Vorprojekte
Ybbs-Persenbeug ist das älteste der österreichischen Donaukraftwerke. Die ersten Projekte für Donaukraftwerke im Bereich Aschach, Ottensheim und Wallsee stammen aus dem Jahr 1910 und wurden von dem Schweizer Ingenieur Ludwig Fischer-Reinau entwickelt. Ingenieur Oskar Höhn, der ebenfalls aus der Schweiz stammte, entwarf ab 1922 ein Kraftwerks-Projekt für Ybbs-Persenbeug.
Das "Syndikat für das Donaukraftwerk Ybbs-Persenbeug", dessen Mitglieder Höhn, der Wiener Bankverein, die Österreichische Creditanstalt für Handel und Gewerbe in Wien und die Schweizerische Gesellschaft für elektrische Industrie in Basel war, reichte das Projekt 1928 zur Genehmigung ein. Tatsächlich erhielt das Syndikat 1932 von der Internationalen Donaukommission die Konzession für den Bau, der eine Doppelschleuse am linken Flussufer, vier Wehröffnungen, zehn Kaplan-Turbinen und eine Straßenbrücke zur Verbindung der Donauufer erhalten sollte. Im selben Jahr löste sich das Syndikat jedoch auf und das Projekt wurde nicht realisiert.
Planungen und Bauarbeiten 1938 bis 1945
Nach der Okkupation Österreichs erteilte Hermann Göring 1938 den Befehl zum Bau eines Kraftwerks in Ybbs-Persenbeug. Die Rhein-Main-Donau AG erhielt vom nationalsozialistischen Regime den Auftrag, den Kraftwerksbau durchzuführen, worauf sie noch im selben Jahr den Entwurf Oskar Höhns erwarb und ihn abwandelte: Im Unterschied zum Entwurf Höhns waren diesmal sechs Wehröffnungen und acht Maschinensätze vorgesehen.
Zur Durchführung des Kraftwerksbaus gründete die Rhein-Main-Donau AG die "Baudirektion St. Pölten des Donaukraftwerkes Ybbs-Persenbeug" und beauftragte Franz Makovec mit der Detailplanung des Kraftwerks. In der Folge begann man mit den Arbeiten zur Erschließung der Baustelle, die aber bereits 1939 wieder unterbrochen wurden.
Im selben Jahr war Arno Fischer Leiter der Rhein-Main-Donau AG geworden und änderte das Konzept in ein unter der Wasseroberfläche liegendes Kraftwerk, ein so genanntes "Unterwasser-Kraftwerk", ab. Fischer setzte seinen Plan gegen große Widerstände - so propagierten Hermann Grengg und Harald Lauffer stattdessen ein Pfeilerkraftwerk - durch, und 1941 begann man nach seinem Entwurf erneut mit den Arbeiten am Kraftwerk: Im Bahnhof Ybbs wurde ein Schleppbahn-Anschluss hergestellt, über die Ybbs baute man eine Stahlbrücke. Die Ybbser Lände wurde aufgefüllt und auch ein Bahnanschluss am linken Ufer geschaffen. Weiters waren eine Seilbahn für den Transport von Zuschlagstoffen vom rechten auf das linke Ufer, sowie eine Aufbereitungsanlage für Zuschlagstoffe hergestellt worden.
Obwohl der Bau von Ybbs-Persenbeug 1941 per Erlass des Generalinspektors für Wasser und Energie eine erhöhte Dringlichkeitsstufe erhielt, war schließlich absehbar, dass die Bauarbeiten, die 1942 begonnen worden waren, vor Kriegsende nicht mehr beendet werden konnten. So wurden Ende 1943 die Arbeiten auf dem rechten Donauufer, Anfang 1944 jene auf dem linken Donauufer eingestellt.
Zu diesem Zeitpunkt bestanden am linken Ufer die Schleusenbaugrube mit Fundamenten für zwei Schleusenmauerblöcke, ein Schleppbahnanschluss, ein Arbeiterlager und eine Betonfabrik mit einer Zemententlade-Anlage; am rechten Ufer gab es Umspundungswände für die Kraftwerksbaugrube mit bereits ausgehobenen Fundamenten. Auch die Ober- und Unterwasserbuchten waren zum Großteil schon ausgebaggert. Die Aufbereitungsanlage für die Zuschlagsstoffe, ein Rohkiesdepot, die Materialprüfstelle und die Schleppbahn von Ybbs zur Baustelle waren ebenfalls bereits fertig gestellt.
Während der Zeit des nationalsozialistischen Regimes wurden für den Kraftwerksbau Zwangsarbeiter eingesetzt: So waren Ende des Jahres 1941 von den insgesamt 398 Arbeitern 88 russische Kriegsgefangene. 1942 gab es 1.430 Arbeiter auf der Baustelle, davon 684 Ausländer, wobei der Anteil der Kriegsgefangenen nicht ausgewiesen wurde. Ende 1943 wurden auch britische Kriegsgefangene eingesetzt. Von den knapp 1.000 erfassten Arbeitskräften kamen 490 aus Italien.
