FACHBEITRAG: Pumpspeicherwerk Niederwartha

von Gunnar Klack (23/2)

In sanft geschwungenen Bögen schlängelt sich die Elbe von Südosten nach Nordwesten durch Dresden und das Umland. Folgt man ihrem Verlauf rund zehn Kilometer flussabwärts gen Westen aus der Stadt, dann finden sich kurz hinter dem Viertel Cossebaude zwei weitere große Gewässer: die Stauseen Nieder- und Oberwartha. Beide gehören zu einem Pumpspeicherwerk, das hier zwischen 1927 und 1930 errichtet wurde. Dabei handelt es sich um ein Kulturdenkmal, das neben den Stauseen auch die Kraftwerksgebäude und technischen Anlagen beinhaltet. Wie bei vielen Ingenieurbauten liegt der Denkmalwert vor allem in der technischen Bedeutung. Gleichzeitig sind die modernen Ziegelgebäude der Kraftwerksanlage herausragende Beispiele für die Industriearchitektur der 1920er Jahre.

Pumpspeicherwerk Niederwartha: wasserseitige Längsansicht des Maschinenhauses. Die von 1957 bis 1960 hinzugefügten Gebäudeachsen befinden sich rechts, der Farbton ist hier minimal heller und rötlicher (Bild: ProfessorX, GFDL oder CC BY SA 3.0, 2004)

Mit Gestaltungsanspruch

Der Dresdener Architekt Emil Högg entwarf für das Pumpspeicherwerk Niederwartha eine Gruppe kubischer Klinkerbauten, deren Gestaltungsanspruch weit über das Maß einer üblichen Industrieanlage hinausgeht. Am unteren Gewässer befinden sich ein großes Maschinenhaus, eine Werkstatt sowie ein kombinierter Bau für Verwaltung und Schaltwarte. Am oberen Gewässer steht das Einlaufbauwerk; etwa auf halber Strecke zwischen den Gewässern sind Schieberhaus und Wasserschlösser platziert. Besonders ins Auge sticht das große Maschinenhaus, das seinerzeit einer der größten Kraftwerksbauten Europas war. Der langgestreckte Bau für Turbinen und Generatoren stellt sich nach außen viergeschossig dar: Mit drei schmalen Gesimsbändern ist das Äußere horizontal gegliedert, doch der Schein trügt. Im Inneren befindet sich eine einzige große Halle, die sich über die gesamte Höhe des Maschinenhauses erstreckt. Wasserseitig stehen vor der Fassade sieben enorme Schächte. Sechs von ihnen dienen der Entlüftung, einer beherbergt das Treppenhaus. In der Zusammenschau ergibt sich das bekannteste Bild vom Pumpspeicherwerk Niederwartha – eine imposante Längsseite des Maschinenhauses, dessen dunkelrote Backsteinwände und hochaufrechte Betonschächte sich im unteren Wasserbecken spiegeln. Direkt neben dem Maschinenhaus stehen das Werkstattgebäude und die Verwaltung/Schaltwarte.

Das Maschinenhaus und die Verwaltung/Schaltwarte besitzen wunderschöne Details, die an die Architektur des Expressionismus angelehnt sind: Als zackige Sinuswellen gestaltet, könnten die Dachkanten auf den ersten Blick an VT-Faltendächer aus DDR-Zeiten erinnern. Doch weit gefehlt, der expressionistische Dekor verweist die Gebäude eindeutig in die 1920er Jahre. Ein besonderes Schmankerl ist der Treppenturm des Verwaltungshauses, der mit seiner halbrund geschwungenen Form an Erich Mendelsohn erinnert. Wie die Ortsnamen vermuten lassen, befinden sich das untere Gewässer in Niederwartha und das obere Wasserbauwerk 143 Meter höher in Oberwartha. Das Einlaufhaus am Stausee Oberwartha ist – anders als die expressionistischen Bauten von Niederwartha – streng sachlich und rational gehalten. Besonders modern sind hier die Fenster angelegt. Ein komplett umlaufendes Fensterband schließt direkt an die Dachkante an und bildet so ein großes Oberlicht, das wie eine kubische Laterne auf einem massiven Ziegelsockel sitzt.

