Wie sauber sind Elektroautos?

Der dritte Teil der Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“ zeigt, wie sauber Elektroautos wirklich sind.

Ein Elektrofahrzeug hat keinen Verbrennungsmotor, produziert also während der Fahrt keine Abgase, keine Schadstoffe und keine CO2-Emissionen. Das bedeutet, dass dank der Elektromobilität die Nutzung fossiler Energien im Verkehrssektor stark reduziert werden kann. Die CO2-Emissionen der Personenwagen, welche in der Schweiz zwei Drittel der Gesamtemissionen im Verkehrssektor ausmachen, können dank Elektroautos innert 20 Jahren um mehr als 30 Prozent reduziert werden.

Städte könnten dank der Elektromobilität schon bald frei von Smog sein. Der emissionsfreie Betrieb der Elektroautos birgt grosses Potenzial zur Verbesserung der Luftqualität. Auch die  Lärmbelastung ist bei Elektroautos geringer als bei Benzin- oder Dieselautos. Vor allem bei langsamer Fahrt dominiert das Antriebsgeräusch die Lärmemissionen der Autos. Bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/h sind daher Elektroautos viel leiser als Verbrenner. Mit weiter zunehmendem Tempo nehmen die Abrollgeräusche der Reifen auf dem Asphalt überhand. Elektroautos haben dann keinen Vorteil mehr, sind aber auch dann zumindest nicht lauter als herkömmliche Autos.

Es scheint, als ob die Elektromobilität alle Umweltprobleme zu beseitigen vermag. Trotzdem kursieren zähe Vorurteile über die wirkliche Ökobilanz von Elektroautos. Elektrofahrzeuge seien gar nicht so grün wie sie dargestellt werden.

Der Elektromobilität wird nachgesagt, dass die Batterieproduktion haufenweise Energie verschlingt und somit hohe CO2-Emissionen verursacht. Doch geht damit wirklich jeglicher ökologische Vorteil gegenüber Verbrennerautos verloren?

 

Betrachtung des ganzen Lebenszyklus

Klar ist, dass bei Elektroautos nicht nur der emissionsfreie Betrieb, sondern auch die Herstellung des Fahrzeugs und der Batterie berücksichtigt werden müssen, wenn es darum geht, die Elektromobilität als Umweltretterin zu positionieren. Einen fairen Vergleich zwischen Elektro- und Verbrennerautos liefert eine Ökobilanz. Dabei werden alle relevanten Emissionen (z.B. CO2 oder Feinstaub) über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs aufsummiert – also von der Rohstoffbereitstellung, Herstellung über die Nutzung bis zur Entsorgung, respektive zum Recycling. In jedem Schritt wird Energie benötigt und es fallen Emissionen an. Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in Elektroautos vorkommen, wird Energie benötigt und es entstehen Treibhausgase. Beim Rohstoffabbau entsteht zusätzlich Feinstaub. Doch auch bei der Herstellung herkömmlicher Fahrzeuge wird viel Energie verbraucht. Nicht nur Elektroautos, auch Verbrennerautos, haben bereits einen Rucksack voller Umweltbelastung, bevor sie überhaupt ihren ersten Kilometer auf der Strasse gefahren sind. Der Rucksack der Elektroautos ist am Anfang aufgrund der Batterieherstellung tatsächlich schwerer als bei Benzinern und Dieselfahrzeugen. Der ökologische Vorteil der Verbrenner hält aber nicht lange an. Doch wie können Elektroautos diesen Rückstand aufholen?

CO2-Emissionen verschiedener Antriebstechnologien über den gesamten Lebenszyklus (Ökobilanz). Die Daten beziehen sich auf vergleichbare Mittelklasseautos mit einer Fahrleistung von 150’000 Kilometer. Quelle: PSI, EMPA, ETH (2016). THELMA project.

Auf den Strommix kommt’s an

Herkömmliche Fahrzeuge verbrennen während der Fahrt im Motor Treibstoffe in Form von Benzin oder Diesel. Als Folge davon werden Schadstoffe in Abgasen wie CO2, Schwefeloxide, Stickstoffoxide oder Kohlenstoffmonoxid direkt in die Umwelt abgegeben. Im Gegensatz dazu entstehen während der Fahrt mit einem Elektroauto keine weiteren Abgase, so wie die Geschirrspülmaschine, welche am Strom angeschlossen ist, auch keine direkten Abgase emittiert. Eine Ökobilanz berücksichtigt aber auch die Umweltbelastung des in Elektroautos eingesetzten Stroms, denn auch dieser muss in irgendeiner Weise in einem Kraftwerk produziert werden. Werden Elektroautos mit dem Schweizer Strommix geladen, steckt rund 62 Prozent Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wasserkraft, Sonnenenergie und Biomasse drin. Der Schweizer Strommix weist daher nur geringe CO2-Emissionen vor und belastet die Ökobilanz der Elektroautos kaum. Mit jedem gefahrenen Kilometer verbessert sich daher die Umweltbilanz eines Elektroautos gegenüber eines Verbrennerautos. Eine Studie des Paul-Scherrer-Instituts, der EMPA und der ETH Zürich aus dem Jahr 2016 hat gezeigt, dass die über den ganzen Lebenszyklus verursachten CO2-Emissionen nach 150‘000 gefahrenen Kilometer bei einem Elektroauto, welches mit Schweizer Strom geladen wird, 70 Prozent tiefer sind verglichen mit einem Benzin- oder Dieselfahrzeug der gleichen Fahrzeugkategorie. Eine erst kürzlich publizierte Studie des Massachusetts Institute of Technology vergleicht die Ökobilanz über den ganzen Lebenszyklus eines zwei Tonnen schweren Tesla Model X mit jener des Ford Fiesta SFE Ecoboost, also eines sparsamen Kleinwagen-Beziners. Nach 175‘000 gefahrenen Kilometern verursacht der Tesla X insgesamt 35 Tonnen CO2 während der Ford Fiesta bereits 39 Tonnen verbuchen muss. Gerechnet wurde übrigens mit dem deutschen Strommix, der zu 40 Prozent aus Kohlestrom besteht.

Vergleicht man Fahrzeuge derselben Kategorie miteinander, schneiden Elektroautos auch mit dem EU-Strommix, welcher noch viel Kohlestrom beinhaltet, deutlich besser ab als Verbrennerautos. Die CO2-Emission über den gesamten Lebenszyklus sind bei einem Elektroauto nur rund halb so gross wie bei einem Benzin- oder Dieselfahrzeug. Würden Elektroautos nur mit grünem Strom aus erneuerbaren Quellen geladen werden, lägen die CO2-Emissionen sogar um 80 Prozent tiefer als bei Verbrennern. Wird hingegen lediglich Kohlestrom verwendet, sind die Emissionen bei Elektro- und Verbrennerfahrzeugen insgesamt vergleichbar.

 

Fokus auf erneuerbaren Energien

Elektrofahrzeuge schonen schon beim heutigen Strommix in Europa das Klima. In der Schweiz ist dieser Effekt aufgrund des hohen Anteils der Wasserkraft sogar noch deutlich ausgeprägter. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energie wird sich diese positive Auswirkung weiter verstärken. Auch ein Auto mit einem Elektromotor bleibt primär ein Auto. Wie Verbrennerfahrzeuge verursachen auch Elektroautos Umweltschäden. Am besten schneiden Elektrofahrzeuge ab, wenn konsequent Strom aus erneuerbaren Quellen verwendet wird und das Fahrzeug häufig und lange eingesetzt wird. Denn Elektrofahrzeuge spielen ihren Klima- und Luftreinhaltetrumpf erst während der Fahrt aus.

 

Rund um das Thema Elektromobilität wird viel geredet und geschrieben. Dabei kursieren viele Behauptungen, die das Image beeinflussen. Weshalb die Elektromobilität als Hoffnungsträger gilt, wie stark die Stromnachfrage steigt, wie es um die Klima- und Ökobilanz steht, wie weit Elektroautos wirklich kommen und wie viele es davon in 20 Jahren geben wird, lesen Sie in der fünfteiligen Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“.

Teil 1: Herkulesaufgabe für die Elektromobilität

Teil 2: Blackout durch Elektromobilität?

Teil 3: Wie sauber sind Elektroautos?

Teil 4: Lohnen sich Elektrofahrzeuge?

Teil 5: Grenzen der Elektromobilität

 

Wie sauber sind Elektroautos?

Kalter März war kein Zufall

Der Winter gab sich im März noch nicht geschlagen. Nachdem der Februar in Zürich fast drei Grad zu kalt war, blieb auch der dritte Monat des Jahres rund anderthalb Grad unter den Erwartungen. Was im Februar seinen Anfang nahm, setzte sich im März fort. So präsentierte sich der März mehrheitlich grau und winterlich kalt. Auch die Ursache für den zweiten zu kalten Monat in Folge ist die selbe und ist in der Stratosphäre über dem Nordpol zu finden.

