Potenziale zur Stromproduktion und -versorgung

Abbildung 2.1 zeigt die aktuelle⁵² Stromproduktion in der Schweiz. Erdgas⁵³ wird momentan nur in BHKW zur Stromproduktion genutzt, nicht in grossen GuD-Kraftwerken. Die Stromproduktion mit Geothermiekraftwerken und Brennstoffzellen ist heute noch inexistent bzw. vernachlässigbar.

52 Jahr 2015; neuere konsistente Statistiken waren bei der Erstellung dieses Berichts nicht verfügbar.

53 Die Kategorie “fossile Brennstoffe” wird hier komplett den Erdgas-BHKW zugerechnet. Dies ist nicht ganz korrekt, es wird auch eine geringe Menge an Strom von Diesel-BHKW produziert. Genaue Zahlen sind jedoch nicht verfügbar.

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Abbildung 2.1: Stromproduktion in der Schweiz im Jahr 2015 (BFE/SFOE 2016e, BFE/SFOE 2016g).

Abbildung 2.2 zeigt die ermittelten „ausschöpfbaren Potenziale“⁵⁴ zur Stromproduktion und Stromversorgung mit verschiedenen Brennstoffen und Technologien in der Schweiz und für Stromimporte im Jahr 2050. Technische Potenziale sind bestimmten Einschränkungen ausgesetzt, sei es aus wirtschaftlichen, ökologischen, politischen oder gesellschaftlichen Gründen. Diese Einschränkungen reduzieren die technischen Potenziale. Als ausschöpfbares Potenzial wird hier in Übereinstimmung mit der Terminologie des BFE die Schnittmenge des ökologischen und erweiterten wirtschaftlichen Potenzials definiert. Bei Technologien, die fossile Brennstoffe nutzen, ist die Stromproduktion technisch lediglich durch die Import-kapazitäten für Erdgas limitiert; in der Praxis sind jedoch auch politische und wirtschaftliche Faktoren limitierend. Stromimporte sind durch die Stromübertragungsinfrastruktur einge-schränkt; die dargestellten Mengen an Strom aus Wellen- und Gezeitenkraftwerken bzw.

solarthermischen Kraftwerken sind lediglich als erste, rudimentäre Schätzungen zu verstehen. Zahlen für die geschätzten Potenziale in den Jahren 2020 und 2035 sind in den Datenblättern zu den einzelnen Technologien angegeben.

Unter den Erneuerbaren in der Schweiz weisen PV-Anlagen das grösste Potenzial auf; die Unsicherheiten sind jedoch relativ gross und spiegeln sich in der angegebenen Bandbreite wider. Die Unsicherheiten sind noch um einiges höher für die Geothermie, da eine Stromproduktion mit EGS in der Schweiz erst noch erfolgreich demonstriert und umgesetzt werden muss. Die Potenziale für Strom aus Erdgas-GuD-Kraftwerken und BHKW sowie Brennstoffzellen sind nicht quantifiziert, da der Einsatz dieser Technologien vor allem von politschen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen abhängt. Stromimporte aus CSP-,

54 Terminologie bzgl. Potenzialen: Kapitel 5.1, basierend auf (BFE/SFOE 2007a). Der hier verwendete Begriff

„ausschöpfbares Potenzial“ entspricht dem technischen Potenzial unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und ökologischer Einschränkungen. Gesellschaftliche Faktoren sind zum Teil berücksichtigt. The corresponding term in english is „exploitable potential“.

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Wellen- und Gezeiten-, sowie Kohlekraftwerken werden von der vorhandenen Strom-übertragungsinfrastruktur sowie politischen Rahmenbedingungen limitiert sein und sind dementsprechend ebenfalls mit grossen Unsicherheiten verbunden.

Abbildung 2.2: „Ausschöpfbare Potenziale“⁵⁵ zur zusätzlichen Stromproduktion und -versorgung im Jahr 2050 (im Vergleich zu 2015). GuD: Gas- und Dampfkraftwerk; BHKW: Blockheizkraftwerk; EGS: „enhanced geothermal systems“; CSP: „concentrated solar power“; EUMENA: Europa, Mittlerer Osten, Nordafrika;

“Kohle” umfasst Stein- und Braunkohle. *Das PV-Potenzial beinhaltet hier nur Dachanlagen, keine Anlagen auf Fassaden – das nachhaltige Potenzial von Fassaden-Anlagen in der Schweiz wird auf 3-5.6 TWh/a geschätzt.

Diese technologiespezifischen Potenziale werden im Folgenden erläutert.

