Energiewende: Das Ganze sehen, die Details bedenken

Rund 10 Terawattstunden an elektrischer Energie sollen in Zukunft jährlich in der Schweiz durch Fotovoltaik bereitgestellt werden, aber welche Fläche wird dafür benötigt und wie schnell muss die Installation der Module vorangehen? Und wenn der Anteil der dezentralen erneuerbaren Energieerzeuger im geplanten Ausmass zunimmt - welche Anpassungen und Investitionen werden beim Übertragungs- und bei den Verteilnetzen erforderlich sein? Sind die heute geltenden Bewilligungsverfahren für solch grosse Infrastrukturvorhaben schnell genug? Inwieweit soll staatliche Regulierung dazu beitragen, die Ziele der neuen Energiestrategie zu erreichen? Wie viel kann und soll durch Marktanreize, etwa durch Preissignale, erreicht werden. Und wie teuer wird die Energiewende für die Steuerzahler? Der Aktualität des Themas entsprechend verfolgte ein zahlreiches Publikum mit Vertretern aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft die Referate sowie die anschliessende Paneldiskussion der Energietagung mit grossem Interesse.

Der Teufel steckt im Detail

PSI-Direktor Joël Mesot eröffnete die Veranstaltung mit Überlegungen aus der Sicht eines Physikers, der weiss, dass „der Teufel im Detail steckt“. Er machte anhand von Überschlagsberechnungen anschaulich, mit welch grossem technischen, finanziellen und administrativen Aufwand der Umbau der Energieversorgung, insbesondere im Bereich der Stromversorgung verbunden sein wird. Zudem wies Mesot darauf hin, dass konkrete Zahlen über die Umsetzung der neuen Energiestrategie zum Teil noch fehlen. So etwa zum nötigen Ausbau der Netze, zum zusätzlichen Speicherbedarf oder zur Reduktion der CO₂-Emissionen. Auch warf er die Frage auf, wie viel Zeit für den vorgesehenen Umbau zur Verfügung stehe. In Anlehnung an ein Dokument des ETH-Rats äusserte er seine Überzeugung, dass die neue Energiestrategie nur mit einem Marshall-Plan für die Energie umgesetzt werden könne.

Bundesrätin Leuthard sieht die Schweiz gut aufgestellt

Bundesrätin Doris Leuthard legte ihrerseits die volkswirtschaftlichen Risiken dar, auf denen der Bundesrat seinen Entscheid zum stufenweisen Ausstieg aus der Kernenergie nach den Ereignissen in Japan begründete. Im Prinzip wolle man die Kernkraftwerke so lange laufen lassen wie sie sicher sind, wobei ein beschränkter Zeithorizont von mutmasslich 50 Jahren gelte. Im Zusammenhang mit dem angekündigten Bau neuer Gaskraftwerke betonte sie, dass dadurch zwar der Strommix einen höheren Anteil an importierten fossilen Energieträgern aufweisen wird, im gesamten Energiemix aber die Situation praktisch unverändert bleiben würde, wenn gleichzeitig die erwarteten Einsparungen bei Heizöl für die Wärmeerzeugung und bei Treibstoffen für die Mobilität einträten. Die Bundesrätin räumte ein, dass die Energiestrategie 2050 das Land vor eine grosse Herausforderung stelle. Die Schweiz sei aber nicht zuletzt dank hervorragenden Forschungsinstituten wie das PSI gut aufgestellt, um diese Aufgaben zu meistern. In Bezug auf den Zustand der Netze in der Schweiz machte sie darauf aufmerksam, dass diese zu mehr als zwei Dritteln älter als 40 Jahre sind. Die in den letzten Jahren nicht erfolgten Investitionen sowie die ebenfalls ungenügenden Rückstellungen werden also unabhängig vom politischen Entscheid zur Energiewende auf die Strompreise durchschlagen. Sie zeigte sich aber auch zuversichtlich, dass die Wettbewerbsfähigkeit der Schweizer Wirtschaft nicht wesentlich darunter leiden werde, denn auch die Nachbarländer der Schweiz stünden vor ähnlichen Aufgaben.

Der Aargau will Energiekanton bleiben

Eine Herausforderung stellt der Austieg aus der Kernenergie vor allem für den Kanton Aargau dar. Regierungsrat Urs Hofmann bekräftigte diesbezüglich das Ziel, das Label Energiekanton für den Aargau zu bewahren. Auch mit der Initiative „Hightech Aargau“ wolle der Kanton die Energietechnik im Mittelpunkt behalten – nicht zuletzt bei der Ausbildung der kommenden Generation von Energiefachleuten. Entscheidend wird in Zukunft laut Hofmann ebenfalls ein hürdenfreier Wissens- und Technologietransfer zwischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen sein. Denn Wissen sei neben Kapital die zentrale Ressource für Wertschöpfung im Mittelland.

