Energie­wende

Ausgangslage

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 soll, je nach Stromangebots- und Nachfrageszenarien, eine Kombination aus neuen erneuerbaren Energien (Wind- und Solaranlagen) 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 Energiestrategie 2050 erarbeitet. Sie basiert unter anderem auf den Energieperspektiven des Bundesamtes für Energie (BfE).

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 eingegeben. 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.

Klimastrategie 2050

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.

Kritik an den Energieperspektiven 2050+

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.

  • Energieperspektiven 2050+
    Energieperspektiven 2050+

    Die Energieperspektiven 2050+ (EP2050+) kommen zum Schluss, dass die Reduktion der Treibhausgasemissionen auf netto null bis 2050 mit einem im Wesentlichen auf Gebäudephotovoltaik basierenden Produktionsmix möglich ist. Diese Schlussfolgerung ist umstritten und wird auch von wissenschaftlicher Seite kritisiert. Im Folgenden ist die Kritik an den wesentlichen Annahmen der EP2050+ zum zukünftigen Energieverbrauch und zur Energieerzeugung…

Plausibilisierung der Energieperspektiven 2050+

Wie im vorangehenden Beitrag gezeigt wurde, sind viele in den EP2050+ getroffene Annahmen sehr optimistisch und teilweise sogar unplausibel. 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 veranlasst die wesentlichen Schlussfolgerungen der EP2050+ selber zu überprüfen.

Die für die Ausarbeitung der EP2050+ verwendete Methodik ist sehr detailliert und entsprechend kompliziert. Im 461-seitigen technischen Bericht enthält sind die vielen Annahmen zur zukünftigen Entwicklung des Nutzungsverhaltens, des Technologieeinsatzes und der Energieeffizienz sowie Verweise auf interne Modelle der Berichtsautoren beschrieben.

Aufgrund der hohen Komplexität der zugrundeliegenden Modelle wäre eine eins-zu-eins Überprüfung der Szenarien der EP2050+ nur mit einem sehr grossen Aufwand möglich. Statt einer eins-zu-eins Überprüfung wurde für das Vergleichsszenario ein vereinfachter Ansatz gewählt der ohne komplexe Modelle auskommt und zur Not auch mit einem Taschenrechner durchgerechnet werden kann. Die Detailaussagen der verschiedenen Szenarien der EP2050+ können damit zwar nicht überprüft werden. Das Ziel des vereinfachten Vorgehens ist jedoch die zentralen der Schlussfolgerungen der EP2050+ insbesondere des Basisszenarios einer Plausibilitätsprüfung zu unterziehen.

Die erste Vereinfachung besteht darin, dass im Gegensatz zu den EP2050+ nicht verschiedene Zielszenarien mit unterschiedlichen Technologiepfaden zur Erreichung des Netto-Null-Ziels im Jahr 2050 untersucht werden. Stattdessen wird für jede Nutzung fossiler Energieträger eine heute verfügbare Ersatztechnologie vorgegeben und angenommen, dass diese bis 2050 auch umgesetzt werden kann.

Die zukünftige Entwicklung des Energieverbrauches hängt stark von den gegenläufigen Parametern Bevölkerungszahl und Energieeffizienz ab und ist mit grossen Unsicherheiten behaftet. Für die Vergleichsrechnung wird deshalb vereinfachend vom heutigen Energieverbrauch ausgegangen. Ersatztechnologien wie Wärmepumpen oder Elektrofahrzeuge werden in der Vergleichsrechnung berücksichtigt. Jedoch keine Verhaltensänderungen oder zukünftigen Effizienzsteigerungen, die nicht im Zusammenhang mit der Substitution fossiler Energieträger stehen. Im Gegenzug wird auch der Mehrverbrauch durch das Bevölkerungswachstum bis 2050 nicht berücksichtigt.

Die detaillierten Annahmen und die Ergebnisse dieser Vergleichsrechnung sind unten zusammengefasst.

