ETH-Whitepaper zur Stromversorgung ignoriert Kernenergie

Der Originalbeitrag ist als „Schlumpfs Grafik 75“ im Online-Nebelspalter vom 26. Juni 2023 zu lesen.

Im Wahlkampf zur vergangenen Abstimmung über das Klimagesetz haben sich Befürworter auf eine ETH-Studie berufen, die zeigen soll, dass das Ziel von Netto-Null-CO2 bis 2050 technisch realisierbar sei. Und das sogar bei relativ günstigen Kosten. Bei dieser Studie handelt es sich um ein sogenanntes Whitepaper mit dem Titel «Versorgungssicherheit in einer Netto-Null-Energiezukunft für die Schweiz» vom Mai 2023 (siehe hier). Verfasst wurde es von 15 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Energy Science Center (ESC) der ETH Zürich.

Was wichtig ist:

– In einem Whitepaper der ETH Zürich wird behauptet, dass die Umstellung des Schweizer Energiesystems auf Netto-Null-Emissionen bei gleichzeitig hoher Versorgungssicherheit technisch machbar sei – trotz steigendem Stromimportbedarf im Winter bis 2050.
– Als unerlässliche Voraussetzungen für eine solche Energiestrategie werden die langfristige Integration der Schweiz in den europäischen Strommarkt und der rasche Ausbau der erneuerbaren Energiequellen identifiziert.
– Alle Aussagen stützen sich auf Computermodelle, die auf weitreichenden Annahmen zum europäischen Stromnetz beruhen.
– Der Bau von neuen Kernkraftwerken vor 2050 wird ausgeschlossen.

Das Whitepaper geht der Frage nach, ob die Schweiz ihr deklariertes Netto-Null-Ziel bis 2050 bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines hohen Grades an Versorgungssicherheit erreichen kann. Dabei werden die Resultate verschiedener an der ETH entwickelter Computermodelle analysiert, mit denen die wichtigsten Parameter des gesamten europäischen Stromsystems simuliert werden. Wegen der für die Dekarbonisierung notwendigen Elektrifizierung des Transport- und Wärmesektors zeigen die Modelle einen Anstieg des jährlichen Strombedarfs bis 2050 von heute 60 Terawattstunden auf 80 bis 100 Terawattstunden.

Deutlicher Anstieg der Winterstromimporte

Dieser Anstieg hat zur Folge, dass der Bedarf an Nettostromimporten im kritischen Winterhalbjahr sogar noch steigen wird – trotz allen in den Modellen verwendeten Effizienz- und Optimierungsmöglichkeiten. Im Whitepaper heisst es dazu: «… wird das Land wohl im Winter noch stärker auf Stromimporte angewiesen sein.» Dieser Befund wird aus der nächsten Grafik ersichtlich. Die Abbildung zeigt den Verbrauch (Last) und die monatliche Stromerzeugung aus Szenario-Ergebnissen im Jahr 2050 in der Schweiz (links) und in den Nachbarländern (rechts) in Terawattstunden.

Beide Teile der Grafik zeigen für die zwölf Monate des Jahres 2050 die Last (schwarze Linie oben) sowie darunter kumuliert die Stromerzeugung für die Schweiz (links) und für unsere vier Nachbarländer (rechts). Im Schweizer Szenario erfolgt die Erzeugung durch Wasserkraft (dunkelblau), Fotovoltaik (PV, goldgelb) und andere Erneuerbare (grün). Dabei wird angenommen, dass das Potenzial der Wasserkraft im Vergleich zu heute nicht verändert wird. Bei der Fotovoltaik aber gehen die Autoren von einem massiven Zubau gegenüber heute aus, wodurch das Potenzial bis 2050 mehr als das Zehnfache von heute beträgt.

