosionsprozess. Wie schnell sich der Kalk tatsächlich auflöst, weiß niemand so ganz genau. Einige Kilometer Flussabwärts liegt die namensgebende Stadt Mossul, die mehrere Meter tief unter Wasser stünde, sollte der Damm versagen.

Das bemerkenswerteste Beispiel für extreme Erosion an Staudämmen liefert aber der Kariba-Damm am Sambesi. Dieser Staudamm ist so gebaut, dass Wasser in großem Strahl aus einem Auslass im Damm austritt und frei in ein Becken am Fuß des Damms fällt. Dieses Becken, der Plunge Pool, ist durch das herabstürzende Wasser inzwischen etwa hundert Meter tief und hat sich bis auf zehn Meter an den Fuß des Damms herangefressen. Jetzt will man mit erheblichem Aufwand den Plunge Pool erweitern, so dass sich die Erosion verlagert. Oder so. Die Logik klingt mir ein bisschen nach Verzweiflungstat und selbst Fachleute geben zu, dass niemand weiß, ob es funktioniert.

Das Wasser ist im Ernstfall stärker

Das Problem bei Staudämmen ist die potenzielle Energie des Wassers dahinter, also die Energie, die es freisetzt, wenn es aus dem Reservoir hinab in das Tal dahinter fließt. Bei einem Wasserkraftwerk will man möglichst viel potenzielle Energie haben, deswegen sind die Dämme möglichst hoch: Je größer das Reservoir, desto mehr Wasser, je größer die Fallhöhe, desto mehr Energie.

Das summiert sich bei großen Dämmen: Talsperren von Kariba, Oroville und Glen Canyon haben jeweils eine Leistung von einem Gigawatt oder etwas darüber, vergleichbar mit einem handelsüblichen Atomkraftwerk. Es geht aber auch noch weit größer: Der umstrittene Itaipu-Staudamm liefert etwa 14 Gigawatt, der Drei-Schluchten-Damm über 22. Unfälle, die diese Energie unkontrolliert freisetzen, gehören zu den zerstörerischsten technischen Katastrophen überhaupt.

Tatsächlich versagen Staudämme immer mal wieder, und meistens gibt es dabei Tote. Wegen der freigesetzten Energie ist die Flutwelle eines gebrochenen Staudammes ein ganzes Stück zerstörerischer als ein normales Hochwasser. Das sieht man ganz gut an der Katastrophe von Vajont, als ein Erdrutsch eine etwa 200 Meter hohe Flutwelle über die Dammkrone schwappen ließ. Der Damm blieb zwar stehen, aber das übergeschwappte Wasser bahnte sich als Lawine aus Geröll, umgestürzten Bäumen, Wasser und Trümmern einen Weg durchs Flusstal; tausend Menschen starben.

In Deutschland brach zuletzt 2002 der knapp 30 Meter hohe Damm des Rückhaltebeckens Glashütte. Die Flutwelle richtete erheblichen Sachschaden an, aber da das Einzugsgebiet der Elbe durch das “Jahrhunderthochwasser” ohnehin mehr oder weniger komplett unter Wasser stand, blieb das nur eine Randnotiz. Deutschland gilt allerdings als Hochrisikoland für Staudamm-Katastrophen.

Auch in Deutschland gibt es eine ganze Reihe Staudämme.

Edertalsperre in Hessen,vom Uhrenkopf aus gesehen. Bild: Membeth, CC0, via Wikipedia

Bei uns gibt es nicht nur über 300 Dämme mit Höhen über 15 Metern (die damit als große Dämme gelten), sondern haufenweise kleinere, die neben der Stromerzeugung auch dem Hochwasserschutz (zum Beispiel eben das Rückhaltebecken Glashütte) und der Trinkwassergewinnung dienen. Die stehen in einem der am dichtesten besiedelten Länder der Welt samt hoch entwickelter Infrastruktur, entsprechend groß wären die Folgen.