Kaum Anzeichen von Frühling: kein einziges Mal stiegen die Temperaturen im März 2018 in Zürich über 15 Grad.

Märzwinter

Der März startete eisig kalt. Es war der Abschluss der für ihr spätes Auftreten recht intensiven Kältewelle, welche im letzten Februardrittel einsetzte. In den ersten zwei Nächten des Märzes sackte das Thermometer daher immer noch bis auf -9 Grad ab und auch tagsüber blieb es mit -3 bis 0 Grad sehr kalt. Die Kälte klang in den folgenden Tagen dann doch recht zügig ab und die Temperaturen lagen in der Folge bis Mitte Monat im jahreszeitüblichen Bereich. So wurden am Nachmittag Temperaturen um 10 Grad gemessen und in den Nächten Werte zwischen null und fünf Grad. Der Frühling schien langsam Einzug zu halten, doch die polare Kaltluft blieb in Lauerstellung und prompt wurde Mitteleuropa Mitte März von der zweiten Kältewelle des Winters heimgesucht. Aufgrund der fortgeschrittenen Jahreszeit war sie bedeutend weniger kalt, aber für die zweite Märzhälfte doch eindrücklich. Erst am 25. März kehrten die Temperaturen wieder in den für März normalen Bereich zurück.

Auch die zweite Kältewelle war zwar ähnlich wie die erste Ende Februar ausgeprägt, aber im langjährigen Vergleich weder sonderlich intensiv noch langanhaltend. In den letzten 30 Jahren gab es in den Jahren 1996, 2006 und 2013 intensivere März-Kältewellen. Und davor zwischen 1984 und 1987 traten März-Kältewellen sogar jedes Jahr auf. In den 20er-, 30er- und 40er-Jahren des 20. Jahrhunderts gehörten Kältewellen im März zur Tagesordnung. In fast jedem zweiten Jahr erlebte Mitteleuropa eine intensivere Kältewelle als in diesem Jahr. Mit insgesamt 13 Frostnächten geniesst der März 2018 in Zürich deshalb auch keine Sonderstellung. Noch bis in die späten 80er-Jahre wurden im März jeweils 15 Frosttage erwartet. In den letzten 30 Jahren korrigierte sich dieser Wert sprungartig nach unten. So werden heutzutage noch 9 Frosttage im März erwartet. Eistage, also Tage an denen das Thermometer ganztags unter dem Gefrierpunkt verharrt, waren im März aufgrund der bereits starken Sonneneinstrahlung schon immer recht selten. Im diesjährigen März wurden drei solche Eistage in Zürich registriert. In nur wenigen Jahren gab es in einem März mehr Eistage. Einen extremen März erlebte die Schweiz im Jahr 1971. Der März war so eisig, dass an acht Tagen Dauerfrost herrschte. Durchwegs frostig war der März im Jahr 1865. Mit einer durchschnittlichen Temperatur von -1,2 Grad ist er bis heute der kälteste März in der über 150-jährigen Zürcher Messreihe.

Das Frühjahr 2018 ist in Zürich weiterhin sehr trüb. Die Sonnenuhr zählte Ende März erst 200 Sonnenstunden. Vor einem Jahr waren es 75 Prozent mehr. Letztmals trüber startete das Jahr in Zürich im Jahr 2013.

 

Zusammenbruch des Polarwirbels

Die beiden Kältewellen und die anhaltend trübe und kalte Witterung im Februar und März sind Folgen eines speziellen Phänomens, welches sich im Laufe des diesjährigen Februars über dem Nordpol ereignete. Durch die ständige Zufuhr sehr milder und feuchter Luftmassen in Richtung Nordpol und deren vertikaler Ausdehnung ergab sich eine „plötzliche“ Stratosphärenerwärmung. Gewöhnlich dreht sich im Winter über der Arktis in einer Höhe von 30 bis 50 Kilometern ein riesiger Kaltluftwirbel, welcher in der darunter liegenden Troposphäre, unserer Wetterschicht, die milden Westwinde anfacht. Durch die Stratosphärenerwärmung zerfiel der Kaltluftwirbel, auch als Polarwirbel bekannt, in zwei kleinere Wirbel. Die Erwärmung der Stratosphäre über der Arktis war sehr kräftig. Am 4. Februar herrschte 30 Kilometer über dem Nordpol noch eine Temperatur von minus 70 Grad. Am 14. Februar wurden schon minus 30 Grad erreicht. Bricht der Polarwirbel zusammen, beginnt der Jetstream stärker zu mäandrieren. Die Westwinde erlahmen und in der Folge kann kalte Luft aus Sibirien nach Mitteleuropa vordringen. Wie nach Rezept geschah dies Ende Februar.

Die Relevanz dieses Phänomens über dem Nordpol zeigt sich auch eindrücklich in früheren Jahren. Nach dem Zusammenbruch des Polarwirbels im Januar 2013 folgten zwei intensive Kältewellen im Februar und eine weitere ausgeprägte Kaltphase im März. Der März 2013 war entsprechend noch kälter als in diesem Jahr. Der Februar 2012 war der eisigste der letzten drei Dekaden. Zuvor ereignete sich im Januar 2012 eine Stratosphärenerwärmung mit anschliessender Schwächung des Polarwirbels. Ähnliches ereignete sich im Januar 2010 und auch damals wurde Mitteleuropa im Februar und März von eisigen Kältewellen heimgesucht. Auch in den Jahren 2004 und 2006 folgten Kältewellen im März auf eine Stratosphärenerwärmung im vorhergehenden Januar.

 

Der entzweite Polarwirbel konnte sich nicht wieder regenerieren und ermöglichte so auch die zweite Kältewelle im März. Mit der immer kräftigeren Sonneneinstrahlung und dem Ende der Polarnacht über dem Nordpol neutralisiert sich der Polarwirbel jeweils Anfang April und wechselt in den Sommermodus. Die Gefahr, dass er auch das Aprilwetter 2018 beeinflusst, ist also gering.

Kalter März war kein Zufall

Blackout durch Elektromobilität?

Der zweite Teil der Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“ zeigt, wie viel Strom die Elektromobilität braucht und wie stark die Stromnetze belastet werden.

Der morgentliche Kaffee, das Mittagessen um 12 Uhr, Zähneputzen vor dem ins Bett gehen – der Mensch liebt Regelmässigkeit in seinem Tagesablauf. Wie am Abend zu Hause das Smartphone an der Steckdose eingesteckt wird, könnte künftig am Abend bei der Rückkehr von der Arbeit, vom Fitness oder dem Einkaufen das Elektrofahrzeug am Parkplatz zuhause eingesteckt und geladen werden. Hat die Schweiz überhaupt genügend Strom, um zukünftig so viele Elektroautos zu versorgen und ist es für die Stromnetze ein Problem, wenn abends alle gleichzeitig ihre Elektromobile anschliessen?

Was ist ein Elektroauto?

Die Elektromobilität umfasst all jene Fahrzeuge, die ihre Energie überwiegend aus dem Stromnetz beziehen, also extern aufladbar sind. Der Strom stellt bei der Elektromobilität den eigentlichen „Treibstoff“ dar. Dazu gehören batterie-elektrisch betriebene Fahrzeuge, wie der Tesla Model S und X, der Renault Zoe oder der BMW i3, Elektrofahrzeuge mit einem kleinen Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung (z.B. BMW i3 mit Range Extender) sowie am Stromnetz aufladbare Plug-in-Hybridfahrzeuge, in denen sowohl ein E-Motor als auch ein Verbrennungsmotor für den Antrieb sorgen. Herkömmliche Hybridfahrzeuge wie der Toyota Prius gehören in diesem Sinne nicht zur Elektromobilität. Hybridfahrzeuge bieten eine Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor und verfügen über eine kleine Batterie. Die Batterie eines Hybridfahrzeugs wird über den Verbrennungsmotor und nicht über das Stromnetz aufgeladen. Hybridfahrzeuge sind zwar sehr effiziente Fahrzeuge, gehören aber nicht zur Elektromobilität.

Immer mehr Elektroautos

Die Schweiz zählte Ende 2017 über 4,5 Millionen Personenwagen. Zwei Drittel davon sind Benzinfahrzeuge. Weitere knapp 30 % sind Dieselfahrzeuge. Hybridfahrzeuge machten Ende 2017 1,6 % des Fahrzeugbestandes aus. Mehr als 14‘400 reine Elektrofahrzeuge waren Ende 2017 in der Schweiz immatrikuliert. Zusammen mit den Plug-in-Hybridfahrzeugen machten sie Ende 2017 aber noch weniger als 1 % des Fahrzeugbestandes aus. Bei den neu verkauften Personenwagen ist der Anteil an Elektrofahrzeugen in den letzten Jahren stetig gestiegen. 2017 wurden schätzungsweise 5‘000 batterie-elektrische Personenwagen und mehr als 3‘500 Plug-in-Hybride verkauft. Die Elektroautos beanspruchten damit 2017 knapp 3 % des Neuwagenmarktes für sich. In den nächsten Jahren dürfte dieser Wert rasch ansteigen.

