Abbildung 1: Solaranlage auf der Albigna Staumauer (Bildquelle).

Im Nachgang zum Unfall im japanischen Kernkraftwerk Fukushima haben Bundesrat und Parlament im Jahr 2011 einen Grundsatzentscheid für einen schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie in der Schweiz gefällt. Die bestehenden fünf Kernkraftwerke sollen am Ende ihrer sicherheitstechnischen Betriebsdauer stillgelegt und nicht durch neue Kernkraftwerke ersetzt werden. Stattdessen sollen, je nach Stromangebots- und Nachfrageszenarien, eine Kombination aus neuen erneuerbaren Energien und gasbetriebenen Kombikraftwerken im Inland sowie Stromimporte aus den Nachbarländern die Versorgung sichern

Für den damit verbundenen Umbau des Schweizer Energiesystems bis ins Jahr 2050 hat der Bundesrat die Energieperspektiven 2050+ erarbeitet.

Im Rahmen des Übereinkommens von Paris hat sich der Bundesrat noch ehrgeizigere Ziele für die Reduktion des CO₂-Ausstosses gesetzt. Ab dem Jahr 2050 soll die Schweiz unter dem Strich keine Treibhausgasemissionen mehr ausstossen (Netto-Null-Klimaziel). Die langfristige Klimastrategie zur Erreichung dieses Ziels, die Klimastrategie 2050 wurde vom Bundesrat am 27. Januar 2021 verabschiedet und beim UNO-Klimasekretariat eingereicht. Damit ist die Schweiz der Aufforderung des rechtlich nicht bindenden Übereinkommens von Paris nachgekommen, welches alle Staaten zur Erarbeitung von Klimastrategien für den Zeithorizont bis 2050 aufruft.

Die Klimastrategie präsentiert für die Sektoren Gebäude, Industrie, Verkehr, Landwirtschaft und Ernährung, Finanzmarkt, Abfall, synthetische Gase sowie für den internationalen Luftverkehr mögliche Entwicklungen bis zum Jahr 2050 und definiert für jeden Sektor strategische Zielsetzungen. Sie stützt sich dabei weitgehend auf die überarbeiteten Energieperspektiven 2050+ (EP2050+) des Bundes ab und ergänzt diese mit Abschätzungen für die Bereiche, die mit den Perspektiven nicht abgedeckt sind. Dies betrifft insbesondere die Methan- und Lachgasemissionen, Landnutzungsänderungen sowie den internationalen Flugverkehr.

Gemäss Klimastrategie und EP2050+ muss die Energieversorgung der Schweiz vollständig umgebaut werden. Erschwerend ist die Tatsache, dass nicht nur der Ersatz der fossilen Energieträger, sondern in absehbarer Zeit auch die Abschaltung der Kernkraftwerke notwendig sein wird. Hinzu kommt, dass mit dem Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie und der Kohleverstromung, dem Wegfall russischer Gaslieferungen und der zunehmenden Behinderung grenzüberschreitender Stromlieferungen durch die EU die Möglichkeit künftiger Stromimporte, insbesondere im Winter, zunehmend in Frage gestellt wird.

In den technischen Berichten der EP2050+ zeigt der Bund anhand verschiedener Szenarien auf, wie die Klimaziele konkret erreicht werden sollen. Gemäss dem Basisszenario soll der Stromverbrauch bis 2050 trotz eines Bevölkerungswachstums von 19% und einer fast vollständigen Elektrifizierung des Energiesystems nur um 29% zunehmen.

Der Bund geht davon aus, dass der zusätzliche Strombedarf sowie der Zusatzbedarf durch den Ausstieg aus der Kernenergie weitgehend durch Photovoltaik auf Gebäuden sowie etwas Windenergie und Geothermie gedeckt werden kann. Der bei einem solchen Erzeugungsmix im Winter fehlende Strom wird, so die Annahme, durch europäische Windenergie bereitgestellt. Zusätzlich sollen grosse Importe von Biogas und strombasierten Kraftstoffen helfen, mögliche Versorgungsengpässe zu vermeiden.