Die Damm-Kaskaden im Himalaya

Der große Dammbau-Boom samt entsprechender Risiken findet allerdings in Asien statt. Schon beim Drei-Schluchten-Damm in China gibt es eine Sicherheitsdebatte: der gigantische Stausee macht demnach die Hänge um das Reservoir instabil. Das Gelände an den Ufern des Stausees ist oft steil, und ein großer Erdrutsch nahe am Damm könnte eine große Flutwelle über die Dammkrone in das Tal dahinter schwappen lassen. Mit Konsequenzen wie in Vajont, nur eben in einer deutlich dichter besiedelten Ecke.

Der 2008 fertig gestellte Drei-Schluchten-Damm ist aber nur der Anfang. In der gesamten Himalaya-Region geht der Trend zu wirklich gigantischen Bauwerken, und nun machen auch Chinas Nachbarstaaten mit: Auch Indien und Pakistan bauen Mega-Staudämme in den Schluchten jener Flüsse, die vom Tibet-Plateau herabfließen.

Aber speziell diese Projekte sind verwundbar durch Naturgewalten. Das Gebirge wird regelmäßig von schweren Erdbeben erschüttert, und viele der Flüsse folgen Schwächezonen im Gestein – eben jenen Verwerfungen, an denen sich die Spannungen in der Kruste in Form von Erdbeben abbauen, in dem zwei Gesteinskörper gegeneinander verrutschen. Das ist schlecht für einen Damm, dessen Enden an je einem dieser Gesteinskörper verankert sind. Und es geht nicht nur um eine einzelne Staumauer pro Fluss.

Tatsächlich planen China und die umgebenden Länder ganze Kaskaden von Reservoirs, die die Oberläufe der Flüsse des Himalayas effektiv in eine Kette von Seen verwandeln. Ein Beispiel ist die North Indus River Cascade, die Pakistan in Kooperation mit China bauen wird. Die fünf geplanten Dämme werden zusammen etwa 22 Gigawatt Leistung erzeugen, mehr als die drei größten Atomkraftwerke der Welt zusammen. Geplant sind noch weitere größere Kaskaden mit bis zu 20 Staudämmen.

Jede diese Seenketten ist im Grunde eine Reihe von Dominosteinen: Hat ein Damm erst einmal versagt, addieren sich am nächsttieferen Damm die Wassermassen beider Reservoirs, und so weiter. Eben das geschah 1975 in China. Dort brach nach außergewöhnlichen Regenfällen der Damm des Banqiao-Reservoirs. Die resultierende Flutwelle überrollte Dutzende weitere Staumauern – einige der Reservoirs flussabwärts zerstörte die Armee – und tötete eine bis heute unbekannte Anzahl Menschen. Schätzungen reichen bis zu 230.000 Toten.

Machtdemonstrationen in der Konfliktzone

Die neuen Kaskaden-Dämme im Himalaya sind nicht nur durch Starkregen verwundbar, sondern auch durch Erdrutsche an den steilen Hängen und nicht zuletzt Erdbeben – und die werden sie womöglich selbst auslösen. Vorbild ist da das schon erwähnte Sichuan-Erdbeben von 2008. Der Zipingpu-Damm, möglicherweise verantwortlich für das Beben, hielt zwar stand, viele Gebäude aber nicht. Zigtausende Menschen starben.

Warum also baut man angesichts solcher Gefahren heute gerade in Asien so viele Mega-Staudämme? Dafür gibt es vermutlich mehrere Erklärungen. Einerseits ist der Kram, bei allen Nachteilen, immer noch eine bessere Energiequelle als Kohleverfeuerung oder gar die Biomasse, mit denen ein großer Teil der Bevölkerung im ländlichen Asien immer noch kocht. Zumal die Täler schon reichlich da sind und nur darauf warten, genutzt zu werden.

Zum anderen dürften die Megabauwerke im Wettstreit der asiatischen Superstaaten Indien und China schlicht als Machtdemonstration dienen – nicht nur um technische Potenz zu demonstrieren, sondern auch, um Präsenz in den nach wie vor umstrittenen Gebirgsregionen zu zeigen. Aber an beidem regt sich auch Kritik: Die Bauvorhaben tragen dazu bei, die Spannungen zwischen den Rivalen zu verschärfen, in einem nuklearen Dreiländereck, in dem es an den Grenzen immer wieder zu Zwischenfällen kommt.

