Herkulesaufgabe für die Elektromobilität

“Elektromobilität – Hype oder Heilsbringer?”

Der erste Teil der fünfteiligen Serie 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

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

Unbeschränktes Wachstum auf beschränktem Raum?

Als um 1970 Wissenschaftler erstmals zeigten, welche gravierenden ökologischen Probleme sich die Menschheit mit ihrem rasanten industriellen Fortschreiten selbst geschaffen hat, war ein Schweizer zuvorderst dabei: der Ingenieur Ernst Basler. Er gehört zu den Pionieren einer Bewegung, die das Postulat der Nachhaltigkeit ins Bewusstsein der Öffentlichkeit rückte. Ernst Basler agierte zur selben Zeit und am selben Ort wie die Vordenker des Club of Rome, der 1972 mit dem bis heute millionenfach verkauften Werk The Limits to Growth (Die Grenzen des Wachstums) über Nacht berühmt wurde.

Das neue Buch von Thomas Sprecher handelt von der Einsicht, dass unbeschränktes Wachstum auf beschränktem Raum unverträglich ist.

Thomas Sprecher, Rechtsanwalt und Germanist aus Zürich, blickt in seinem neuen Buch zurück auf Ernst Baslers Werdegang, auf die Gegenwart und in die Zukunft. Doch das Buch mit dem Titel Endliche Erde hat den Anspruch mehr zu sein, als eine Biographie. In vielen Gesprächen mit dem Autor beschreibt der Nachhaltigkeitspionier Basler sein ökologisches Credo und gibt Ratschläge, wie es die Menschen vielleicht doch noch fertigbringen, sich mit der Endlichkeit der Erde zu arrangieren, bevor sie diese zerstören. Ernst Basler ging es daher primär um die Sache und weniger um seine Person, deshalb trifft auch die Bezeichnung „Sachbuch“ zu. Nichtsdestotrotz ist die Sache an der Biographie Baslers aufgehängt. Diesen Doppelcharakter muss das Buch Endliche Erde aber nicht verleugnen, denn gerade diese Mischung macht es abwechslungsreich und spannend.

Unbeschränktes Wachstum
Endliche Erde ist in drei Teile gegliedert. Der erste zeigt Ernst Basler als ökologischen Pionier. Im Zentrum stehen seine damaligen Einsichten aus den 1960er-Jahren und seine Gastvorlesung am MIT in Boston, wo er schliesslich 1970 die weltweit erste Vorlesung über die Bedingungen nachhaltigen Wirtschaftens hielt. Das war noch vor der Veröffentlichung des vielbeachteten Buches Die Grenzen des Wachstums. Auch Basler arbeitete zu jener Zeit an einem eigenen Buch mit dem Titel Strategie des Fortschritts. Die Grundaussage lautete: „Was immer wir unternehmen, wir stellen fest, dass unbeschränktes Wachstum auf beschränktem Raum unverträglich ist mit dem hoffentlich noch stärkeren Wunsch, dass der Mensch für ungezählte Generationen über eine lebenserhaltende irdische Biosphäre verfügt.“ Das Buch blieb, im Gegensatz zum Werk des Club of Rome, aber leider weitgehend unbeachtet. Im vorliegenden Buch wird der Inhalt von Strategie des Fortschritts zusammengefasst. Der Leser erfährt auch, dass Basler dem alten, aus der Forstwirtschaft stammenden Wort Nachhaltigkeit einen neuen Sinn gab. Er brauchte es im deutschen Sprachraum erstmals so, wie wir es heute brauchen.
Im zweiten Teil erweitert das vorliegende Buch das Bild zur Entwicklung des ökologischen Denkens. Seit den 1980er-Jahren ist die Diskussion nicht stehen geblieben. Die Literatur zu ökologischen Themen, zu Fragen nach der Art und den Grenzen des Wachstums, ist geradezu explodiert. Inhaltlich werden vom Brundtland-Report und zahlreichen UN-Klimakonferenzen bis zu einem ausdifferenzierten Wachstumsdiskurs als Kern der Nachhaltigkeitsdiskussion dem Leser zahlreiche spannende Aspekte in gebotener Kürze präsentiert.

Grenzen des Wachstums
Der letzte Teil des Buchs widmet sich wiederum Ernst Basler. Wie denkt der Nachhaltigkeitspionier Ernst Basler heute? Baslers Plädoyer für nachhaltiges Handeln lässt sich in acht Leitsätzen fassen. Der erste Leitsatz lautet: „Wir müssen mit den Grenzen des Wachstums umgehen lernen.“ Basler war sich früh bewusst, dass der Mensch die Natur dominiert und sich lästige Nebenwirkungen einhandelt. Vor diesem Hintergrund entspricht eine nachhaltige Entwicklung einem Lernprozess, welcher die Menschheit durchlaufen muss. Die erste und wichtigste Lektion ist dabei, dass sich die Menschheit ihrer dominierenden Stellung gegenüber der Natur bewusst wird.

Bewusstes Wachstum
Ein weiterer Leitsatz lautet: „So wie du die Welt wahrnimmst, so handelst du auch.“ Der Hintergrund liegt in der wohl mangelnden Fähigkeit der Menschen zum angemessenen Umgang mit den ökologischen Problemen. Vor allem in Bezug auf exponentielles Wachstum haben wir Mühe zu realisieren, was ein kontinuierliches Wachstum von zwei oder drei Prozent pro Jahr bedeutet. Zu diesem Wahrnehmungsproblem kommen Hemmnisse dazu, von veralteten Denkmodellen und Wertvorstellungen Abschied zu nehmen.
Die verbleibenden sechs Leitsätze seien an dieser Stelle nicht verraten. Zum Schluss des Buches blickt der Autor mit Ernst Basler in die Zukunft. Mit etwas Wehmut muss der Leser feststellen, dass wir schon viel Zeit verloren haben und dass die Erde heute weniger schlecht dastünde, hätten die Menschen schon in den 1970er-Jahren auf Ernst Basler und andere, die dasselbe sagten, gehört.

Thomas Sprecher: Endliche Erde. Ernst Basler – Pionier des ökologischen Nachhaltigkeitsdenkens.
NZZ Libo Verlag, Zürich 2017. 192 S., Abb., geb., Fr. 39.– (UVP) / € 39.–

Unbeschränktes Wachstum auf beschränktem Raum?

Ein Verbund für die Versorgungssicherheit

Im kalten Januar 2017 wurden die Energiereserven in der Schweiz knapp. Deutschland und Frankreich nehmen zahlreiche Kraftwerke vom Netz. Wie steht es um die Versorgungssicherheit in der Schweiz?

Im ersten Teil dieses Artikels, der in der letzten Ausgabe erschien, wurde über die «angespannte» Energie- und Netzsituation in der Schweiz berichtet. Die Gewährleistung der sicheren Stromversorgung in der Schweiz ist im Winter jeweils mit erhöhten Anforderungen verbunden. Im Winter wird in der Schweiz mehr Energie verbraucht als im Sommer. Deshalb ist die Schweiz im Winter auf Importe angewiesen, um den höheren Strombedarf im Inland zu decken. Durch die Ausserbetriebnahme zahlreicher Braunkohlekraftwerke in Deutschland und Kernkraftwerke in Frankreich in den kommenden Jahren, verschärft sich die Situation in Europa zunehmend.

