Wie wahrscheinlich sind Stromimporte für die Schweiz bis ins Jahr 2030?

In der Schweiz sollen gemäss der Energiestrategie 2050 keine neuen Kernkraftwerke (KKW) gebaut werden. Die bestehenden Anlagen sind zwischen 32 und 47 Jahre alt und müssen in absehbarer Zeit vom Netz genommen werden. Im Gegensatz zu anderen Ländern hat die Schweiz keine fixen Jahre für die Ausserbetriebnahme festgelegt. Das eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI kann verfügen, dass Werke vom Netz gehen müssen, wenn die Sicherheit nicht mehr gewährleistet ist. Zudem können die Betreiber die Anlagen grundsätzlich auch freiwillig vom Netz nehmen. Dies führt letztendlich zu einer relativ grossen Unsicherheit bezüglich des Zeitpunktes der Ausserbetriebnahme des Schweizer KKW-Parks. Im Vorfeld der Abstimmung über die Atomausstiegsinitiative, welche konkrete Ausschaltjahre vorgibt, ist eine intensive Diskussion über den allfälligen Import von Strom aus dem Ausland entstanden. Die vorliegende Arbeit untersucht deshalb, in welchem Umfang und mit welcher Geschwindigkeit Strom aus erneuerbarer Energie in der Schweiz zugebaut werden müsste, um bei Annahme bzw. Ablehnung der Atomausstiegsinitiative den wegfallenden KKW-Strom 1:1 durch Strom aus erneuerbaren Quellen ersetzen zu können. Zudem wird die Wahrscheinlichkeit eines Stromimportes bei drei bekannten Szenarien miteinander verglichen. Dazu werden die Unsicherheiten mit Verteilungsdichtefunktionen modelliert und Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt. Die Simulationen zeigen: Wenn die Schweiz in Zukunft Stromimporte vermeiden will, sollte der Ausbau der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien stark vorangetrieben werden. Für den vollständigen Ersatz des KKW-Stromes ist bei Annahme der Atomausstiegsinitiative bis 2030 ein Zubau um ca. 22 bis 24 TWh Strom pro Jahr erforderlich (je nachdem ob die heutigen Export-Überschüsse berücksichtigt werden oder nicht). Die Berechnungen zeigen aber auch, dass bei Ablehnung der Atomausstiegsinitiative nicht weniger stark zugebaut werden muss: Bei einem Zubau von Strom aus erneuerbaren Energien bis 2030 auf 15 bis 17 TWh besteht eine 30%ige Wahrscheinlichkeit, dass trotzdem Importe notwendig sind. Will man diese Unsicherheit verkleinern, muss die Stromproduktion auch bei einer Ablehnung der Atomausstiegsinitiative bis 2030 auf 22 bis 24 TWh Strom pro Jahr ausgebaut werden. Die Energiestrategie 2050 des Bundes sieht derzeit einen Ausbau der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien bis 2035 auf 11.4 TWh pro Jahr vor. Rechnet man mit einem jährlich gleichmässigen Zubau, würde im Jahr 2030 nur 8.6 TWh zur Verfügung stehen. Dies würde mit 80%iger Wahrscheinlichkeit auch bei Ablehnung der Atomausstiegsinitiative bis 2030 und darüber hinaus zu Stromimporten in erheblichem Umfang führen. Wenn Stromimporte in Zukunft verhindert oder auf geringem Niveau gehalten werden sollen, besteht sehr grosser Handlungsbedarf im Bereich Stromeffizienz und Ausbau der Erneuerbaren. Die heute bekannten Zielsetzungen und Massnahmen des Bundes genügen dazu bei weitem nicht

Die Folgen der Dekarbonisierung des Energiesystems auf die Schweizer Stromversorgung