Pumpspeicherwerk Niederwartha: das Schieberhaus mit umlaufendem Oberlichtband, dahinter die drei Wasserschlösser (Bild: DynaMoToR, CC BY SA 3.0, 2010)

1760 Meter Rohr

Ein für die Funktion essenzielles Bauteil verbindet die Anlagen von Oberwartha und Niederwartha: die 1760 Meter lange Rohrleitung. Hier kann das Wasser je nach Betriebsart durch die drei großen Stahlröhren hinaufgepumpt oder herabgelassen werden. Etwa auf halber Strecke befindet sich noch das Schieberhaus, das wie eine verkleinerte Version des Einlaufbauwerks wirkt. Um Druckstöße innerhalb der Wasserleitungen auszugleichen, die beim Öffnen und Schließen entstehen, besitzen Pumpspeicherwerke sogenannte Wasserschlösser. Dabei handelt es sich nicht um feudale Landsitze mit Burggräben, sondern um nach oben offene Röhren. So kann das Wasser bei abrupten Druckveränderungen in der Hauptleitung ungehindert schnell hochsteigen oder abfallen. In Niederwartha stehen die großen Röhren der Wasserschlösser direkt oberhalb des Schieberhauses.

Die technischen Elemente der Anlage wurden seit 1930 mehrfach umgestaltet. Teile der Maschinensätze und Rohrleitungen hat man ausgetauscht, erweitert oder entnommen. Die relevanteste Veränderung besteht in der Anzahl der Röhren der großen Leitung zwischen den beiden Gewässern. Ursprünglich wurden nur zwei von vier geplanten Röhren ausgeführt, eine dritte kam erst in der Nachkriegszeit hinzu. Doch auch das Maschinenhaus wurde von 1958 bis 1960 gemäß der Originalplanung erweitert, um zwei zusätzliche Maschinensätze unterzubringen. Dieser Eingriff erfolgte – für damalige Verhältnisse – bemerkenswert sensibel: Man verlängerte das Maschinenhaus in der Formensprache des Bestands. Die Ziegelsteine unterscheiden sich geringfügig, aber sichtbar im Farbton: in den 1920er Jahren dunkelbraun, bei der Erweiterung etwas heller und rötlicher.

Pumpspeicherwerk Niederwartha: am unteren Bildrand das untere Staubecken und das Maschinenhaus. Gut zu erkennen ist die Wasserleitung zwischen beiden Becken mit den drei Wasserschlössern (Bild: Henry Mühlpfordt, GFDL oder CC BY SA 3.0, 2006)

Ein besonderer Moment

In Niederwartha entstand 1930 eines der zwei ersten großmaßstäblichen Pumpspeicherkraftwerke überhaupt. Am Hengsteysee bei Herdecke ging fast zeitgleich das sogenannte Koepchenwerk ans Netz. Beide Anlagen konnten jeweils rund 120 – respektive 130 – Megawatt Strom erzeugen, ähnlich wie bei einem zeitgenössischen Kohlekraftwerk. In Deutschland erbrachten Laufwasserkraftwerke bis in die 1920er Jahre meist lediglich wenige Megawatt. Nur eine Handvoll von Anlagen produzierte Strom im zweistelligen Megawattbereich.

Das Pumpspeicherwerk Niederwartha repräsentiert heute einen besonderen Moment in der Geschichte der deutschen Energieversorgung. Erstens gehört es zu den ersten großen Pumpspeicherkraftwerken. Zweitens zeugt es vom Maßstabssprung der Stromerzeugung, von der lokalen zur überregionalen Vernetzung. Drittens steht Niederwartha für die tragende Rolle der Wasserkraft in der frühen Elektrifizierung. Viertens ist die Anlage eng mit der Konsolidierung der deutschen Stromnetze verbunden.

In der Zeit von 1926 bis 1930 herrschte ein Konkurrenzkampf zwischen den großen Stromanbietern. RWE im Westen, Preussen Elektra im Norden und die Bayernwerke im Süden expandierten in einem irrsinnigen Tempo. 1929 wurde mit der “Aktiengesellschaft für deutsche Elektrizitätswirtschaft” (AdE) erstmals so etwas wie ein gesamtdeutsches Energieversorgungsunternehmen gebildet. Diesem Kompromiss war jedoch ein jahrelanger Wettlauf um Versorgungsgebiete vorausgegangen, bei dem gerade die Wasserkraft und die Pumpspeicherwerke eine tragende Rolle gespielt hatten.