Wie entwickelt sich die Versorgungslage in der Schweiz? Und was geschieht, wenn die Nachbarländer die Schweiz im Winter nicht mehr mit Strom bedienen können, weil sie selber zahlreiche Kraftwerke abschalten?

Die Füllstände der Schweizer Speicherseen erreicht im Spätwinter (vor der Schneeschmelze) ihren jährlichen Tiefstpunkt. Im Winter 2016/17 waren die Füllstände verglichen mit den Vorjahren stark unterdurchschnittlich. Vor allem im Januar 2017 wurde viel Wasser zur Stromerzeugung abgelassen und turbiniert. Quelle: Swissgrid

Der Markt regelt es

Bei der Beantwortung dieser Fragen prallen Welten aufeinander: Die Marktgläubigen sind überzeugt, dass bei einer Verknappung der Energiereserven Preisspitzen resultieren und dadurch Investitionen in neue, flexible Kraftwerke auslösen. Das könnten Gaskraftwerke sein, die nur wenige Stunden im Jahr (und daher klimafreundlich) produzieren, aber in diesen Stunden das „grosse Geld“ machen können. Die Kontrahenten halten dieser Einstellung vor, dass die Preisspitzen aufgrund von Marktverzerrungen gar nie richtig auftauchen werden, oder dann zu spät, um noch reagieren zu können. Zumindest fehle die Investitionssicherheit. Heute aber investiert kaum jemand in neue Kraftwerke. Ihre Lösungen beruhen auf der Überführung alter Kraftwerke in eine Reserve (wird in Deutschland gemacht) oder auf dem Aufbau eines zusätzlichen Marktes alleine zur Vorhaltung von Kraftwerkskapazitäten für „angespannte“ Situationen. Einen solchen Kapazitätsmarkt (wie es ihn in Frankreich schon gibt) hat jüngst auch die BKW für die Schweiz vorgeschlagen. Mit ihren Massnahmen hat Swissgrid in den letzten beiden Wintern schliesslich nichts anderes gemacht. So wurden Energiemengen in Form von Wasser in Speicherseen auf Reserve gekauft – respektive zurückgehalten – um eine zusätzliche Sicherheitsmarge zu schaffen.

Lehren aus dem Winter 2016/17

Dass die Marktmechanismen auch ohne Eingriffe zu Versorgungssicherheit führen, hat sich im Januar und Februar 2017 gezeigt. Während des eisigen Januars 2017 war der Stromverbrauch in Europa überdurchschnittlich hoch. Gleichzeitig fehlten in der Schweiz und in Frankreich zahlreiche Kernkraftwerke wegen Unregelmässigkeiten und Wartungen. Es kam zu ersten Knappheitssignalen. Die Preise an der Strombörse schossen in die Höhe und lagen rund 80% höher als im gleichen Zeitraum im Vorjahr. Die Gunst der hohen Preise nutzten auch die Schweizer Kraftwerksbetreiber von Speicherseen und turbinierten überdurchschnittlich viel Wasser, um möglichst viel Geld zu verdienen. Die Speicherseen entleerten sich und die Importe sanken entsprechend. Trotz Kältewelle im Januar 2017 wurden die Importkapazitäten zu weniger als 50% ausgenutzt. Die Entlastung der ausländischen Kapazitäten kam der Versorgungssicherheit in den Nachbarstaaten zugute. Ein ganz anderes Bild dann im Februar. Der letzte Wintermonat war übermässig mild. Die Stromnachfrage gegenüber dem Vormonat geringer. Entsprechend sanken die Strompreise an der Börse. Die Produktion aus Speicherseen war folglich weniger spannend, so dass die Schweizer Energiereserven „automatisch“ geschont wurden. Handkehrum wurde im Februar deutlich mehr importiert als im Februar, da ausländische Kapazität verfügbar und eben billiger war. Doch was wäre gewesen, wenn auf den eisigen Januar ein ebenso kalter Februar gefolgt wäre. Wären die Speicherseen dann mitten im Monat leer gewesen und auch die Importe aus den Nachbarländer versiegt?

Nationale Sicherheit

Wie sich in den letzten Jahren und auch in den jüngsten Handlungen gezeigt hat, definieren die europäischen Länder Versorgungssicherheit zuerst einmal national und leiten die dafür notwenigen Schritte ein. Und genau da liegt das Problem. Die Schweiz kommt ohne Importe nicht über den Winter. Wenn sie unabhängig vom Ausland Versorgungssicherheit jederzeit national gewährleisten wollte, würde nicht einmal der gesamte Inhalt aller Speicherseen reichen. Gleiches gilt für die Nachbarländer Deutschland und Frankreich, die parallele Strukturen für Reservekapazitäten aufbauen. Dies ist ineffizient. Denn zukünftig steigt bei einer nationalen Betrachtung der Reservebedarf weiter und damit steigen auch die Kosten.

Stärker zusammen

Vielversprechender wäre es, wenn länderübergreifende Regionen, die über Stromnetze hinreichend miteinander vernetzt sind, Versorgungssicherheit gemeinsam definieren und auch umsetzen. Also eine gemeinsame Winterreserve oder ein gemeinsamer Kapazitätsmarkt. Unter dem Strich wäre dies billiger, da die vorzuhaltende Infrastruktur verhältnismässig schlanker gehalten werden könnte, bei gleichzeitig höherer Sicherheit aufgrund der Ausgleichseffekte, die mit zunehmender Regionsgrösse stärker ausfallen. Die Schweiz macht sich im Rahmen des pentalateralen Energieforums (PLEF) für diese Stossrichtung stark. Das PLEF, zusammengesetzt aus den Übertragungsnetzbetreibern der Länder Deutschland, Frankreich, Österreich, Benelux und Schweiz, veröffentlichte 2015 einen gemeinsamen Bericht zur Lage der Versorgungssicherheit. Es war ein Anfang, kein Durchbruch. Weiterhin fehlt eine gemeinsame Definition, Massnahmen und vor allem bindende Abmachungen. Aufgrund der anhaltenden Differenzen mit der EU müsste ein Übereinkommen ausserhalb des EU-Stromabkommens gefunden werden. Ein solches ist anzustreben, will die Schweiz auch zukünftig sicher durch den Winter.

Ein Verbund für die Versorgungssicherheit

Heisse Phase für die Versorgungssicherheit

Die Schweiz war in diesem Winter wie bereits im Vorjahr mit einer angespannten Stromversorgungssituation konfrontiert. Im kalten Januar 2017 wurden die Energiereserven in der Schweiz knapp.

Am 28. Februar ging der meteorologische Winter zu Ende und damit auch die heisse Phase für die Versorgungssicherheit in der Schweiz. Bereits im zweiten Jahr in Folge hatte die Schweiz auch in diesem Winter mit einer «angespannten» Energie- und Netzsituation im Strombereich zu kämpfen. Bemerkbar machte sich das mit «knappen» Energiereserven in der Schweiz. Wobei mit Energiereserven steuerbare Kraftwerke und die dazu notwendigen Netzkapazitäten gemeint sind, also Kernkraftwerke und Speicherkraftwerke. Wobei letztere wiederum nur so lange produzieren können, wie sie Energiereserven in Form von Wasser in den Speicherseen haben.

