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

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?

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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

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?