Schweizer Winterstromlücke wird grösser wegen Solarstrom und Elektrifizierung

Originalpublikation im Nebelspalter am 21. Juni 2021.

Mit der Energiewende sollen alle Kernkraftwerke durch Photovoltaik ersetzt, und Gebäudeheizungen sowie der Verkehr elektrifiziert werden. Eine Empa-Studie von 2019 zeigt, welche immensen Versorgungsprobleme das schafft – vor allem im Winter.

In einem Stromsystem müssen Angebot und Nachfrage in jeder Sekunde übereinstimmen. Diese physikalische Grundbedingung ist allerdings mit einer schwankenden «Flatterstrom»-Erzeugung aus Photovoltaik-Modulen viel schwieriger zu erfüllen, als mit Bandstrom aus Kernkraftwerken. Das ganze Ausmass dieser Problematik zeigt eine Studie der Empa. Die 2019 im Fachblatt «energies» erschienene Arbeit beleuchtet zwei Themen: Erstens die Folgen einer Substituierung der Kernkraftwerke durch Photovoltaik, und zweitens die Konsequenzen einer Elektrifizierung im Gebäudebereich und der Mobilität. Zudem ist das analytische Vorgehen der Studie exemplarisch: Sie erfasst zeitnah für jede Stunde des Jahres sowohl den Verbrauch, als auch den Input des grünen Solarstroms – nur so gelangt man zu belastbaren Resultaten.

Aus der Differenz dieser Angebots- und Nachfragedaten ergibt sich für jede der 8’760 Stunden des Jahres ein Überschuss- oder Defizitwert. Die Jahreskurven dieser Werte sind im folgenden Bild für den Status quo und zwei Szenarien dargestellt:

(Anklicken der Grafik vergrössert diese)
Alle drei Grafiken in diesem Bild sind gleich aufgebaut: Sämtliche Punkte oberhalb der roten Nulllinie zeigen Überschüsse, alles was darunter ist, sind Defizite – immer für das gesamte Stromsystem der Schweiz, also dominierend aus Wasserkraft gespiesen. Das erste Szenario in der mittleren Grafik (grün) zeigt einen zukünftigen Zustand, in dem als einziger Unterschied der Anteil des bisherigen Atomstroms in der genau gleichen Menge durch Solarstrom ersetzt wird. Die Auswirkungen sind dramatisch: Die Überschüsse im Sommer (in der Mitte) wachsen stark in die Höhe, und entsprechend – bei gleicher Strommenge – vergrössern sich die Winterdefizite massiv. Die entsprechenden Zahlen sind direkt in der Grafik ablesbar (ich konzentriere mich hier auf Defizite): Ausgehend vom Status quo mit einem Jahresdefizit von 6.3 Terawattstunden (TWh) wächst dieses allein wegen der Substituierung der Kernkraftwerke durch Photovoltaik auf 16.9 TWh an.

Astronomisch hohes Defizit

Aber das ist noch nicht alles, denn wir wollen ja auch noch Elektrifizieren. Die Empa-Forscher nehmen deshalb in ihrem zweiten Szenario in der Grafik rechts (blau) an, dass 75 Prozent aller Gebäude mit einer Wärmepumpe ausgestattet, und 50 Prozent des motorisierten Privatverkehrs auf Elektroautos umgestiegen sind. Im Vergleich zur mittleren Grafik zeigt sich dadurch zwar ein moderater Rückgang der Überschüsse (Elektroautos fahren auch im Sommer), aber nochmals auch eine gewaltige Zunahme im Winter vor allem durch den erhöhten Stromverbrauch der Wärmepumpen. Das Ganzjahresdefizit in diesem Szenario, das genau dem entspricht, was wir mit der Energiewende herbeiführen wollen, beträgt astronomische 28.5 TWh.

Aber sogar das ist noch beschönigend, weil der Löwenanteil dieser Defizite im Winter anfällt, was in den Grafiken leicht zu erkennen ist. Da die genauen Zahlen für das Winterhalbjahr in der Studie nicht ausgewiesen werden, habe ich sie aus den Daten, die ich von der Empa erhalten habe, selber berechnet (und bestätigen lassen). Die Winterstromlücke steigt vom Status quo-Wert von 5.2 TWh auf 13.4 TWh im ersten Szenario, und auf 23.1 TWh im Zielszenario.

Strommangellage ist Gefahr Nummer eins

Natürlich darf man diese Zahlen nicht als präzise Angaben über das Anwachsen der Winterstromlücke missverstehen, aber sie stellen doch die besten wissenschaftlichen Schätzungen der Grössenordnungen dar, die wir haben. Und was sie sagen, ist erschreckend: Ausgerechnet im Bereich der Sicherheit der Stromversorgung – eine Strommangellage wurde gerade wieder offiziell als Gefahr Nummer eins in der Schweiz bezeichnet – begeben wir uns mit der angesagten Energiewende auf einen Weg, der schliesslich zur Folge hat, dass uns allein im Winterhalbjahr um die 20 TWh Strom fehlen werden: das ist vier bis fünfmal soviel wie heute!

Was ist dagegen zu tun? Unter Berücksichtigung der physikalischen Bedingungen unseres Elektrizitätssystems, der Notwendigkeit einer mittel- bis langfristigen Dekarbonisierung, aber im Gegensatz zu bisherigen politischen Entscheidungen, schlage ich folgende Lösung vor: 1. die noch verbleibenden Kernkraftwerke laufen so lange wie unter höchsten Sicherheitsstandards möglich, 2. die saisonale Wasserspeicherung wird gefördert, 3. als Ersatz für stillgelegte Kernkraftwerke werden modulare Reaktoren der neusten Generation geplant, 4. der internationale Stromhandel wird liberalisiert und 5. eine vollständig technologieneutrale Forschung wird gefördert.