Außerdem ist gerade in Indien der Nutzen der Bauwerke umstritten: Kommt der Strom überhaupt bei der Bevölkerung an, oder sind die Großprojekte gleich ein doppeltes Geschenk für eine kleine industrielle Elite? In den 1950er Jahren gab es dort schon einmal einen Staudamm-Boom, damals zur Bewässerung in der Landwirtschaft. Hinterher allerdings war die Ernüchterung groß: Die Projekte waren ineffizient und schlecht geplant, die Landbevölkerung profitierte kaum. Gut möglich, dass auf den neuen Boom des 21. Jahrhunderts ähnliche Ernüchterung folgt. Und vielleicht bekommt man dieses Mal noch einen Atomkrieg obendrauf.

Ich bin gelernter Chemielaborant und habe ab 1999 in diesem Beruf gearbeitet. Anschliessend habe ich an der Uni Hamburg Chemie studiert. Seit dem Abschluss Ende 2006 veröffentliche ich Beiträge in meinem Fischblog und verkaufe Artikel an andere Publikationen. Seit 2008 wohne ich im Raum Heidelberg und bin bei Spektrum der Wissenschaft für das Blogportal Scilogs verantwortlich. Daneben arbeite ich als freier Journalist und Redakteur unter anderem für die digitalen Angebote von Spektrum, veröffentliche auf verschiedenen Social-Media-Plattformen und experimentiere mit Mobile Reporting. Zu meiner Webseite

9 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Hier Aufnahmen von den Arbeiten am Oroville-Damm:
    https://imgur.com/gallery/YgatJ

    Gefunden in dieser Unterhaltung:
    https://www.reddit.com/r/WTF/comments/7x6cqo/1_year_ago_today_200000_people_were_evacuated_in/
    (Da sind noch mehr Aufnahmen von der Beinahekatastrophe 2017.)

    Die Ausmaße der Geschichte sind enorm. Ein Aspekt, der nicht immer erwähnt wird: Bei einem Dammbruch würden ja nicht nur die Verwüstungen durch die Wassermaßen entstehen, sondern auch sämtliche Nutznießer des Damms sofort “trockenlegen” – das kann je nach Ausmaß des Schadens sogar noch größere Auswirkungen haben als der eigentliche Dammbruch, weil sich die Wasserversorgung nicht so schnell wiederherstellen läßt, wenn überhaupt.
    (Ich will damit nicht das Unglück der Evakuierten und Ertrunkenen relativieren, sondern auf weitere Folgen hinweisen.)

  2. Sorry,aber Studämme sind ein Segen und im Gegensatz zu Atomkraft und Kohleverbrennung auch nicht gefährlicher.

    Gibt es einen Supergau sind vll 100k direkt betroffen,aber mindestens mehrere Millionen sind von der Strahlung und deren Spätfolgen betroffen.Gebiete 100te Jahre verseucht und unbewohnbar.Mögliche Mutationen mal gar nicht mitgerechnet weil nur möglich und nicht sicher.
    Bei einem Staudamm sind die Folgen dagegen regional begrenzt.Auch der Zeitraum
    ist eher begrenzt.

    Unabhängig davon führen extreme Regenfälle auch ohne Staudamm zu Überflutungen mit verherrenden Ausmaßen.Komen so oder so vor,vielleicht sogar häufiger.

    Von den Folgen der Kohleverbrennung fange Ich mal gar nicht an.Wieviele Lebensjahre deswegen flöten gehen kann man nur ahnen.

    • Gibt es einen Supergau sind vll 100k direkt betroffen,aber mindestens mehrere Millionen sind von der Strahlung und deren Spätfolgen betroffen

      Ja genau, wie viele sind denn von Fukushima und seinen Spätfolgen betroffen?

      Kein einziger Mensch kam direkt durch Strahlung um; die indirekten Tode wurden auf 240 bis 360 geschätzt. Das, verursacht durch einen Tsunami, der 15.000 Menschen tötete, 270.000 Häuser vernichtete und ganz sicher mehr Umweltschaden angerichtet hätte, als es ein Supergau jemals hätte können.
      Der Supergau war also nicht mal annähernd so schlimm, wie die Katastrophe, die als Auslöser herhalten musste. Und das war ein unsicheres, veraltetes Kraftwerk der gleichen Generation wie Tchernobyl, gebaut in einer Katastrophenregion.