  • Vergleichsrechnung
    Vergleichsrechnung

    Um die zentralen der Schlussfolgerungen der EP2050+ insbesondere des Basisszenarios zu plausibilisieren, wurde eine Vergleichsrechnung mit einem vereinfachten Ansatz durchgeführt.

Schlussfolgerungen

Das Basisszenario der EP2050+ ist ein Schönwetterszenario und geht von überaus optimistischen Annahmen aus. Das vorgeschlagene Energiesystem setzt im Wesentlichen auf Gebäudephotovoltaik als Stromlieferantin. Doch leider 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 lediglich 26% ihrer Jahresproduktion. 74% 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.

Andererseits beeinträchtigen Photovoltaikanlagen auf Gebäuden die Landschaft nicht, weshalb sie in der Bevölkerung auch weitgehend unumstritten sind. Einsprachen sind selten. Geplante Projekte lassen sich deshalb, im Unterschied zu anderen Produktionsanlagen, auch zeitnah umsetzen.

Mit der Priorisierung der Gebäudephotovoltaik beschreiten die Energieperspektiven 2050+ den Weg des geringsten Widerstandes. Das zur Verfügung stehende Ausbaupotenzial reicht aber bei weitem nicht aus um Versorgungsengpässe im Winter zu vermeiden und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Generell wird dem Aspekt der Versorgungssicherheit in der Energiestrategie nur eine geringe Bedeutung zugemessen. Wie die aktuelle Krise zeigt, sind die benötigten Importe jedoch keinesfalls gesichert, falls die Energie in Europa einmal knapp werden sollte.

Alternative Versorgungsszenarien

Anders als es die Energieperspektiven 2050+ nahelegen, gibt es durchaus Alternativen zur Gebäudephotovoltaik, mit welchen das Ziel Netto-Null ebenfalls erreicht werden kann. So liefern Windturbinen, alpinen Solaranlagen und Kernkraftwerke den grösseren Teil ihrer Jahresstromproduktion im Winterhalbjahr, wenn der Strom gebraucht wird und sind zudem auch deutlich kostengünstiger.

Die für die Herleitung der alternativen Versorgungsszenarien verwendete Methodik basiert im Wesentlichen auf dem Ansatz für die Vergleichsrechnung. Nach der Herleitung des Ersatzbedarfes für die Substitution der fossilen Energieträger und der notwendigen Negativemissionen wird in einem nächsten Schritt das Ausbaupotenzial der verschiedenen klimaneutralen Produktionstechnologien abgeschätzt. Diese Abschätzungen stützen sich auf Studien welche unter Beteiligung des BFE erstellt wurden.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten den benötigten Strombedarf bereitzustellen. Im Beitrag Produktionsmix werden dazu vier verschiedene Alternativszenarien zu den EP2050+ vorgestellt.

Die Details zu den einzelnen Schritten finden Sie hier:

  • Ersatz­bedarf

    Ersatz­bedarf

    Ersatz­bedarf Fossile Energien und Kernenergie ersetzen Im Rahmen des Übereinkommens von Paris hat sich der Bundesrat ehrgeizige Ziele für die Reduktion des CO2-Ausstosses gesetzt. Ab dem Jahr 2050 soll die Schweiz unter dem Strich keine Treibhausgase mehr ausstossen (Netto-Null-Klimaziel). Die langfristige Klimastrategie zur Erreichung dieses Ziels, die Klimastrategie 2050, sieht vor, dass die fossilen Energieträger…

  • Aus­bau­pot­enzial

    Aus­bau­pot­enzial

    Aus­bau­pot­enzial Heutige und zukünftige Energieproduktion Die Energiewende bedingt einen massiven Ausbau der Produktion an klimaneutraler Energie. Um die Ziele der Klimastrategie 2050 zu erreichen, muss damit nicht nur der Wegfall der fossilen Energieträger, sondern zusätzlich auch der Wegfall der Kernenergie kompensiert werden. Insgesamt resultiert daraus ein ungedeckter Strommehrbedarf von 79,5 TWh/a. Für die Produktion dieses…

  • Negativemissionen

    Negativemissionen

    Um das Netto-Null-Ziel zu erreichen genügt es nicht alle fossilen Energieträger zu ersetzen. Abgesehen davon, dass dies nicht vollständig möglich ist gibt es insbesondere in der Zementindustrie und der Landwirtschaft signifikante Treibhausgasemissionen die sich nicht vermeiden lassen. Die im Jahr 2050 noch verbleibenden klimawirksamen Treibhausgasemissionen belaufen sich auf 17,6 Mt CO2-eq/a.