Die aktuelle Energiepolitik der Schweiz wird im Wesentlichen durch die Energiestrategie 2050 bestimmt. Diese Strategie beinhaltet hauptsächlich den Ersatz des Stroms aus stillgelegten Kernkraftwerken. Nicht berücksichtigt wurde dabei die bis spätestens 2050 notwendige Dekarbonisierung des Energiesystems, um die Ziele des Abkommens von Paris einhalten zu können. Der dazu erforderliche Ersatz fossiler Brennstoffe wird zu einer starken Zunahme des Strombedarfes führen. In diesem Bericht wird deshalb der Bedarf an Stromimporten gemäss der Energiestrategie 2050 aufgezeigt und darauf aufbauend die zusätzlichen Folgen für den Stromimport und die Versorgungssicherheit bei einer Dekarbonisierung des Energiesystems bis 2050 diskutiert. Die Schweiz importiert in den Wintermonaten aktuell etwa 4 bis 10 TWh Strom. Durch die Abschaltung von Atomkraftwerken, den zunehmenden Einsatz von Wärmepumpensystemen zur Heizung von Gebäuden und den Übergang zur Elektromobilität wird sich dieser Importbedarf in den nächsten 30 Jahren trotz Ausbau der erneuerbaren Energien gemäss den Zielsetzungen der Energiestrategie noch stark erhöhen. Ohne Berücksichtigung von Flugtreibstoffen wird der Strombedarf der Schweiz um etwa 50% und das Produktionsdefizit im Winter in der Folge von heute 9.8 TWh auf schätzungsweise 38 TWh pro Jahr ansteigen. Der geplante Ausbau der erneuerbaren Energien wird aber auch im Sommerhalb-jahr nicht mehr zur Deckung des Strombedarfes reichen. Die meisten umliegenden Länder erwarten nach Abschaltung der Kohle- und Atomkraftwerke ebenfalls einen Importbedarf von Strom im Winter. Es ist somit unklar, ob auch in Zukunft im Winter genug Strom importiert werden kann. Für die Versorgungssicherheit und die Wertschöpfung wäre es deshalb für die Schweiz wünschenswert, einen möglichst grossen Anteil ihres Strombedarfs selbst produzieren zu können. Das mit Abstand grösste Potential der erneuerbaren Energien weist in der Schweiz die Photovoltaik auf. Mit den gesetzten Ausbauzielen wird dieses Potential bei weitem nicht ausgeschöpft. Gemäss den bisherigen Standpunkten sollen Photovoltaik-Anlagen ausschliesslich auf Gebäuden und evtl. auf weiteren bestehenden Infrastrukturen gebaut werden. Die intermittierende Produktion kann mit Gebäude-integrierten Batteriespeichern, Nutzung von Batterien in Elektromobilen und insbesondere den Pumpspeicherkraftwerken auf Tages- und Wochenbasis gut dem effektiven Bedarf angepasst werden. Mit Power-to-Gas ist eine Technologie zur Umwandlung von nicht zeitgleich nutzbarem Strom in Was-serstoff oder Methan verfügbar. Das Gas steht danach zur sofortigen Verwendung, zum Beispiel in der Industrie oder Mobilität, oder zur saisonalen Speicherung zur Verfügung. Die Rückverstromung dieses Gases ist zwar technisch ebenfalls möglich, aber energetisch ineffizient und sehr teuer. Studien zeigen, dass die saisonale Speicherung mit Power-to-Gas erst bei einem Anteil von Wind- und PV-Strom von mehr als 60% des Strombedarfes sinnvoll ist. Beim geplanten Ausbautempo von Wind- und Photovol-taik in der Schweiz wird kein Strom für eine saisonale Speicherung mit Power-to-Gas zur Verfügung stehen. Um ihre Verpflichtungen zur Begrenzung des Klimawandels wahrnehmen zu können, muss die Schweiz rasch handeln. Der mit Abstand grösste Handlungsbedarf besteht derzeit in der Schweiz bei der effizienten Nutzung von Energie und beim verstärkten Ausbau der erneuerbaren Energieproduktion. Aus wirtschaftlicher Sicht lohnt sich insbesondere die weitere Verfolgung von Technologien, wie z.B. Windenergie oder Photovoltaik in den Alpen, welche überwiegend im Winter Strom produzieren und keine saisonale Speicherung benötigen