Wieviel Strom die Schweiz benötigt und wie dieser Bedarf gedeckt wird, kann mittels einer Badewanne erklärt werden. Dabei stellt die Badewanne den Verbrauch dar. Je grösser der Verbrauch, desto grösser die Badewanne. Quelle: Swissgrid

 

Kernkraftwerke ausser Betrieb

Die Verknappung der Energiereserven kam durch eine Verkettung besonderer Umstände zustande. Gegenüber den Vorjahren fehlten in beiden Wintern Kernkraftwerke, welche wegen Defekten längere Zeit vom Netz mussten. Das Kernkraftwerk Beznau 1 fehlt aktuell schon seit mehr als zwei Jahren und stand in beiden Wintern nicht zur Verfügung. Im Frühwinter 2015/16 fehlte zudem das Kernkraftwerk Beznau 2 – dieses konnte den Betrieb jedoch an Weihnachten 2015 wieder aufnehmen. Im nun zu Ende gegangenen Winter 2016/17 fehlte neben dem Kernkraftwerk Beznau 1 auch Leibstadt – das grösste aller fünf Schweizer Kernkraftwerke. Diese fehlenden Strommengen mussten durch Importe oder anderweitige Produktion, insbesondere aus Speicherkraftwerken, kompensiert werden. So kam es dazu, dass die Speicherseen in der Schweiz in den beiden vergangenen Wintern deutlich unterdurchschnittliche Füllstände vorwiesen. Diese Ausgangslage veranlasste Swissgrid jeweils in beiden Wintern, eine interne Task Force sowie eine Arbeitsgruppe mit der Schweizer Energiewirtschaft ins Leben zu rufen. Gemeinsam wurden Massnahmen zur Bewältigung der «angespannten» Energie- und Netzsituation getroffen. Denn eine sichere Stromversorgung ist eine Grundbedingung für ein modernes und hochindustrialisiertes Land wie die Schweiz.

Wer ist verantwortlich?

Gemäss dem Schweizerischen Energiegesetz (EnG) umfasst eine sichere Energieversorgung die ausreichende Verfügbarkeit, ein breit gefächertes Angebot sowie ein technisch sicheres und leistungsfähiges Versorgungssystem. Während nach den Leitlinien des EnG die Stromversorgung Sache der Energiewirtschaft ist, liegt die Verantwortung für die Gewährleistung eines sicheren, leistungsfähigen und effizienten Netzes gemäss Stromversorgungsgesetz (StromVG) beim Netzbetreiber. Im Falle des Höchstspannungsnetzes ist dies die Nationale Netzgesellschaft Swissgrid – Eigentümerin des Übertragungsnetzes. Beobachtet und überwacht wird die Entwicklung der Elektrizitätsmärkte im Hinblick auf eine sichere und erschwingliche Versorgung von der unabhängigen staatlichen Regulierungsbehörde ElCom.

Versorgungssicherheit gewährleistet?

Nach den beiden Wintern mit Task Force zur Energie- und Netzsituation kommen in Wirtschaft und Gesellschaft möglicherweise Zweifel auf, ob die Versorgungssicherheit in der Schweiz auch in Zukunft gewährleistet ist. Zu Recht. Denn während unsere Nachbarländer Deutschland und Frankreich seit Jahren rege Diskussionen über ihre Versorgungssicherheit führen, wurde dieses relevante Thema in der Schweiz stiefmütterlich behandelt. Jetzt kann auch die Schweiz nicht mehr darüber hinwegsehen, denn das Thema Versorgungssicherheit gewinnt in den kommenden Jahren zusätzlich an Brisanz. Zur Erreichung der Klimaschutzziele muss Deutschland in den nächsten Jahren unter dem Projekt «Kohleausstieg» zahlreiche Kraftwerke abschalten. In Frankreich wiederum sieht die aktuelle Politik eine entscheidende Reduktion des Atomstroms vor und wird in den kommenden Jahren möglicherweise zahlreiche Kernkraftwerke ausser Betrieb nehmen. Die Schweiz ist gut beraten, diese Entwicklung genauestens mitzuverfolgen, denn sie ist zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit auf Importe angewiesen. Doch wie entwickelt sich die Versorgungslage bei einem Ausstieg aus der Kernenergie in der Schweiz? Dieser ist ja nun kurzfristig vom Tisch aber langfristig wird es voraussichtlich trotzdem Realität. Und was geschieht, wenn die Nachbarländer die Schweiz im Winter nicht mehr mit Strom bedienen können, weil sie selber zahlreiche Kraftwerke abschalten?

Wie diese heisse Phase der Versorgungssicherheit angegangen werden kann, erfahren Sie im zweiten Teil dieses Artikels.

Heisse Phase für die Versorgungssicherheit

Licht auf den möglichen Atomausstieg

Ein Atomausstieg in der Schweiz ist möglich. Im Winter wären jedoch mehr Importe nötig als heutzutage. Für die Versorgungssicherheit und die Umwelt wäre das aber nicht per se schlecht.   

Am 27. November stimmt das Schweizer Stimmvolk über die Initiative „für den geordneten Ausstieg aus der Atomenergie“ ab. Die Volksinitiative will den Bau neuer Kernkraftwerke in der Schweiz verbieten und die Laufzeit der bestehenden Kernkraftwerke begrenzen. Der Bund soll zudem dafür sorgen, dass weniger Energie verbraucht, die Energieeffizienz erhöht und erneuerbare Energien gefördert werden. Für Diskussionsbedarf sorgt indes die Forderung nach einer klaren Begrenzung der Laufzeit bestehender Kernkraftwerke. Bei Annahme der Initiative müssten die drei kleinen Kernkraftwerke Beznau 1 und 2 sowie Mühleberg im Jahr 2017 abgeschaltet werden. Die beiden Kraftwerk-Schwergewichte Gösgen und Leibstadt wären noch bis im Jahr 2024, respektive 2029 am Netz. Doch was würde ein Ja zum Atomausstieg am 27. November konkret bedeuten?

asdf. Bildquelle: istock
Neue und alte Energiewelt auf engstem Raum. Wenn die Schweiz Strom aus Deutschland importiert, stammt dieser Strom nicht zwingend von deutschen Kraftwerken sondern kann theoretisch von jedem anderen europäischen Kraftwerk stammen. Bildquelle: iStock

Im Winter kein Strom?

Die Schweiz verbraucht pro Jahr rund 63’000 GWh Strom. Alle Schweizer Kernkraftwerke zusammen haben im Jahr 2014 insgesamt 26’000 GWh Strom produziert – oder eine Strommenge, die rund 40% des Schweizerischen Bedarfs im Jahr deckt. Nach einem Ja zur Atomausstiegsinitiative und dem schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie muss diese Strommenge von rund 26’000 GWh jedes Jahr anders produziert oder beschafft werden. Eine Möglichkeit ist die Ausweitung der Inlandproduktion, vor allem durch den Ausbau der erneuerbaren Energien. Eine andere Option ist, auf mehr Importe aus dem europäischen Strommarkt zu setzen. Gegenüber der Schweiz erscheint der gesamte europäische Strommarkt wie ein unerschöpfliches Reservoir. In der Region der europäischen Übertragungsnetzbetreiber ENTSO-E, also von Spanien bis Finnland und von Grossbritannien bis Griechenland, wurde alleine im Jahr 2014 eine Strommenge von 3,2 Millionen GWh produziert. Alle Kernkraftwerke zusammen machen also weniger als 1% der gesamten europäischen Stromproduktion aus. Ob und wann die Schweiz ihre Kernkraftwerke abschaltet, ist dem europäischen Strommarkt mehr oder weniger egal. Effekte hat es kaum welche. Dafür ist die produzierte Strommenge viel zu klein.