  • Stromnetz

    Stromnetz

    Um das Netto-Null-Ziel zu erreichen, reicht es nicht aus, alle Heizungen durch Wärmepumpen zu ersetzen, die Mobilität zu elektrifizieren und den benötigten klimaneutralen Strom bereitzustellen. Es braucht auch ein Stromnetz, das die zusätzlichen Verbraucher und Erzeugungsanlagen zuverlässig miteinander verbinden kann.

  • Pro­duk­tions­mix

    Pro­duk­tions­mix

    Pro­duk­tions­mix Aufgrund des Ersatzes der fossilen Energieträger und des Ausstiegs aus der Kernenergie resultiert im Jahr 2050 ein Strombedarf von 118,5 TWh/a resp. 170,5 TWh/a je nachdem, ob das für den Flugverkehr benötigte klimaneutrale Synthesekerosin in der Schweiz produziert oder importiert wird. Für die Deckung dieses Bedarfs werden fünf verschiedene Produktionsmixvarianten vorgestellt: Der benötigte zusätzliche…

Die auf Wind- und alpine Solaranlagen basierenden Varianten haben jedoch auch gewichtige Nachteile: Für die sichere Stromversorgung der Schweiz braucht es rund 5000 Windturbinen und 70 km2 Solaranlagen in den Alpen. Dies ist ein massiver Eingriff in das Landschaftsbild der Schweiz. Dieser Ausbau wird deshalb auf heftigen Widerstand stossen. Mit Kernenergie könnten Landschaftsbeeinträchtigungen vermieden werden. Doch auch diese Produktionstechnologie ist in der Bevölkerung umstritten.

Erschwerend kommt hinzu, dass für den Bau von Windturbinen und alpinen Solaranlagen hohe gesetzliche Hürden bestehen. Aufgrund der bestehenden Einsprachemöglichkeiten werden neue Windenergieprojekte stark verzögert oder gar verhindert. Die Erstellung von Photovoltaikanlagen auf Freiflächen ausserhalb von Bauzonen sowie der Neubau von Kernkraftwerken ist heute sogar grundsätzlich verboten.

Doch ohne umstrittene Produktionsanlagen ist die Energiewende nicht machbar. Die Vergleichsrechnungen zeigen, dass die einzige unumstrittene Produktionstechnologie, die Gebäudephotovoltaik für eine sichere Stromversorgung nicht ausreicht. Für den Winter müssen zwingend auch umstrittene Produktionsanlagen wie Wind- und alpine Solaranlagen mit einbezogen werden.

Das Parlament hat erkannt, dass die aktuellen gesetzlichen Hindernisse gegen grosse Wind- und Solaranlagen abgebaut werden müssen, damit sie im benötigten Massstab auch realisiert werden können. Die damit verbundene politische Debatte wird endlich die Fragen diskutieren müssen, welche in der Energiestrategie des Bundes bisher tunlichst vermieden wurden: Welche Kompromisse sind wir bereit einzugehen, um die Klimaziele zu erreichen? Sind wir bereit, bisher unberührte Berglandschaften, welche nicht zuletzt auch für den Tourismus wichtig sind, für die Versorgungssicherheit zu opfern? Oder wollen wir am Ende vielleicht trotz allem lieber mit der Kernenergie leben?

