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

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