Starkes Netz

Viel entscheidender ist die Rolle des Schweizer Stromübertragungsnetzes. Im Herzen Europas hat die Schweiz eine wichtige Drehscheibenfunktion. Rund elf Prozent des europäischen Stroms fliessen durch die Schweiz. Dies stellt eine grosse Herausforderung und Verantwortung dar, doch profitiert die Schweiz auch in mehrfacher Hinsicht von dieser Rolle. So schreibt die Übertragungsnetzbetreiberin Swissgrid: „Als Transitland ist die Schweiz gut in den europäischen Stromverbund integriert. Import- und Exportmöglichkeiten sorgen dafür, dass in der Schweiz immer genügend Strom zur Verfügung steht.“

Je mehr Erneuerbare desto weniger Importe

Durch den starken Ausbau der erneuerbaren Energien in der Schweiz können die Importe jedoch reduziert werden. Das Potential der Wasserkraft ist in der Schweiz aber nahezu erschöpft. Beliebig ausbaubar ist diese Energieform also nicht. Windkraftprojekte haben in der Schweiz zudem einen sehr schweren Stand. Im Jahr 2015 haben Windenergieanlagen in der Schweiz nur gerade 110 GWh Strom produziert und konnten damit lediglich 0,2% des Landesverbrauchs decken. Die Hoffnung liegt berechtigterweise bei der Sonnenenergie. Photovoltaikanlagen auf Hausdächern erleben einen regelrechten Boom. Die installierte Leistung erreichte Ende 2015 1,3 Gigawatt. Dies entspricht der Leistung eines grossen Kernkraftwerks. Der produzierte Strom deckte bereits rund 2% des einheimischen Strombedarfs. Und das dürfte erst der Anfang sein. Der Zubau der Photovoltaik dürfte in den nächsten Jahren in rasantem Tempo weitergehen.

Mühleberg bis 2019?

Der Nachteil der Sonnenenergie ist jedoch ihre Nichtverfügbarkeit in der Nacht und in dunklen Wintermonaten. Ein Teil des an sonnigen Tagen produzierten Stroms kann jedoch in grossen Saisonspeichern und Batterien zwischengespeichert werden. Trotzdem ist die Schweiz vor allem im Winterhalbjahr auf Stromimporte angewiesen. Das wäre jedoch nichts Neues. Bereits seit vielen Jahren ist die Schweiz jeweils im Winterhalbjahr Stromimporteur. Nach dem Abschalten der Kernkraftwerke würden die Stromimporte im Winter folglich weiter zunehmen. Möglich wäre dies, da die Schweiz ein leistungsfähiges Stromnetz hat und in Europa genügend alternative Erzeugungskapazitäten vorhanden sind. So schreibt auch die Swissgrid: „Ein Atomausstieg in der Schweiz ist grundsätzlich möglich.“ Gleichzeitig macht die Übertragungsnetzbetreiberin jedoch auf eine Herausforderung aufmerksam. Während Swissgrid für die Ausserbetriebnahme von Beznau 1 und 2 keine Probleme sieht, ortet sie Probleme bei der Ausserbetriebnahme des Kernkraftwerks Mühleberg im Raum Bern. Dort sind die Transformatorenkapazitäten aktuell noch zu gering, um die steigende Menge an Importstrom bis auf die tiefen Stromnetzebenen zu transformieren und so die Endkunden bedienen zu können. Allenfalls müsste das Kernkraftwerk bei Annahme der Atomausstiegsinitiative noch bis 2019 am Netz bleiben. Dann schaltet die Betreiberin BKW sein Kernkraftwerk sowieso ab. Spätestens dann muss die Transformierungsleistung im Raum Bern also erhöht sein, damit unabhängig von der Atomausstiegsinitiative die Versorgungssicherheit gewährleistet bleibt.

Dreckstrom aus Deutschland?

Ein Ja zur Atomausstiegsinitiative ist also kein Nein zur Versorgungssicherheit, bedeutet aber deutlich mehr Stromimporte im Winter. Drohen also bei einem Ja Importe aus deutschen Kohlekraftwerken?

Ein Ja zur Atomausstiegsinitiative ist kein Nein zur Versorgungssicherheit.

Die physikalische Herkunft des Stroms, der aus der Steckdose kommt, lässt sich eigentlich unmöglich bestimmen. Den Elektronen sieht man nicht an, ob sie aus einem Kern-, einem Kohlekraftwerk oder von einer Photovoltaikanlage produziert wurden. Gleichzeitig ist festzuhalten, dass der europäische Strommarkt sehr eng miteinander verbunden und in regem Handelsaustausch ist. Das bedeutet, dass wenn die Schweiz Strom aus Deutschland importiert, dieser Importstrom nicht zwingend von deutschen Kraftwerken sondern von theoretisch jedem anderen europäischen Kraftwerk stammen könnte. Um zu beurteilen, wie dreckig der Importstrom also wäre, sollte man sich nicht nur die deutschen Kohlekraftwerke sondern vielmehr den gesamteuropäische Strommix vor Augen halten. Dabei zeigt sich, dass der europäische Strommix, verglichen mit dem Schweizer Atomstrom, zwar mit höheren CO2-Emissonen behaftet ist, nicht aber mit einer höheren Belastung der Umwelt über den ganzen Lebenszyklus, also unter Berücksichtigung von Auswirkungen auf Klima, Gesundheit, Ökosysteme und Ressourcen. Durch den perspektivisch starken Ausbau der erneuerbaren Energien in Europa verbessert sich der europäische Strommix zudem stetig, so dass die Umweltbelastung des Importstroms weiter zurückgeht.

Strom kennt keine Grenzen

Ein Atomausstieg in der Schweiz ist grundsätzlich möglich. Die Annahme der Initiative würde das Übertragungsnetz kurzfristig vor einige Herausforderungen stellen, die mit einem leicht verzögerten Ausstieg möglicherweise umgangen werden könnten. Die Auswirkungsbeurteilung auf die Umwelt ist nicht so trivial, wie von den Gegnern proklamiert. Entscheidend für die Versorgungssicherheit wie auch für den Klima- und Umweltschutz ist eine enge Kooperation der Schweiz mit den europäischen Nachbarländern innerhalb des europäischen Strommarktes. Denn Strom kennt keine Grenzen.

Licht auf den möglichen Atomausstieg

Die Welt ist nicht genug

Natürliche Ressourcen bilden die Basis für unsere Lebensqualität. Sie werden heute jedoch vielerorts übernutzt. Der Druck auf die natürlichen Ressourcen wird mit wachsender Weltbevölkerung und steigender Wirtschaftskraft künftig weiter ansteigen.

Die Schweizer belasten die Umwelt vor allem durch Konsum und Ernährung. Im Sockel sind öffentliche Gemeingüter und Infrastruktur enthalten.
Die Schweizer belasten die Umwelt vor allem durch Konsum und Ernährung. Im Sockel sind öffentliche Gemeingüter und Infrastruktur enthalten.