13 Kommentare zu «Energie­wende»

  1. Herzlichen Dank für den Beitrag in der NZZ vom 24.01.2023. Ich gratuliere zu diesen Ausführungen.
    Es geht nicht ohne elementares Nachdenken mit Einbezug von Kosten, Akzeptanz und zeitlicher Machbarkeit.
    Ich empfehle den erwähnten Artikel in der Neuen Zürcher Zeitung vom 24.01.2023 zu lesen. Die Situation ist dort kurz und übersichtlich zusammengefasst. Soweit ich als Wasserkraftplaner mit mehr als 40 Jahren Berufserfahrung beurteilen kann, sind die Facts so gut wie möglich wiedergegeben.

  2. Bravo, endlich spricht einer Klartext. Danke, lieber spät, als gar nicht. Die Schweiz soll sich endlich bewegen. Es muss endlich eine schlaue Energie-Strategie aufgestellt werden. Wieviel TWh Strom wollen wir in 2030 und 2050 und woher soll das kommen? Einfache Frage.

  3. Gratuliere zu Ihren klaren Worten in der NZZ vom 24.1.2023. Dass viel geschehen muss ist unterdessen den meisten klargeworden. Leider dominiert in den entscheidenden Gremien immer noch Ideologie und Wunschdenken. Ein Problem dieser Grössenordnung muss strukturiert angegangen werden: Lagebeurteilung, Zwänge, Alternativen, Vor- und Nachteile, Entscheid. Aus meiner Sicht gehören unsere Gesetze nicht zu den zwingenden Randbedingungen, weil sie, im Gegensatz zu Naturgesetzen, geändert werden können. Ich würde aber auf keinen Fall eine freie, demokratische Ordnung opfern.

  4. Jörg Leuthold

    Auch von mir herzlichen Dank für den klaren Text in der heutigen NZZ. Die Frage «Wollen wir 5000 Windräder und 700 Gondosolar oder doch lieber die KKW?» muss offen politisch diskutiert werden.
    Was mir einzig fehlt, ist ein Hinweis, ob die fossile Energie, die in den EE ist, auch mit eingerechnet wurde. Ende Dez. gab es dazu einen Bericht im Beobachter mit dem Hinweis, dass momentan noch die meisten Module aus China kommen und oft mit Kohlestrom hergestellt werden. Dazu kommt dann der Stahlbeton für die 5000 Fundamente, der Stahl oder das Aluminium für die Befestigung der Panels und der Diesel für die Baumaschinen um die 5700 Zufahrtsstrassen zu bauen.

    1. Der fossile Energieverbrauch der im Ausland anfällt, wurde in Übereinstimmung mit der Kyoto-Logik nicht berücksichtigt. Trotzdem ist der Ressourcenverbrauch für den Bau der EE-Anlagen ein wichtiges Thema, das ich ebenfalls angehen möchte sobald ich dazu komme.

      1. Jörg Leuthold

        Vielen Dank für die sofortige Antwort. Ich habe zwei Themen vermischt. Das CO2 für den Stahl und die Panels, das wird im Ausland ausgestossen. Das CO2 für den Beton und den Diesel der Baumaschinen
        fällt aber sicher in der CH an. Wurde das in der ganzen Energiestrategie des Bundes einfach vergessen? Hochachtungsvoll.

  5. Erwin Bolthausen

    Besten Dank für das Interview in der NZZ. Wahrscheinlich ist es auch nur Wunschdenken, dass die politischen Instanzen die Fakten zur Kenntnis nehmen werden.

    Ein kleiner Einwand zu den Windrädern, der nicht wirklich auf detaillierter Faktenkenntnis beruht: Ich frage mich, ob es bei Windenergie nicht vernünftig wäre, mit Deutschland zu kooperieren. Deutschland wird mangels Solarstrom im Winter und Wasserkraftwerken nicht darum herum kommen fast vollständig auf Windenergie zu setzen. Dies mit der Folge, dass an Tagen an denen der Wind in der Schweiz gut bläst, Deutschland einen Ueberschuss haben wird, den es nicht abspeichern kann. Von daher frage ich mich schon, ob es neben dem alpinen Solarstrom die Windenergie bei uns noch braucht.
    Natürlich: Zur Zeit will Deutschland kein Abkommen mit uns, auch weil es denkt, sie kriegten zu wenig von uns. Wenn sich aber mal bei uns die Erkenntnis durchgesetzt hat, dass ein massiver Ausbau der alpinen Solarenergie notwendig ist, so wäre es grotesk, wenn Deutschland nicht zu einem Abkommen bereit wäre.