Der Anteil der Elektroautos (batterie-elektrisch und Plug-in-Hybride) am Neuwagenmarkt wird in den nächsten Jahren stark ansteigen. Die drei abgebildeten Szenarien ergeben sich durch unterschiedliche politische Rahmenbedingungen. Bildquelle: EBP

Szenarien der Elektromobilität

In Norwegen waren im Dezember 2017 bereits 52 % der Neuwagen elektrisch. Nahezu alle grossen Automobilhersteller haben in den vergangenen Jahren umfassende Elektromobilitätsstrategien und Rollout-Konzepte zur Elektrifizierung ihrer Modellpalette angekündigt, darunter neu auch Volkswagen, Daimler, der französische PSA-Konzern, Mercedes oder Porsche. Auch von Seiten der Politik gibt es klare Indizien dafür, dass das Wachstum der Elektromobilität in den kommenden Jahrzehnten steil nach oben zeigen dürfte. Mit dem Inkrafttreten des Abkommens von Paris müssen die CO2-Emissionen im Verkehrssektor deutlich zurückgehen. Infolgedessen wird das geltende CO2-Gesetz in der Schweiz für den Zeitraum von 2021 bis 2030 totalrevidiert. China ist der mit Abstand grösste Markt der Elektromobilität. Im Jahr 2016 wurden rund 40 % aller weltweit verkauften Elektrofahrzeuge in China abgesetzt. Ab 2019 müssen Autohersteller in China zehn Prozent ihrer Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb verkaufen. Im Jahr 2020 gilt dann eine Quote von 12 %.

In der Schweiz sehen die aktualisierten Szenarien der Elektromobilität des Beratungsbüros EBP für das Jahr 2020 einen Neuwagenmarktanteil von rund 5 % vor. Im Jahr 2025 könnte dann bereits jedes fünfte verkaufte Auto ein Elektrofahrzeug sein. Bis im Jahr 2035 machen Elektroautos 25-60 % der Neuwagenflotte in der Schweiz aus. Zwischen dem Neuwagenmarkt und dem Fahrzeugbestand gibt es natürlich eine Verzögerung. Das Durchschnittsalter der Personenwagen in der Schweiz beträgt 8-9 Jahre. Wenn im Jahr 2035 also 50 % des Neuwagenmarktes durch Elektroautos dominiert wird, dauert es nochmals rund ein Jahrzehnt bis auch 50 % aller auf der Strasse verkehrenden Fahrzeuge elektrisch fahren.

 

5 Prozent mehr Stromverbrauch

Im Jahr 2035 dürften bereits mehr als eine Million Elektrofahrzeuge auf Schweizer Strassen verkehren. Alle diese Fahrzeuge benötigen Strom. Während der Strombedarf der Elektrofahrzeuge aktuell noch unbedeutend ist, steigt die Stromnachfrage der Elektromobilität bis 2035 möglicherweise auf 1.5 bis 3 Milliarden Kilowattstunden an. Dies würde allerdings lediglich rund drei bis fünf Prozent des heutigen Stromverbrauchs der Schweiz ausmachen. Selbst wenn im Jahr 2050 alle Autos in der Schweiz elektrisch fahren, würden knapp 8 TWh Strom oder rund 13 % des heutigen Stromverbrauchs der Schweiz dafür ausreichen. Dies zeigt eindrücklich, wie effizient die Elektromobilität ist.

 

Gesteuertes Laden wird nötig

Der Stromverbrauch der Elektromobilität bleibt also überschaubar. Da lange Ladezeiten dem Kunden zuliebe aber vermieden werden wollen, wird mit hoher Leistung geladen. Wenn viele Elektroautos zur selben Zeit am selben Ort laden, kann dies Stromnetze künftig vor Herausforderungen stellen. Im Jahr 2035 wird die Elektromobilität eine maximale, gleichzeitige Lastspitze von knapp 1‘000 Megawatt verursachen. Dies ist eine relevante Höhe, wenn man bedenkt, dass die jährliche Leistungsspitze im Schweizer Stromsystem bisher bei rund 10‘000 Megawatt liegt. Die Elektromobilität wird zukünftig also einen klaren Einfluss auf die Lastspitzen im Stromsystem haben.

Während der Stromverbrauch der Elektromobilität kaum ein Problem darstellen wird, gilt besonderes Augenmerk den Lastspitzen der Elektromobilität. Durch zeit- oder ferngesteuertes Laden oder durch den Einsatz von dezentralen Speichern können diese Lastspitzen, ohne gleichzeitig hohe Stromproduktion von erneuerbaren Energien, vermieden werden. Längerfristig ist deshalb eine Steuerung der Ladevorgänge, vor allem bei Heimladungen, sinnvoll. Verteilnetzbetreiber haben daher schon heute ein Interesse daran, dass vorwiegend smarte Ladestationen eingebaut werden und die Ladeleistungen bei Heimladungen begrenzt wird.

 

Rund um das Thema Elektromobilität wird viel geredet und geschrieben. Dabei kursieren viele Behauptungen, die das Image beeinflussen. Weshalb die Elektromobilität als Hoffnungsträger gilt, wie stark die Stromnachfrage steigt, wie es um die Klima- und Ökobilanz steht, wie weit Elektroautos wirklich kommen und wie viele es davon in 20 Jahren geben wird, lesen Sie in der fünfteiligen Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“.

Teil 1: Herkulesaufgabe für die Elektromobilität

Teil 2: Blackout durch Elektromobilität?

Teil 3: Wie sauber sind Elektroautos?

Teil 4: Lohnen sich Elektrofahrzeuge?

Teil 5: Grenzen der Elektromobilität

 

Blackout durch Elektromobilität?

Eiswoche beendet milden Winter

Der meteorologische Winter, der vom 1. Dezember bis zum 28. Februar, dauert, war längst abgeschrieben. Nach einem milden Dezember ohne richtigen Schneefall und dem wärmsten Januar seit Messbeginn im Jahr 1864, gänzlich ohne Schnee und dem kompletten Ausbleiben von frostigen Temperaturen, glaubte kaum noch jemand an eine Auferstehung des Winters. Doch der Winter strafte alle Skeptiker Lügen mit einem furiosen Schlussbouquet. Als wollte der Winter am Ende den viel zu warmen und im Flachland schneearmen Winter noch kompensieren, brachte Väterchen Frost zum Februarende eine regelrechte Eiswoche.

Im langjährigen Vergleich ist die Kältewelle von Ende Februar 2018 nichts aussergewöhnliches. Speziell war ihr spätes Auftreten.

Fünf eisige Nächte

Die letzten Februartage waren richtig kalt – eiskalt sogar. In den Nächten vom 26.-28. Februar sackte das Quecksilber auf dem Zürichberg bis auf Tiefstwerte von -11 bis -13 Grad ab. Für Ende Februar sind das ausgesprochen tiefe Werte. Seit 1901 sind in der Periode zwischen dem 20. Februar und dem 10. März in Zürich jedoch auch schon tiefere Temperaturen gemessen worden. Letztmals im Jahr 2005, als es in der Nacht auf den 1. März knapp -15 Grad kalt wurde oder im Jahr 1971, ebenfalls mit Tiefstwerten unter -14 Grad. Im Jahr 1901 wurde es zum Februarende sogar nochmals -16 Grad eisig. Die polaren Luftmassen, welche ganz Europa Ende Februar 2018 im eisigen Griff hatten, prägten auch die Tageshöchsttemperaturen. So zeigte das Thermometer am 26. Februar 2018 in Zürich am Nachmittag einen Maximalwert von unter -7 Grad an. Für die Periode von Ende Februar bis Anfang März war dies die zweittiefste Höchsttemperatur.

 

Spät aber nicht intensiv

Die Kältewelle zum Abschluss des meteorologischen Winters war also heftig, aber sie war nur von kurzer Dauer. Eine anschauliche Kenngrösse für die Intensität einer Kältewelle ist das mittlere Tagesminimum über fünf Tage. Vom 25. Februar bis zum 1. März lag dieses mittlere Tagesminimum bei kalten -10,2 Grad. Ein Vergleich mit den Wintern seit 1901 zeigt, dass die diesjährige Kältewelle nicht aussergewöhnlich war. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts traten in 49 Winter mindestens gleich intensive oder intensivere Kältewellen auf. Die intensivste 5-tägige Kältewelle erlebte Zürich im Winter 1929 mit einem mittleren Tagesminimum von -20,3 Grad. Ähnlich intensiv waren die Kältewellen 1956 mit knapp -20 Grad. Auch die Winter 1985 und 1987 brachten 5-tägige Kältewellen mit einem mittleren Tagesminimum von -18, respektive -16 Grad am Zürichberg. Die diesjährige Kältewelle markiert aber die intensivste seit dem Februar 2012. Allerdings war die Kältewelle damals deutlich intensiver mit einem mittleren Tagesminimum über fünf Tage von knapp -16 Grad. Speziell an der diesjährigen Kältewelle ist und bleibt also ihr spätes Erscheinen. Für die Periode vom 20. Februar bis zum 10. März sind denn auch seit 1901 nur sieben intensivere Kältewellen bekannt.