Insgesamt kommen die EP2050+ zu dem Schluss, dass die Reduktion der Treibhausgasemissionen auf netto null bis 2050 mit heute bekannten Technologien zu konkurrenzfähigen Kosten möglich ist. Diese Schlussfolgerung ist umstritten und wird auch von wissenschaftlicher Seite kritisiert. Der Hauptvorwurf lautet, dass der notwendige Umbau des Energiesystems von den Behörden zu optimistisch dargestellt und die damit verbundenen Kosten unterschätzt werden

Trotz dieser Bedenken gibt es keine Hinweise darauf, dass das auftraggebende Bundesamt für Energie die EP2050+ einer unabhängigen wissenschaftlichen Überprüfung unterzogen hätte oder dies in Zukunft beabsichtigt. Das Bundesamt für Energie übernimmt für die EP2050+ auch keine Verantwortung, wird doch in den Berichten einleitend explizit festgehalten, dass für den Inhalt und die Schlussfolgerungen ausschliesslich die aus der Privatwirtschaft stammenden Autoren der Berichte

Dieser Hintergrund hat mich dazu veranlasst die wesentlichen Schlussfolgerungen der EP2050+ selber zu überprüfen. Im Folgenden ist meine Kritik an den wesentlichen Annahmen der EP2050+ zum zukünftigen Energieverbrauch und zur Energieerzeugung zusammengestellt.

Obwohl die schweizerische Bevölkerung bis 2050 um 19% zunehmen wird, geht das im Basisszenario der EP2050+ vorgeschlagene Energiesystem von einer geht von einem um 23% reduzierten Primärenergiebedarf aus. Die vorliegende Analyse zeigt, dass diese Reduktion durch die zweifelslos möglichen Effizienzsteigerungen allein nicht erklärt werden kann.

Für die postulierte Reduktion wird in den EP2050+ zusätzlich angenommen, dass der Anteil energieintensiverer Betriebe in der Schweiz zurück geht und in den Sektoren Industrie und Dienstleistung sowohl der Flächenbedarf als auch die Beschäftigtenzahl trotz Bevölkerungszunahme stagnieren. Entsprechend wird von einem überproportionalen Rückgang des Pro-Kopf-Wärme- und Stromverbrauches ausgegangen.

Doch damit nicht genug. Das im Basisszenario der EP2050+ vorgeschlagene Energiesystem geht zudem von einem niedrigen Elektrifizierungsgrad aus. Strom und die damit nutzbar gemachte Umweltwärme decken lediglich 64% des Bruttoenergiebedarfes ab. Biogene Energieträger tragen zu 12%, strombasierte Energieträger zu 17% und fossile Energieträger zu 7% zum Bruttoenergiebedarf bei. Die inländische Produktion reicht jedoch nicht aus den Bedarf an biogenen und strombasierten Energieträgern zu decken. Die EP2050+ sehen deshalb folgende Importe vor:

• Biogene Energieträger: Insgesamt sollen 11,2 TWh/a Biogas und 1,5 TWh/a Biodiesel importiert werden. Als Lieferländer werden im Zusatzmaterial zu den EP2050+ die Ukraine und Russland genannt. Vor dem aktuellen geopolitischen Hintergrund ist es mehr als fraglich ob diese Länder die benötigten Importe gewährleisten können.
• Strombasierte Energieträger: Die vorgesehenen Importe belaufen sich auf 2,6 TWh/a an strombasiertem Wasserstoff und 27,5 TWh/a an strombasierten flüssigen Treibstoffen. Insbesondere die strombasierten flüssigen Treibstoffe sind aufgrund ihrer hohen Produktionskosten unwirtschaftlich. Es ist deshalb unwahrscheinlich, dass im Ausland diesbezügliche Produktionskapazitäten aufgebaut werden, von denen die Schweiz profitieren könnte.

Weiter ist vorgesehen, dass die CO₂-Abscheidung für 40% der schweizerischen Negativemissionen ins Ausland verlagert werden soll.

• Negativemissionen: Der mit der Verlagerung der CO₂-Abscheidung verbundene Stromverbrauch von 8,5 TWh/a fällt im Ausland an und muss dort mit klimaneutralen Produktionsanlagen erzeugt werden. Zudem benötigen die CO₂-Abscheidungsanlagen viel Platz und sind lärmig. Auch hier stellt sich die Frage ob sich ein Land bereit erklärt diese undankbare Aufgabe für die Schweiz zu günstigen Konditionen zu übernehmen.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass der tiefe Stromverbrauch des EP2050-Basisszenarios nur dank einer unerwünschten Deindustrialisierung sowie keinesfalls gesicherter Importe resp. Verlagerungen ins Ausland zustande kommt. Solch unsichere Annahmen sind als Planungsgrundlage für ein zukünftiges stabiles Energiesystem nicht geeignet.

