Wie die Schweiz 2050 ihren Strom beziehen könnte

Das Labor für Energiesystem-Analysen des Paul Scherrer Instituts PSI untersucht, wie die Schweizer Stromversorgung bis zum Jahr 2050 aussehen könnte. Die Forschenden nutzen dazu aufwendige Computerberechnungen. Die Berechnungen zeigen, welche Technologien in Zukunft wettbewerbsfähig sein können, welche Auswirkungen sich auf Wirtschaft und Umwelt ergeben und wie sich eine zuverlässige Stromversorgung sicherstellen lässt, auch wenn es keine Energie aus Schweizer Kernkraftwerken mehr gibt.

Vielzahl an Möglichkeiten

Wir haben in unseren Berechnungen mehr als 800‘000 Variablen berücksichtigt, erläutert Kannan Ramachandran, Senior Scientist in der Energieökonomiegruppe. Dabei werden beispielsweise die Verfügbarkeiten der verschiedenen Energiequellen einkalkuliert und unterschiedlichste Kraftwerkstechnologien samt deren künftigen Emissionen und Kosten. Die voraussichtliche Entwicklung des Strombedarfs der Schweiz wird ebenso in Betracht gezogen wie die Stromausbeute aus Sonnen- und Windenergie, die im Laufe des Tages und zwischen den Jahreszeiten stark schwankt und von Region zu Region verschieden ist.

Im Jahr 2015 bestand der Schweizer Stromerzeugungsmix zu einem Drittel aus Kernkraft und zu knapp zwei Dritteln aus Wasserkraft. Lediglich 2,6 Prozent wurden aus anderen erneuerbaren Energien wie Wind- und Sonnenenergie und 4 Prozent aus sonstigen Quellen wie der Kehrichtverbrennung erzeugt.

Das PSI hat nun von dieser Basis ausgehend verschiedene Szenarien für das Jahr 2050 durchgerechnet. Für jedes Szenario haben die Forschenden dabei verschiedene Anforderungen an die Situation im Jahr 2050 gestellt. So haben sie jeweils festgelegt, wie stark der CO₂-Ausstoss im Vergleich zum Jahr 1990 reduziert werden soll, und zusätzlich bestimmt, ob die Schweiz in das europäische Energienetz eingebunden oder eher autark sein soll.

Integration ist kosteneffizient

Auf Basis der Berechnungen kann Stefan Hirschberg, Leiter des Labors für Energiesystem-Analysen, Aussagen über zukünftige Entwicklungen treffen und zum Beispiel bestimmen, wie sich eine ehrgeizige CO₂-Einsparung mit möglichst niedrigen Kosten erreichen liesse. Am kostengünstigsten wäre es für die Schweiz, wenn sie sich stark in das europäische Elektrizitätssystem integriert. So würden die Ressourcen am besten genutzt. Es ist deutlich einfacher, das Klimaziel in einer gemeinsamen Anstrengung zu erfüllen, ergänzt er. Wegen der klimatischen Bedingungen wäre es zum Beispiel vorteilhaft, einen grösseren Teil der Investitionen in Solarenergie in südlichen Ländern zu tätigen und Windanlagen an der Nordsee zu errichten, wo die Voraussetzungen besser sind. Parallel hierzu würde die Schweiz stärker die nötigen Speichertechnologien auszubauen.

Teurer als heute wird die Stromproduktion mit und ohne Klimaschutzziel. Die Kosten der Stromproduktion je Kilowattstunde in der Schweiz werden im Jahr 2050 zwischen 20 und 120 Prozent höher sein als heute, wobei die Kosten natürlich mit zunehmenden CO₂-Einsparungen ansteigen. Ihre Höhe variiert am Ende aber stark – je nachdem, ob die Schweiz ihre Investitionen in Zusammenarbeit mit den EU-Ländern tätigen will, was deutlich billiger wäre, oder ob sie ein autarkes Stromsystem anstrebt, erläutert Hirschberg.

Speichertechnologien von Bedeutung

Die Analyse zeigt auch den Wert von Speichertechnologien. Für ein Stromsystem mit einem hohen Anteil an Sonnen- und Windenergie müsste im Vergleich zu heute mehr als doppelt so viel Strom zwischengespeichert werden können, da diese Energien unregelmässig zur Verfügung stehen. Sowohl die Speicherung innerhalb eines Tages als auch zwischen den Jahreszeiten wird dann notwendig. Für den Fall, dass die Schweiz grössere Stromimporte im Winter vermeiden möchte, ist eine Speicherung von Strom zwischen den Jahreszeiten in Höhe von zwei bis drei Terawattstunden nötig, also circa das 40- bis 60-Fache der derzeitig in der Schweiz verfügbaren Kapazität der Pumpspeicherkraftwerke. In diesem Zusammenhang weist Hirschberg auf die intensive Forschung zu diesem Thema am PSI hin: Die Energy System Integration Platform dient unter anderem dazu, vielversprechende neue chemische Speichertechnologien zu testen und weiterzuentwickeln.

Text: Alexandra von Ascheraden