Beschäftigungseffekte des geordneten Atomausstiegs in der Schweiz

Die politische Diskussion über die zukünftige Stromproduktion in der Schweiz ist in vollem Gange. Zum einen sollen bei einer Annahme der Eidgenössischen Volksinitiative „Für den geordneten Ausstieg aus der Atomenergie (Atomausstiegsinitiative)“ die Schweizer KKW bis im Jahr 2029 vom Netz genommen werden. Gleichzeitig ist ein Referendum gegen das 1. Massnahmenpaket der Energiestrategie 2050 geplant, in welchem unter anderem Richtwerte für den Ausbau der erneuerbaren Energien bis im Jahr 2035 enthalten sind. Ein wichtiges Argument auf der Pro- und Kontra-Seite sind die entstehenden beziehungsweise wegfallenden Arbeitsplätze. In dieser Studie wurden drei Szenarien für das Jahr 2030 definiert, welche die Entstehung und das Wegfallen von Arbeitsplätzen bei einer Annahme der Atomausstiegsinitiative (AAI) oder der Umsetzung des 1. Massnahmenpakets der Energiestrategie 2050 zeigen. Im Szenario „Minimaler Ausbau“ wird weder die Energiestrategie noch die Atomausstiegsinitiative umgesetzt. Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist sehr gering, am stärksten wird die Produktion durch Wasserkraft erhöht. Dies entspricht im Wesentlichen einer Fortsetzung des aktuellen Zustandes, basierend auf dem Szenario «WWB weiter wie bisher, Variante C» in den «Energieperspektiven 2050» der Firma Prognos. Dabei wurde allerdings die geschätzte Laufzeit der KKW von 50 auf 60 Jahre erhöht. Beim Szenario „1. Massnahmenpaket“ wird angenommen, dass nur das 1. Massnahmenpaket der Energiestrategie 2050 des Bundes umgesetzt wird. Dabei wird die Wasserkraft ausgebaut. Auch Strom aus PV-Anlagen und aus Biomasse machen einen zunehmenden Teil an der Produktion aus. Trotzdem ist der Anteil der neuen erneuerbaren Energien bis 2030 an der Gesamtstromproduktion mit 11% noch gering. Grundlage ist das Szenario „Politische Massnahmen (POM) Sensitivität 1“ in den Energieperspektiven 2050, wobei auch hier u.a. die geschätzte Laufzeit der KKW von 50 auf 60 Jahre erhöht wurde. Im Szenario „100% Erneuerbar“ wird die AAI angenommen und der gesamte Strom aus KKW bis 2030 durch erneuerbare Energie ersetzt. Die Grundlage dazu bildet der Strommix „100% einheimisch erneuerbar effizient“ der Umweltallianz. Auffällig ist der grosse Ausbau der Stromproduktion mit Sonne und Biomasse. Der Zubau von erneuerbaren Energien in den nächsten 15 Jahren diente als Grundlage, um den Beschäftigungseffekt der drei Szenarien zu berechnen. Da die erneuerbaren Energien in allen drei Szenarien unterschiedlich stark ausgebaut werden, entstehen unterschiedlich hohe Beschäftigungseffekte. Zudem entsteht durch die Ausserbetriebnahme der KKW ein Beschäftigungsrückgang, welcher auch berücksichtigt wird. Wichtig dabei ist, dass die Stellen zum Betrieb der KKW früher oder später so oder so wegfallen werden. Durch eine Annahme der Atomausstiegsinitiative würde deshalb nur der Zeitpunkt des Stellenabbaus verschoben. Wird der gesamte KKW-Strom bis im Jahr 2030 vollständig durch erneuerbare Energien ersetzt (Szenario 100% Erneuerbar), so entstehen unter Berücksichtigung der wegfallenden Stellen in den KKW netto 6'000 neue Arbeitsplätze. Bei Ablehnung der Atomausstiegsinitiative und Umsetzung des 1. Massnahmenpakets der Energiestrategie 2050 (Szenario 1. Massnahmenpaket) werden netto ca. 2'000 neue Stellen geschaffen. Wenn hingegen auch die Energiestrategie vom Volk abgelehnt werden sollte (Szenario Minimaler Ausbau), kann noch mit ca. 500 neuen Stellen gerechnet werden. Mit Abstand am meisten neue Stellen werden durch den Ausbau der Photovoltaik geschaffen, wobei diese aufgrund ihres grossen Potentials auch am stärksten ausgebaut werden soll

Perspektiven von Power-to-Gas in der Schweiz

Viele Speicherkraftwerke der Schweiz müssen im Sommer Strom produzieren, damit die Stauseen nicht überlaufen. Durch eine Kombination des «überflüssigen» PV-Stroms mit «überflüssigem» Strom aus der Speicher-Wasserkraft liesse sich vermutlich ein wirtschaftlicher Betrieb der PtG-Anlagen erzielen. Falls in der Zukunft «überflüssiger» Sommerstrom entstehen sollte, kann dieser mit PtG somit verwertet werden. Die häufig proklamierte saisonale Speicherung von Überschuss-PV-Strom aus dem Sommer als synthetisches Brenngas und Rückverstromung des Gases im Winter macht wenig Sinn: Wegen der langen Prozesskette ergibt sich ein niedriger Gesamt-Wirkungsgrad, welcher zusammen mit den Speicherkosten zu sehr hohen Preisen für den auf diese Art erzeugten Winterstrom führen würde. Die Gestehungskosten von Winterstrom aus saisonal gespeichertem Wasserstoff oder Methan von Schweizer PtG-Anlagen sind auch bei den optimistischsten Literaturwerten für die Zukunft wesentlich höher als die heutigen Gestehungskosten von Strom aus alpinen PV-Anlagen. Es erscheint deshalb sinnvoll, die Option von PV-Anlagen in den Alpen mit grossem Winterstromanteil aktiv weiter zu verfolgen. Für mit PtG produziertes synthetisches Brenngas gibt es viele gute Anwendungsmöglichkeiten: Es würde sinnvollerweise in erster Priorität für Prozesse eingesetzt, welche sich nicht elektrifizieren lassen, zum Beispiel als Rohstoffquelle in der Chemie oder für spezielle Hochtemperaturprozesse und Verfahren in der Industrie. In zweiter Priorität wäre die Anwendung in der Mobilität (insbesondere im Luftverkehr) sowie in einer Übergangsphase als genereller Erdgas-Ersatz sinnvoll und erst in dritter Priorität eine allfällige Rückverstromung zur Erzeugung von Strom im Winter