Weg zum CO2-armen Energiesystem

Wir brauchen k¨¹nftig viel mehr Energie als heute, und wir brauchen sie umweltfreundlich produziert: Allein der Elektrizit?tsbedarf des Landes wird gegen Mitte des Jahrhunderts um 10 bis 50 Prozent ansteigen, wie das Energy Science Center (ESC) der ETH Z¨¹rich in der Studie ?Energiezukunft Schweiz? im Jahr 2011 sch?tzte [1].

Aus heutiger Sicht stellt sich die Situation mit einem Zeithorizont bis 2035 folgendermassen dar: W?hrend der n?chsten 20 Jahre m¨¹ssen wir ¨C selbst bei gleichbleibender Nachfrage ¨C Ersatzkapazit?ten f¨¹r die existierenden Kernkraftwerke in der H?he von 25 Terawattstunden (TWh) aufbauen. Das entspricht rund etwa 40 Prozent des gesamten Stromverbrauchs im Jahr 2015. Gleichzeitig muss die Schweiz auch die Sektoren Geb?udew?rme und Verkehr mit m?glichst klimaschonender Technik optimieren, das heisst Heizungen und Antriebssysteme zumindest teilweise mit CO₂-armem Strom (etwa f¨¹r W?rmepumpen und E-Mobilit?t) elektrifizieren. Das Problem dabei: Die Nachfrage nach erneuerbarer Elektrizit?t wird das inl?ndische Angebot deutlich ¨¹bersteigen. Woher kommt also der Strom f¨¹r diese Herkulesaufgabe, und wo genau setzen wir ihn am sinnvollsten ein?

Atoml¨¹cke mit Erneuerbaren f¨¹llen

Am Laboratorium f¨¹r Aerothermochemie und Verbrennungssysteme haben wir den Sachverhalt analysiert [2]: Da der CO₂-Ausstoss der Schweizer Elektrizit?tserzeugung heute schon sehr gering ist, macht es Sinn, die Kernkraftwerke m?glichst mit CO₂-freiem Strom aus inl?ndischen erneuerbaren Quellen zu ersetzen: Etwa die H?lfte der L¨¹cke durch den Atomausstieg kann ¨C systemvertr?glich ¨C die Photovoltaik kompensieren; den Rest k?nnen biogene WKK-Anlagen (W?rme-Kraft-Kopplung), die erh?hte Produktion durch Wasserkraft und m?glicherweise die Geothermie und die Windkraft bereitstellen [1].

Jeder dar¨¹ber hinausgehende Strombedarf, insbesondere aber jener f¨¹r die Elektrifizierung des W?rme- und Verkehrssektors, erfordert in der Konsequenz also entweder Stromimporte aus der EU oder neue inl?ndische Gaskombikraftwerke beziehungsweise neue WKK-Anlagen. Mein Hauptargument ist hier, dass man jede verf¨¹gbare Kilowattstunde (kWh) CO₂-armer Elektrizit?t priorit?r in demjenigen Energiesektor einsetzen soll, wo sie den gr?ssten Substitutionseffekt f¨¹r das Klima bewirkt: F¨¹r eine solche Substitution kommen die Geb?udew?rme, der Personen- und G¨¹terverkehr auf der Strasse und nicht zuletzt die schlechtesten europ?ischen Kohlenkraftwerke in Frage.

Dort ersetzen, wo es dem Klima am meisten dient

Unsere Analyse [2] nimmt vereinfachend an, dass die Substitution von Brenn- und Treibstoffen in den Sektoren W?rme und Verkehr (a) durch relativ CO₂-arme Elektrizit?t aus Gaskombikraftwerken und (b) durch zus?tzliche Stromimporte aus der EU erfolgt, und untersucht, welche CO₂-Minderungseffekte dadurch jeweils entstehen (siehe nachfolgende Grafik). Erneuerbare Elektrizit?t betrachten wir daf¨¹r nicht, da sie unserer Meinung nach vollumf?nglich f¨¹r den Ersatz der Kernkraftwerke ¨C teilweise auch gesamteurop?isch ¨C zur Verf¨¹gung stehen muss; ansonsten w¨¹rde eine zus?tzliche Verbesserung im Verkehrs- und W?rmesektor mit einer entsprechenden Verschlechterung des heutigen nahezu ?Null-CO₂?-Ausstosses der Schweizer Elektrizit?tserzeugung erkauft.

Der Grafik k?nnen wir folgende Schl¨¹sselaussagen entziehen:

• Der CO₂-Minderungseffekt mit Strom aus Gaskombikraftwerken (mit einem Emissionsfaktor von rund 350g CO₂/kWh) variiert um mindestens einen Faktor 10 je nach Energiesektor und substituierter Technologie. Zum Vergleich: Ein ?lteres Braunkohlekraftwerk emittiert etwa 1`200 g CO₂/kWh.
• Der CO₂-Minderungseffekt mit Strom aus dem EU-Mix (mit einem Emissionsfaktor von 550g CO₂/kWh) ist generell deutlich kleiner und speziell bei modernen PKW-Hybridantrieben inexistent bis klar negativ.
• Im Verkehr sind die spezifischen CO₂-Minderungseffekte am kleinsten. Um aber das relativ grosse absolute Potential der Verkehrselektrifizierung auszusch?pfen, m¨¹sste man in der Schweiz mit einem sehr hohen zus?tzlichen Strombedarf von etwa 15 TWh (oder etwa zwei Kernkraftwerken der Gr?sse von G?sgen) rechnen.

Fazit: Den optimalen Pfad w?hlen

Wenn es k¨¹nftig darum geht, fossile Energie im W?rme- und Verkehrssektor durch CO₂-arme Elektrizit?t zu ersetzen, sollten wir mit Bedacht vorgehen. Nimmt man den Klimaschutz als massgebende Gr?sse, so resultiert ¨¹ber die n?chsten Jahrzehnte ein optimales Preis-Leistungsverh?ltnis, wenn zun?chst die schlechtesten europ?ischen Kraftwerke im Stromsektor, dann die CO₂-intensivsten ?lheizungen ersetzt und zuletzt der motorisierte Individualverkehr (teil-) elektrifiziert werden. Sowohl beim Verkehr als auch beim Geb?udesektor ist es mittelfristig volkswirtschaftlich am sinnvollsten, die ?low-hanging fruits? systematisch zu pfl¨¹cken: Das sind die heute schon realisierbaren Effizienzsteigerungen durch konsequente Hybridisierung im Verkehr und den Wechsel von ?l zu Erdgas zusammen mit energetischen Sanierungen im Geb?udebereich.