2.2.1 Grosswasserkraft

Die angegebene Bandbreite für Grosswasserkraft basiert auf einigen Abschätzungen der letzen Jahre, die recht gut übereinstimmen (BFE/SFOE 2012b, BFE/SFOE 2013c, Filippini and Geissmann 2014). Darin wird eine Reihe von möglichen Standorten für neue Grosswasser-kraftwerke identifiziert. Die Realisierung dieser Projekte bzw. auch der Ausbau von vor-handenen Anlagen wird oft von fehlender Akzeptanz verhindert. Zusätzlich verringert die aktuelle Lage am Strommarkt die Wirtschaftlichkeit von Wasserkraftwerken. Die zukünftige Entwicklung der Wasserkraft wird hauptsächlich von den wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen abhängen. Neue Gesetzgebung bzgl. Restwassermengen, die die Stromproduktion vorhandener und neuer Kraftwerke reduziert, muss in den Potenzialabschätzungen berücksichtigt werden.

55 Siehe Kapitel 5.1 bzgl. Definition der Potenzialbegriffe.

83 2.2.2 Kleinwasserkraft

Das Potenzial für Strom aus Kleinwasserkraftwerken ist relativ gering, aber nicht ver-nachlässigbar (BFE/SFOE 2012b). Neue Kraftwerke werden jedoch oft von nicht gegebener Akzeptanz verhindert. Dazu kommt, dass Strom aus Kleinwasserkraftwerken üblicherweise teuer und ohne Subventionen kaum konkurrenzfähig ist. Der Ausbau der Kleinwasserkraft wird in Zukunft daher hauptsächlich von der Gestaltung der Einspeisevergütung und der gesellschaftlichen Akzeptanz abhängen.

2.2.3 Strom aus Windturbinen

Die Windbedingungen in der Schweiz sind für die Stromerzeugung weniger vorteilhaft als in anderen Ländern. Dennoch ist ein substanzielles Potenzial für den Ausbau der Windenergie vorhanden (BFE, BAFU et al. 2004a, BFE, BAFU et al. 2004b, BFE, BAFU et al. 2004c, ARE 2015b, ARE 2015a). Ähnlich wie bei der Wasserkraft scheitern neue Windkraftwerke oft an lokalem Widerstand. Auch wirtschafliche Einschränkungen müssen berücksichtigt werden.

Insgesamt wird der Ausbau der Windenergie vor allem von legislativen Rahmenbedingungen sowie von finanziellen Anreizmassnahmen abhängen.

2.2.4 Fotovoltaik

Das Potenzial für Strom aus PV-Anlagen ist in der Schweiz unter allen erneuerbaren Technologien am höchsten, auch wenn nur Dachanlagen berücksichtigt werden. Die dar-gestellte Bandbreite entspricht der zusätzlichen Stromproduktion aus neuen Anlagen auf Hausdächern, die sich für PV-Anlagen gut eignen (Cattin, Schaffner et al. 2012, swisstopo 2012); technische, gesellschaftliche und wirtschaftliche Einschränkungen sind hier berücksichtigt, ebenso die zu erwartende technische Entwicklung. Im Gegensatz zu anderen Erneuerbaren gibt es bei Fotovoltaik wenig Akzeptanzprobleme und eine weitgehende Realisierung des Potenzials erscheint realistischer. Da Strom aus PV-Anlagen noch vergleichsweise teuer ist, wird der weitere Ausbau in den nächsten Jahren noch von staatlichen Unterstützungsmassnahmen und einer geeigneten Regulierung abhängen. Es muss auch berücksichtigt werden, dass eine erfolgreiche Integration von grossen Mengen an PV-Strom aus dezentralen Anlagen, die unregelmässig erzeugt werden, geeigneter Massnahmen aus Systemperspektive bedürfen; dies betrifft etwa den Ausbau des Stromnetzes oder den Einsatz von Stromspeichern.

2.2.5 Strom aus Biomasse

Das höchste Potenzial für Strom aus Biomasse ergibt sich aus einer besseren Nutzung von Gülle und holzartiger Biomasse. Momentan wird nur ein kleiner Teil der in der Landwirt-schaft anfallenden Gülle energetisch genutzt. Auch bei holzartiger Biomasse kann einerseits noch eine Menge Biomasse zusätzlich genutzt werden, andererseits kann mit einem Teil des heute nur für Wärme genutzen Holzes in BHKW zusätzlich Strom erzeugt werden.

