Wind und Sonne statt Kernkraft und Importe

2034 soll nach einem Beschluss des Bundesrats, der Regierung der Schweiz, mit Leibstadt das letzte Kernkraftwerk der Schweiz abgeschaltet werden. Drei weiteren Anlagen droht schon früher das Aus. Mit der Elektrifizierung etwa des Verkehrs oder der Heizwärmeerzeugung mit Wärmepumpen steigt zudem der Strombedarf kräftig an. Damit muss weit mehr als der heute noch in Kernkraftwerken erzeugte Strom durch erneuerbare Energien aufgebracht werden. Zudem sind auch die Importe der Schweiz ein Dorn im Auge. Denn die sind, anders als der heimische Strom, den vor allem Kern- und Wasserkraftwerke erzeugen, mit hohen Emissionen an Kohlenstoffdioxid (CO₂) belastet, auch wenn die Versorger das nicht wahrhaben wollen. Sie weisen Zertifikate aus Island und Schweden vor, die keinen CO₂-belasteten Strom produzieren. Doch real kommen die Importe vor allem aus Deutschland, Frankreich und Italien und damit oft aus fossilen Kraftwerken.

Versorgungssicherheit in Belgien gerät in Gefahr

Importstrom manchmal 15 Mal klimaschädlicher

Eine unlösbare Aufgabe? Forschende der Universität Genf und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf sehen das nicht so. Mit einer gewaltigen Kraftanstrengung könne die Schweiz es schaffen, alle Ausfälle und zusätzlichen Bedarf zu kompensieren.

Schweizer Strompuffer könnte auch Deutschland helfen

Der Anteil des Importstroms macht derzeit rund 11 % aus. Während der im Inland produzierte Strom rund 40 g CO₂-Äquivalente pro Kilowattstunde verursacht, liegt der Durchschnitt des gesamten Schweizer Strommix – also inklusive Importe – bei rund 108 g. „In Spitzenstunden können es sogar 600 g sein“, sagt Martin Rüdisüli vom „Urban Energy Systems Lab“ der Empa.

Strombedarf steigt um 20 Prozent

Augrund der steigenden Elektrifizierung rechnen die Forschenden mittelfristig mit einem zusätzlichen Strombedarf von rund 12 TWh/a. Das sind gut 20 % mehr als der heutige Verbrauch. „Gleichzeitig müssen wir den Atomstrom ersetzen“, so Elliot Romano vom Institut für Umwelt- und Wasserwissenschaften der Universität Genf. Die Forschenden haben mehrere Szenarien durchgerechnet, um die beste Lösung zu finden.

Erneuerbare sollen extrem stark wachsen

Das Szenario, das hinsichtlich Emissionsreduktion am besten abgeschnitten hat, sieht den Ausbau der Solarenergie von heute mageren 2,7 auf 25 TWh vor. Die Bedingungen für die Photovoltaik (PV) in der Schweiz sind vor allem in den Alpen gut. „Dort erreichen wir mit einem Solarstromertrag von bis zu 265 kWh/m² sogar spanische Verhältnisse“, heißt es bei der Umweltschutzorganisation WWF Schweiz. Zudem lieferten die PV-Anlagen im Winter genauso viel Strom wie im Sommer, anders als Anlagen im Flachland.

Wind kann einen Teil der Winterlücke stopfen

Der Ausbau der Windenergie von heute 0,1 auf stolze 12 TWh ist ähnlich ehrgeizig. „Windenergie fällt mehrheitlich im Winter und in der Nacht an“, so Rüdisüli. „Sie kann also helfen, unsere Importabhängigkeit in diesen Zeiten zu verringern.“ Doch sicher ist das nicht. Es gibt auch in dieser Zeit Flauten und Schwachwind. Im Sommer ist die Schweiz dagegen bereits Stromexporteur, vor allem wegen der Überschüsse aus Wasserkraftwerken, die rund 58 % zur Stromerzeugung beitragen.

Unterirdischer Wärmespeicher im Bau

Anders als viele Politikerinnen und Politiker berücksichtigen die Schweizer Forschenden auch die Wetterabhängigkeit der Erneuerbaren. Vor allem im Sommer wird die neue Stromerzeugungswelt der Schweiz in PV-Anlagen mehr produzieren als das Land verbrauchen kann. Diese Überschüsse sollen künftig nicht mehr exportiert, sondern so umgewandelt werden, dass sie in den erzeugungsschwachen Zeiten, also vor allem im Winter, genutzt werden können. Das größte Potenzial, diese Überschüsse in den Winter zu retten, sehen die Forschenden in „Power-to-X“-Technologien, die die Umwandlung von überschüssigem Strom in speicherbare chemische Energieträger wie Wasserstoff oder synthetisches Methan ermöglichen, sowie in thermischen Speichern wie etwa Erdsondenfeldern. Bei dieser Technik wird Wärme, die mit überschüssigem Strom erzeugt wird, in unterirdische Granit- oder Wasserspeicher geleitet. Im Winter lässt sie sich dann mithilfe von Wärmepumpen wieder nutzen.

Bis 2024 wird auf dem Empa-Gelände in Dübendorf ein Erdsondenfeld fertiggestellt, mit dem die Forschenden das Verfahren testen wollen. Der Untergrund soll unter anderem mit Abwärme von Klimaanlagen aufgeheizt werden.