Nachbarländer zeigen keine Stromüberschüsse im Winter

Wenn die gesamte monatliche Erzeugung kleiner ist als die Last, muss die entsprechende Lücke mit Nettostromimporten gedeckt werden (grau oben). Dies ist im gezeigten Szenario der Schweiz in allen sechs Wintermonaten und darüber hinaus sogar noch im April der Fall. Die übrigen Sommermonate zeigen teilweise grosse Überschüsse, die nur mit Stromexporten ausgeglichen werden können.

Woher aber soll der Strom kommen, den wir im Winter zusätzlich benötigen? Immer wieder wird im Whitepaper zu recht betont, dass eine solche Energiewende zu Netto-Null nur mit einer möglichst vollständigen Integration ins europäische Netz möglich sei. Dann muss aber in den entsprechenden Wintermonaten überschüssiger Strom in den umliegenden Ländern vorhanden sein. Ein Blick auf den rechten Teil der Grafik, wo der kumulierte Stromertrag unserer Nachbarländer eingetragen ist, lässt Zweifel daran aufkommen: In keinem der sieben Monate, in denen die Schweiz auf Importe angewiesen ist, produzieren unsere Nachbarn Stromüberschüsse.

ESC gibt Daten nicht heraus

Pikant: Auf diese offensichtliche Inkonsistenz der Argumentation geht das Whitepaper überhaupt nicht ein. Zur genauen Abklärung der Fragen, die sich hier stellen, wäre die Kenntnis der Datentabellen zu diesen Grafiken nötig gewesen. Leider wurde mir aber der Zugang zu diesen Zahlen weder durch ESC-Direktor Christian Schaffner, noch durch Studien-Coautor Marius Schwarz gewährt. Auch nach dreifachem Intervenieren wollten oder konnten sie mir die vollständige Zahlentabelle für diese Grafik nicht liefern.

Aber auch so lassen sich Grössenordnungen bestimmen. Nach visueller Berechnung summieren sich die sechs grauen Importbalken in der Schweizer Grafik zu einem Winter-Nettoimportbedarf von 14 Terawattstunden – das ist fast viermal mehr als heute. Woher aber soll dieser Strom importiert werden, wenn unsere Nachbarländer keine Überschüsse haben? Denn das im Paper angeführte Argument der Diversität der Stromquellen ist ja hier bereits eingerechnet: In der Grafik der Nachbarländer zeigen die Wintermonaten teilweise massive Erträge aus Windkraftanlagen, mit denen die Winterschwäche unserer Solaranlagen angeblich kompensiert werden sollten.

70-Prozent-Regel der EU schränkt Importmöglichkeiten ein

Ausserdem wird im Whitepaper erwähnt, dass mit der sogenannten «70-Prozent-Regel» der EU die Importmöglichkeiten der Schweiz eingeschränkt werden könnten. Diese Regel verpflichtet die EU-Netzbetreiber, ab 2025 mindestens 70 Prozent der grenzüberschreitenden Netzkapazitäten für den Stromhandel innerhalb der EU freizuhalten. Dazu das Paper: «Dies könnte sich vor allem in den Wintermonaten negativ auf die Versorgungssicherheit der Schweiz auswirken.» Es bleibt rätselhaft, wie das ESC zum Schluss kommen kann, dass die Versorgungssicherheit des Schweizer Stromsystems in einem solchen PV-Szenario gewährleistet sein kann.

Meine Anfragen beim ESC haben immerhin klar gemacht, dass die Grafik aus dem Paper auf einer noch nicht veröffentlichten Studie basiert – für ein Whitepaper mit dieser politischen Brisanz eine ungewöhnliche Tatsache. Mit eigenen Recherchen bin ich schliesslich auf die Datentabellen zweier Modelle gestossen, die mit dem Lastverlauf des Szenarios Schweiz in der Grafik übereinstimmen (siehe hier). Bei den Erzeugungszahlen weisen sie allerdings Differenzen auf.