Schematische Darstellung der Funktionsweise eines Pumpspeicherwerks (Bild: wdwd, CC BY SA 4.0, 2014)

Laufwasser- vs. Pumpspeicherkraftwerk

Sowohl ein Laufwasserkraftwerk als auch ein Pumpspeicherkraftwerk erzeugen Strom mit bewegtem Wasser, das Turbinen – und damit verbundene Generatoren – antreibt. Doch bei einem Pumpspeicherwerk kommt das Wasser nicht aus einem Fluss. Stattdessen wird es in ein extra hierfür angelegtes Gewässer hochgepumpt, bevor man es zur Stromerzeugung wieder herunterlässt. Die Gesamt-Energiebilanz ist damit sogar negativ, wenn man die Wirkungsgradverluste mit einberechnet: Man verbraucht insgesamt mehr Strom, als man produziert. Das lohnt sich, blickt man auf das Lastenprofil eines Stromnetzes – der Bedarf schwankt über den Tag verteilt enorm. Typische Spitzenlastzeiten sind 20 Uhr abends, ebenso morgens und mittags. Am wenigsten Strom wird nachts zwischen 2 und 6 Uhr benötigt. Dieser Umstand stellt eine Herausforderung für die Stromerzeugung dar, da die installierte Leistung eines Netzes nicht einfach flexibel angepasst werden kann.

Das Beispiel eines Wasserkraftwerks macht anschaulich, wie die produzierte Strommenge immer konstant ist. Das Volumen an Wasser, das sich durch einen Staudamm oder einen Fluss bewegt, schwankt im Laufe eines Tages nicht. Um den Strombedarf zu decken, müsste das Wasserkraftwerk so dimensioniert sein, dass es den absoluten Maximalbedarf des Stromnetzes liefern kann. Zu Zeiten mit geringerem Verbrauch wäre die Leistung überschüssig und könnte nicht genutzt werden. Um diese Verluste zu vermeiden, besitzen alle größeren Stromnetze Spitzenlastkraftwerke. Diese werden gezielt nur dann genutzt, wenn der Bedarf besonders hoch ist. Bei geringem Strombedarf wird die überschüssige Energie genutzt, um das Wasser in Reservoirs zu pumpen. Steigt der Strombedarf wieder, öffnet man die befüllten Becken und verwandelt die potenzielle Energie des hochgepumpten Wassers erneut in elektrische Energie. Ein großflächiges Stromversorgungsnetz ist auch heute nicht ohne Spitzenlastkraftwerke möglich. In den 1920er Jahren entwickelte man die Technik für Stromerzeugung mit Wasserkraft sowohl für Laufwasserkraftwerke als auch für Pumpspeicherkraftwerke in einem Zug.

Pumpspeicherwerk Niederwartha: das Werkstattgebäude links, das Haus für Verwaltung und Schaltwarte mittig, das Maschinenhaus rechts (Bild: Christian Gebhardt, CC BY SA 4.0, 2022)

Die Elektrifizierung

In der Geschichte der Elektrifizierung kommt der Wasserkraft eine besondere Rolle zu. Die ersten Netze mit Edisons Gleichspannungs-System waren örtlich stark begrenzt und erhielten ihren Strom aus kleinen, mit Kohle befeuerten Blockstationen. Für die Errichtung großer moderner Netze waren Hochspannungstechnik, Drehstrom und große Kraftwerke notwendig. In den 1890er Jahren brachte man das System aus Drehstromtechnik, Großkraftwerk und Hochspannungsleitung so weit voran, dass es der lokal produzierten Gleichstromversorgung deutlich überlegen war. Die ersten Großkraftwerke (wie das Edward-Dean-Adams-Kraftwerk an den Niagarafällen) waren Wasserkraftwerke. Mit wegweisenden Erfindungen – von Werner von Siemens, Nikola Tesla oder Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski – wurden schließlich moderne überregionale Stromnetze möglich.