 

Trotzdem zu mild

Die Kältewelle Ende Februar hat ihre Spuren hinterlassen. So war der Februar 2018 unter dem Strich mit durchschnittlich -1,5 Grad knapp drei Grad unterkühlt, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. Deutlich kälter war ein Februar letztmals 2012, ähnlich kalt war es 2013. Der kalte Februar 2018 kompensierte also einen bis dahin viel zu milden Winter. Der Grundcharakter des Winters 2017/18 veränderte sich dabei aber nicht. Insgesamt war der diesjährige Winter (Dezember-Februar) mit durchschnittlich 1,5 Grad rund ein halbes Grad milder gegenüber der Referenzperiode 1981-2010. Auch in Sachen Eis- und Schneetage verbesserte der Februar die Bilanz des ganzen Winters, ohne sie grundlegend zu beeinflussen. Mit lediglich 10 Eistagen mit Temperaturen, die ganztags unter dem Gefrierpunkt verharrten, zählt der diesjährige Winter in Zürich nur halb so viele Eistage, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. An lediglich 21 Tagen lag am Zürichberg eine mindestens 1 Zentimeter dicke Schneeschicht. In einem durchschnittlichen Winter sind mehr als 31 solche Schneetage zu erwarten.

Dank des wärmsten Januars seit Messbeginn war der Winter 2017/18 trotz des eisigen Februars ein halbes Grad wärmer als der Durchschnitt der Periode 1981-2010.

Grauer Winter

Auch in Sachen Niederschlag kompensierte der Februar einen Teil des restlichen Winters. Waren Dezember und Januar jeweils deutlich zu nass mit jeweils 140-180 Prozent der üblichen Niederschlagsmengen, so war der Februar schliesslich sehr trocken. Mit weniger als 30 mm Niederschlag kam weniger als die Hälfte der sonst üblichen Februarmenge zusammen. Das Winterwetter änderte im Februar also auf trocken-kalt, davor dominierte feucht-warm. Der Februar gab in Sachen Temperatur und Niederschlag gegenüber den Vormonaten Gegensteuer. In Sachen Sonnenschein blieb die Kompensation im Februar aber aus. Obwohl Dezember und Januar schon recht trüb waren und nur 85 bis knapp 100 Prozent der üblichen Sonnenstunden hervorbrachten, war nun auch der Februar grau in grau. Mit nur gerade 46 Sonnenstunden gehört der Februar 2018 zu den sonnenärmsten 15 Prozent seit 1901.

Eiswoche beendet milden Winter

Herkulesaufgabe für die Elektromobilität

Der erste Teil der fünfteiligen Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“ zeigt die grossen Herausforderungen, welche mit der stetig wachsenden Mobilitätsnachfrage und der steigenden Anzahl Autos auf uns zukommen.

 

Weltweit gibt es heute mehr als 1,2 Milliarden Motorfahrzeuge, davon sind über 900 Millionen Personenwagen. Diese Zahl wird voraussichtlich bis 2035 auf 2 Milliarden steigen. Damit sind grosse Herausforderungen verbunden: Die verkehrsbedingten Emissionen von CO2, Luftschadstoffen und Lärm steigen weiter an und die Abhängigkeit von Erdölimporten nimmt weiter zu.

 

Mobilität bald Haupttreiber der CO2-Emissionen?

Die Mobilität auf den Strassen zieht in der Schweiz mehr als einen Drittel der gesamten CO2-Emissionen auf sich. Dieser Anteil ist in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen, denn die CO2-Emissionen aus Brennstoffen (in Haushalten, Industrie und Gewerbe) sind seit 1990 stark rückläufig, währenddessen die Emissionen aus Treibstoffen für die Mobilität weiter angestiegen sind. So dominierten die CO2-Emissionen aus Brennstoffen die CO2-Statistik der Schweiz vor 30 Jahren noch klar und waren rund anderthalbmal so hoch wie jene der Mobilität. In den letzten Jahren emittierten Brenn- und Treibstoffe aber fast gleichviel CO2. Um nationale und internationale Klima-, Energie- und Umweltziele zu erreichen, müssen die CO2-Emissionen zwingend auch im Verkehrssektor deutlich sinken. Zwischen 2008 und 2016 sind die CO2-Emissionen aus Treibstoffen zwar um rund 8% zurückgegangen. Grund dafür sind Emissionsvorschriften für Neuwagen, welche die Branche mit einer zunehmenden Hybridisierung der Fahrzeuge bewältigte. Trotzdem liegen die CO2-Emissionen im Verkehrssektor aber nach wie vor 5% über dem Wert aus dem Jahr 1990. Der Verkehrssektor gilt deshalb als Sorgenkind der Klimaschutzpolitik. Eine zusätzliche Herausforderung sind die ständig steigende Mobilitätsnachfrage und ein kontinuierlich wachsender Fahrzeugbestand. Zudem beeinflusst der hohe Wohlstand in der Schweiz die Fahrzeugwahl. So kaufen die Schweizer immer grössere, schwerere und stärkere Autos, und diese verbrauchen natürlich mehr Energie als ihre kleineren Artgenossen. So lag der Allrad-Anteil an den neu zugelassenen Personenwagen im Januar 2018 erstmals über 50%, wie au Daten von auto-schweiz hervorgeht. Die Herkulesaufgabe ist also klar: Deutlich sinkende CO2-Emissionen im Verkehrssektor erreichen, trotz mehr und stärkeren Autos bei gleichzeitig steigendem Mobilitätsbedürfnis.

 

Elektromobilität als Lösung?

Wie soll diese Herkulesaufgabe gelöst werden. Die Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren und die Hybridisierung haben in den letzten Jahren zwar dazu geführt, dass der Benzin- und Dieselverbrauch reduziert werden konnte, doch die Fortschritte reichen bei weitem nicht aus, um die CO2-Emissionen ernsthaft zu reduzieren. Auch die Nutzung nachhaltiger Treibstoffe bleibt wichtig. Es scheint aber klar, dass die Skalierung dieser Biotreibstoffe beschränkt ist. Die Welt kann nicht 900 Millionen Personenwagen mit Biotreibstoffen aus Zuckerrüben, Gülle und Altholz betreiben, da einerseits Nutzungskonflikte mit der Nahrungsmittelindustrie auftreten und andererseits zu wenige biogene Abfälle anfallen. Für den Massenmarkt braucht es andere Lösungen.

Entwicklung der CO2-Emissionen aus Brenn- und Treibstoffen in der Schweiz. Die witterungsbereinigten CO2-Emissionen aus Brennstoffen (rot) sanken seit 1990 deutlich während diejenigen aus Treibstoffen über den Werten von 1990 liegen.

Die Elektromobilität kann ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einer klimafreundlichen und umweltschonenden Mobilität sein. Im Betrieb sind Elektrofahrzeuge emissionsfrei und vermeiden daher Treibhausgase und Luftschadstoffe. Zudem sind sie deutlich leiser als Autos mit Verbrennungsmotoren. Elektromobilität ermöglicht darüber hinaus, heimische, dauerhaft verfügbare Energie aus erneuerbaren Quellen anstelle des knapper und perspektivisch teurer werdenden Erdöls im Verkehr einzusetzen. Die Politik ist sich dieser Chance bewusst und verschärft europaweit die Emissionsvorschriften für neue Personenwagen. Die Schweiz übernimmt dabei die Vorschriften der EU (neuer Zielwert: 95 g CO2 pro km im Jahr 2021). Ohne Elektrofahrzeuge sind diese schärferen Vorgaben nicht mehr zu erfüllen. Gleichzeitig droht diversen deutschen Städten wegen überschrittenen Stickoxid-Grenzwerten eine Klage durch die EU-Kommission. Auch hier würde die Elektromobilität durch ihren lokal emissionsfreien Betrieb Abhilfe schaffen. Ehe jedoch die intensive Liebesbeziehung zwischen Mensch und Auto auch die Elektromobilität einschliesst, müssen Fahrzeugauswahl und Batterie-Reichweite vergrössert, die Fahrzeugpreise gesenkt und die Lademöglichkeiten kundenorientierter gestaltet werden.

Rund um das Thema Elektromobilität wird viel geredet und geschrieben. Dabei kursieren viele Behauptungen, die das Image beeinflussen. Weshalb die Elektromobilität als Hoffnungsträger gilt, wie stark die Stromnachfrage steigt, wie es um die Klima- und Ökobilanz steht, wie weit Elektroautos wirklich kommen und wie viele es davon in 20 Jahren geben wird, lesen Sie in der fünfteiligen Serie „Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?“.

Teil 1: Herkulesaufgabe für die Elektromobilität

Teil 2: Blackout durch Elektromobilität?

Teil 3: Wie sauber sind Elektroautos?

