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?

Der wichtige Unterschied zwischen Arbeit und Leistung

Im zweiten Teil der Serie „Strommarkt Schweiz – Europäische Integration oder Autarkie?“ geht es um die Frage: „Ist die Schweiz auf Stromimporte angewiesen?“

Leistungsbetrachtung
Zur Deckung der höchsten jährlichen Stromnachfrage ist die Schweiz bei einer kurzfristigen Leistungsbetrachtung nicht auf Stromimporte angewiesen.

Elektrischen Strom nutzt die Menschheit seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Wenig später entwickelte Werner von Siemens den ersten elektrischen Generator, den er als Zündmaschine für die Zündung von Sprengladungen vermarkten konnte. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts entwickelten sich diese Generatoren immer mehr zu Grossmaschinen, um den Strombedarf der immer grösser werdenden Stromnetze befriedigen zu können. In erster Linie dienten diese Netze zur Bereitstellung von elektrischem Strom für die Beleuchtung mit Glühlampen in der Öffentlichkeit und in ersten Privathaushalten.

Seither nimmt die Bedeutung des elektrischen Stroms als Energieform stetig zu und ist heute – rund 150 Jahre später – im Alltag nicht mehr wegzudenken. In jeder einzelnen Sekunde wird Strom nachgefragt und genutzt, jedoch nicht zu jeder Stunde gleich viel. Die sogenannte Lastkurve des Stromverbrauchs weist einen charakteristischen Tages-, Wochen- und Jahreszeitverlauf auf. In der Nacht wird deutlich weniger Strom nachgefragt als tagsüber, wobei vor allem zur Mittagszeit und am frühen Feierabend die Stromlast besonders hoch ist, weil dann unter anderem die ganze Schweiz kocht. Die Wochenenden weisen gegenüber den Werktagen eine deutlich geringere Stromnachfrage vor, da dann in den Gewerbe- und Dienstleistungssektoren reduziert oder nicht gearbeitet wird. Die Jahreszeiten spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Während den kurzen, dunklen und kalten Wintertagen wird deutlich mehr Strom für Beleuchtung und Heizbedarf aufgewendet, verglichen mit den hellen, warmen Sommertagen. Die berühmt-berüchtigte Jahreshöchstlast des elektrischen Stroms, also jene Stunde im Jahr mit der höchsten Stromnachfrage tritt demzufolge an einem eiskalten Wintertag mit hohem Heizbedarf nach Sonnenuntergang auf, wenn viele Geschäfte noch geöffnet haben aber auch schon viele private Anwendungen für Beleuchtung und Kochen eingeschaltet sind. Diese Jahreshöchstlast der Inlandstromnachfrage liegt in der Schweiz bei rund 10 Gigawatt und wird nur wenigen Stunden im Jahr nachgefragt. Doch wieviel sind 10 Gigawatt?

 

Wenn die Schweiz Haare föhnt

Nach dem Duschen am Morgen muss zum Trocknen der Haare ein Föhn her. Dieser hat typischerweise eine Leistung von 1‘000 Watt. Eine Stunde lang Föhnen würde somit einen Stromverbrauch (Arbeit) von 1‘000 Wattstunden (= 1 kWh) auslösen. Wenn nun an einem Morgen eine Million Schweizer gleichzeitig eine Stunde lange ihre Haare föhnen, würde dies einer Leistung von 1‘000‘000‘000 Watt (= 1 Gigawatt) entsprechen, also in etwa der Leistung eines grossen Kernkraftwerks in der Schweiz pro Stunde. Somit ist auch der wichtige Unterschied zwischen Leistung und Arbeit erläutert. Leistung ist, was in einem Moment nachgefragt wird. Wenn eine Leistung über eine bestimmte Zeit nachgefragt wird (z.B. eine Stunde) kann daraus eine Arbeit (Stromverbrauch) berechnet werden.

 

Ausgelegt auf die Höchstlast

Zurück zur Jahreshöchstlast von 10 Gigawatt in der Schweiz. Obwohl eine solch hohe Leistung in der Schweiz nur während weniger Stunden im Jahr nachgefragt wird, muss das Stromsystem in der Lage sein, diese Situation zu bedienen. Ansonsten würde es genau in diesen Stunden zu Stromunterbrüchen und Blackouts kommen und die Versorgungssicherheit wäre nicht gewährleistet.

Der Jahreshöchstlast sind deshalb die verfügbaren Kraftwerkskapazitäten gegenüberzustellen, um die Frage beantworten zu können, ob die Schweiz zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit auf Stromimporte angewiesen ist. In der Schweiz sind zurzeit rund 3 Gigawatt Kernkraftwerke und mehr als 14 Gigawatt Wasserkraftwerke (und andere erneuerbare Energien) installiert. Zum Zeitpunkt der Jahreshöchstlast – also voraussichtlich an einem kalten Winterabend – sind möglicherweise aufgrund einer winterlichen Trockenheit und fehlender Sonneneinstrahlung nicht alle Wasserkraftwerke und anderen erneuerbaren Energien verfügbar. Die anrechenbare Leistung wird dadurch reduziert. Trotzdem bleibt eine Kraftwerksleistung von rund 13 Gigawatt verfügbar und somit mehr als die maximale 10 Gigawatt Inlandnachfrage, die nur selten pro Jahr auftritt. Bei einer Leistungsbetrachtung kann die Schweiz somit aus eigener Kraft kurzfristig für Versorgungssicherheit sorgen und ist nicht auf Stromimporte angewiesen.

