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Der weitere Ausbau von erneuerbaren Energien in der Schweiz dürfte sich vor allem auf die Photovoltaik konzentrieren. Einen ambitionierten Plan für den Solarausbau skizzierte Roger Nordmann in seinem Buch «Sonne für den Klimaschutz». Die BKW hat dessen Wirkung auf Stromhandelsbilanz und Versorgungssicherheit nachgerechnet. Wie hoch die volkswirtschaftlichen Kosten eines solchen Plans wären und wer letztlich das dafür notwendige Kapital zur Verfügung stellt, ist eine andere Frage. An eine grobe Schätzung der Systemkosten inklusive Netzausbau, Reservekapazitäten und Importmöglichkeiten werden wir uns zu einem späteren Zeitpunkt wagen.

Am 20. Dezember wird die BKW das Kernkraftwerk Mühleberg abschalten – damit entfallen mehr als 4% der Schweizer Stromproduktion. Die anderen drei Kernkraftwerke werden noch weiter betrieben, aber nicht in alle Ewigkeit. Irgendwann muss die Schweiz die wegfallende Stromproduktion aus der Kernkraft ersetzen. Aber wie? Während sich die technischen und vor allem politisch umsetzbaren Ausbaupotenziale bei Wind- und Wasserkraft in engen Grenzen halten, dürften die Möglichkeiten bei der Solarenergie weit grösser sein. So rechnet etwa das Bundesamt für Energie (BFE) vor, dass bei umfassender Nutzung von Hausdächern und -fassaden theoretisch eine jährliche Solarstromproduktion von 67 TWh möglich wäre – das entspricht etwa der Schweizer Landeserzeugung in 2018.

Klimapolitik durch Elektrifizierung

Warum also nicht einfach die Kernenergie durch Photovoltaik (PV) ersetzen? In seinem Buch «Sonne für den Klimaschutz» skizziert Nationalrat Roger Nordmann einen solchen «Solarplan», der bis 2050 einen Ausbau der installierten PV-Leistung in der Schweiz von heute etwa 2.3 auf 50 GW vorsieht. Durch eine Leistungsbeschränkung – ein sog. «Peak-Shaving» – soll die System- bzw. Netzintegration dieser Anlagen unterstützt werden: Die PV-Stromproduktion würde dadurch auf rund 44 TWh/Jahr beschränkt (statt rund 50 TWh). Nordmanns Plan sieht parallel dazu Massnahmen zur Senkung des CO2-Ausstosses vor, etwa durch den Ersatz fossiler Heizungen durch Wärmepumpen sowie Elektromobilität, wodurch die Stromnachfrage bis 2050 um fast 40% gegenüber heute steigen würde.

Um grösseren Importbedarf zu vermeiden, würden neue Gaskraftwerke in den Wintermonaten rund 8.8 TWh Strom produzieren. Ausserdem unterstellt Nordmann zusätzliche Saisonspeicherung im Umfang von 1.8 TWh, z.B. Power-to-Gas. Ungeachtet der fossilen Kraftwerke wäre die CO2-Bilanz seines Plans positiv: Der zusätzliche CO2-Ausstoss effizienter Gaskraftwerke würde durch Einsparungen bei Verkehr und Heizen mehr als kompensiert – Nordmann rechnet einen Rückgang der Gesamtemissionen im Inland um rund 55% vor.

Gleiche Importe im Winter, mehr Exporte im Sommer

Die BKW hat den von Nordmann skizzierten Solarplan mit dem eigenen Strommarktmodell abgebildet und die Effekte auf die Stromhandelsbilanz sowie die Versorgungssicherheit für das Jahr 2050 simuliert. Der Einsatz der Kraftwerke sowie Importe und Exporte werden dabei durch Marktmechanismen bestimmt. Das gilt auch für die Produktion aus Gaskraftwerken: Um eine Winterproduktion von 8.8 TWh effektiv am Markt abzusetzen, müssten rund 5.6 GW Kraftwerkskapazität ausgebaut werden – das entspricht etwa viereinhalb Mal der Leistung des Kernkraftwerks Leibstadt. Wie im Solarplan vorgesehen, wären die Stromimporte im Winterhalbjahr etwa gleich hoch wie heute (siehe Abbildung 1). Dagegen könnten im Sommer – je nach Umsetzung des vorgeschlagenen «Peak-Shaving» – die Stromexporte aufgrund der enormen Mengen an Solarstrom auf bis zu 8 TWh zunehmen (6.7 TWh in 2018) – und dies trotz komplettem Kernausstieg sowie zusätzlicher Saisonspeicherung.

Abbildung 1

Welchen Einfluss aber hat der Solarplan auf die Stabilität der Versorgung? Ein guter Indikator für die Schweizer Versorgungssicherheit ist die Selbstversorgungsfähigkeit am Winterende. Da die Schweiz über sehr grosse Speicherkraftkapazitäten verfügt, drohen Stromengpässe am ehesten gegen Winterende, wenn die Speicherbecken weitgehend geleert sind und gleichzeitig Stromimporte unterbrochen würden. Die Anzahl Tage einer möglichen Eigenversorgungsfähigkeit mit den Restmengen in den Speichern sowie der Produktion anderer Anlagen ist ein Mass für die Resilienz der Schweizer Versorgung, also für die Widerstandsfähigkeit des Systems bei ausbleibenden Importmöglichkeiten.