Teil 4: Lohnen sich Elektrofahrzeuge?

Teil 5: Grenzen der Elektromobilität

 

Herkulesaufgabe für die Elektromobilität

Ein Januar ohne Schnee und Eis – im Flachland

Das Jahr 2018 startete gleich mit einem neuen Monatsrekord für den Januar. In Zürich erreichte die Januartemperatur 2018 einen neuen Rekordwert von 4,7 Grad. Systematisch gemessen wird in Zürich seit 1864. Der Januar 2018 fühlt sich im Vergleich mit Frühlingsmonaten sogar wohler als mit eigentlich Gleichgesinnten. So war der Januar so mild wie ein durchschnittlicher März und wärmer als die Hälfte aller Märzmonate seit 1864. Der bisherige Januarrekord lag noch gar nicht weit in der Vergangenheit. Im Januar 2007 war es in Zürich nur wenige Zehntelgrad kühler als in diesem Jahr. Anders am Messstandort Genf, dort erreichte die Januartemperatur 2018 den alles überragenden Rekordwert von 6,2 Grad. Die bisher mildesten Januarmonate lieferten in Genf um 4,5 Grad. Auch im landesweiten Mittel ist es der mildeste Januar seit Messbeginn.

Der Januar 2018 war in Zürich praktisch durchwegs deutlich zu warm. Nur am 14. Januar lag die Tagesmittel-Temperatur etwas unter dem langjährigen Durchschnitt.

Schnee nur in den Bergen

Eine konstante Westströmung flutete den Alpenraum mit sehr milder aber auch feuchter Luft aus dem Atlantik und dem Mittelmeerraum. In den Bergen waren daher die Bedingungen für riesige Schneemengen perfekt. In Arosa erreichte die Neuschneesumme im Januar 2,85 Meter. Es ist die fünfthöchste Januarsumme seit Messbeginn 1890. Ganz anders präsentierte sich die Schneelage im Flachland. In Zürich wurde im ganzen Januar 2018 kein einziger Tag mit Neuschnee registriert. Schneefreie Jänner sind in Zürich zwar selten, aber nicht einmalig. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts sind fünf weitere Januare (1974, 1975, 1989, 1990 und 2008) ohne Schnee bekannt. Im langjährigen Durchschnitt der Jahre 1981-2010 sind im Januar fünf Tage mit Neuschnee und 12 Tage mit einer Schneedecke zu erwarten. Während der Januar schneetechnisch in den Bergen also klar überdurchschnittlich ausfiel, machte sich im Flachland grosse Schneearmut breit.

Neben dem Schnee machte sich auch der Frost rar – sehr rar. Nur in vier Nächten sank das Thermometer unter den Gefrierpunkt. Selbst in klaren Nächten sank das Quecksilber mitten im Januar in Zürich nur auf 2-4 Grad. So wenige Frostnächte in einem Januar gab es noch nie seit mindestens 120 Jahren. Der bisherige Rekord von neun Frostnächten im Januar 2007 wurde dabei deutlich unterboten. Bei so wenigen Frostnächten erstaunt es kaum, dass auch Eistage mit Dauerfrost im Januar 2018 überhaupt kein Thema waren. Mit keinem einzigen Eistag reiht sich der Januar 2018 in eine sehr exklusive Gruppe ein. Vorher war dies nur aus den drei Januarmonaten 1916, 1936 und 1988 bekannt. Selbst in den sehr milden Januaren 2007, 2014 und 2015 gab es ein bis vier Eistage mit Dauerfrost. Die Klimanormwerte der Jahre 1981-2010 lassen im Januar immerhin 20 Frostnächte und 9 Eistage erwarten.

 

Kalter Frühling?

Der grosse Wärmeüberschuss im Januar 2018 zeigte sich auch in teils frühlingshaft milden Nachmittagen. An sechs Tagen zeigte das Thermometer Werte über 10 Grad an. Für einmal ist dies aber kein neuer Rekordwert. Im Januar 1993 gab es sogar 10 Tage, 2007 sogar 11 Tage mit Höchstwerten über 10 Grad. Die Milde liess bereits Haselsträucher und Erlen erblühen. Der Blühbeginn kann als „sehr früh“ bezeichnet werden. Der Vorsprung beträgt im Durchschnitt ganze 25 Tage. An einigen Standorten wurde der Blühbeginn der Hasel sogar noch nie so früh beobachtet wie in diesem Jahr. In Bauernregeln werden milde Jänner gefürchtet und mit kalten, anstehenden Frühlingsmonaten in Verbindung gebracht. So heisst es: „Lässt der Januar Wasser fallen, lässt der Lenz es gefrieren“ und „Wirft der Maulwurf seine Hügel neu, währt der Winter bis zum Mai.“ Viele alte Volkssprüche lassen zudem einen spezifischen Zusammenhang mit dem Monat Mai vermuten. „Wieviel Regentropfen ein Januar, soviel Schneeflocken im Mai.“ Die durch die Milde gestörte Winterruhe solle sich zudem negativ auf die Vegetationsentwicklung im ganzen Jahr auswirken: „Im Januar viel Regen und wenig Schnee, tut Saaten, Wiesen und Bäumen weh“ und „Wächst das Gras im Januar, so wächst es schlecht im ganzen Jahr.“

Klimatologisch lässt sich allerdings kein Zusammenhang zwischen einem milden Januar und irgendeinem kalten oder schneereichen Frühlingsmonat ableiten. Betrachtet man die 20 wärmsten Januarmonate seit 1864, so zeigt sich eher ein umgekehrtes Bild. Auf einen sehr milden Januar folgt auch ein sehr milder Frühling. Beispiele dafür stammen aus den Jahren 1920, 1924, 1948, 1993, 1999, 2007, 2008 und 2014. Jedes Mal folgte auf einen sehr milden Januar auch ein sehr milder Frühling. Natürlich gibt es auch Ausnahmen. Im Jahr 1877 war der Januar mit durchschnittlich 2 Grad recht mild. März, April und Mai waren dann aber deutlich zu kühl. Oder auch 1975, als auf einen sehr milden Januar ebenfalls ein insgesamt kühler Frühling folgte. Eine weitere Bauernregel deutet dann aber trotzdem auf einen guten Frühling hin. So heisst es: „Der Januar muss krachen, soll der Frühling lachen.“ Mit den vielen Stürmen, die teils sogar Wintergewitter brachten, hat es im Januar 2018 so richtig gekracht. Das sind gute Aussichten für den Frühling. Vorher ist aber nochmals Winter angesagt. Der Februar kann es in sich haben, wie uns die Jahre 2012, 2013 und 2015 gezeigt haben.

Ein Januar ohne Schnee und Eis – im Flachland

Lokale Kältewellen in Zeiten der globalen Erwärmung

Im laufenden Winter konnten über Europa erstaunlich grosse Luftdruckgegensätze beobachtet werden. Zwischen hohem Luftdruck über dem Atlantik und tiefem Luftdruck von Grönland bis nach Nordwesteuropa bildete sich in der zweiten Dezemberhälfte eine kräftige Westströmung aus, welche seither mehr oder weniger standhielt. Diese scharfe Grenze trennt die kalte Polarluft von der subtropischen Warmluft und ist auch als Frontalzone bekannt. Kleine Störungen an der Frontalzone führen zu einer Vermischung und Verwirbelung der zwei unterschiedlichen Luftmassen. Dadurch wird der Prozess einer Tiefdruckbildung in Kraft gesetzt. Je ausgeprägter die Frontalzone, desto einfacher und häufiger bilden sich kleine Tiefs, die dann rasch an Stärke zulegen können und mit der starken Westströmung als Sturmtiefs auf Europa treffen. Diese stürmische Grosswetterlage bescherte Mitteleuropa im Januar 2018 gleich drei Sturmtiefs in kurzer Abfolge. Zuerst fegte das Sturmtief Burglind mit Orkanböen über die Schweiz, bevor eine Woche später Evi und Friederike erneut orkanartige Böen im Flachland auslösten, einzelne Bäume umstürzen liessen und Dächer abdeckten.

Von Ende Dezember 2017 bis Mitte Januar 2018 wurden die USA von einer eisigen Kältewelle getroffen. In der Arktis, in Europa und Asien war es gleichzeitig aber deutlich zu warm. Lokale Kältewellen sind kein Widerspruch zur globalen Erwärmung. Bildquelle: University of Maine, ClimateReanalyzer.org

 

Milder Winter

Die stürmischen Westwinde peitschen milde Meeresluft nach Mitteleuropa. Der überdurchschnittlich warme Atlantik ist verantwortlich dafür, dass die Westströmung in diesem Jahr speziell milde Luft in die Schweiz führt. Entsprechend fiel der Januar 2018 bisher rund drei Grad milder aus, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. Die ersten 12 Januartage blieben in Zürich sogar komplett frostfrei. Normalerweise gibt es im Januar in Zürich in zwei von drei Nächten Frost.