Am Morgen in einem geheizten Haus aufwachen und mit Warmwasser duschen. Mit dem Auto zur Arbeit fahren. Am Mittag ein Stück Fleisch auf dem Teller. In den Ferien mit dem Flieger ferne Länder erkunden. Wir leben auf grossem Fuss. Für unsere täglichen Aktivitäten brauchen wir natürliche Ressourcen, welche uns Mutter Erde zur Verfügung stellt. Heute nutzt die gesamte Menschheit Ressourcen von 1,6 Erden. Das bedeutet, dass der Planet Erde über ein Jahr und sechs Monate braucht, um den Verbrauch der Menschheit eines Jahres zu decken. Oder anders ausgedrückt: bereits kurz nach Jahresmitte – in diesem Jahr am 8. August 2016 (Earth Overshoot Day) – hat die Weltgemeinschaft die natürlichen Ressourcen, welche für ein ganzes Jahr reichen müssten, bereits aufgebraucht. Die Übernutzung der Ressourcen bringt die Umweltsysteme des Planeten an die Grenzen der Stabilität. Wo und in welchem Mass, zeigt das Konzept der „Planetary Boundaries“. Es betrachtet neun für das System Erde wichtige ökologische Dimensionen wie Klimawandel, Biodiversitätsverlust oder biogeochemische Kreisläufe (Stickstoff und Phosphor), bei denen ein Überschreiten festgelegter Grenzen gravierende Folgen für die Menschheit hätte. Wir leben auf grossem Fuss – auf zu grossem Fuss.

Ökologischer Fussabdruck

Ein anschauliches Bild für diese Übernutzung liefert der ökologische Fussabdruck, welcher CO2-Emissionen und Flächenbedarf berücksichtigt. Das Resultat – also der ökologische Fussabdruck – misst die Fläche in „globalen Hektaren“, die für die Produktion dieser Ressourcen notwendig wäre. Der ökologische Fussabdruck zeigt auf, welche ökologische Produktionsfläche erforderlich ist, damit eine Region, ein Land oder die gesamte Menschheit die eigenen Bedürfnisse decken und die Abfälle neutralisieren kann und erlaubt eine Aussage darüber, ob die Nutzung des Umweltkapitals nachhaltig ist oder nicht. Dem gegenüber steht die „Biokapazität“ eines Landes oder auch der ganzen Erde, also die Fähigkeit der Natur, Rohstoffe zu erzeugen und Schadstoffe abzubauen. Der ökologische Fussabdruck ist folglich wie eine Buchhaltung der Natur. Eine Buchhaltung besteht jedoch immer aus zwei Seiten. Deshalb wird auch die „Biokapazität“ berechnet, also die Fähigkeit der Natur, Rohstoffe zu erzeugen und Schadstoffe abzubauen. Stimmen Fussbadruck und Biokapazität einer Person oder Region überein, befindet sich diese im Einklang mit der Tragfähigkeit der Natur und ist somit nachhaltig.

Die Schweiz, kein Musterschüler

Auch die Schweiz übernutzt die natürlichen Ressourcen massiv. Der ökologische Fussabdruck sowie die Biokapazität der Schweiz werden vom BAFU und BFS regelmässig analysiert. Derzeit misst der ökologische Fussabdruck der Schweiz 4,9 globale Hektaren pro Kopf. Die Biokapazität der Schweiz beträgt indes bloss 1,4 globale Hektaren pro Kopf. Folglich ist der Fussabdruck der Schweiz dreieinhalbfach grösser als ihre Biokapazität.

Ernährung und Konsum

Der übermässige Ressourcenverbrauch der Schweizer belastet die Umwelt weltweit. Verantwortlich dafür sind vor allem Ernährung, Konsum, Mobilität und Wohnen. Bei der Ernährung fallen vor allem tierische Produkte, insbesondere Rindfleisch, ins Gewicht. Die globale Fleischproduktion verursacht mehr als 7 Milliarden Tonnen CO2  jährlich – das sind 18% aller anthropogenen CO2-Emissionen. Zum Vergleich: der globale Flugverkehr verursacht „lediglich“ 2% der globalen CO2-Emissionen. Zwar konnten in der Schweiz in verschiedenen Bereichen Verbesserungen erzielt werden, so etwa bei der Wasserverschmutzung oder der Luftqualität. Doch da ein Grossteil der Ressourcen für den hiesigen Konsum aus dem Ausland stammt, muss die dortige Umweltbelastung ebenfalls in die Rechnung mit einbezogen werden. Gemäss Untersuchung des BAFU aus dem Jahr 2014 fällt über 70 % der durch die Endnachfrage hierzulande verursachten Gesamtumweltbelastung im Ausland an.

Die Anzeichen für die Umweltzerstörung zeigen sich bereits heute weltweit. Überfischung, Abholzung von Wäldern, Verknappung des Süsswassers, Zunahme von CO2 in der Atmosphäre und die Anhäufung von Abfällen und Verunreinigungen illustrieren das eindrücklich.

Die Erde liefert alles, was wir zum Leben brauchen. Aber was braucht es, damit die Menschheit innerhalb der ökologischen Grenzen unseres einzigen Planeten lebt?

Die Welt ist nicht genug

Das Stromsystem der Zukunft ist erneuerbar und flexibel

Im fünften und letzten Teil der Serie „Strommarkt Schweiz – Europäische Integration oder Autarkie?“ geht es um die Frage: „Ist der Strommarkt einem massiven Wandel ausgesetzt?“

 

Beispielhafter Vergleich der stündlichen Stromerzeugung während einer Woche im zukünftigen System mit viel erneuerbaren Energien sowie im System mit Bandlastkraftwerken (Kern- & Kohlekraftwerke).
Beispielhafter Vergleich der stündlichen Stromerzeugung während einer Woche im zukünftigen System mit viel erneuerbaren Energien sowie im System mit Bandlastkraftwerken (Kern- & Kohlekraftwerke) Quelle: Agora Energiewende.

Zahlreiche Branchen befinden sich im Zuge der Digitalisierung im Umbruch. Neue Marktteilnehmer wie Uber oder AirBnB, die vor 10 Jahren noch nicht einmal gegründet waren, sind rasch vom kleinen Start-up zum globalen Marktleader aufgestiegen und dominieren heute ganze Wirtschaftszweige. Die Digitalisierung erfasst das Stromsystem mit dem Einzug von Smart Grids, Elektroautos, virtuellen Kraftwerken und App-gesteuerten Anlagen aber erst langsam, denn der grosse, zurzeit stattfindende Umbruch in der Strombranche wird nicht von der Digitalisierung, sondern von anderen Faktoren ausgelöst.

 

„Gute alte Zeiten“

In der – zumindest aus Sicht der Stromwirtschaft – „guten alten Zeit“ produzierten grosse Kernkraftwerke und (ausserhalb der Schweiz) Kohlekraftwerke kontinuierlich Strom, sogenannte „Bandlast“, der über das Übertragungs- und Verteilnetz an die Kunden gelangte. Die Produktion wurde der Nachfrage angepasst und diese war früher gut prognostizierbar. Absehbare Nachfragespitzen – wie das grossflächige Einschalten der Kochherde zur Mittagszeit oder die Unterhaltungselektronik-intensiven Abendstunden – wurden mit regelbaren, flexiblen (Pump-)Speicherkraftwerken und (ausserhalb der Schweiz) Gaskraftwerken gewinnbringend versorgt. Es war die Zeit der bedarfsgerechten, gewinnbringenden Produktion durch zentrale Kraftwerke mit hoher Verfügbarkeit und Flexibilität. Die konventionellen Kraftwerke wie Kern-, Speicher-, Kohle- oder Gaskraftwerke wurden europaweit vom Staat geplant, gebaut und finanziert und erst Jahre später im Zuge der Liberalisierung des Strommarktes in private Firmen der heutigen Strombranche überführt, wobei die Hauptaktionäre der grossen Stromfirmen nach wie vor vielerorts die Gliedstaaten (Kantone) sind.