Aus diesem Grund geht selbst die schweizerische Elektrizitätskommission (ElCom) in ihrem Bericht «Winterproduktionsfähigkeit» davon aus, dass zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit bis zum Jahr 2035 erdgasbetriebene Reservekraftwerke mit einer Leistung von bis zu 4’000 MW benötigt werden.

Doch selbst wenn abgenommen wird, dass die umfangreichen Mengen wie vorgesehen importiert werden können, wären sie sehr teuer. Statt heute 6,4 Mia. CHF/a für 146,2 TWh/a fossile Energieträger müssten 2050 12,3 Mia. CHF/a für lediglich 42,2 TWh/a klimaneutrale Energieträger aufgewendet werden.

Produktionsseitig soll der auf wackeligen Annahmen basierende Strombedarf im Wesentlichen mit Gebäudephotovoltaik und in geringerem Umfang mittels Windenergie und tiefer Geothermie gedeckt werden.

Nun ist Gebäudephotovoltaik aus technischer Sicht mit Abstand die schlechteste Lösung. Der Strom fällt vor allem dann an, wenn wir ihn nicht brauchen. Im Winterhalbjahr, wenn die Wärmepumpen betrieben werden müssen, liefern Photovoltaikanlagen auf Gebäuden selbst bei Übernahme der sehr optimistischen Annahmen der EP2050+ lediglich 31% ihrer Jahresproduktion. 69% wird im Sommer produziert, wenn der Stromverbrauch geringer ist. Zudem ist Gebäudephotovoltaik die zweitteuerste aller erneuerbaren Stromquellen. Nur Strom aus Kleinwasserkraftwerken kostet noch etwas mehr. Hinzu kommt, dass Gebäudephotovoltaik von allen Produktionstechnologien die höchsten Investitionen in den Netzausbau auslöst und dass die EP2050+ von einer ausserordentlich teuren Ausrüstung von 70% aller Anlagen mit Batteriespeichern ausgehen. Aufgrund der in den EP250+ getroffenen Annahmen steigen die Stromkosten um 6,5 Mia. CHF/a.

Insgesamt verursacht das Basisszenario der EP2050+ zusätzliche Kosten von 29,4 Mia. CHF/a oder 2’900 CHF pro Jahr und Person. Szenarien welche geringere Kostenfolgen haben werden in den EP2050+ nicht untersucht. Zwar werden neben der Basisvariante ZERO Basis drei zusätzliche abgeleitete Varianten aufgeführt. Sie beruhen jedoch allesamt auf einem von Gebäudephotovoltaik dominierten Produktionsmix. Entsprechend sind alle vier Varianten auch sehr teuer.

In der politischen Diskussion spielen der zukünftige Produktionsmix und die Kosten der Energiewende eine zentrale Rolle. Aufgrund der sehr beschränkten Szenarienauswahl können die EP2050+ zu dieser Diskussion jedoch nichts beitragen.

Anders als es die EP2050+ nahelegen, gibt es durchaus Alternativen zu einem mehrheitlich auf Importen und Gebäudephotovoltaik basierenden Energiesystem. In meinem Blog leite ich insgesamt sechs solcher alternativer Versorgungsszenarien her.  

Methodisch wird in einem ersten Schritt der Ersatzbedarf für die Substitution der fossilen Energieträger und der notwendigen Negativemissionen hergeleitet. In einem nächsten Schritt werden das Ausbaupotenzial der verschiedenen klimaneutralen Produktionstechnologien sowie die dafür benötigte Verstärkungen des Stromnetzes abgeschätzt.

Basierend auf diesen Herleitungen und Abschätzungen, werden im Beitrag Produktionsmix sechs sehr unterschiedliche Alternativszenarien zu den EP2050+ vorgestellt.

Ich hoffe, dass die im Blog dargelegten Kosten dieser Szenarien sowie ihrer Vor- und Nachteile zu einer Versachlichung der Diskussion über die Energiewende beitragen können.

Die Details zu den Herleitungen und Abschätzungen finden Sie hier: