ETH bestätigt: Keine Stromlücke, wenn Kernkraftwerke länger laufen

Der Originalbeitrag ist als „Schlumpfs Grafik 83“ im Online-Nebelspalter vom 25. September 2023 zu lesen.

Vor kurzem hat das Energy Science Center (ESC) der ETH Zürich eine Studie veröffentlicht, in der die Auswirkungen einer Laufzeitverlängerung der bestehenden Kernkraftwerke und der Bau einer neuen Nuklearanlage auf unser Stromsystem bis 2050 untersucht werden (siehe hier). In der Studie, die im Auftrag des Wirtschaftsdachverbandes Economiesuisse erstellt wurde, kommen die Forscher zum Schluss, dass eine maximale Verlängerung der Betriebszeit der heute laufenden Kernkraftwerke entscheidend dazu beiträgt, die drohende Winterstromlücke bis 2050 zu füllen.

Was wichtig ist:

– Wenn Beznau 1 und 2 65 Jahre und Gösgen sowie Leibstadt 80 Jahre am Netz bleiben, muss die Schweiz im Winter keinen Strom importieren.
– Mit dieser Laufzeitverlängerung könnten gegenüber der geplanten Energiestrategie 11 Milliarden Franken gespart werden.
– Wenn die Schweiz im Jahr 2040 ein neues grosses Kernkraftwerk in Betrieb nimmt, könnte sie im Winter sogar Strom exportieren.

In einem früheren Beitrag habe ich ein ETH-Whitepaper des ESC kritisiert, weil darin kein Netto-Null-Szenario präsentiert wurde, das auf Kernkraft setzt (siehe hier). Damals kombinierte ich die ESC-Daten für Wasserkraft und Verbrauch mit der Annahme, dass Gösgen und Leibstadt 80 Jahre laufen und zwei grosse koreanische Reaktoren neu gebaut werden (Grafik 2 im Beitrag). Damit wäre die Schweiz nicht mehr auf Stromimporte angewiesen.

Drei Szenarien mit Kernenergie

Mit ihrer neuen Studie bezieht das ESC nun zum ersten Mal die Kernenergie ein. Die Autoren untersuchen für den Zeitraum bis 2050 drei neue Szenarien, die sie mit einem Referenzszenario vergleichen. Im Szenario KKW60 nehmen sie an, dass alle vier Schweizer Kernkraftwerke 60 Jahre am Netz bleiben. Im Szenario KKW6580 laufen Beznau 1 und 2 während 65 Jahren und Gösgen sowie Leibstadt während 80 Jahren. Und im Szenario KKW60+ wird das Szenario KKW60 mit einem neuen grossen Kernkraftwerk im Jahr 2040 ergänzt.

Das Referenzszenario stellt praktisch die vom Bundesrat geplante Energiestrategie 2050 dar. Das bedeutet, dass 2034 das letzte Kernkraftwerk abgeschaltet wird, und dass neben einem moderaten Ausbau der Wasserkraft die Leistung der Solaranlagen um gut das Achtfache auf 35 Gigawatt im Jahr 2050 steigt.

Kein Stromimport im Winter mehr nötig

Die folgende Grafik aus der Studie zeigt, wie viel Nettostrom im Winter in den einzelnen Szenarien in den Jahren 2030, 2040 und 2050 importiert werden müsste. Mit Nettostromimport ist der Saldo aus allen Importen und Exporten gemeint.

Im Folgenden konzentriere ich mich auf den Vergleich zwischen dem Referenzszenario und dem Szenario KKW6580 mit den langen Laufzeiten, weil damit die Grenzen erfasst werden. Schauen wir also auf die dunkelgrauen (Referenz) und die gelben (KKW6580) Balken: Ausgehend von aktuell 3 TWh im Winter 22/23 steigt im Referenzszenario der Nettoimportbedarf bis 2050 auf 8 TWh an. Dagegen verschwinden im Szenario KKW6580 die Importe nicht nur, es ist 2050 sogar ein Nettoexport von 1 TWh möglich.

Die spannende Frage ist nun, was passiert, wenn zusätzlich zu dieser Laufzeitverlängerung noch ein neues Kernkraftwerk gebaut würde. Leider sagt die Studie dazu nichts. Denn in dieser wird nur die Kombination eines neuen Kernkraftwerks (1,6 Gigawatt) mit den 60-jährigen Laufzeiten besprochen. Auf der interaktiven Webseite, wo alle Resultate der verschiedenen Szenarien einsehbar sind (siehe hier), findet sich aber ein solches Szenario KKW6580+ trotzdem. Der dabei ausgewiesene Nettoexport beträgt für 2050 satte 6,91 TWh. Man kann sich fragen, warum die Autoren diese attraktive Option in ihrem Bericht ausser Acht lassen.