Aktuell könnte sich die Schweiz ab Anfang März während rund 21 Tagen selber mit Strom versorgen – würde die gesamte Kernenergie aus der Rechnung ausgeklammert, fällt der Wert auf rund 7 Tage (siehe Abbildung 2). Die Simulationen für den Solarplan Nordmann ergeben für 2050 einen Wert von etwa 28 Tagen. Interessanterweise würde die Resilienz der Versorgung gegenüber heute deutlich ansteigen – wobei der Indikator Entwicklungen in Europa und die damit verbundenen Importmöglichkeiten bewusst ausklammert.

Abbildung 2

Braucht es überhaupt Gaskraftwerke?

Natürlich drängt sich die Frage auf, ob Gaskraftwerke überhaupt nötig sind. Schliesslich dürfte es im Zuge einer strikteren Klimapolitik schwierig werden, Kern- durch Gaskraftwerke zu ersetzen – auch wenn Nordmann in seinem Solarplan einen überaus positiven Netto-Effekt auf den CO2-Ausstoss vorrechnet. Die BKW hat den Solarplan auch unter Ausschluss der Gaskraftwerke gerechnet: Die Winterimporte würden auf knapp 18 TWh ansteigen, die Eigenversorgungsfähigkeit am Winterende auf 7 Tage fallen – also etwa den heutigen Wert ohne Kernenergie.

Das Resultat illustriert, dass der PV-Zubau einen leicht positiven Einfluss auf die Versorgungssicherheit hat. Schliesslich wurde für 2050 eine um knapp 40% höhere Stromnachfrage unterstellt. Bei derart höherem Verbrauch läge die Eigenversorgungsfähigkeit heute ohne Kernkraft bei ungefähr 4 Tagen. Der im Solarplan unterstellte PV-Zubau erhöht diesen Wert somit um 3 Tage. Denn gegen Ende des Winters werden die Tage bereits länger, PV kann im März und April bereits relevante Produktionsmengen generieren.

Trotzdem zeigt die Simulation den entscheidenden Einfluss der Gaskraftwerke auf die Versorgungssicherheit. Ob und vor allem in welchem Ausmass diese tatsächlich nötig sind, lässt sich alleine aus diesen Zahlen nicht herleiten. Schliesslich ist die Versorgungssicherheit auch von den Importmöglichkeiten abhängig. Unabhängig von den schwer prognostizierbaren Entwicklungen im Ausland würden Gaskraftwerke die Resilienz der Schweizer Versorgung deutlich erhöhen.

Technisch keine Utopie, aber zu viel Autarkie

Der Solarplan Nordmann ist keineswegs utopisch. Allerdings ist der Plan zu stark auf ein Autarkieziel ausgelegt, was mit einem unnötig hohen Ausbau inländischer Kraftwerkskapazitäten einhergeht. So würde ein geringerer PV-Ausbau in erster Linie die potenziellen Stromausfuhren im Sommer reduzieren. Dann nämlich wäre – aufgrund geringer Nachfrage und hoher PV-Produktion – ohnehin mit einem europaweiten Überangebot zu rechnen. Die Resilienz der Versorgung dagegen würde durch einen geringeren PV-Ausbau kaum negativ beeinflusst. Ausserdem müssten Gaskraftwerke nicht generell Stromimporte ersetzen. Schliesslich dürfte aus klimapolitischer Sicht der Import erneuerbarer Energie sinnvoller sein, als inländischer fossiler Strom. Gaskraftwerke sollten in erster Linie als Back-up dienen, also als Versicherung für kritische Versorgungssituationen. Hierfür wären aus heutiger Sicht weniger Kraftwerkskapazitäten nötig, als im Solarplan unterstellt. Da diese Anlagen nur in Ausnahmesituationen eingesetzt würden, wäre auch ihr CO2-Ausstoss gering.

Von 2 auf 50 GW bis 2050 – ein ehrgeiziger Plan mit Fragezeichen

Roger Nordmann, SP-Nationalrat und Solarlobbyist, will die Klimaschutzziele mit einem ambitiösen Ausbau der Photovoltaik erfüllen. Er hat dazu ein anregendes Buch geschrieben, das aber auch Fragen aufwirft.

Urs Meister

Urs Meister

Als Leiter Markets & Regulation ist Dr. Urs Meister verantwortlich für das Regulierungsmanagement sowie langfristige Markt- und Preisanalysen bei der BKW. Dabei werden die Auswirkungen veränderter regulatorischer Rahmenbedingungen in der Schweiz und in Europa auf die Märkte und die langfristigen Preisentwicklungen analysiert sowie die Chancen und Risiken für die BKW abgeleitet.

Christian Schütz

Christian Schütz

Energiewirtschafter Christian Schütz arbeitet im BKW Kompetenzzentrum für längerfristige Markt- und Preisentwicklungen. Unter anderem entwirft und evaluiert er dabei Szenarien für die Energiezukunft der Schweiz und Europas.