 

Strommarktöffnung

In den letzten rund zehn Jahren ist aus dem übersichtlichen Stromsystem ein immer komplexeres System geworden. Die Gründe dafür sind vielseitig und keineswegs trivial. Der Wandel begann mit der Strommarktöffnung. In der EU ist der Strommarkt für Grosskunden seit 2004, für Private seit 2007 geöffnet. Die Schweiz nimmt da eine Ausnahmestellung ein. Während der erste Schritt der Marktöffnung (für Grossverbraucher) seit 2009 abgeschlossen ist, warten die Privaten weiterhin auf die Liberalisierung. Der zweite Schritt zur vollständigen Strommarktliberalisierung dürfte in der Schweiz wohl erst um 2020 kommen. Die Marktöffnung erlaubt es den Verbrauchern, ihren Stromlieferanten frei wählen zu können. Sie sind dann nicht mehr gezwungen, die Gestehungskosten ihres lokalen Anbieters zu bezahlen. Dadurch erhöht sich der Wettbewerb unter den Anbietern, und grosse wie kleine Kraftwerke aus der Nordostschweiz konkurrieren mit jenen aus der Westschweiz und der Zentralschweiz. Der Wettbewerb in der Strombranche endet aber nicht an der Landesgrenze. Mit der Schaffung eines europäischen Strombinnenmarktes verfolgt die EU seit den 1990er-Jahren das Ziel, in Europa einen wettbewerbsfähigen, offenen und grenzüberschreitenden Strommarkt zu schaffen. Dieser Vision ist die EU im Jahr 2016 schon sehr nahe gekommen. So sind in Europa 26 Länder, von Spanien bis Finnland und Italien bis England, über das sogenannte Markt Coupling miteinander verbunden. Vor allem aufgrund der unvollständigen Strommarktliberalisierung in der Schweiz ist die Eidgenossenschaft nicht offiziell mit den anderen europäischen Ländern gekoppelt. Trotzdem ist das gegenseitige Interesse des grenzüberschreitenden Stromhandels gross, so dass die Schweizer Stromfirmen mit ihren Kraftwerken über explizite Auktionen ebenfalls am europäischen Strommarkt teilnehmen. Aus den früheren nationalen Märkten wird zunehmend ein grosser europäischer Strombinnenmarkt. Der tiefste Gebotspreis entscheidet dann, ob der in Zürich nachgefragte Strom an einer Windturbine an der Ostsee, in einem Speicherkraftwerk in Norwegen oder in einem Kernkraftwerk in der Schweiz produziert wird.

 

Klimaschutz

Parallel zur Strommarktliberalisierung ist die Energiewende ein weiterer Grund für die zunehmende Komplexität im Stromsystem. Die Energiewirtschaft ist europaweit für einen erheblichen Anteil der CO2-Emissionen verantwortlich. In Deutschland stammten auch im Jahr 2014 46 % der CO2-Emissionen aus Kraftwerken der Energiebranche. In der Schweiz sieht das ganz anders aus. Die in der Schweiz stehenden Kern- und Wasserspeicherkraftwerke sind nahezu CO2-frei und somit sehr klimafreundlich. Will die EU ihre Klimaziele erreichen, müssen daher die CO2-Emissionen in der Energiewirtschaft deutlich gesenkt werden. Kohle- und Gaskraftwerke müssen folglich durch andere Technologien ersetzt werden. Eine Option wäre der Umstieg auf Kernkraftwerke, doch dieser hat in einigen Ländern, so auch in Deutschland und der Schweiz, seit dem Reaktorunglück in Fukushima einen schweren Stand. Kohle- und Gaskraftwerke, die sehr viel CO2-Emissionen verursachen, können demzufolge nur mit erneuerbaren Energien ersetzt werden, sollen die Klimaschutzziele erreicht werden. „Energiewende“ bedeutet im deutschsprachigen Raum folglich Ausstieg aus fossilen Energieträgern und Kernkraft und Ausbau der erneuerbaren Energien. Bei den erneuerbaren Energien machen die Stromproduktionen aus Sonne (PV) und Wind das Rennen, da sie vergleichsweise konkurrenzfähig sind. Der Ausbau der erneuerbaren Energien beschränkt sich aber keinesfalls auf Europa, sondern ist ein globales Phänomen. Im Jahr 2014 wurden alleine in China Windkraftanlagen mit einer Leistung von 23 Gigawatt zugebaut. Das entspricht der Leistung von rund 23 grossen Kernkraftwerken! Zum Vergleich: In Deutschland und in den USA wurden 2014 je rund 5 Gigawatt zugebaut. In Brasilien, Indien und Kanada je weitere 2 Gigawatt. Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien entstehen viele dezentrale Kraftwerke, welche wetterabhängig und somit stark fluktuierend produzieren. Vor allem beim Ausbau der Stromerzeugung aus Sonnenenergie handelt es sich grösstenteils um Anlagen von Privaten. Diese sind nun gleichzeitig Produzenten von Strom als auch Verbraucher (Prosumer). Neben der stark fluktuierenden Stromproduktion aus erneuerbaren Energien wird auch der Stromverbrauch variabler und weniger gut vorhersehbar, da zwischen Eigenverbrauch der selbsterzeugten Energie und Netzbezug hin und her gewechselt wird oder intelligente Geräte sich entscheiden, zu einem bestimmten Zeitpunkt gerade keinen Strom zu beziehen. Aus dem ursprünglich einfachen Stromsystem mit grossen zentralen Kraftwerken, die Strom in eine Richtung zum Kunden lieferten, ist ein europaweiter Markt geworden mit vielen dezentralen Anlagen, unzähligen Marktteilnehmern und fluktuierender Stromproduktion. Während früher das Stromsystem Nachfrage-gesteuert war, ist es heute aufgrund der Wetterabhängigkeit der Stromproduktion Angebot-gesteuert. Nicht mehr die Verbraucher bestimmen, wann ein Kraftwerk produziert, sondern die Kraftwerke entscheiden wann Verbraucher ihren Strom konsumieren. Dafür braucht es flexible, smarte Nachfrager. Hier kommt die Digitalisierung ins Spiel, die dabei auf eine Branche trifft, welche den Wandel und Umbruch schon bestens kennt.

> weiterführende Literatur

Das Stromsystem der Zukunft ist erneuerbar und flexibel

Sinken oder erhöhen sich die Strompreise durch erneuerbare Energien?

Im vierten Teil der Serie „Strommarkt Schweiz – Europäische Integration oder Autarkie?“ geht es um die Frage: „Kostet erneuerbare Energie nichts?“

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In einer exemplarischen Stunde ohne erneuerbare Energien (obere Grafik) liegt der Grosshandelsstrompreis deutlich höher (70 EUR/MWh) als in einer Stunde mit gleichhoher Nachfrage und hoher Produktion aus Wind und Sonne (untere Grafik, 50 EUR/MWh).