Nach 1938 wurden am Hang nördlich der Schleuse ein Lager für 350 Mann errichtet, das später um Unterkünfte für 200 Mann vergrößert wurde. Weitere Lagernamen waren Frühlingsberg, Lahnhof, Kalkgrub, Willersbach und Persenbeug, Während der Zeit des Nationalsozialismus waren ausländische Arbeiter von den österreichischen und deutschen Arbeitern getrennt untergebracht.
Planungen nach 1945
Nach Kriegsende wurden die Anlagen als "Deutsches Eigentum" beschlagnahmt und den Baufirmen der Uprawlenije Sowjetskim Imuschtschestwom w Awstriji (USIA) übergeben. Im Oktober 1945 beauftragte die Republik Österreich Anton Grzywienski mit einer Neuplanung des Donaukraftwerks. Sein Entwurf sah ein Buchtenkraftwerk mit acht Maschinensätzen und fünf Wehröffnungen vor. Über dem Werk war eine zweispurige Straßenbrücke geplant. Die Wasserrechtsverhandlung vom 8. bis 12. Juli 1947 blieb ohne Bescheid, da von verschiedenen Seiten Ergänzungen gefordert wurden.
Ein weiteres Projekt eines Pfeilerkraftwerkes mit Schleusen am rechten Flussufer wurde in der Nachkriegszeit von Rudolf Partl entwickelt. Nach Verstaatlichung der Energiewirtschaft und Gründung der Österreichische Donaukraftwerke AG 1947 plante deren Vorstand wiederum ein eigenes Projekt, das 1948 bei der Wasserrechtsbehörde eingereicht wurde. Auf Hans Graßberger, zu dieser Zeit Vorstandsmitglied der Österreichischen Donaukraftwerke AG, ist die Trennung des Kraftwerks in zwei Krafthäuser mit dazwischen liegender Wehranlage zurückzuführen.
Die Verhandlungen mit der Wasserrechtsbehörde mussten jedoch aufgrund der ungeklärten Eigentumsverhältnisse abgebrochen werden. Erst nachdem am 17. Juli 1953 zwischen der Republik Österreich und der Sowjetunion ein Vertrag geschlossen worden war, in dem die Anlagen in Ybbs-Persenbeug zwecks Fertigstellung freigegeben wurden, konnte eine endgültige Planung in Angriff genommen werden. Dieser wurde im Dezember 1953 der Wasserrechtsbehörde vorgelegt, und im Sommer 1954 fanden schließlich die Wasserrechts-Verhandlungen statt.
Das Kraftwerk konnte aufgrund der bereits vorhandenen Anlagen, deren Erhaltung zwischen 1945 und 1953 beträchtliche Mittel verschlungen hatte, nicht mehr frei geplant werden. Besonders der Standort der Schleusenanlage wurde wegen der vorhandenen Baugrube nicht verändert. Frei zu bestimmen war nur die Lage der Wehrachse, die möglichst weit flussaufwärts verlegt wurde. Von den nunmehr sechs Maschinensätzen wurden drei im so genannten Nordkraftwerk und drei im so genannten Südkraftwerk untergebracht. Die Schleusenmauer sollte in ihrer gesamten Länge über den normalen Wasserstand hinausragen. Dies führte wegen der unmittelbaren Nähe zu Schloss Persenbeug zu Diskussionen. Durch eine Verminderung der Mauerhöhe konnte aber eine Form realisiert werden, die sich in die Umgebung des Schlosses einfügte. Außerdem wurde, entgegen der sonst üblichen Anordnung im Unterwasserbereich, die Schleusenbrücke über die Oberwasser-Seite geführt.
Ein weiteres Baudenkmal, das am südlichen Ufer im Westen des Betriebsgebäudes gelegene Schloss Donaudorf, wurde hingegen abgetragen. Das aus dem 17. Jahrhundert stammende Schloss war bereits 1938 zur Nutzung als Gebäude für die Bauleitung erworben worden. Da der Standort in die Oberwasser-Kraftwerksbucht des Ausführungsentwurfes fiel, wurden die Baulichkeiten, mit Ausnahme von zwei als Materialprüfstelle und für Wohnzwecke genutzten Wirtschaftsgebäuden, nach 1955 abgetragen. Eine Raumausstattung mit Fresken von Johann Nepomuk Bergl wurde in den Bibliotheksraum von Schloss Laudon im 14. Wiener Gemeindebezirk übertragen.
Zur Gestaltung des gesamten Kraftwerks mit Krafthaus, Schleuse, Betriebsgebäude und Stauraum schrieb die Österreichische Donaukraftwerke AG im April 1954 einen Architektur-Wettbewerb aus. Gewinner des ersten Preises war Architekt Karl Hauschka, der auch mit der Ausführung seines Projektes beauftragt wurde. Der zweite Preis ging an Clemens Holzmeister, der dritte Preis an die Architektengemeinschaft Lang-Stiegholzer.
