Site C Dam: Kanadas kühnstes Projekt für saubere Energie

Ingenieurtechnische Herausforderungen des Site C Dam

Einige Megaprojekte zeichnen sich durch die extreme Präzision ihrer Technologie aus, wie das James-Webb-Weltraumteleskop oder der CERN-Teilchenbeschleuniger. Andere versuchen, die Menschheit zu neuen Grenzen zu führen, wie die Artemis-Missionen.

Und andere Megaprojekte beeindrucken allein durch das schiere Ausmaß des Vorhabens. Ein Beispiel ist der kürzlich gestartete Wasserkraftdamm „Site C“ im Nordosten von British Columbia, Kanada.

Quelle: Engineering Source Record

Dies ist eines der größten Infrastrukturprojekte Kanadas bis heute, mit zivilen Bauarbeiten im Wert von 1,3 Mrd. $. Der Damm ist an der Basis 500 m breit und verjüngt sich an der Spitze auf nur 10 m. Insgesamt hat das Projekt mehr als 11,8 Mrd. $ gekostet.

Quelle: Acciona

Zusätzlich zu seinem Umfang musste das Projekt die harten Winterbedingungen der kanadischen Berge sowie strenge Umwelt- und Sicherheitsvorschriften bewältigen.

Letztendlich wird es so viel Energie erzeugen wie ein Kernkraftwerk oder mehrere fossile Kraftwerke, jedoch ohne CO₂-Emissionen oder nuklearen Abfall.

Die Wasserkraftprojekte des Peace River

Hydrologie des Peace River Beckens

Der Peace River ist ein fast 2.000 km (1.200 Meilen) langer Fluss in den Rocky Mountains von British Columbia.

Der Peace River ist ein Nebenfluss des Mackenzie River und Teil des Finlay‑Peace‑Slave‑Mackenzie-Flusssystems, dem 13. längsten Flusssystem der Welt.

Quelle: Geology Page

Site C ist der dritte Damm am Peace River, einer von vier großen Dämmen, die in einem ersten Vorschlag Mitte des 20. Jahrhunderts zum Bau in Betracht gezogen wurden.

Die ersten beiden wurden 1968 bzw. 1980 gebaut und erhielten die Namen W. A. C. Bennett Dam und Peace Canyon Dam.

Der Bennett Dam hat eine Kapazität von 3,9 GW und ist der drittgrößte künstliche See in Nordamerika. Der Peace Canyon Dam hat eine Kapazität von 700 MW.

Quelle: NiCHE

Beide Dämme werden von BC Hydro (British Columbia Hydro and Power Authority) verwaltet. Das Energieversorgungsunternehmen ist der Hauptstromversorger des Bundeslandes und bedient mehr als 4 Millionen Kunden, 95 % der abgedeckten Bevölkerung.

Insgesamt hat BC Hydro zwischen 1960 und 1980 sechs große Wasserkraftprojekte abgeschlossen. Bis heute stammt der überwiegende Teil der Stromproduktion von BC Hydro aus sauberen oder erneuerbaren Quellen.

Der vierte vorgeschlagene Damm im British‑Columbia‑Abschnitt des Peace River, Site E, liegt nahe der Grenze zwischen BC und Alberta. Das Projekt wurde im Planungsprozess während der Anhörungen 1982 abgesagt.

Wiederbelebung des Site‑C‑Projekts und Planungszeitplan

Site C wurde ebenfalls Anfang der 1980er Jahre als Damprojekt abgelehnt, wegen Zweifel an der Wirtschaftlichkeit des Vorhabens und dem Bedarf an seiner Stromerzeugungskapazität.

Die Option wurde bereits 2004 erneut geprüft, als BC Hydro Gespräche mit den First Nations, der Provinz Alberta und den lokalen Gemeinschaften aufnahm. Nach umfangreichen Analysen der Auswirkungen des Damms (Umwelt, Wirtschaft, Soziales, Kulturerbe und Gesundheit) begann 2015 der Bau.

Site C Wasserkraftdamm

Übersicht

Der Wasserkraftdamm wird eine Nennkapazität von 1.100 Megawatt (1,1 GW) haben und etwa 5.100 Gigawattstunden (GWh) Strom pro Jahr erzeugen. Das reicht aus, um etwa 450.000 Haushalte pro Jahr in British Columbia oder 1,7 Millionen Elektrofahrzeuge zu versorgen.

