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Risiken der erneuerbaren Stromversorgung

 

Mit der Energiestrategie 2050 (ES 2050) will die Schweiz Kernkraft durch erneuerbare Energie ersetzen. Diese Umstellung birgt neuartige Risiken von Stromausfällen – in einem Land, in dem eine sehr zuverlässige Stromversorgung erwartet wird. Die Forschenden haben herausgefunden, dass verschiedene Kombinationen einheimischer und importierter Wind- und Solarenergie machbar sind und dass eine grosse Mehrheit der Bevölkerung einen solchen Mix befürwortet.

Hintergrund (abgeschlossenes Forschungsprojekt)

Wasserkraft und andere Quellen decken derzeit rund 70 Prozent des Schweizer Stromverbrauchs. Die restlichen rund 30 Prozent müssen von der Kernkraft zu erneuerbaren Energien verlagert werden. Dies bringt neuartige Risiken mit sich:

  • Unregelmässigkeit (z. B. kein Sonnenschein, kein Wind oder gefrorene Flüsse)
  • Beschädigungen am Elektrizitätsnetz durch extreme Wetterereignisse (Sturm, Vereisung, Erdrutsch usw.)
  • gesellschaftlicher Widerstand gegen die volle Potenzialausschöpfung erneuerbarer Energien (z. B. gegen Solarpanels oder Windturbinen) und gegen den Bau von Stromleitungen.

Es bestehen jedoch Möglichkeiten, um diese Risiken mit erneuerbaren Energien auszugleichen: Windkraftanlagen in der Schweiz sind zwar nicht sehr beliebt und die Windverhältnisse sind nicht stabil, sie lassen sich jedoch leicht an das Stromnetz anbinden. Solarstrom aus Nordafrika ist verlässlich und akzeptiert, erfordert aber Stromleitungen durch mehrere Länder.

Ziel

Dieses Projekt unterstützt politische Entscheidungsträger in der Beurteilung, in welchem Umfang und an welchen Orten die Schweiz eine erneuerbare Stromproduktion anpeilen sollte. Untersucht wurden die genannten Risiken bezüglich vier wesentlicher Optionen beim Ausbau der erneuerbaren Stromproduktion: Windkraft in der Schweiz, Photovoltaik (PV) auf Schweizer Gebäudedächern und in Solarparks, Offshore-Windparks in der Nordsee und solarthermische Kraftwerke (CSP) in Nordafrika.

Resultate

Die Studie hat ergeben, dass die Schweiz aus der Kernkraft aussteigen und zu erneuerbaren Energien wechseln kann, ohne Versorgungslücken befürchten zu müssen, sofern sie nicht ausschliesslich auf PV setzt. Dies ist möglich, weil die Schweizer Wasserkraft Schwankungen in gewissem Umfang ausgleichen kann. Dies gilt jedoch im Winter nur bedingt, da dann der PV-Output gering ist und die Schweizer Flüsse relativ wenig Wasser führen. Windkraft aus der Nordsee ist besonders geeignet für das Schweizer Stromsystem, da sie stabiler verfügbar ist als Solarenergie und im Winter mehr Elektrizität erzeugt. Darüber hinaus sind Nordsee-Windkraft und Solarkraft aus Nordafrika vermutlich günstiger als Erdgas.

Die Gefahr von Stromausfällen durch extreme Wetterereignisse hängt von den Quellen ab: Das Risiko kann künftig durch einen hohen Importanteil, ausreichende Redundanz in den Übertragungskorridoren, hochwertige Ausrüstung und ausgereifte Verfahren minimiert werden. Zudem stellt Schweizer Wasserkraft einen kurzfristigen Puffer dar.

Das Forschungsteam führte eine Umfrage bei der Schweizer Bevölkerung durch. Diese ergab eine eindeutige Präferenz für Solarstrom und in geringerem Ausmass für Windenergie, wobei die Anlagen in bestehenden Industrie- und Gewerbegebieten gebaut werden sollten, auch in Skigebieten. Bei den Befragten liessen sich fünf Gruppen unterscheiden, drei davon mit einem klaren Profil: «Pro Erneuerbare», «Pro Schweiz» und «Pro Landschaft». Die grössten Gruppen sind jedoch die «Moderaten» und die Gruppe «Contra Status Quo», die Kernkraft ablehnt. Alle Gruppen ausser «Pro Landschaft» (95 Prozent der Befragten) bevorzugen Strom aus der Schweiz, und alle Gruppen ausser «Pro Schweiz» (84 Prozent der Befragten) akzeptieren Importe von erneuerbarem Strom, vorzugsweise aus Kraftwerken, die von Schweizer Versorgern betrieben werden. Erdgas ist weniger beliebt als einheimische oder importierte erneuerbare Energie.

Bezüglich Solarparks in der Schweiz besteht ein Spannungsfeld zwischen der Landnutzung für Natur bzw. Landwirtschaft und Infrastruktur. Ausserdem macht die Notwendigkeit einer Bewilligung und Netzanbindung diese für Versorger bei den aktuellen Grosshandelspreisen von Elektrizität unattraktiv. PV von Hausdächern steht nur in Konkurrenz zu den Strompreisen für Privathaushalte, die aufgrund von Netzgebühren und Steuern höher sind. PV nicht auf Gebäuden, sondern auf anderen Infrastrukturen zu installieren, beispielsweise auf Lawinenverbauungen, ist möglich, solche Projekte sind aber noch in der Versuchsphase und teuer.

Bedeutung

Bedeutung für die Forschung

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sehen zwei neue Richtungen für weiterführende Forschung:

  • Entwicklung von Methoden zur Visualisierung der Energie-Infrastruktur in der bestehenden Landschaft, um die Akzeptanz zu analysieren, und
  • empirische Untersuchung der Netzanfälligkeit mittels GIS-basierter Analysen der räumlichen und zeitlichen Korrelation von Wettermustern und Netzstörungen.

Bedeutung für die Praxis

Für die Umsetzung der ES 2050 wurden zwei wichtige Faktoren identifiziert:

  • Die ES 2050 kann um den Import von Wind- und Solarenergie erweitert werden, da diese günstiger scheinen. Die entsprechenden Anlagen sind bevorzugt im Besitz von Schweizer Unternehmen und werden durch diese betrieben.
  • Die Auslegung der ES 2050 ist je nach lokalen, kantonalen und nationalen Akteuren unterschiedlich. Solange es kein Forum gibt, um diese divergierenden Prioritäten aufzulösen, sind Konflikte und Verzögerungen zu erwarten.

Originaltitel

New risks: Potential supply interruptions and stakeholder views on the growth of renewable electricity in Switzerland

Projektverantwortliche

  • Prof. Anthony Patt, Institute for Environmental Decisions Natural and Social Science Interface, ETH Zürich
  • Dr. Oscar van Vliet, Departement Umweltsystemwissenschaften, ETH Zürich