Zur Stromproduktion in der Schweiz kommen verschiedene Kraftwerkstypen zum Einsatz wie Wasserspeicherkraftwerke und Laufwasserkraftwerke, Kernkraftwerke sowie konventionell-thermische Kraftwerke, die mit Gas, Öl oder Abfälle befeuert werden. Seit einigen Jahren werden vermehrt auch Windenergieanlagen und Photovoltaik- (PV-)Anlagen, die Strom aus der Sonnenenergie gewinnen, gebaut und ans Stromnetz angeschlossen. Unabhängig vom Energieträger fallen bei einem Kraftwerksbau anfängliche Investitionskosten an. Nach der Inbetriebnahme des Kraftwerks wird zwischen fixen und variablen Kosten unterschieden. Die fixen Betriebskosten hängen nicht oder kaum von der produzierten Strommenge ab, sondern von der Anlagengrösse, von Unterhalts- oder Personalkosten sowie von Kosten der Finanzierung. Die variablen Betriebskosten oder vereinfacht gesagt „Brennstoffkosten“ sind jener Kostenpunkt, der nur dann anfällt, wenn auch tatsächlich Strom produziert wird. Bei Kernkraftwerken bemessen sich die Brennstoffkosten am Preis für die Brennstäbe aus Uran, bei thermischen Kraftwerken am Preis für Kohle, Öl oder Gas. Wasserkraftwerke haben durch die Entrichtung der Wasserzinsen ebenfalls „Brennstoffkosten“. Anders sieht es bei den neuen erneuerbaren Energien aus. Wind- und PV-Kraftwerke benötigen nämlich keine „Brennstoffe“, um Strom zu produzieren. Die Sonne scheint sozusagen unentgeltlich und auch auf Windstösse werden keine „Windzinsen“ erhoben. Kurz gesagt: Wetter ist gratis.

 

Merit-Order-Effekt

Dass Wetter gratis ist, hat weitreichende Folgen und treibt grosse Betreiber konventioneller Kraftwerke scheinbar in den Ruin, wie abermals aus schlechten Jahreszahlen grosser europäischer und schweizerischer Firmen wie Alpiq und Axpo deutlich ersichtlich wurde. Der Grund für die Turbulenzen in der Stromwirtschaft ist der sogenannte Merit-Order-Effekt. Er beschreibt die Verdrängung teuer produzierender Kraftwerke durch den Markteintritt eines Kraftwerks mit geringeren Grenzkosten, beispielsweise nach Neubau und Inbetriebnahme eines solchen Kraftwerks ins Stromnetz. Dieser Effekt ist weit über die Grenzen hinweg spürbar, da die europäischen Staaten erfolgreich an der Schaffung eines europäischen Strombinnenmarktes arbeiten. So sind alle grossen Mitspieler der europäischen Stromwirtschaft an einem Marktplatz versammelt und konkurrenzieren sich. Alle Kraftwerksbetreiber, die an der Strombörse teilnehmen, geben stündliche Gebote ab, zu welchen sie bereit sind, Strom zu produzieren. Gemäss Marktlogik liegt dieser Gebotspreis exakt so hoch wie die variablen Betriebskosten, also Brennstoffkosten. Der starke Ausbau von PV- und Windenergieanlagen in Deutschland, Frankreich, Österreich und Italien, perspektivisch auch in der Schweiz, löst nun in vielen Stunden diesen Merit-order-Effekt aus, da PV- und Windstrom keine Brennstoffkosten vorweisen und deshalb „gratis“ an der Strombörse angeboten werden. In Zeiten hoher Strom-Netzeinspeisung durch Wind und PV verdrängt dieser Erneuerbare-Strom den Strom aus den teuren konventionellen Kraftwerken und senkt so über den Merit-Order-Effekt den Grosshandelspreis. Bei gleicher Stromnachfrage liegt der Strompreis einer exemplarischen Stunde ohne erneuerbare Energien deutlich höher als in einer Stunde mit hoher Produktion aus erneuerbaren Energien (siehe Abbildung). Obwohl PV- und Windstrom am Grosshandel „gratis“ anbieten, können sie Erträge erzielen, da alle Kraftwerke, auch Kernkraft- oder Kohlekraftwerke, gemäss Marktlogik nicht ihren Gebotspreis, sondern den Gebotspreis des teuersten zur Nachfragedeckung gerade noch benötigten Kraftwerks erhalten. Dieses Kraftwerk wird in dieser Stunde preissetzend für den gesamten Börsenplatz. Alle Kraftwerke, die geringere Grenzkosten vorweisen, erwirtschaften in dieser Stunde einen Beitrag zur langfristigen Deckung ihrer Fixkosten.

Der Merit-Order-Effekt hat auf dem europäischen Strommarkt deutlich Spuren hinterlassen. So hat sich der Grosshandelsstrompreis seit 2007 mehr als halbiert, wobei dabei nicht ausschliesslich der Ausbau der erneuerbaren Energien eine Rolle spielte. Grosse Kraftwerksbetreiber müssen deshalb ihren Strom zu deutlich tieferen Preisen verkaufen als noch vor 8-10 Jahren und haben zusehends Mühe, ihre Fixkosten zudecken.

 

Höhere Stromrechnung?

Scheint mittags viel Sonne oder bläst starker Wind, dann verdrängt der Strom aus PV oder Wind die teuren Öl- oder Gaskraftwerke auf dem europäischen Strommarkt. Dadurch fällt der Strompreis im Grosshandel. Trotz stark fallender Preise haben sich die Stromkosten für die Endkunden seit 2007 nicht verbilligt. In Deutschland zahlen die Endkunden heute sogar fast doppelt so viel verglichen mit dem Jahr 2000. Der Grund dafür liegt in der Zusammensetzung des Endkunden-Strompreises. Auf der Stromrechnung erscheinen nicht nur die Kosten des eigentlichen Stroms, welcher aufgrund des Merit-Order-Effekts in den letzten Jahren gesunken ist, sondern auch Netzentgelte, Steuern und Abgaben. Der eigentliche Strompreis macht bei genauer Betrachtung nur rund ein Drittel der Stromrechnung aus. Rund 7 Rp./kWh, oder rund ein Drittel der Stromrechnung, werden in einem durchschnittlichen Haushalt zur Deckung der Strometzkosten erhoben. Nochmals rund 7 Rp./kWh, oder nochmals ein Drittel, entrichten die Haushalte über die Stromrechnung an Steuern und an die KEV-Umlage. Die Kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) ist das Instrument des Bundes, welches zur Förderung der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien eingesetzt wird, also für den Bau neuer Wind- und PV-Anlagen, welche zukünftig somit weiterhin den Merit-Order-Effekt auslösen und Betreiber konventioneller Anlagen dadurch auch in den folgenden Jahren unter Druck setzen.

 

Sinken oder erhöhen sich die Strompreise durch erneuerbare Energien?

Braucht die Schweiz neue Gaskraftwerke?

Im dritten Teil der Serie „Strommarkt Schweiz – Europäische Integration oder Autarkie?“ geht es um die Frage: „Droht mit dem Atomausstieg eine Stromlücke?“  

In vielen europäischen Ländern trägt die Kernenergie massgeblich zur Stromversorgung bei. In Frankreich stammt mehr als drei Viertel des Stroms aus Atomkraftwerken.
In vielen europäischen Ländern trägt die Kernenergie massgeblich zur Stromversorgung bei. In Frankreich stammt mehr als drei Viertel des Stroms aus Atomkraftwerken.