Das stürmische und milde Winterwetter in diesem Jahr täuscht darüber hinweg, wie der letzte Winter war. Oder können Sie sich an den letzten Januar erinnern?

 

Eisiger Januar 2017

Vor einem Jahr herrschte in der Schweiz eisige Kälte. Mit einer Durchschnittstemperatur von -3 Grad war es in Zürich der kälteste Jänner seit 30 Jahren. Es war rund sechs Grad kälter als im diesjährigen Januar. Kältewellen, wie sie die Schweiz im letzten Januar erlebte, finden auch im aktuellen Winter statt. In diesem Jahr traf es bisher aber nicht Europa, sondern Nordamerika. Der mittlere Westen und Nordosten der USA erlebten Ende Dezember und Anfang Januar zwei eisigkalte Wochen. Es war die heftigste Kältewelle seit 36 Jahren. Europa, Asien und Nordamerika wurden in den letzten Wintern immer wieder von harten Kältewellen getroffen. In diese Kategorie fällt auch der Februar 2012, welcher in Zürich -3,5 Grad kalt ausfiel.

Sehr milde und eisigkalte Wintermonate wechseln sich in den letzten Jahren scheinbar zufällig ab. Es stellt sich die Frage, ob diese unterschiedlichen Extreme zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden können? Und wie werden sich die zukünftigen Winter im Zuge der globalen Erwärmung in Mitteleuropa präsentieren?

 

Deutlich wärmere Winter

Heftige Kältewellen und eisigkalte Wintermonate sind in den letzten Jahren auf der Nordhemisphäre und auch in Mitteleuropa scheinbar wieder häufiger aufgetreten. Nichtsdestotrotz zeigt sich in einer langjährigen Betrachtung ein eindeutiger Erwärmungstrend. Praktisch überall, in Sibirien, Mitteleuropa und den USA, sind die Winter in den letzten 50, 100 und 150 Jahren deutlich milder geworden. Seit 1864 sind die Winter in der Schweiz um ganze 2 Grad wärmer geworden. Zwischen 1880 und 1890 lag die Wintertemperatur auf einem ausgesprochen tiefen Niveau. Von 1900 bis 1980 zeigte die Wintertemperatur dann einen auffallend ruhigen Verlauf ohne langfristige Änderung. 1987/88 erfolgte in Mitteleuropa ein sprungartiger Wechsel zu einer ausgeprägten Warmwinterphase, die in den letzten 15 Jahren durch einige Kältewellen etwas gedämpft wurde. Wie auf einer Treppe, welche aufwärts beschritten wird, pendelten sich die Temperaturen seither auf eindeutig höherem Niveau als zuvor ein. Sehr tiefe Wintertemperaturen traten seit Ende des 20. Jahrhunderts nicht mehr auf. Der kälteste Winter der letzten 30 Jahren brachte 2005/06 eine Durchschnittstemperatur von -0,9 Grad. In den Jahrzehnten davor gab es mehrere Winter, die sogar kälter als -4 Grad ausfielen. Die letzten 30 Winter sind also insgesamt deutlich milder als die Winter davor. Es zeigt sich aber, dass seit 1990 keine weitere Erwärmung des Winters stattgefunden hat. Dieses Phänomen ist nicht nur in der Schweiz zu beobachten, sondern in verschiedenen Gebieten der Nordhemisphäre.

Die Winter sind in der Schweiz seit 1864/65 um rund 2 Grad wärmer geworden. Bildquelle: MeteoSchweiz

 

Geschwächter Polarwirbel

Der Grund für die Erwärmungspause der Winter sind die bereits erwähnten Kältewellen, welche verschiedene Orten auf der Nordhemisphäre immer wieder mal treffen. Kältewellen im Winter sind natürlich nichts Aussergewöhnliches und bedürfen eigentlich keiner Erklärung. Das Wetter hat seinen natürlichen Spielraum und nutzt diesen hin und wieder aus. Trotzdem gibt es eine plausible Erklärung, weshalb heftige Kältewellen im Winter trotz globaler Erwärmung häufiger zu beobachten sind.

Mehrere wissenschaftliche Arbeiten geben Hinweise darauf, dass der Rückgang des arktischen Meereises zu den Kälteausbrüchen in den USA, Europa und Asien beigetragen hat. Ein sehr wichtiger Faktor ist im Klimageschehen der sogenannte Polarwirbel, ein Westwindband, welches die Nordhemisphäre im hohen Norden umschliesst und normalerweise die kalte Luft über der Arktis von der warmen Subtropenluft trennt. So präsentiert sich der Polarwirbel aktuell auch über dem Atlantik, wie eingangs ausgeführt. Wird dieser Polarwirbel aber geschwächt, kann die kalte Luft aus der Arktis weit in den Süden entweichen, was oftmals mit einem welligen (mäandrierenden) Westwindband zusammenhängt. So zeigt sich, dass langanhaltende Schwächephasen des Polarwirbels zu den kalten Wintern im nördlichen Eurasien beigetragen haben. Solche Schwächephasen des Polarwirbels können durch eine überdurchschnittlich warme Arktis ausgelöst werden. Und genau das geschieht im Zuge der globalen Erwärmung. Die Arktis erwärmt sich vor allem im Herbst und Winter rasant. Das fehlende Meereis verhindert eine Auskühlung im Herbst, so dass die Nordpolregion bis tief in den Winter mit Wärme versorgt bleibt.

 

Die Klimaszenarien rechnen auch in Zukunft mit einer weiteren Zunahme der Wintertemperaturen auf der Nordhemisphäre. Andere Jahreszeiten, allen voran der Sommer, erwärmen sich in Mitteleuropa und der Schweiz aber deutlich schneller als der Winter. Der wohl auch zukünftig geschwächte Polarwirbel wird jedoch dafür sorgen, dass die Nordhalbkugel und der Alpenraum auch in den nächsten Jahren ab und zu von ausgeprägten Kältewellen aus der Arktis getroffen werden. Die weitere Wintererwärmung könnte sich also wiederum in Form eines nächsten Schrittes aufwärts auf der Treppe der globalen Erwärmung präsentieren, gefolgt von einzelnen kalten Wintermonaten.

Lokale Kältewellen in Zeiten der globalen Erwärmung

Wetterjahr 2017: sehr warm und sonnig

Die Schweiz und Zürich blicken, trotz eines eisigen Starts, erneut auf eines der wärmsten Jahre in der 154-jährigen Messperiode zurück. Während die Niederschläge durchschnittlich ausfielen, machte die Sonne zahlreiche Überstunden.

 

Sehr kalter Januar

Der erste Monat des Wetterjahrs 2017 brachte der Schweiz und Zürich den kältesten Januar seit 30 Jahren. Mit einer durchschnittlichen Temperatur von -3 Grad war der Jänner in Zürich um mehr als drei Grad zu kalt. Es war zwar der kälteste Januar seit 1987, jedoch nicht der kälteste Wintermonat seit 30 Jahren. Vor fünf Jahren, im Februar 2012, war es mit durchschnittlich -3,5 Grad in Zürich nochmals ein ganzes Stück kälter. Für die letzten 30 Jahre sind das extrem tiefe Monatsmittel. Wird der Betrachtungshorizont jedoch erweitert, so zeigen sich in Zürich deutlich kältere Wintermonate. Der Januar 1963, welcher die Seegfrörni brachte, war beispielsweise eisige -6,3 Grad. Der Dezember 1879 war in Zürich sogar durchschnittlich -9 Grad kalt.

 

Nach eisigem Start waren die Monate Februar, März, Mai, Juni, August und Oktober in Zürich deutlich zu warm, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010.

Schneearmer Winter

Mit dem Januar verabschiedete sich dann auch der Winter. Es schien, als ob der Februar den eisigkalten Januar sogleich auch wieder kompensieren wollte. So verging ein Februar ohne einen einzigen Eistag, also ohne Temperaturen ganztags unter dem Gefrierpunkt. Am 23. Februar wurde am Messstandort Zürich mit 18,8 Grad ein neuer Februar-Temperaturrekord aufgestellt. Der Winter 2016/17 (Dezember 2016 bis Februar 2017) war in Zürich unter dem Strich kühler, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. Jedoch etwas milder als beispielsweise der Winter 2012/13. Der Winter blieb zudem extrem trocken und schneearm. In den Bergen führte dies zu einer rekordnahen Besonnung.