Die Realisierung des Biomassepotenzials stösst auf einige Hindernisse, vor allem logistischer und wirtschaftlicher Art. Im Gegensatz zu anderen Erneuerbaren wie PV und Windkraft wird nicht erwartet, dass die Stromproduktionskosten bei Biomassetechnologien in Zukunft nennenswert sinken werden, was auch an den relativ hohen Biomassepreisen liegt. Weiter muss berücksichtigt werden, dass Biomasse nicht nur zur Stromproduktion genutzt werden kann, sondern auch als Treibstoff und Wärmequelle. Mögliche Importe von Biomasse werden in der vorliegenden Arbeit nicht untersucht.

84 2.2.6 Geothermie

Das hier angegebene Potenzial für Strom aus Geothermie weist unter allen Optionen zur Stromproduktion in der Schweiz die höchste Unsicherheit auf. Die Funktionalität von EGS-Anlagen in der Schweiz muss erst demonstriert werden, aus technischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Sicht. Das dargestellte Potenzial entspricht dem politischen Langzeitziel, welches nur dann erreicht werden kann, wenn die heute bestehenden geologischen, gesetzlichen, technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Hürden überwunden werden können (Hirschberg, Wiemer et al. 2015). Der zentrale wirtschaftliche Aspekt ist die Nutzung der grossen Abwärmemengen. Passende Standorte, an denen dies sinnvoll möglich ist, müssen identifiziert werden.

2.2.7 Wellen- und Gezeitenkraftwerke

Strom aus Wellen- und Gezeitenkraftwerken im Atlantik an den Küsten vor bzw. an den Küsten von Portugal, Spanien und Frankreich könnte in die Schweiz importiert werden. Die Technologie ist jedoch noch nicht kommerziell einsatzfähig und das Potenzial dementsprechend unsicher. Es ist auch vergleichsweise gering: Das hier geschätzte maximale Potenzial entspricht bereits 10% der möglichen Stromproduktion aus Wellen- und Gezeitenkraftwerken an Europas Westküste.

2.2.8 Solarthermische Stromproduktion

Im Vergleich zu Strom aus Wellen- und Gezeitenkraftwerken scheint das Potenzial für Strom aus solarthermischen Kraftwerken in für die Schweiz interessanter Distanz (d.h. Südeuropa, Nordafrika und Mittlerer Osten) bedeutend höher zu sein. Auch die Technologie ist weiter entwickelt und hat in einigen Ländern wie z.B. Spanien schon Marktanteile erlangt. Eine Anwendung in grossem Massstab scheint jedoch speziell in nicht-europäischen Ländern schwierig zu sein und die Verfügbarkeit von Strom aus Kraftwerken in Nordafrika und dem Nahen/Mittleren Osten für die Schweiz ist aus heutiger Sicht fragwürdig. Folglich wird hier nur mit der Verfügbarkeit von höchstens 1% des technischen Potenzials solarthermischer Kraftwerke in der EUMENA-Region⁵⁶ für die Schweiz gerechnet.

2.2.9 Kernenergie

Das ausgewiesene Potenzial von Null spiegelt die aktuelle Haltung der Schweizer Politik wider, da angenommen wird, dass keine neuen Kernkraftwerke in der Schweiz errichtet werden.

2.2.10 Strom aus Erdgas und Kohle

Die Stromerzeugung mit Erdgas in der Schweiz – in zentralen GuD-Kraftwerken oder de-zentralen BHKW – sowie der Import von Strom aus Kohlekraftwerken ist technisch kaum limitiert, sondern hängt von wirtschaftlichen, politischen, regulatorischen, gesellschaflichen und ökologischen Rahmenbedingungen ab; z.B. von der Preisgestaltung für CO2-Emissionen und der nationalen und internationalen Klimapolitik. Solche Faktoren liegen ausserhalb des Rahmens dieser Analyse und daher sind hier für Strom aus Erdgas und Kohle keine Potenziale angegeben. Einschränkende Faktoren bzgl. Klimaschutz könnten mit einer Abscheidung von CO2 aus den Kraftwerksemissionen und anschliessender geologischer

56 EUMENA: Europa, Mittlerer Osten und Nordafrika.

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Speicherung zum Teil eliminiert werden. Ob und wann CCS in der Schweiz und in Europa erfolgreich umgesetzt werden kann, ist jedoch höchst unsicher.

2.2.11 Brennstoffzellen

Ähnlich wie bei Erdgas GuD-Kraftwerken und BHKW ist die Stromproduktion mit Brennstoff-zellen in der Schweiz technisch hauptsächlich durch die Erdgasimportkapazitäten eingeschränkt. Das hier als Maximum angegebene Potenzial entsprich der Stromproduktion aus Brennstoffzellen, die alle heutigen Öl- und Gasheizungen in der Schweiz ersetzen würden. In der Praxis werden vor allem wirtschaftliche Einschränkungen ausschlaggebend für den Einsatz von Brennstoffzellen sein.