Abbildung 1: Hochspannungsleitungen und Strasse (Bildquelle).

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.

Ein wesentliches Merkmal von Stromnetzen ist, dass sich die Produktion und der Verbrauch von Strom stets im Gleichgewicht befinden müssen. Mit einem eingespielten Regelsystem sorgen die Netzbetreiber dafür, dass dieses Gleichgewicht auch bei Störungen wie z.B. dem Ausfall eines Kraftwerkes stets erhalten bleibt.

Mit dem aufgrund der Klimastrategie 2050 notwendigen Umbau der Stromversorgung wird diese Aufgabe deutlich schwieriger. Die neuen erneuerbaren Produktionsanlagen liefern ihren Strom viel unregelmässiger als die traditionellen Kraftwerke. Zudem steigt der Stromverbrauch mit der weitgehenden Elektrifizierung des Energiesystems deutlich an.

Damit ergeben sich für das Stromnetz die fünf folgenden Problembereiche:

• Einbindung Produktion: In Zukunft werden insbesondere im Bereich der Gebäudephotovoltaik sehr viele, kleine Produktionsanlagen am Stromnetz angeschlossen werden müssen. Dabei ist mit Spitzenbelastungen zu rechnen, z.B. wenn zur Mittagszeit an sonnigen Sommertagen alle Photovoltaikanlagen gleichzeitig mit maximaler Leistung produzieren.
• Einbindung Verbrauch: Der Ersatz der fossilen Heizungen durch Wärmepumpen und die zusätzlichen Elektroautos sorgen für einen höheren Stromverbrauch, der einen Netzausbau erforderlich macht. Erschwerend kommt hinzu, dass der Verbrauch Spitzenbelastungen erzeugen kann. So benötigen an kalten Tagen alle Wärmepumpen mehr Strom und Elektroautos werden meist am frühen Abend an die Heimladestationen angeschlossen. Das Stromnetz muss in der Lage sein diese Spitzen zu bewältigen.
• Ausgleich kurzfristiger Schwankungen: Die Produktion von Wind- und Photovoltaikanlagen variiert deutlich stärker als der heutige Produktionsmix aus Wasser- und Kernenergie. Das Energiesystem muss in der Lage sein mit kurzfristigen Schwankungen wie den Tag- und Nachtschwankungen der Photovoltaik umzugehen.
• Ausgleich längerfristiger Schwankungen: Längerfristige Schwankungen der Stromproduktion können aufgrund von Dunkelflauten bei Solar- oder Windkraftanlagen oder von Wassermangel bei Wasserkraftwerken auftreten. Im Hinblick auf die Versorgungssicherheit müssen auch solche Produktionsausfälle beherrscht werden können.
• Saisonaler Ausgleich: Der Stromverbrauch im Winter ist höher als im Sommer und die Schweiz ist bereits heute auf Stromimporte angewiesen. Mit dem zunehmenden Einsatz von Wärmepumpen wird sich dieses Ungleichgewicht noch akzentuieren.

Im Folgenden wird das heutige Stromnetz vorgestellt und die Auswirkungen der Energiewende auf den Netzausbau aufgezeigt.

Die zum Thema Netzausbau verfügbaren Studien basieren zum grössten Teil auf den Annahmen der Energieperspektiven 2050+ (EP2050+). Sie gehen somit von einem zu niedrigen Stromverbrauch und einem mehrheitlich auf Gebäudephotovoltaik basierenden Produktionsmix aus. Dies gilt auch für die im Folgenden für die Herleitung der Netzausbaukosten verwendete Verteilnetzstudie des Bundesamtes für Energie (BFE). In den Beiträgen «Einbindung Produktion» und «Einbindung Verbrauch» wird dargelegt, wie die Resultate der BFE-Verteilnetzstudie mittels einfacher Näherungen auf andere Verbrauchs- und Produktionsszenarien übertragen werden können.

Der Ausgleich kurz- und längerfristiger Produktionsschwankungen wird in der BFE-Verteilnetzstudie leider nur am Rande behandelt. Dazu erhoffe ich mir vom der Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen (VSE) weitergehende Informationen. Gemäss der VSE-Website werden die Resultate Anfang 2024 verfügbar sein. In Ermangelung aktuellerer Resultate stützt sich die Herleitung der Speicherkosten auf die noch auf der Energiestrategie 2050 basierende Speicherstudie der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften (SATW) sowie den Bericht «Winterproduktionsfähigkeit» der Schweizerischen Elektrizitätskommission (ElCom).

Bei den obenstehenden Ausführungen wurde angenommen, dass die Erhöhung der Aufnahmekapazität mittels konventioneller Netzausbau-Massnahmen erfolgt. Unter konventionellem Netzausbau wird der Ersatz vorhandener Leitungen und Transformatoren verstanden. Seit kurzer Zeit sind auch sogenannt innovative Ausrüstungen für den Netzausbau am Markt erhältlich oder werden noch in Pilotprojekten getestet. Hierzu gehören zum Beispiel spannungsgeregelte Transformatoren oder Spannungshaltung über Einspeisung von Blindleistung. Durch den innovativen Netzausbau reduziert sich der Investitionsbedarf gegenüber dem klassischen Netzausbau um rund 50 % (vgl. Kapitel 8.1.2.3, VSE-Bericht «Wege in die Stromzukunft»).

In den für die Herleitung der Netzkosten verwendeten Berichten und Studien wurden unkonventionelle Netzausbau-Massnahmen nicht berücksichtigt. Auch dazu erhoffe ich mir von der angekündigten neuen VSE-Studie nähere Angaben.