Abbildung 1: Stadt-Nachtaufnahme mit «Smart Grid» (Bildquelle).

Um die Ziele der Klimastrategie 2050 zu erreichen muss das schweizerische Energiesystem weitgehend elektrifiziert werden. Dies hat auch Auswirkungen auf das Stromnetz. Die neuen erneuerbaren Produktionsanlagen liefern ihren Strom viel unregelmässiger als die traditionellen Kraftwerke. Zudem steigt der Stromverbrauch wegen der zunehmenden Elektrifizierung deutlich an.

Die für die Integration von zusätzlichen Produktionsanlagen und Verbrauchern im Stromnetz erforderlichen Netzausbau- und Speicherkosten sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die zusätzlichen Netzkosten eines Produktionsmix-Szenarios ergeben sich aus den Netzausbaukosten der zusätzlichen Produktionsanlagen und Verbraucher. Bei gewissen Szenarien kommen noch die Kosten für den Ausgleich kurz- und längerfristiger Produktionsschwankungen hinzu.

Tabelle 1: Zusammenstellung der Netzausbaukosten verschiedener Produktionsanlagen in Abhängigkeit von Leistung resp. Jahresproduktion/-verbrauch (in Mia. CHF).

Technologie	Leistung [GW]	Vollast- stunden [h/a]	Pro Jahr [TWh/a]	Kosten pro GW	Kosten pro TWh/a	Jahres- kosten pro TWh/a	Produktions- verlust [TWh/a]
Produktion
Gebäude-PV	1.0	970	0.97	0.90	0.93	0.069	0.00
Gebäude-PV mit 70%-Cap	1.0	941	0.94	0.63	0.67	0.050	0.03
Alpin-PV	1.0	1’500	1.50	0.36	0.24	0.018	0.00
Alpin-PV mit 70%-Cap	1.0	1’455	1.46	0.25	0.17	0.013	0.05
Windenergie	1.0	2’000	2.00	0.36	0.18	0.013	0.00
Wasserkraft	1.0	2’290	2.29	0.00	0.00	0.000	0.00
Kernenergie	1.0	8’000	8.00	0.00	0.00	0.000	0.00
Verbrauch
Wärmepumpen	1.0	1’538	1.54	0.90	0.59	0.043	0.00
E-Mob Standard	1.0	935	0.94	0.90	0.96	0.071	0.00
E-Mob Heimladen	1.0	935	0.94	1.33	1.42	0.105	0.00
E-Mob Marktladen	1.0	935	0.94	2.35	2.52	0.186	0.00
Negativemissionen	1.0	8’000	8.00	0.00	0.00	0.000	0.00
Wasserstoffproduktion	1.0	2’000	2.00	0.00	0.00	0.000	0.00
Speicherung
Pumpspeicher Gebäude-PV	1.0	970	0.97	0.41	0.42	0.020	0.09
Pumpspeicher Alpin-PV	1.0	1’500	1.50	0.41	0.27	0.013	0.11
Batterie Gebäude-PV	1.0	970	0.97	0.58	0.60	0.045	0.05
Batterie Alpin-PV	1.0	1’500	1.50	0.72	0.48	0.036	0.03
Reservekraftwerke
Öl-/Gaskraftwerke	1.00	variabel	variabel	0.55	variabel	variabel	0.00

Die Einbindung von dezentralen Gebäude-PV-Anlagen hat die grössten Kostenfolgen. Zusammen mit einer Batteriepufferung können sich die Netzkosten auf 70% der Anlagekosten summieren. Die leistungsfähigeren Alpin-PV- und Windenergieanlagen können deutlich günstiger eingebunden werden. Die Netzkosten neuer Wasser- oder Kernkraftwerke können in erster Näherung vernachlässigt werden.

Bei den zusätzlichen Verbrauchern ist in erster Linie die Elektromobilität für die Zusatzkosten verantwortlich. Besonders hohe Netzausbaukosten verursacht das sogenannt marktorientierte Laden. Dabei erfolgen alle Ladevorgänge der Elektrofahrzeuge zu Zeiten mit einem hohen Stromangebot und entsprechend tiefen Preisen geladen werden. Die Netzkosten der Negativemissionen und einer allfälligen Wasserstoffproduktion können in erster Näherung vernachlässigt werden.

Batteriespeicher und Pumpspeicherwerke kommen vor allem zum Ausgleich der kurzfristigen Schwankungen der Photovoltaik zum Einsatz. In der Schweiz ist ihr Nutzen aufgrund der zur Verfügung stehenden grossen Speicherkapazität der Stauseen jedoch beschränkt. Die genannten Kurzfristspeicher können einzig dazu beitragen den Einsatz der Speicherkraftwerke im Frühjahr und im Sommer zu reduzieren. Dies schont die Füllstände der Stauseen und kann damit indirekt zur Versorgungssicherheit beitragen. Bei Szenarien mit einer hohen Winterproduktion kann sie aber auch entfallen. Bezüglich der anfallenden Kosten sind Pumpspeicherwerke Batteriespeichern vorzuziehen.

Öl- oder gasbetriebene Reservekraftwerke sind die einzige praktikable Option zum Ausgleich längerfristiger Produktionsschwankungen oder ausbleibender Stromimporte. Zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit geht die schweizerische Elektrizitätskommission (ElCom) von einem Bedarf an Reservekraftwerken mit einer Leistung zwischen 0,4 GW und 1,4 GW aus. Die dafür anfallenden Kosten sind im Vergleich zu den übrigen Netzausbaukosten von untergeordneter Bedeutung.