 

Drittwärmster Frühling

Der extreme Wärmeüberschuss hielt sich auch im darauffolgenden März. So erlebte Zürich den zweitwärmsten März seit Messbeginn im Jahr 1864. Vor allem zur Monatsmitte und am Monatsende wurde Zürich mit viel wärmender Märzsonne verwohnt. Die Niederschläge erreichten zudem lediglich 81% der Normwerte. Der April 2017 war extrem und durchschnittlich zugleich. So täuschen die durchschnittlichen Monatswerte darüber hinweg, dass einer überwiegend sonnigen und milden ersten Monatshälfte eine kalte, mit Schneefällen und scharfen Nachtfrösten angereicherte zweite Monatshälfte gegenüberstand. Die unterkühlte Witterung hielt noch bis zum 8. Mai an. Danach folgte eine deutliche Milderung. Ab Maimitte wurde der Frühling zunehmend sommerlich. Zürich registrierte den wärmsten Mai seit 2011. Ausserdem blieb der Mai 2017 extrem trocken und verbuchte zahlreiche Sonnenstunden. Die warmen März und Mai reichten dann auch aus, um in der Schweiz und in Zürich den drittwärmsten Frühling seit Messbeginn im Jahr 1864 zu verbuchen. Noch wärmer waren bisher nur die Frühlinge der Jahre 2007 und 2011.

 

Der Juli war 2017 der nässeste, der Oktober der trockenste Monat in Zürich.

Drittheissester Sommer

Auf den drittwärmsten Frühling folgte der drittwärmste Sommer seit Messbeginn im Jahr 1864. Noch heisser waren bisher lediglich die Sommer der Jahre 2015 und 2003. Der Sommer 2017 erlebte mit dem Juni bereits früh seinen Höhepunkt. Der sechste Monat des Jahres war in Zürich mit durchschnittlich 19,9 Grad der wärmste und mit über 250 Sonnenstunden der sonnigste des Jahres. Zeitgleich war es der zweitheisseste Juni seit mehr als 150 Jahren. Weniger heiss und immer wieder durch starke Gewitter mit Hagel durchzogen, präsentierte sich der anschliessende Juli. Mit 172 mm fiel im Juli 2017 rund 40% zu viel Regen und er war der nässeste Monat des Jahres. Nach zwei sehr trockenen Monaten kamen die Niederschläge jedoch gelegen, denn bereits im August blieben sie wieder unterdurchschnittlich und die Hitze kam zurück. Zürich registrierte sogleich wieder den achtheissesten August seit Messbeginn im Jahr 1864.

In fast allen Monaten machte die Sonne im Wetterjahr 2017 in Zürich Überstunden. Am sonnigsten war es im Juni.

Achterbahnfahrt im Herbst

Der Sommer fand mit dem September ein abruptes Ende. Die Septembertemperatur blieb in Zürich im Monatsmittel ein Grad unter der Norm der Jahre 1981 bis 2010. In den Bergen hielt bereits der neue Winter Einzug. Auf dem Weissfluhjoch wurden so viele Neuschneetage wie noch nie in einem September registriert. Der kühle September wurde durch einen milden und ausgesprochen sonnigen Oktober kompensiert. Der Oktober bestach insbesondere durch einen ausgeprägten Altweibersommer zur Monatsmitte. Als Kehrseite

zum Schönwetter war Regen erneut Mangelware. Mit lediglich 40 mm fiel in Zürich weniger als die Hälfte der üblichen Regenmengen im Oktober. Der Oktober blieb somit der trockenste Monat des Wetterjahres 2017. Total gegensätzlich präsentierte sich in der Folge der November. Er war nass und trüb. Trotz durchschnittlichen Temperaturen fiel mehrmals Schnee bis in tiefere Lagen. Im Flachland blieb der Schnee jedoch noch nicht liegen. Die Achterbahnfahrt des Herbstes 2017 brachte in Zürich einen kleinen Wärmeüberschuss von drei Zehntelgrad hervor. Die Niederschläge blieben unterdurchschnittlich und die Sonnenscheindauer summierte sich dank des sehr sonnigen Oktobers gebietsweise auf rekordhohe Werte.

Der letzte Monat des Wetterjahres 2017 war geprägt von wiederholten Schneefällen bis in die Niederungen des Flachlands. Entsprechend war der Dezember überdurchschnittlich feucht und präsentierte ein geringfügiges Wärmedefizit.

 

Jahresbilanz 2017

Verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010 waren nur die Monate Januar und September eindeutig zu kalt. April, November und Dezember waren durchschnittlich und alle anderen Monate zu warm. Deutlich zu warm waren Februar, März und Juni. Mit durchschnittlich 10,2 Grad war das Jahr 2017 in Zürich das achtwärmste seit Messbeginn im Jahr 1864. Die täglichen Tageshöchsttemperaturen erreichten mit gemittelt 15 Grad sogar den zweithöchsten Wert in der Messgeschichte. Zum heissen Sommer 2017 passen die zahlreich ausgewiesenen Sommer- und Hitzetage mit täglichen Höchstwerten von über 25, respektive 30 Grad. So zählt das Jahr 2017 total 65 Sommer- und 23 Hitzetage. Nur in den Sommern 1947 und 2003 gab es mehr Sommertage als im Jahr 2017. Bei den Hitzetagen ist es der viertgrösste Wert. Hier brachte zusätzlich der Sommer 2015 noch einige Hitzetage mehr. Erstaunlich war auch die Anzahl Tropennächte, in denen das Thermometer nicht unter 20 Grad sank: 2017 gab es sechs, mehr gab es nur im Sommer 2015. Der Wärmeüberschuss im Sommerhalbjahr 2017 widerspiegelt sich zudem in den Kühlgradtagen, welche ein Indikator für den Kühlbedarf in Gebäuden sind. Mit 237 Kühlgradtagen wurde 2017 der dritthöchste Wert seit 1864 erreicht. Handkehrum erreichten die Heizgradtage trotz des eisigen Januars mit 3243 in Zürich lediglich den zehnttiefsten Wert. Je tiefer die Heizgradtage, desto geringer der Wärmebedarf in den Gebäuden.

Die Niederschläge summierten sich in Zürich auf durchschnittliche Werte. Deutlich zu trocken waren Mai, Juni und Oktober. Zu viel Niederschlag bekamen die Monate Januar, April, Juli und Dezember.

Zur extremen Wärme gesellten sich auch ungewöhnlich viele Sonnenstunden. So war 2017 in Zürich mit mehr als 1800 Sonnenstunden eines der 20 sonnigsten seit 1901. Verglichen mit einem durchschnittlichen Jahr schien die Sonne knapp 20 % oder mehr als 280 Stunden länger. Dies schlägt sich auch in der Anzahl heiterer Tage nieder, welche mit 64 an der Zahl einen hohen Wert erreichten. Dem gegenüber stehen 134 trübe Tage mit nur wenig Sonne. Dies klingt nach viel, doch es ist einer der tiefsten Werte seit 1901. Nochmals deutlich weniger trübe Tage gab es in den Wetterjahren 1911 und 2003.

Wetterjahr 2017: sehr warm und sonnig

Hat der Herbst 2017 seine Aufgaben gemacht?

Der Herbst zeigte heuer zahlreiche Facetten. Von lauen Spätsommertagen über stürmische und trübe Tage und kalte Nächte bis hin zu goldenen Herbstmomenten war alles dabei. Insgesamt wurde der Herbst auch dieses Jahr seiner eigentlichen Aufgabe gerecht: er diente als Übergangsjahreszeit und führte vom Sommer in den Winter. Wie gründlich er seine Aufgabe erfüllt hat und wie sich der Übergang vom Sommer in den Winter präsentierte, soll hier beleuchtet werden.

Der Herbst 2017 war nur geringfügig milder verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. Vor der Jahrtausendwende waren die Herbste in Zürich aber bedeutend kälter.

Acht Phasen des Herbstes

Zwischen dem 1. September und dem 30. November – der Periode des meteorologischen Herbstes – sind heuer acht Witterungsphasen auszumachen. Den Anfang machten drei regnerische und kühle Tage, bevor in der zweiten Phase eine fünftägige Schönwetterperiode folgte. Es war die wärmste Periode des diesjährigen Herbstes. Sie brachte auch den wärmsten Tag und die höchste Temperatur der Jahreszeit. Gemittelt über den ganzen Tag war der 5. September in Zürich 18,8 Grad warm. An diesem Nachmittag stieg das Quecksilber auf 24,9 Grad. Die Sommer-Marke von 25 Grad wurde folglich haarscharf verpasst. Damit kann der Herbst 2017 keinen einzigen Sommertag vorweisen. In der langjährigen Referenzperiode 1981-2010 sind im September 2 bis 3 Sommertage mit Temperaturen über 25 Grad zu erwarten. Diese spätsommerliche Phase wurde rasch von der dritten Herbstphase, einer sehr unbeständigen und recht kühlen Periode vom 9.-20. September abgelöst. In diesen 12 Tagen gab es lediglich zwei Tage ohne Niederschlag. Es war die nässeste Periode des Herbstes 2017. Mit rund 60 mm Niederschlag fiel rund ein Drittel der diesjährigen Herbstmenge in diesen Tagen. Bis Monatsende setzte sich dann in der vierten Herbstphase 2017 wieder wärmere und trockenere Witterung durch. Die Temperaturen stiegen über die 20-Grad-Marke. Der Oktober startete dann weiterhin warm aber etwas unbeständiger. Es war die fünfte Witterungsphase.

