Die kürzlich vom Bundesamt für Energie BFE (siehe ee-news.ch vom 28.11.21 >>) veröffentlichte Studie «Energieperspektiven 2050+» zeigt, wie eine dekarbonisierte Zukunft für die Energieversorgung der Schweiz aus-sehen könnte. Der Wissenschaftliche Beirat der AEE Suisse begrüsst die beschriebenen Szenarien, wonach fossile Brennstoffe für Wärme und Verkehr in erster Linie durch Elektrizität (Wärmepumpen, Elektroautos) ersetzt werden können. Der grösste Teil der Stromproduktion wird durch Wasserkraft (45 TWh) und Photovoltaik (34 TWh mit fast 37 GW Gesamtkapazität) bereitgestellt. Windkraft, Biomasse und Geothermie sowie Verbrennungsanlagen liefern rund 8 TWh Strom.

Photovoltaikzubau Beschleunigung um Faktor 3
Für Photovoltaik, die zu einer Säule des Energiesystems wird, bedeutet dies eine Beschleunigung der jährlichen Installation um den Faktor 3 dank besserer Ausnutzung von Fassaden und Dächern mit grösseren Anlagen. Die heutigen Anreize sind für eine solche Entwicklung jedoch ungenügend. Auch Wasserstoff aus erneuerbaren Energien spielt eine Rolle, z. B. für den Fernverkehr. Die Effizienz von Bau- und Industrieprozessen sowie die CO2-Abscheidung und -Sequestrierung an bestimmten Standorten oder die direkte Abscheidung werden notwendig sein, um die Emissionen der Energieversorgung auf Netto Null zu senken.

Bessere Sommer-Winter-Bilanz dank Windenergie
Mehrere Studien [1] [2] belegen, dass die Transformation des europäischen Energiesystems ebenfalls hauptsächlich auf Solarenergie basieren wird, aber mit einem massiven Ausbau der Windenergie eine erheblich bessere Sommer-Winter-Bilanz aufweist. Diese Erkenntnis gilt auch für die Schweiz. Da Pumpspeicherkraftwerke in Europa nur sehr beschränkt ausgebaut werden können, werden für die sichere und flexible Stromversorgung v. a. elektrochemische (Batterie-)Speicher an Bedeutung gewinnen. Dies bedeutet u. a., dass Überkapazitäten in der erneuerbaren Stromerzeugung bewusst in Kauf genommen werden müssen. Neben der massiven energetischen Sanierung des Gebäudebestandes (mindestens Verdoppelung des heutigen Niveaus) werden auch thermische Speicher und thermische Netze eine wichtige Rolle für die Wärmeversorgung und die zunehmend bedeutsamere Gebäudekühlung einnehmen.

Winterstromimporte von 9 TWh
Herausforderungen bleiben die CO2-freie und erneuerbare Strombereitstellung im Winter sowie die Wärmewende, die ebenfalls auf CO2-freien Strom unter Berücksichtigung des Aussenhandels mit Elektrizität angewiesen ist. In den Energieperspektiven 2050+ sind Winterstromimporte von 9 TWh vorgesehen, hingegen werden Wärmespeicher und erst recht saisonale Wärmespeicher nicht erwähnt. Grosse saisonale Wärmespeicher sind jedoch eine verfügbare Technologie, die mit geeigneten Rahmenbedingungen den Stromimport im Winter reduzieren. Auch wird das Potenzial der Solarthermie in Grossanlagen zur Unterstützung der Fernwärme unterschätzt.

Der Wissenschaftlichen Beirat erachtet als kritisch, dass die Energieperspektiven 2050+ das Potenzial der Wärme-Kraft-Kopplung (WKK) aus CO2-neutralen Energiequellen (Biomasse, Wasserstoff und andere) als Übergangstechnologie zu einem 100 Prozent erneuerbaren Energiesystem nicht angemessen gewichten. Die Wirtschaftlichkeit der WKK könnte durch Netzkonvergenz (z. B. Kopplung an Fernwärme, Komplementarität mit PV im Winter und Nacht usw.) und angemessene Preise für Systemdienstleistungen sogar noch verbessert werden.

Beschleunigung der Transformation bietet deutliche wirtschaftliche Vorteile
Ein proaktives Vorgehen ist angesichts der Dringlichkeit des Klimaschutzes, oftmals aber auch ökonomisch am sinnvollsten – so ist die frühzeitige massive energetische Gebäudesanierung sowie die Dekarbonisierung mittels thermischer Netze innerhalb bestimmter Bandbreiten kosteneffizienter als die heutige schrittweise Umsetzung mit geringer Geschwindigkeit.

Alle genannten Studien zeigen, dass der Übergang gesamtwirtschaftlich attraktiv ist und gleichzeitig Zehntausende neuer qualifizierter Arbeitsplätze sichert. Der Kapitalaufwand erfordert jedoch ein Umsteuern der Kapitalströme, wozu entsprechende Anreize und Rahmenbedingungen geschaffen werden müssen (z. B. durch relative Aufwertung des Vermögenswertes zukunftsfester Anlagen).

Forschung und Entwicklung sowie Aus- und Weiterbildung
Der Wissenschaftliche Beirat weist zudem darauf hin, dass obwohl alle Technologien im Prinzip bereits verfügbar sind, weitere Innovationen und Verbesserungen die Kosten für die Erzeugung, Verteilung und Nutzung von Energie senken werden. Daher braucht es weiterhin Forschung, Entwicklung und Innovation für die Transformation. Um die Entwicklungs- und Umsetzungsgeschwindigkeit zu erhöhen und Skaleneffekte nutzen zu können, müssen neben förderlichen Rahmenbedingungen gemeinsam mit der EU und darüber hinaus strategische Achsen in Forschung und Entwicklung, Demonstration und grossflächiger Umsetzung aufgebaut und forciert werden. Auch eine Zusammenarbeit in der Aus- und Weiterbildung ist dringlich, da sich die Kompetenzanforderungen und Berufsbilder erheblich verändern werden.

[1] Flexible electricity generation, grid exchange and storage for the transition to a 100% renewable energy system in Europe, Michael Child et al. Renewable Energy 139 (2019) 80-101; https://bit.ly/3aEsfjX

[2] 100% Renewable Europe: How To Make Europe’s Energy System Climate-Neutral Before 2050˚, Study by LUT University and Solar Power Europe; https://bit.ly/34Cj1kd

Text: AEE Suisse