Die Stromerzeugung erfolgt durch 6 Generatoren, von denen jeder über 180 MW Strom erzeugen kann, bzw. jede Turbine mit einer Leistung von 250.000 PS.

Quelle: Construct Connect

Der Erddamm ist etwa 1.050 Meter lang und 60 Meter hoch (3.450 Fuß lang und 200 Fuß hoch) und umfasst 16 Millionen Kubikmeter Material (565 Millionen Kubikfuß). Das Projekt verbrauchte 950.000 Kubikmeter Beton (33,5 Millionen Kubikfuß). Dieser Betondamm soll mindestens 100 Jahre halten.

Der Wasserreservoir wird 83 Kilometer lang (51 Meilen) sein und bis zu dreimal so breit wie der aktuelle Fluss.

Der Damm besteht aus 2 Teilen: einem Erddamm, der den größten Teil des Flusses blockiert, sowie dem Kraftwerk und der Überlaufanlage in einer gebogenen L‑Form, mit Zufahrtsstraßen zu beiden Seiten des Damms.

Das Projekt wird über zwei 500‑Kilovolt‑AC-Übertragungsleitungen an das kanadische Stromnetz angeschlossen.

Quelle: Straight

Generatoren und Turbinen‑Spezifikationen von Site C

Jede Turbine kann mit einer Sekunde maximaler Durchflussmenge ein olympisches Schwimmbecken füllen. Sie enthalten insbesondere massive „Runner“, das Bauteil, das den Wasserfluss in mechanische Energie umwandelt, und messen 4,2 Meter in der Höhe und 7,4 Meter im Durchmesser (14 Fuß hoch & 24 Fuß im Durchmesser).

„Der Runner ist Teil des Turbinenbaus. Er wandelt die potenzielle Energie des Wassers im Reservoir in Rotationsenergie um, um den Generator anzutreiben.“

Matthew Thompson – technischer Teamleiter für Site C.

Die Turbinen, Runner und Druckrohre wurden alle in Brasilien hergestellt.

Quelle: SewerView

Sie durchliefen eine lange Seereise vom Atlantik über den Panamakanal bis zur Pazifikküste, um schließlich bei Site C anzukommen.

Strategie zur Flussumleitung beim Bau von Site C

Beim Bau eines Wasserkraftdamms ist ein Hauptproblem, dass Bauarbeiten im Flusslauf nicht möglich sind, solange der Fluss fließt. Meistens wird dies durch das Ausheben eines parallelen Flussbettes und die Umleitung des gesamten Flusses für die Baujahre gelöst.

Im Fall von Site C wurde ein noch ambitionierterer Ansatz gewählt. Zwei massive Tunnel wurden ausgehoben. Jeder war 800 Meter lang (2600 Fuß) und 11 Meter im Durchmesser (36 Fuß) und war von 2020 bis 2024 in Betrieb.

Quelle: Acciona

Die Tunnel werden nun geschlossen und verfüllt, sodass das Wasser des Peace River wieder seinen normalen Lauf nimmt und den Site‑C‑Damm erreicht.

Füllung

Seit dem Schließen der Tunnel wurde das Reservoir im Sommer 2024 in 11 Wochen gefüllt, wobei die Wasserstände täglich um 30 cm bis drei Meter stiegen.

Insgesamt wird das Reservoir eine Fläche von 9.330 Hektar (23.000 Acres) haben.

Viele Straßen und die umliegende Infrastruktur mussten neu gebaut und neu gestaltet werden, um die neue Wasserlinie und das Wasserreservoir zu bewältigen, das viel breiter wurde als das frühere Flussbett.

Quelle: Site C Project

Die Stabilität der Reservoirseite, die durch Wassererosion potenziell einstürzen könnte, wurde ebenfalls modelliert und vorhergesagt und wird in diesen frühen Füllphasen ständig überwacht.

Ein problematischer Bau

Harte Bedingungen

Neben der Größe des Projekts stellte das Klima am Bauort eine zusätzliche Herausforderung dar. Der Damm liegt weit im Norden, sodass nicht das ganze Jahr über alle Arbeiten möglich waren.