      Genau deswegen ist Atomkraft die sicherste Energiequelle. Der Rest der Welt setzt aus gutem Grund auf diese Art von Energie, die sind nicht einfach nur rücksichstloser oder dümmer als Deutschland. Merkel hat lediglich deswegen Kernkraftwerke abgeschaltet, weil sie die Arbeitnehmer und Industrielle hinter der Kohleindustrie als wichtiger eingeschätzt hat.

      Das ist ja das witzige, die Leutchen in Deutschland haben so eine paranoide Angst vor und protestieren immer gerne gegen Atomkraftwerke, aber sich tatsächlich über mögliche Folgen und Risiken zu informieren, dafür sind sie dann wieder zu faul.

  3. Was für ein Quatsch, natürlich hat jede Technologie seine Vor und Nachteile und somit hat Wasser auch nicht nur vorteile. Aber man kann direkte Todesfolgen von einem gebrochenen Staudamm nicht mit Tschernobyl, einer gegend die nichtmehr menschlich bewohnbar ist vergleichen! Genausowenig die komplette erderwärmung etc. mit einer lokalen einmaligen überschwemmung!!! Es gibt die möglichkeit einer lokalen gefahr oder einer Globalen. Und auch der unterschied, dass bei richtiger Handhabung mit Wasser kaum großartige unbehebbare Probleme entstehen, bei den anderen genannten Technologien aber z.b. Atommüll der fast ewig besteht (der Mensch noch keine Technische Lösung gefunden hat) oder Kohle etc. für die auch noch keine Massentaugliche Technische Lösung gefunden wurde…
    Somit ist Wasser natürlich nicht Perfekt, aber eine der besten möglichen (Teil)-Lösungen (da nicht ausreichend vorhanden).

      • Halo Herr Fischer, mal ne andere Frage:
        “Je höher der Damm, desto mehr Strom: Ein Kubikmeter Wasser pro Sekunde liefert pro zehn Meter Fallhöhe Pi mal Daumen knapp hundert Kilowatt Elektrizität.”

        Ich verstehe die Gleichung nicht: Für die potentielle Energie (Masse und Höhenunterschied) ist doch die Sekunde egal? Wären das dann 100kW/sec.? Also 360.000kW/h ?

        Im drittletzten Absatz schreiben Sie “Einerseits ist der Kram, bei allen Nachteilen, immer noch eine bessere Energiequelle als Kohleverfeuerung oder gar die Biomasse, mit denen ein großer Teil der Bevölkerung im ländlichen Asien immer noch kocht.”

        Das mit dem “Kram” ist vermutlich ein übriggebliebener Platzhalter oder? Das wurde auch schon leleganter formuliert.. 🙂

        mfG, Allons!

        • Moin Allons,
          naja, Eleganz ist überschätzt. 😀
          Das hydroelektrische Kraftwerk soll ja auch irgendwo was bringen, und dafür ist nicht die potenzielle Energie per se entscheidend, sondern die Leistung. Also zum Beispiel wenn ich schnell ein Loch in die Wand bohren will, müssen schon so 500 Watt bei mir ankommen. Die gleiche Energie über zwei Nachmittage verteilt bringt mir da gar nichts. Deswegen macht es eben nen Unterschied, ob der Kubikmeter in der Sekunde oder pro Minute da durch läuft, und es ist sinnvoll, die potenzielle Energie des Wassers gleich in Leistung umzurechnen.
          Hilft das weiter?
          Lars

  4. Nun..

    Ich behaupte, jede Technologie kostet ihren Preis. Kommt wohl nur darauf an, WAS wir letztlich bereit sind, dafür an “Leben” zu geben, oder?

    Kingt vielleicht blöd, aber es hat noch nie etwas umsonst gegeben, man musste schon immer gewisse “Opfer” bringen.

    Ist wohl letztendlich eine Entscheidungsfrage, was der Mensch an sich bereit ist, für all seine “Fortschrittlichkeit” zu geben…

Schreibe einen Kommentar