Vor fünf Jahren verwüsteten ein Seebeben und ein anschliessender Tsunami die Nordostküste Japans. In der Folge kam es im stark beschädigten Kernkraftwerk von Fukushima zu mehreren Kernschmelzen. Auch fünf Jahre später leben fast 100‘000 Einwohner in „temporären“ Unterkünften und weiterhin wird als Folge des Reaktorunfall Grundwasser verseucht. Nach einem beschlossenen Ausstieg aus der Kernkraft vergingen nur etwa zwei Jahre, bis die japanische Regierung ihren Entscheid rückgängig machte und Pläne für neue Atommeiler auf dem Tisch lagen – zu gross scheint die Nachfrage nach „billigem“ Strom. Die NZZ schreibt passend: “Konsequenzen aus Fukushima, so scheint es, haben andere gezogen: die Schweiz etwa, aber allen voran die deutsche Kanzlerin.“

In Deutschland wurden nur wenige Monate später die „Energiewende“ und der Ausstieg aus der Kernkraft ausgerufen und auch in der Schweiz beschlossen Bundesrat und Parlament, mit der Energiestrategie 2050 schrittweise aus der Kernenergie auszusteigen.

 

Atomausstieg

Die neue Energiepolitik des Bundes sieht vor, die fünf Schweizer Kernkraftwerke am Ende ihrer Betriebsdauer (das letzte zwischen 2045-2055) stillzulegen und nicht durch neue Kernkraftwerke zu ersetzen. Der Anteil der Kernenergie an der inländischen Stromproduktion beträgt im Durchschnitt 39 Prozent, im Winter bis zu 45 Prozent. Die fünf schweizerischen Kernkraftwerke haben eine Gesamtleistung von 3,2 GW. Wenn schrittweise 39 Prozent der heutigen Stromproduktion wegfällt, stellt sich die Frage, wie diese „Stromlücke“ zukünftig gedeckt wird? Die bundesrätliche Energiestrategie 2050 sieht den Bau neuer Grosskraftwerke, genauer sogenannter Gas- und Dampf-Kraftwerke (GuD), vor, um diese „Stromlücke“ zu kompensieren. Diese Strategie funktioniert jedoch nur auf dem Papier, denn in der Realität entscheidet der Strommarkt und nicht die Regierung, welche Kraftwerke zum Einsatz kommen.

Um die Stromnachfrage in der Schweiz zu decken, können nämlich auch Kraftwerke im Norden Deutschlands, im Westen Frankreichs oder sogar in Norwegen betrieben werden, da ein gut ausgebautes und leistungsfähiges Stromnetz bereits heute riesige Teile Europas miteinander verbindet. Mit der Schaffung eines europäischen Strombinnenmarktes sind die europäischen Strommärkte miteinander vernetzt. Dies ermöglicht den kosteneffizientesten Einsatz der europäischen Kraftwerke. An den europäischen Strombörsen wird Strom über die Grenzen hinweg gehandelt. Auch die Schweizer Strombranche ist mit ihren Grosskraftwerken dort vertreten und handelt im Minutentakt. So kommt es vor, dass im Winter trotz bilanzieller Stromknappheit in der Schweiz weiterhin Strom ins Ausland exportiert wird und gleichzeitig umso mehr aus den Nachbarländern importiert wird (siehe Teil 2 dieser Serie „Strommarkt Schweiz“).

 

Teure Gaskraftwerke

Der Einsatz der Kraftwerke auf dem Strommarkt erfolgt nach einer Grenzkostenlogik. Das bedeutet, dass Kraftwerke mit niedrigen Grenzkosten (i.d.R. variable Kosten, also Brennstoffkosten zuzüglich laufende Betriebskosten) bevorzugt werden (Merit-Order). Strom aus erneuerbaren Energien geniesst einen Einspeisevorrang und reduziert die Stromnachfrage, welche durch bestehende Kraftwerke gedeckt werden muss (Residuallast). Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien wie Windkraft und Photovoltaik (PV) erreichen regelbare Kraftwerke somit weniger Betriebsstunden und werden teilweise sogar ganz aus dem Markt gedrängt. Zuerst werden Technologien verdrängt, welche hohe Grenzkosten aufweisen. Dies sind insbesondere Kraftwerke, die mit Öl und Gas befeuert werden, folglich auch GuD-Kraftwerke, welche in der Schweiz die Kernkraftwerke ersetzen sollen. Diese Logik gilt im vernetzten europäischen Strommarkt grenzüberschreitend. Je mehr Erneuerbare in Europa am Netz sind, desto weniger Betriebsstunden bleiben für konventionelle Kraftwerke wie Öl-, Gas-, Kern- und Kohlekraftwerke übrig. Dieser Effekt zeigt sich auch in seit Jahren sinkenden Grosshandelspreisen, und als Folge in der Schweiz und im europäischen Ausland, wo immer mehr Stromfirmen mit ihren konventionellen Kraftwerken ums Überleben kämpfen. In Deutschland wurden bereits GuD-Kraftwerke stillgelegt, weil sie nicht mehr rentabel betrieben werden konnten. An den Bau neuer Grosskraftwerke denkt zurzeit überhaupt niemand. Nicht Knappheit und Stromlücken dominieren den europäischen Strommarkt, sondern massive Überkapazitäten und demzufolge tiefe Handelspreise.

 

Versorgungssicherheit?

Sollte die Schweiz also ihre stillgelegten Kernkraftwerke durch GuD-Kraftwerke ersetzen, würden diese aufgrund der Marktdynamik im europäischen Strommarkt nur während wenigen Stunden Strom produzieren und folglich kaum wirtschaftlich betrieben werden können. Die Stromnachfrage würde nämlich durch zusätzliche Stromimporte gedeckt werden können, welche billiger am Strommarkt anbieten. Technisch und wirtschaftlich könnten alle Schweizer Kernkraftwerke durch Stromimporte aus dem europäischen Ausland ersetzt werden. Es bedarf jedoch genügend Vorlaufzeit, um die Infrastruktur (v.a. Transformatoren und Netze) entsprechend anzupassen. Beim langfristig geplanten Ausstieg aus der Kernenergie wäre diese Planungssicherheit gegeben.

Die Schweiz importiert und exportiert bereits heute sehr viel Strom vom und ins europäischen Ausland. Würde die Schweiz ihre Kernkraftwerke nur mit zusätzlichen Stromimporten kompensieren, stiege die Abhängigkeit vom Ausland weiter an. Dies ist nicht weiter verwerflich, wenn man bedenkt, dass auch Erdöl und Erdgas vollumfänglich aus dem Ausland importiert werden. Was es in der Strombranche jedoch braucht, ist eine gemeinsame, länderübergreifende Definition von Versorgungssicherheit, denn zurzeit wird Versorgungssicherheit noch national geregelt und definiert als die Fähigkeit, die Stromnachfrage in jeder einzelnen Stunde im Jahr durch landeseigene Kraftwerke zu decken (auch wenn dies in der Realität nie der Fall ist). Wird weiterhin auf dieser Definition der Versorgungssicherheit beharrt, so kommt die Schweiz nicht drum herum, neue Kraftwerke zu bauen, sobald die alten Kernkraftwerke vom Netz gehen. Da private Investoren fehlen, müsste wohl der Staat selber in die Bresche springen.

 

Braucht die Schweiz neue Gaskraftwerke?