Während des ganzen Jahres exportiert und importiert die Schweiz viel Strom aus den Nachbarländern. Im Winter kann die Schweiz bei einer langfristigen Arbeitsbetrachtung nur dank Stromimporten die Versorgungssicherheit gewährleisten.
Während des ganzen Jahres exportiert und importiert die Schweiz viel Strom aus den Nachbarländern. Im Winter kann die Schweiz bei einer langfristigen Arbeitsbetrachtung nur dank Stromimporten die Versorgungssicherheit gewährleisten.

Stromexporte trotz Knappheit

Ein Blick auf die jährliche Strombilanz der Schweiz lässt aber aufhorchen. Bei der Betrachtung über einen Monat oder ein Jahr wird nicht mehr von Leistung sondern von Arbeit oder eben Stromproduktion und -verbrauch gesprochen. Also von der durchschnittlichen Leistung über eine definierte Zeit. Die monatliche Schweizer Strombilanz zeigt nun eindeutig auf, dass die Schweiz im Sommerhalbjahr deutlich mehr Strom im Inland produziert als dies zur Befriedigung der Inlandnachfrage nötig wäre. Im Winter hingegen wird auf einer Monatsbasis weniger produziert als total nachgefragt wird. Die Frage ist, ob die Schweiz im Winter am Produktionsmaximum ist und die Inlandnachfrage trotzdem nicht befriedigen kann oder ob sie nicht mehr produzieren will, beispielsweise weil Stromimporte billiger sind. Es dürfte eine Kombination daraus sein. Der wichtigste Grund liegt jedoch in der Schaffung und der Kopplung der europäischen Strommärkte, wo auch die Schweiz eine wichtige Rolle spielt. So wird die Gesamtzahl der Kraftwerke in Europa so eingesetzt, dass es insgesamt am kosteneffizientesten geschieht. Der zentrale Marktplatz dafür sind die europäischen Strombörsen. So zeigt auch die Strombilanz der Schweiz, dass selbst im Winter, wenn im Inland weniger Strom produziert als eigentlich verbraucht wird, trotzdem noch Strom ins Ausland exportiert wird. Gleichzeitig wird im Sommer, obwohl mehr Strom im Inland produziert als in der Schweiz verbraucht wird, zusätzlich noch Strom aus dem Ausland importiert wird. Das geht natürlich nur gut, wenn im Winter noch mehr importiert wird als eigentlich nötig und im Sommer viel mehr exportiert wird als der eigentliche Überschuss aus der Inlandproduktion. Dies zeigt deutlich auf, dass die Schweizer Stromwirtschaft sehr nahe an den europäischen Strommärkten agiert und immer dann exportiert respektive importiert, wenn es aus wirtschaftlicher Sicht am optimalsten ist. Es zeigt aber auch, dass bei einer Arbeitsbetrachtung die Schweiz jederzeit Strom importiert und somit zur langfristigen Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit auf Stromimporte aus den Nachbarländern angewiesen ist.

Der wichtige Unterschied zwischen Arbeit und Leistung

Energie ist mehr als elektrischer Strom

Im ersten Teil der Serie „Strommarkt Schweiz – Europäische Integration oder Autarkie?“ geht es um die Frage: „Kann die Schweiz ihren Energiehunger selber stillen?“

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Entwicklung des Energieverbrauchs in der Schweiz: Der Energiehunger ist nach 1950 rasant in die Höhe geschossen. Seit rund zehn Jahren hat sich der Verbrauch jedoch etwas stabilisiert.