Stattdessen mussten die sechs Wintermonate auf Planung, Tunnelgrabungen, Bohrungen und Verpressungen (Einbringen von Beton zur Verstärkung der Tunnel) beschränkt werden. Die Temperatur fiel zeitweise auf bis zu -31 °C / -23,8 °F.

Quelle: Acciona

Als im Frühjahr die Temperaturen stiegen, beschleunigte sich der Bau des Betondamms. Auf dem Höhepunkt des Baus im Jahr 2023 waren mehr als 6.000 Arbeiter auf dem Projekt.

Ein solches Megaprojekt ist zudem sehr gefährlich für die Arbeit. Zum Beispiel starben fast einhundert Menschen beim Bau des Hoover Dam in Nevada in den 1930er Jahren.

Technologie hilft, insbesondere durch den Einsatz von RID‑ausgestatteten Helmen, die schwere Maschinenführer warnen, wenn Arbeiter in der Nähe sind. Zum Teil dank dieser Ausrüstung gingen während des gesamten Bauprojekts keine Menschenleben verloren.

Kontroversen

Lokale Auswirkungen

Obwohl das Projekt voraussichtlich kohlenstoffarme Elektrizität für British Columbia im Kontext der Elektrifizierung von Verkehr und Heizung liefert, war das Site‑C‑Projekt nicht ohne Kontroversen.

Die erste war die Auswirkung auf die Kultur und Lebensweise der First Nations.

Der Site‑C‑Damm würde „Hunderte von Gräbern und zeremoniellen Stätten auslöschen“.

Würde er gebaut, würde Site C die Rechte der First Nations nach Vertrag 8 verletzen und sie bis zur Lächerlichkeit irrelevant machen.“

David Suzuki Foundation

Verrottende Bäume und organisches Material im neu überfluteten Reservoir könnten über viele Jahre hinweg giftiges Methylquecksilber freisetzen, was die Jagd und Fischerei in der Region sowie die traditionellen Lebensweisen weiter schädigt. Die erzwungene Umsiedlung der dort lebenden Menschen, die das zukünftige Reservoir bewohnen, verstärkte die Störungen.

Da dies bereits beim Bau des Bennett Dam geschah, sind diese Befürchtungen verständlich. Dennoch reichten diese Einwände letztlich nicht aus, um das Projekt zu stoppen.

Schließlich trägt die Auswirkung auf die lokale Landwirtschaft, die auf das einzigartige Mikroklima der Ufer des Peace River angewiesen ist, zur wirtschaftlichen und ökologischen Belastung des Damms bei.

„Die tiefen alluvialen Böden des Ost‑West‑Peace‑River‑Tals, das lange nördliche Tageslicht in der Wachstumsperiode und das Mikroklima für die Landwirtschaft könnten Früchte und Gemüse produzieren, die den Nährstoffbedarf von über einer Million Menschen pro Jahr decken.“

David Suzuki Foundation

Da British Columbia über 57 % der frischen Gemüse importiert, stellte dies die Entscheidung, diese Flächen zu überfluten, anstatt sie produktiver zu nutzen, in Frage.

Wirtschaftlichkeit

Ein Grund, warum das Site‑C‑Projekt in den 1980er Jahren abgesagt wurde, war, dass die Wirtschaftsstudie von BC Hydro dafür kritisiert wurde, zu optimistisch hinsichtlich seines Wirtschaftsmodells zu sein.

Ein Streitpunkt ist das Wachstum des Stromverbrauchs.

„Im Jahr 2007, als Site C erstmals erneut geprüft wurde, behauptete Hydro, dass das Lastwachstum jährlich konstant zwei Prozent betragen würde.“

„British Columbia sollte bis 2016‑17 70 Terawattstunden pro Jahr verbrauchen. Stattdessen verbrauchen wir 60.“

Harry Swain – ehemaliger stellvertretender Bundesminister für Industrie Kanada und Indian- und Nordangelegenheiten Kanada.

Möglichkeiten bestehen, den erzeugten Strom in die USA oder nach benachbartes Alberta zu exportieren. Insgesamt ist die wirtschaftliche Rentabilität des Projekts, zumindest in den nächsten zehn Jahren, unsicher.