Weniger Kosten, wenn die Kernkraftwerke am Netz bleiben

Die nächste Grafik aus der Studie informiert über die Kosten der verschiedenen Szenarien.

Der linke Teil der Grafik zeigt die Systemkosten der Stromversorgung bis ins Jahr 2050. Das Referenzszenario, also die Energiestrategie 2050, kostet die Schweiz bis dann 110 Milliarden Franken. Mit der maximalen Laufzeitverlängerung der Kernkraftwerke (Szenario KKW6580) sinken diese Kosten um 11 Milliarden. Und auch die Strommarktpreise, die im rechten Teil der Grafik zu sehen sind, fallen im Szenario KKW6580 gegenüber der Referenz um neun Schweizer Franken pro Megawattstunde.

Zusätzlich werden die Investitionskosten für ein neues Kernkraftwerk geschätzt (links, bei KKW60+). Der dort dunkelrot eingetragene Kostenblock liegt bei etwa zehn Milliarden Franken. Damit verwenden die Autoren annähernd den Preis des bisher teuersten Kernkraftwerkes in Europa. Aber auch so liegen die Systemkosten noch unter denjenigen der Referenz. Und selbstverständlich sind so die wirtschaftlichen Vorteile eines Kernkraftwerkes, das nach 2050 noch 70 Jahre in Betrieb ist, nicht abgebildet.

In der Studie werden diese Befunde so kommentiert: «Ein längerer Betrieb von Kernkraftwerken kann Strom im Winter liefern und somit die Importe während dieser Monate reduzieren. Eine solche zusätzliche inländische Stromerzeugung könnte auch die Gesamtkosten der Stromversorgung senken und den Anstieg der Strompreise abmildern.»

Mit der Energiestrategie 2050 fehlt im Winter viel Strom

Nun stellt sich die Frage, warum die Forscher des ESC nicht auch ein Szenario entwerfen, in dem der Ausbau der Solaranlagen deutlich moderater ausfällt. Denn beim Ausbau der Kernenergie, der hier thematisiert wird, hilft Solarstrom nur bis zu einem bestimmten Grad mit, die Versorgung zu sichern: Grosse Kapazitäten an Sonnenstrom-Leistung schaffen nutzlose Überschüsse im Sommer, helfen aber nur bedingt im Winter.

Um das zu zeigen, müssen wir die einzelnen Monate betrachten:

Diese Grafik zeigt die Stromerzeugung im Jahr 2050 in Monatswerten. Links ist das Referenzszenario abgebildet. Rechts sieht man das KKW6580-Szenario, in dem 2050 noch Gösgen und Leibstadt am Netz sind. Die Stromproduktion ist nach den wichtigsten Trägern gegliedert. Im Referenzszenario links sind das von unten nach oben: Lauf- und Speicherwasser (blau), Solaranlagen (gelb), Biomasse (grün), Pumpspeicher (violett) und Batteriespeicher (rosa). Die schwarze dicke Linie zeigt den Verbrauch im Jahr 2050.

Solarstrom bringt problematische Sommerüberschüsse

Wie man sieht, liegt das Total der Stromerzeugung in den fünf Wintermonaten Januar bis März und November bis Dezember unter dem Stromverbrauch. Deshalb muss in diesen Monaten im Referenzszenario so viel Strom importiert werden, wie mit den grauen Balken ganz oben angegeben ist: In der Summe sind es gut 9 TWh. Und genau diese Winterstromlücke wird im Szenario mit den langen Laufzeiten (rechts) durch den zusätzlichen Atomstrom (orange) praktisch vollständig gedeckt: Einzig im Januar fehlt noch 1 TWh.

Aber dieser Strommix im rechten Bild ist widersinnig: Was soll mit dem massiven Sommerüberschuss geschehen, wenn die Schweiz im Winter nicht mehr auf Importe angewiesen ist? Und wie sollen Stromeinspeisungen, die teilweise mehr als doppelt so hoch sind wie der Verbrauch, vom Netz bewältigt werden? Wohin fliesst der überschüssige Strom?

Darauf gibt es nur zwei Antworten: Entweder regulieren wir einen Grossteil der Solaranlagen während den Spitzenzeiten ab, sodass sie keinen Strom ins Netz einspeisen können. Oder wir installieren nur einen Teil der geplanten Solaranlagen, womit das Stromnetz stabilisiert und die Kosten gesenkt würden. Auf das Durchrechnen der zweiten – für mich einzig sinnvollen – Option muss man beim ESC noch immer warten.