Kein Weg führt am Ausbau der Netze vorbei

Über die gestiegenen Anforderungen an das Übertragungsnetz referierte der CEO von Swissgrid Pierre-Alain Graf. Kein Weg führe am Ausbau der Netzkapazitäten vorbei, wolle man die Versorgungssicherheit auch in Zukunft gewährleisten, sagte Graf. Der Bau von neuen Kraftwerken oder Speicheranlagen allein werde die Probleme nicht beseitigen. In Anbetracht der Zunahme der Leistungsschwankungen durch Wind- und Solaranlagen wird ein robustes, intelligentes Übertragungsnetz ein zentrales Element der neuen Energiestrategie sein. In Zukunft wird die Integration in das europäische Supergrid an Bedeutung gewinnen, denn der Strommarkt kenne keine geografischen Grenzen. In die Einzelheiten der Technologie der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ), die seit einigen Jahren als eine Option für die Anbindung von Windkraftanlagen vom Meer an das Festland gehandelt wird, führte das Referat von Thilo Krause von der ETH Zürich. Krause bewertete die HGÜ-Technik als eine sehr gute Option, die Übertragungsverluste senkt. Allerdings bestehe noch Forschungsbedarf bei der Gestaltung von HGÜ-Netzwerken sowie der Entwicklung von Bauteilen wie Leistungsschaltern, welche zum Aufbau von HGÜ-Netzen unentbehrlich seien.

Auch Verteilnetze und Endverbraucher stehen vor einem Wandel

Veränderungen zeichnen sich aber auch auf der Ebene der Verteilnetze ab. Diese verwandeln sich von passiven zu aktiven Netzen, in denen heutige Verbraucher wie Gebäude zu Energieerzeugern werden. René Soland von der AEW Energie AG berichtete von einem Projekt in der Gemeinde Rheinfelden, in dem die Auswirkungen dieser verteilten Einspeisung auf das Niederspannungsnetz untersucht wurden. Um die Frage, welche modernen technischen Mittel zur Wahrung der Netzstabilität im Verteilnetz in Zukunft beitragen könnten, drehten sich die Ausführungen von Mario Paolone von der ETH Lausanne. Er zeigte auf, dass eine präzise Überwachung des Netzzustands in Echtzeit bereits heute technisch machbar ist – und zwar im gesamten Verteilnetz. Allerdings sei die Kostenfrage bei solchen auf Telekomsystemen basierten Lösungen vor allem für die kleineren Netzbetreiber ein Hemmschuh. Ueli Walker von den EKZ unterstrich die Bedeutung der Energieeffizienz auf der letzten Meile, also beim Endverbraucher. Intelligente Haustechnik und Stromzähler seien bereits erhältlich, diese werden aber vom Kunden nur variabel eingesetzt, wenn dieser seine Nachfrage auch visuell in Echtzeit kenne. Ein Feldversuch mit den intelligenten Stromzählern habe allerdings eine tiefere Ersparnisquote durch die Kunden ergeben als aufgrund von ausländischen Vergleichs-Projekten erwartet worden war.

Das PSI forscht auf mehreren Ebenen am Energiesystem der Zukunft

Schliesslich zeigten zwei Vorträge von PSI-Forschern die technischen Ansätze, die an unserem Institut erforscht werden und die zum Erfolg der neuen Energiestrategie beitragen sollen. Phillip Dietrich, langjähriger Leiter des Kompentenzentrums für Energie und Mobilität CCEM, zeigte die Vorzüge der chemischen Speicherung von Energie – in Form von Wasserstoff und Methan – auf. Diese seien sowohl für Strom- und Wärmeerzeugung wie auch für die Mobilität flexibel einsetzbar und wiesen eine sehr hohe Energiedichte auf. Alexander Wokaun, Leiter des Bereichs Allgemeine Energie, berichtete im Schlussreferat von den umfassenden Forschungsarbeiten, mit denen das PSI im Forschungsverbund mit anderen Institutionen des ETH-Bereiches die Gestaltung der Energiezukunft der Schweiz unterstützt - von der Ebene der Materialien über Konzeption und Bau von Anlagen bis hin zur Analyse von Energiesystemen. Hervorgehoben hat er die Vision des Energie-Hubs, das sind Energiedrehscheiben, die auf der Ebene von kleinen Gemeinden zur Stabilität der Versorgungsnetze beitragen könnten. Es gehe darum, die vielen kleinen dezentralen Erzeuger und Verbraucher von Strom, Fernwärme sowie von Erdgas und Wasserstoff intelligent miteinander zu verbinden, so dass die lokalen Lastschwankungen der Energieträger minimiert werden. Dabei wies Wokaun darauf hin, dass Lösungen für die Netzstabilisierung, die Speicherung und die Anbindung an die übergeordnete Versorgung von Energie immer auf die örtlichen Besonderheiten von Gemeinden oder Städten zugeschnitten sein müssen.

Über das PSI

Das Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungseinrichtungen und stellt diese der schweizerischen und der internationalen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung. Zu den Forschungsschwerpunkten des Instituts zählen die Themen Materie und Material, Mensch und Gesundheit sowie Energie und Umwelt. Das PSI ist mit 1500 Mitarbeitern und einem Jahresbudget von etwa 300 Millionen Schweizer Franken das grösste Forschungszentrum der Schweiz.