Allerdings ist es, angesichts der zu erwartenden Beschleunigung der Elektrifizierung des Verkehrs in diesem Zeitraum und der über 100‑jährigen Lebensdauer des Damms, wahrscheinlich, dass dies langfristig eine wertvolle Quelle kohlenstoffarmer Energie sein wird.

Zusätzlich könnte die Verfügbarkeit von billigem und kohlenstoffneutralem Strom in der Region die zukünftige Nachfrage beeinflussen, wobei möglicherweise einige Industrien dorthin verlagern, um ihn zu nutzen, selbst wenn dies ein langsamer Prozess ist.

Zum Beispiel könnten die gigawattgroßen KI‑Rechenzentren, die weltweit gebaut werden und nun dringend stabile und kohlenstoffarme Energie benötigen, künftig British Columbia in Betracht ziehen.

Abmilderung ökologischer Auswirkungen

Bären wurden vor der Befüllung des Reservoirs gefangen, betäubt und umgesiedelt.

Ein temporärer Fischaufstieg wurde gebaut, um Fischen während des Baus die Aufwärtswanderung im Peace River zu ermöglichen, um die Auswirkungen auf die aquatischen Ökosysteme so weit wie möglich zu reduzieren.

BC Hydro hat außerdem verschiedene flachwasserige Lebensräume wiederhergestellt und das Ufervegetation wieder aufgebaut, um das aquatische Leben zu unterstützen.

Eine weitere Abmilderungsstrategie zielte auf CO₂-Emissionen ab. Normalerweise hängt der Dammbau stark von großen Lastwagen ab, um die Millionen Tonnen Material zu transportieren, die für den Erddamm benötigt werden.

Stattdessen wurde ein fast fünf Kilometer langes Förderband gebaut, um Gletschermaterial (Ton, Schluff, Sand, Kies und Felsbrocken), das Kernmaterial des Erddamms, zu transportieren.

Da das Förderband mit Strom betrieben wird, hat dies die Emissionen um mehr als 1.500 Tonnen CO₂ reduziert.

Quelle: STM

Insgesamt war das Projekt nicht ohne ökologische Auswirkungen, sollte jedoch nach einigen Jahren keine langfristigen Schäden am lokalen Ökosystem verursachen und Kanada dabei helfen, seine CO₂-Emissionen zu reduzieren.

Fazit

Der Site‑C‑Damm ist eines der ehrgeizigsten Energieprojekte Kanadas seit Jahrzehnten und liefert die Menge an sauberer Stromerzeugung, die einem Kernkraftwerk entspricht.

Es ist zudem ein beeindruckendes technisches Meisterwerk, das die Umleitung eines gesamten großen Flusses über Mega‑Tunnel, den Transport von Millionen Tonnen Material und den Transport massiver Turbinen und zugehöriger Ausrüstung aus Brasilien umfasst.

Vielleicht noch beeindruckender ist die hohe Sicherheit des Projekts, die zeigt, dass groß angelegte Infrastrukturen heute unter Bedingungen gebaut werden können, die für Arbeiter vor einem Jahrhundert kaum vorstellbar waren.

Das soll nicht heißen, dass es keine Auswirkungen auf die lokale Fauna und Flora sowie die einheimischen Bewohner der Region hatte.

Wie bei vielen ehrgeizigen Vorhaben war es Mittelpunkt von Kontroversen, und die Frage seiner Wirtschaftlichkeit wird heftig diskutiert.

Dennoch wird, da immer mehr Strom von Elektroautos, Wärmepumpen und digitaler Infrastruktur verbraucht wird, diese saubere Elektrizität wahrscheinlich eher früher als später gut genutzt werden. Da die globalen CO₂-Emissionen noch immer weit über den angestrebten Werten zur Begrenzung der Erderwärmung liegen, wird ein großes Wasserkraftprojekt wie Site C wahrscheinlich helfen, zusammen mit dem großflächigen Ausbau von Wind- und Solarenergie.

Investitionen in nachhaltige Energie

GE Vernova

Entstanden aus der Aufspaltung des riesigen Industriekonglomerats General Electric (GE.TO ) (GE), ist GE Vernova (GEV ) der Zweig, der sich der Energieerzeugung, insbesondere der Turbinentechnologie, widmet.