 

Acht Tage Sonne pur

Die Periode vom 10.-20. Oktober markierte dann die sonnigste und trockenste Phase des Herbstes 2017. Während 11 Tagen fiel kein Tropfen Regen und über mehr als eine Woche hinweg schien die Sonne von einem wolkenlosen Himmel. Nur ganz lokal störte wenig Morgennebel diese goldene Oktoberphase. Diese sechste Phase war gleichzeitig überdurchschnittlich warm. Nach dem kühlen September verharrten die Temperaturen im Oktober auf gleichem Niveau, respektive legten entgegen den Erwartungen sogar nochmals leicht zu, so dass zwischen Anfang September und Mitte Oktober kein eigentlicher Temperaturabfall beobachtet werden konnte. Das letzte Oktoberdrittel – die siebte Phase – ging zwar sonnig, aber immer kühler weiter.

 

Acht Tage ohne Sonne

Die achte und letzte Phase startete am 5. November und dauerte bis zum November- und somit bis zum Herbstende. Die achte Phase war damit die langanhaltenste Phase und sie präsentierte sich kalt, trüb und nass. Bis zum 12. November zeigte sich die Sonne während acht Tagen in Zürich nie. Der 12. November war dann mit einer Niederschlagssumme von 17,6 mm der nässeste Tag des Herbstes und die Zeitspanne vom 13.-19. November war mit einer durchschnittlichen Temperatur von nur wenig über einem Grad die kälteste des ganzen Herbstes. Der erste Frost wurde am 14. November registriert. Diese Nacht war mit einer Tiefsttemperatur von -1,7 Grad gleichzeitig die kälteste der Jahreszeit. Bis zum Monatsende kamen sieben weitere Frosttage hinzu. Dies entspricht knapp dem langjährigen Referenzwert, welcher neun Frostnächte im November vorsieht. Der letzte Tag des meteorologischen Herbsts war mit durchschnitt null Grad gleichzeitig der kälteste. Ein Eistag mit Temperaturen, die ganztags unter null Grad verharren, wurde jedoch im ganzen Herbst nicht beobachtet. Eistage können im November durchaus vorkommen. Gemäss langjährigem Durchschnitt sind für den November ein bis zwei Eistage vorgesehen. Der erste Schnee der Saison wurde in Zürich dann erst am 1. Dezember beobachtet. Also nicht mehr im meteorologischen Herbst, sondern bereits im Winter. Der Herbst 2017 blieb also schneefrei, obwohl im Durchschnitt mit zwei bis drei Schneetage gerechnet werden darf.

 

Über alle Tage gemittelt war der Herbst 2017 auf dem Zürichberg mit 9,7 Grad nur wenige Zehntelgrad milder als im langjährigen Durchschnitt der Periode 1981-2010. Zürich erlebte gleichzeitig den kühlsten Herbst seit 2010. Wobei im direkten Vergleich vor allem der Herbst 2014 bedeutend wärmer ausfiel. Mit rund 210 mm fielen im ganzen Herbst in Zürich lediglich drei Viertel der üblichen Niederschlagsmengen. Vor allem dank des ausgesprochen sonnigen Oktobers verzeichnete der Zürcher Herbst unter dem Strich ein Sonnenplus von 25% oder knapp 100 Sonnenstunden. Der Herbst 2017 war farbenfroh. Ein gründlicher Übergang vom Sommer in den Winter ist dem diesjährigen Herbst aber nicht gelungen. Dafür fehlten die letzten Sommertage im September und die ersten Eis- und Schneetage im November.

Hat der Herbst 2017 seine Aufgaben gemacht?

Die Schweiz: ein Wasserschloss und Sonnenland

Am 1. Januar 2018 tritt das revidierte Energiegesetz zusammen mit den Verordnungen in Kraft. Damit wird der Bau neuer Kernkraftwerke verboten. Die alten AKWs sollten noch so lange weiterbetrieben werden, solange diese sicher sind. In Fachkreisen wird davon ausgegangen, dass das letzte Schweizer Kernkraftwerk bis 2040 stillgelegt wird. Die schrittweise wegfallende Elektrizität muss anderweitig zur Verfügung gestellt werden. Das revidierte Energiegesetz dient deshalb auch dazu, die erneuerbaren Energien zu fördern. Insgesamt sollen die Abhängigkeit von importierten fossilen Energien reduziert und die einheimischen erneuerbaren Energien gestärkt werden. Doch welche Stromproduktionstechnologien weisen in der Schweiz das grösste Potenzial zu gleichzeitig günstigen Preisen vor und leisten zudem ihren Beitrag zu einer klimafreundlichen Stromversorgung?

Die Wasserkraft gilt heute als wichtigste Stromquelle. Die Ausbaupotenziale sind aber stark begrenzt. Grosse Potenziale in der Schweiz gibt es bei der Sonnenenergie (Photovoltaik).

Viel Sonnenenergie

Unter den erneuerbaren Energien in der Schweiz weist die Solarenergie – genauer gesagt Photovoltaik-Anlagen bis 2035 und 2050 das grösste Zubau-Potenzial auf, wie eine neue Studie des PSI zuhanden des Bundesamtes für Energie (BFE) zeigt. Da die Sonne jedoch nur tagsüber variabel scheint und im Sommerhalbjahr viel ausgiebiger als im Winterhalbjahr, sind laut Studie Massnahmen notwendig, um grosse Mengen Photovoltaik-Strom ins System zu integrieren. Das können beispielsweise dezentrale Batteriespeicher in Ein- und Mehrfamilienhäusern oder grössere Netzspeicher im Verteilnetz sein. Auch die Windenergie – vor allem in der Romandie – präsentiert sich in der neuen Studie mit einem beträchtlichen Zubau-Potenzial. Erst für einen Zeithorizont ab 2050 oder später wird die Stromproduktion aus Tiefengeothermie genannt. Sie ist heute noch mit grossen technischen Unsicherheiten verbunden.

Bereits heute wird die in der Landwirtschaft anfallende Gülle energetisch genutzt und in Biogas-Kraftwerken verstromt. In Zukunft könnte ein noch grösserer Teil der Gülle zu Strom umgewandelt werden. Auch beim wichtigsten Standbein der Schweizerischen Stromversorgung – der Wasserkraft – besteht ein gewisses Zubau-Potenzial. Ob dieses realisiert werden kann, hängt jedoch sehr stark von den wirtschaftlichen, politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen ab.

Bei der zukünftigen Entwicklung der Gestehungskosten der verschiedenen Stromerzeugungstechnologien bis 2050 zeigt sich ein uneinheitliches Bild. Während die Kosten für Wasserkraft, landwirtschaftliche Biogasanlagen und fossile Stromerzeugung eher steigen, sinken sie für Photovoltaik und Windenergie nochmals deutlich. 2050 dürfte Strom aus Photovoltaik nur noch halb so teuer sein wie heute.

Die Kosten von neuen Photovoltaik- und Windenergieanlagen sind schon heute konkurrenzfähig. Grosse Photovoltaikanlagen werden zukünftig die kostengünstigste Stromerzeugungstechnologie sein.

Versorgungssicherheit auch ohne Atomstrom

Die Studie des PSI zeigt folglich, dass das Potenzial für den Zubau erneuerbarer Energien in der Schweiz sehr gross ist und die Photovoltaik und Windenergie aufgrund der weiter sinkenden Kosten zu den günstigsten Stromerzeugungstechnologien gehören. Die Stromproduktion aus Sonnen- und Windenergie fluktuiert aber zeitlich stark. Ob in einem kalten, dunklen Winter mit geringer erneuerbarer Produktion nach Abschaltung aller Kernkraftwerke genügend Strom für alle vorhanden ist und kein Blackout droht, muss sich zeigen. Die Ende Oktober veröffentlichte Studie „System Adequacy“ der ETH Zürich und der Universität Basel zuhanden des BFE sieht die Versorgungssicherheit bis 2035 für gewährleistet. Wichtige Voraussetzung dafür ist neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien und der Steigerung der Energieeffizienz die Integration in den europäischen Strommarkt. Die Versorgungssicherheit mit Strom in der Schweiz wird durch eine gute Vernetzung mit den Nachbarländern gewährleistet. Ein gut funktionierender Stromhandel ist für die Versorgungssicherheit der Schweiz enorm wichtig. In diesem Fall kann die Schweiz dann Strom günstig importieren, wenn dieser in anderen europäischen Ländern im Überfluss vorhanden ist. Diese Importzeiten sind wichtig, da dadurch die Schweizer Speicher ruhen können, so dass genügend Kapazitäten für Stunden mit hoher Stromnachfrage und geringer Importmöglichkeit vorhanden sind.

Trotz Ausstieg aus der Kernenergie kann die langfristige Versorgungssicherheit marktorientiert und im Verbund mit den Nachbarstaaten sichergestellt werden. Dass der dafür notwendige Ausbau der erneuerbaren Energien vorankommt, sorgt ab 2018 das revidierte Energiegesetz.

Die Schweiz: ein Wasserschloss und Sonnenland