In Deutschland vollzog sich die Elektrifizierung in einem Tempo, das heute unvorstellbar erscheint. Die ersten Gleichstrom-Blockstationen nahmen um 1880 den Betrieb auf, 1906 waren bereits 1.338 Standorte aktiv. Zwischen 1906 und 1913 gingen weitere 2.702 Kraftwerke ans Netz. Im Laufe der 1920er Jahre vollzog sich ein atemberaubender Modernisierungsschub, bei dem die gesamte installierte Leistung des Stromnetzes nochmals deutlich anstieg. 1927 kann als der Zeitpunkt betrachtet werden, zu welchem das deutsche Staatsgebiet vollständig durch Stromversorgungsunternehmen abgedeckt war.

Nur der Bereich um Frankfurt war noch bis 1927 strittig, denn sowohl die Bayernwerke als auch die RWE sahen hier „ihr“ Versorgungsgebiet. Mit einem Abkommen, dem sogenannten Elektrofrieden, wurde die Zuständigkeit schließlich zwischen den beiden Anbietern definiert. RWE hatte 1924 bereits ein ehrgeiziges Vorhaben begonnen, um den Strom mit einer großen Hochspannungsleitung vom Schwarzwald und vom Vorarlberg ins Rheinland und ins Ruhrgebiet zu bringen. Das Wasserkraftwerk am österreichischen Vermuntsee und die Pumpspeicheranlagen am Schluchsee konnten damit große Strommengen an die RWE liefern. 1930 wurde diese Nord-Süd-Leitung mit 220 Kilovolt in Betrieb genommen. In den 1950er Jahren erprobte man hier den bis heute gültigen Standard von 380 Kilovolt Drehstrom für Fernleitungen – Teile dieser Leitung waren bis 1979 in Betrieb.

Pumpspeicherwerk Niederwartha: das Werkstattgebäude im Vordergrund, direkt dahinter das Haus der Verwaltung/Schaltwarte. Im Hintergrund rechts sieht man das Maschinenhaus. Gut zu erkennen ist der abgerundete Treppenturm der Verwaltung und der Schaltwarte (Bild/Titelmotiv: Kolossos, GFDL oder CC BY SA 3.0, 2010)

Mit reduzierter Kraft

Das Pumpspeicherkraftwerk in Niederwartha war keine Randerscheinung in der kontinuierlich verlaufenden Elektrifizierung. Vielmehr bildet es 1930 einen wichtigen Baustein in der rasanten Entwicklung des modernen Stromnetzes. Allein als technisches Denkmal und Artefakt der Industriekultur besitzt die Anlage in der Nähe von Dresden große Bedeutung. Und als Beispiel gelungener Industriearchitektur der 1920er Jahre gilt das Kraftwerk ohnehin. Da ist es umso erstaunlicher, dass heute, 93 Jahre nach Inbetriebnahme der Anlage, noch einige Turbinen in Niederwartha in Betrieb sind. Zwar läuft das Pumpspeicherwerk aktuell mit reduzierter Kraft, aber es produziert immerhin rund 40 Megawatt.

Pumpspeicherwerk Niederwartha: die drei Röhren der Wasserleitung zwischen dem oberen und dem unteren Gewässer. Eine dritte Röhre wurde nachträglich hinzugefügt (Bild: Derbrauni, CC BY SA 4.0, 2021)

Pumpspeicherwerk Niederwartha: Luftbild des unteren Staubeckens. Das Maschinenhaus steht direkt am Wasser. Links im Bild: das Werkstattgebäude sowie die Verwaltung/Schaltwarte. Gut zu erkennen sind ebenfalls die Masten der Umspannanlage (Bild: Carsten Pietzsch, CC0 1.0, 2004)

Pumpspeicherwerk Niederwartha: Werkstattgebäude im Vordergrund, direkt dahinter das Haus für Verwaltung und Schaltwarte. Im Hintergrund rechts sieht man das Maschinenhaus. Gut zu erkennen sind der Dekor der Klinkermauern sowie die ondulierte Dachkanten des Verwaltungs- und Maschinenhauses (Bild: Christian Gebhardt, CC BY SA 4.0, 2022)

Pumpspeicherwerk Niederwartha: das obere Staubecken und das Einlaufbauwerk mit umlaufendem Oberlichtband (Bild: ProfessorX, GFDL oder CC BY SA 3.0, 2004)

Pumpspeicherwerk Niederwartha: das Einlaufbauwerk in Oberwartha mit umlaufendem Oberlichtband (Bild: Printer07, CC BY NC 2.0, via flickr, 2015)