Damit ist GE Vernova der direkte Erbe der von Thomas Edison gestarteten Tätigkeit, da GE 1918 ein Pionier im Bereich der Wasserkraft war, mit den drei 12.000‑Volt‑Generatoren am Niagara Falls. GE war zudem 1972 ein Vorreiter im Hochspannungs‑Gleichstrom (HVDC), der heute noch eine wichtige Technologie für Stromnetze ist und ein starkes Geschäftsfeld für das Unternehmen darstellt.

Das Unternehmen ist nach wie vor ein Gigant in der Stromerzeugung, wobei seine Expertise in der Turbinenproduktion für Wasserkraft, Kernkraft und Windenergie sowie für fossile Kraftwerke relevant ist. GE betreibt beispielsweise derzeit 55.000 Windturbinen und 7.000 Gasturbinen, und basierend auf der Technologiebasis des Unternehmens erzeugen diese zusammen mit vielen Wasser- und Kernkraftwerken etwa 25 % des weltweiten Stroms.

Quelle: GE Vernova

GE ist ein enger Partner vieler der weltweit größten Versorgungsunternehmen und letztlich das Rückgrat ihrer jeweiligen Länder‑ oder Regionsstromsysteme, darunter das französische Engie, das amerikanische Duke Energy (DUK ) (DUK +0,21 %), Southern Company (SO ) (SOT.DE )  (SO ‑0,44 %), das deutsche RWE, das spanische Iberdrola, das taiwanesische Power Company usw.

Quelle: GE Vernova

Das soll nicht heißen, dass GE Vernova nicht auch aktiv an neuen energierelevanten Technologien arbeitet, einschließlich der neuen Generation von Kernkraftwerken, CO₂-Abscheidung oder Wasserstoff.

Quelle: GE Vernova

Insbesondere im Nuklearbereich verfolgt das Unternehmen einen führenden Ansatz. GE Vernova ist nun direkt am Bau des Kraftwerks selbst beteiligt und nicht nur an den Turbinen. Das Unternehmen BWRX-300 ist der erste nordamerikanische kommerzielle Vertrag für einen SMR, unterzeichnet mit Ontario Power, mit einem Rahmenvertrag für drei weitere SMR‑Einheiten später.

Wie große Wasserkraftprojekte wie das kanadische Site C oder die zahlreichen Mega‑Dämme Chinas zeigen, werden große Turbinen in Zukunft weiterhin sehr wichtig für das Stromnetz sein.

Da Elektroautos, Heizung und bald Elektro‑Lkw sowie die Elektrifizierung der Schwerindustrie den Bedarf an zusätzlicher Stromerzeugung zur Ablösung von Öl und Gas kontinuierlich erhöhen werden, ist GE Vernova gut positioniert, davon zu profitieren.

Aufgrund der Breite von GE Vernovas Aktivitäten müssen Investoren in die Aktie des Unternehmens nicht sicher sein, welche Technologie in den nächsten 5 oder 10 Jahren die Energiewende gewinnen wird:

• Wenn Erdgas wichtig bleibt, ist GE Vernova bereits der Hauptakteur in diesem Segment.
• Wenn die Kernenergie tatsächlich eine Renaissance erfährt, werden Kern‑turbinen und SMR erhebliche Einnahmen erzielen.
• Wenn Windenergie im Gleichschritt mit Solarenergie bei der Erzeugung erneuerbarer Energie bleibt, wird GE Vernova ebenfalls ein Hauptakteur in dieser Branche sein.
• Wenn Wasserstoff, Ammoniak, Methanol, Pumpspeicherkraftwerke oder CO₂‑Abscheidung & -Speicherung boomen, wird GE Vernova dank frühzeitiger, vorausschauender F&E‑Investitionen ebenfalls Anteile dieser Märkte erobern können.
• Wenn das Hauptinvestmentthema die Netzstabilität und der Ausbau von Smart‑Grids wird, ist GE bereits der bevorzugte Partner der meisten größten Versorgungsunternehmen der Welt.

(Sie können auch mehr über die Geschichte und das Geschäftsmodell von GE Vernova im speziellen Bericht über das Unternehmen lesen hier)

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