Im Whitepaper fehlt ein Szenario mit Kernkraft

Diese Zahlen haben mir ermöglicht, ein eigenes Szenario zu rechnen, das man eigentlich von den Energieexperten der ETH erwarten müsste: Nämlich ein Netto-Null-Szenario unter Einbezug der Kernkraft. Von den ESC-Daten eines dieser Modelle habe ich dabei den Lastverlauf der Schweiz für 2050, die Wasserkrafterzeugung und die Anteile der übrigen Erneuerbaren übernommen. Dazu rechne ich mit dem Stromertrag aus den bestehenden Kernkraftwerken Gösgen und Leibstadt (mit 80-jähriger Betriebszeit) sowie zwei neugebauten Kernkraftwerken des Typus APR-1400. In Abstimmung auf diesen Kernkraft-Input habe ich die massive ESC-Solarerzeugung auf einen Zehntel reduziert.

Den Stromertrag aus den Kernkraftwerken habe ich gemäss Normalbetrieb angenommen: Die vier Kernkraftwerke liefern den gesamten Winter durch und bis in den Mai die volle Leistung. Von Juni bis September ist in jedem Monat ein Werk in Revision. Dies hilft, die Sommerüberschüsse zu verkleinern. Wichtig ist auch, dass die Steuerung der Wasserkraft, die ich aus den ESC-Modellen übernommen habe, dort natürlich auf den grossen Sommerüberschuss aus PV-Strom ausgerichtet ist. Im hier gezeigten Modell mit Kernkraft, könnte der Input aus Wasserkraft also auch anders verlaufen.

Mit Kernkraft erreicht die Schweiz weitgehende Eigenversorgung

Das Resultat spricht für sich: Mit dem Einsatz von vier grösseren Kernkraftwerken erreicht die Schweiz eine vom Ausland weitgehend unabhängige Stromversorgung. Relativ knapp ist die Situation von Januar bis März, danach gibt es nur noch Überschüsse. Man könnte also sogar nur ein neues Kernkraftwerk bauen: der Bedarf an Nettoimporten wäre auch so immer noch viel kleiner als im PV-Modell des ESC.

Den Reaktor vom Typ APR-1400 habe ich bewusst gewählt, weil von diesem südkoreanischen Modell bereits sechs Werke in Betrieb und sieben weitere in Bau oder Planung sind. Zudem arbeiten die Südkoreaner, die das Modell entwickelt haben, an einer sicherheitstechnisch noch verbesserten europäischen Variante. Die Bauzeit der in den Vereinigten Arabischen Emiraten gebauten Werke dieses Typus betrug acht Jahre (siehe hier).

Die Rahmenbedingungen für die Kernkraft ändern

Dieses Kernkraft-Modell würde uns neben einer optimalen Versorgungssicherheit noch weitere Vorteile bringen: der Ressourcenverschleiss durch den forcierten Bau von PV-Anlagen könnte eingedämmt werden, es müssten keine Windanlagen und keine hochalpinen Solaranlagen gebaut und keine zusätzlichen Batteriespeicher installiert werden, und vor allem müsste das Verteilnetz nicht umgebaut werden. Dagegen muss man die ETH-Modelle als «Hochrisikostrategie» bezeichnen, die uns in eine gefährliche Energieabhängigkeit vom Ausland führt.

Leider haben die Autoren des ETH-Whitepapers offenbar keine Ahnung von einem APR-1400 oder anderen marktverfügbaren Kernkraftwerk-Modellen, wenn sie schreiben: «… neue Reaktoren könnten aufgrund … unkalkulierbarer Baukosten und -zeiten wohl aber erst nach 2050 in Betrieb gehen.» Von wissenschaftlichen Energieexpertinnen und -experten sollte man eigentlich erwarten können, dass sie die physikalisch-technischen Vorteile eines Szenarios mit Kernenergie erkennen, und sich deshalb stark machen dafür, dass wir die politischen Rahmenbedingungen so verändern, dass eine sichere Energiezukunft mit Kernkraftwerken in absehbarer Zukunft möglich wird – sicher vor 2050.