Durchführung der Bauarbeiten
Die Bauarbeiten für die Realisierung dieses Entwurfes begannen am 1. Oktober 1954. Zwei Donauhochwasser im Juli 1955 und im März 1956 erforderten die Flutung aller Baugruben. Trotzdem gelang es, die Südschleuse im Dezember 1956 planmäßig in Betrieb zu nehmen. Im April 1957 folgte die Freigabe der Nordschleuse. Ein erster Teilstau auf 224,13 m Seehöhe konnte im August 1957 vorgenommen werden. 1957 gingen die Maschinensätze des Südkraftwerks, in den Jahren 1958 bis 1959 die Maschinensätze des Nordkraftwerks in Betrieb, wobei als erste die Maschine I am 28. September 1957, als letzte die Maschine V am 9. Juni 1959 startete. Dazwischen erfolgte im November 1958 der Vollstau bei 226,2 m Seehöhe.
Für die Arbeiten ab 1954 erbaute man am rechten Ufer das Wohnlager "Donaudorf", das etwa einen Kilometer stromaufwärts der Wehrachse lag und 850 Mann beherbergen konnte. Noch vor Beginn der Hauptarbeiten am Kraftwerk wurde im Ortsgebiet von Ybbs eine aus vier Häusern bestehende Werkswohnanlage erbaut, die 54 Wohnungen enthielt.
Durch den Stau wurde der Wasserspiegel der Donau um etwa zehn Meter gehoben und es entstand ein etwa 33 km langer Rückstauraum, der bis vor die Ortschaft Wallsee reicht. Zum Schutz der Anrainer im Staubereich mussten umfangreiche Arbeiten vorgenommen werden. So wurde das Weinserfeld, eine fruchtbare Tallandschaft am nördlichen Flussufer, knapp oberhalb der Staustelle eingedeicht und das Pumpwerk Weins errichtet. Im gesamten Staugebiet wurden die landwirtschaftlichen Flächen und der Uferstraßen aufgehöht. Insgesamt 150 Bauten waren von der Erhöhung des Wasserspiegels der Donau betroffen.
Besonders stark in Mitleidenschaft gezogen wurde der Ortsbereich von Sarmingstein, wo die Straßen um etwa 4 m angehoben werden mussten und dadurch die Straßenoberkante auf die Fußbodenhöhe des ersten Geschoßes der ufernahen Häuser zu liegen kam. Mehrere Häuser mussten daher abgetragen, bei anderen umfangreiche Umbauten vorgenommen werden, darunter auch am denkmalgeschützten Schiffsmeisterhaus. Bei Struden wurde die Bundesstraße vor die Ortschaft an das Stromufer verlegt und hierfür bis zu elf Meter hohe Ufermauern errichtet. Durch Sprengungen beim Greiner Schwalleck konnte die Schiffbarmachung des Hößganges erreicht werden. Bei Grein wurden an beiden Ufern ebenfalls Erhöhungen ausgeführt, wenn auch in geringerem Maße. Sie reichen am rechten Ufer bis Ardagger, am linken bis zur Naarmündung bei Dornach. In den Donauniederungen des Machlandes wurden zu deren Schutz Rückstaudämme mit zwei großen Pumpwerken - dem Pumpwerk Dornach am nördlichen und dem Pumpwerk Ardagger am südlichen Ufer - errichtet.
Spätere Veränderungen
1993 bis 1995 baute man einen siebten Maschinensatz in einem eigenen Krafthaus in Tieflage am Südufer ein, der im April 1996 in Betrieb genommen wurde. Eine siebte Turbine wurde notwendig, um das Kraftwerk auf die effiziente Wassernutzung der später errichteten Kraftwerke nachzurüsten. Mit der siebten Maschine konnte die durchschnittliche Jahreserzeugung um 76 Mio. kWh erhöht werden. Für die neue Maschine, die unter Vollstau eingebaut wurde, entstand ein Einlaufbauwerk, außerdem wurde das bestehende Kraftwerk untertunnelt. Die Kosten für den Bau der neuen Maschine beliefen sich auf etwa 1,2 Mrd. ATS.
Im Kraftwerk finden kontinuierlich Modernisierungsarbeiten statt: So wurden ab dem Jahr 1992 die Schleusentore von Kettenantrieb auf hydraulischen Antrieb umgestellt. Das Bauwerk der Schleusenaufsicht erhielt 1997 ein zusätzliches Geschoß. Ab Oktober 2007 werden die genieteten Stemmtore der Schleuse gegen geschweißte Tore ausgetauscht.
Nach dem Salzach-Kraftwerk Wallnerau wurden im Jahr 2002 die Kraftwerke Ybbs-Persenbeug und Freudenau nach dem "Renewable Energy Certificate System" (RECS) zertifiziert.