Bundesrat und Parlament haben 2011 weitreichende Entscheide im Energie- und Umweltbereich gefällt. Einerseits wurde im CO2-Gesetz eine Reduktion der CO2-Emissionen im Inland von 20% bis zum Jahr 2020 gegenüber 1990 beschlossen und andererseits der mittelfristige Ausstieg aus der Kernenergie. Langfristig müssen aus Gründen der globalen Erwärmung die CO2-Emissionen substanziell gesenkt werden. Bereits bis 2020 kann der Bundesrat das Reduktionsziel in Einklang mit internationalen Vereinbarungen auf 40 Prozent erhöhen. Damit steht der Schweiz ein grosser Umbau im Energiebereich bevor, der die Erschliessung der Energieeffizienz-Potenziale und eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien unabdingbar macht. Unter dem Schlagwort „Energiewende“ sind die effiziente Energienutzung und die Versorgung mit erneuerbaren Energien zu verstehen. Obwohl mit dem Ausstieg aus der Kernenergie und dem Bau von Solar- und Windenergieanlagen häufig die Stromerzeugung im Fokus steht, geht es bei der Energiewende um viel mehr als nur um Strom. Ein Blick auf den Endenergieverbrauch der Schweiz zeigt, dass auf die Elektrizität – also Strom – „lediglich“ ein Viertel des gesamten Energieverbrauchs entfällt. Die mit Abstand am stärksten nachgefragten Energieträger waren auch im vergangenen Jahr die Erdölprodukte. Auf sie konzentrieren sich mehr als 50% des Energieverbrauchs. Dabei fallen die Treibstoffe, also Benzin und Diesel, mit 70% des Erdölverbrauchs deutlich stärker ins Gewicht als das Heizöl (Brennstoffe), welches für die restlichen 30% des Erdölverbrauchs verantwortlich ist. Rund ein Achtel des Endenergieverbrauchs der Schweiz macht zudem die Nachfrage nach Erdgas aus. Die energetische Nutzung von Abfällen und neue erneuerbare Energien führen nur ein Schattendasein neben den dominierenden, fossilen Energieträgern. Nicht zu vernachlässigen ist jedoch die Nutzung von Holz. Im Jahr 2014 wurde mehr als 4% der Gesamtenergienachfrage der Schweiz durch die Energiegewinnung aus Holz bedient. Kohle hingegen ist heutzutage in der Schweiz praktisch aus dem Energiemix verschwunden. Dies war nicht immer so. Bis 1954 war Kohle der am stärksten nachgefragte Energieträger in der Schweiz. In der Zeit um den Ersten Weltkrieg wurde rund 80% der Energienachfrage mit Kohle gestillt. Die restliche Energie wurde aus der Verbrennung von Holz gewonnen. Der vorläufige Siegeszug des Erdöls setzte nach dem Zweiten Weltkrieg ein. Gleichzeitig schoss die Gesamtenergienachfrage in der Schweiz durch die Decke. Im Jahr 2010 verbrauchte die Schweiz acht- bis neunmal mehr Energie als zwischen 1940 und 1950. Seit rund 10 Jahren stagniert der Energieverbrauch der Schweiz trotz Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum auf Rekordniveau. Besonders warme Jahre haben zur Folge, dass deutlich weniger Heizöl verbraucht wird, sodass der Gesamtenergieverbrauch in den Jahren 2011 oder 2014 deutlich verringert war – von einer allgemeinen Trendwende hin zu geringerem Gesamtenergieverbrauch kann aber kaum die Rede sein.

 

Wo wird Energie gebraucht?

Für welche Anwendungen und in welchen Bereichen braucht die Schweiz am meisten Energie? Der relevanteste sogenannte Verwendungszweck betrifft „Wärmeanwendungen“, vor allem Raumwärme, Wassererwärmung und Prozesswärme (hauptsächlich in der Industrie). Sie machen mehr als die Hälfte des inländischen Endenergieverbrauchs aus. Zweitwichtigster Verwendungszweck ist die Mobilität. Sie kommt auf einen Anteil von 28% am Gesamtenergieverbrauch in der Schweiz. Am wichtigsten sind dabei die Personenwagen, sie machen im Bereich Mobilität mehr als zwei Drittel der Energienachfrage aus. Der elektrifizierte Öffentliche Verkehr verbraucht dreizehnmal weniger Energie. Stromanwendungen wie Beleuchtung, Haustechnik, Kommunikationsgeräte sowie Antriebe und Prozesse (hauptsächlich in der Industrie) sind für die restliche Energienachfrage zuständig.

 

Woher kommt die Energie?

Der Energie-Einsatz gibt Aufschluss darüber, aus welchen Quellen die Energie gewonnen wird. Im vergangenen Jahr wurde der Energiehunger der Schweiz hauptsächlich durch Erdöl, Uran, Wasser und Gas gedeckt. Der nicht erneuerbare Anteil lag bei über 75%, der fossile Anteil des Schweizer Energieverbrauchs bei über 50%. Rund ein Viertel der Energienachfrage wird durch Uran gedeckt. Uran ist der in Kernkraftwerken eingesetzte Brennstoff zur Stromerzeugung. Wasser als Energieträger wird zur Stromerzeugung genutzt und deckt rund 13% der einheimischen Gesamtenergienachfrage. Auf einen ähnlichen Anteil kommen Holzenergie, die energetische Nutzung des Abfalls und die neuen erneuerbaren Energien zusammen. Mehr als drei Viertel des Schweizerischen Energieverbrauchs wird folglich aus Energieträgern gewonnen, die importiert werden müssen, weil sie in der Schweiz nicht existieren. Die Schweiz ist ein riesiger Energieimporteur und kann ihren Energiehunger auf keinen Fall selber stillen.

Energie ist mehr als elektrischer Strom