  6. Jörg Leuthold

    Es ist auch schade, dass der Beitrag von Georg Schwarz schon wieder von der Startseite der NZZ verschwunden ist. Und dass es da keine Kommentarfunktion gibt. Hochachtungsvoll

  7. Spannend aber leider nicht gesamtheitlich und eher etwas polemisch. Sehr schade gehen Sie nur von der Produktion aus. Es gibt noch sehr viele Elektroheizungen, Elektro-Warmwassererwärmer usw. die völlig irr Strom verbrauchen und das gerade im kalten Winter. Das gleiche gilt übrigens auch für Gas und Öl.
    Das Sparen von Energie ist wesentlich günstiger als das Produzieren und einfacher umzusetzen. Schauen Sie sich das physikalisch, technisch fundiert an und beurteile Sie Ihre Aussagen dann bitte noch einmal.

    Energieeffizienz ist nicht zu vernachlässigen und das zeigt sich ja im Gesamtstromverbrauch der Schweiz, der ja seit längerem praktisch konstant oder sogar leicht abnehmend ist. Trotz grosser Zuwanderung, starker Wirtschaft, mehr Wohnfläche pro Person, mehr Wärmepumpen und mehr E-Autos.

    1. Der Ersatz der Elektroheizungen und -Boiler wurde selbstverständlich berücksichtigt. Details finden Sie unter https://georgschwarz.ch/raumheizung/ und https://georgschwarz.ch/warmwasser/. Das Nichtberücksichtigen von Effizienzgewinnen war ein bewusster Entscheid damit die Berechnungen transparent und nachvollziehbar bleiben Im Gegenzug wurde auch das Bevölkerungswachstum nicht berücksichtigt. Die Beschreibung der angewandten Methodik finden Sie unter https://georgschwarz.ch/vorgehen/.

  8. Danke für die Links und die Transparenz. Die Effizienz ist eben enorm wichtig und sollte daher auf gar keinen Fall vernachlässigt werden. Ich hatte es schon vorher geschrieben:
    Der Stromverbrauch ging trotz allen Zubauten und Bevölkerungswachstum zurück.
    Das wertet leider die transparente und wertvolle Arbeit massiv ab. Schade.

    1. Jörg Leuthold

      Die grossen Effizienzgewinne gehen langsam vorbei (von Glühbirne zu Sparlampen zu LED), irgendwann ist Ende der Fahnenstange. Dazu kommt der Rebound-Effekt: Bspl: Moderne TV-Geräte werden immer effizienter und verbrauchen pro Pixel weniger Energie. Dafür werden neuere Geräte auch tendenziell größer und arbeiten mit einem Vielfachen an Pixeln, sodass der Gesamtverbrauch wieder steigt.

  9. Gratulation für den Klartext in der NZZ vom 24.1.2023.
    Eine gute Möglichkeit wäre die angenommenen Daten im AXPO PowerSwitcher zu veröffentlichen. Es ist ein sehr gutes Visualisierung Tool auf der AXPO Homepage. Versch. Personen u.a. NR Grossen / NR Nordmann / Alt NR Rechsteiner / HELION und SWISSOLAR haben ihre Sicht dort festgehalten.

    https://powerswitcher.axpo.com/

    Eine Antwort zu Wasserstoff als Zwischenspeicher konnte ich nicht genau verstehen – warum soll das in der Schweiz teurer zu stehen kommen – Überproduktion von Sommer Solarstrom auf Wasserstoff wandeln und in Grossspeicher deponieren (ausser dem schlechtem Wirkungsgrad bei der wieder Verstromung).

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