Energiestrategie 2050 - Da man nur sehr wenige Zahlen findet was man wirklich bauen muss und was das kostet, habe ich mal selbst nachgerechnet.

1. Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet
Was soll erreicht werden? Ist das realistisch?
Beat Schaerz, MSc, EMBA, 2017-05-09, beatschaerz@gmx.ch

2. Einleitung
Hintergrund, Motivation, Weiteres
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet
Motivation
• Die anstehende Abstimmung ist sehr
wichtig für die Zukunft der Schweiz
• Ich war überrascht wie faktenfrei die
Diskussion im Parlament war – es wurde
vor allem diskutiert wer wie viele
Subventionen kriegt
• In Diskussionen mit Kollegen vom Fach
war ich auch überrascht wie wenige
effektiv mal selber selbst die einfachsten
Grundlagen nachgerechnet haben
• Ich habe mir deshalb die Vorlage genauer
angeschaut und einige grundlegende
Zahlen nachgeschaut und die
Auswirkungen berechnet
• Ich war überrascht als ich das genauer
angeschaut habe und habe deshalb das
Ganze als Präsentation ausgebaut
Weiteres
• Diese Präsentation kann offen geteilt
werden mit allen Personen und Gruppen
die interessiert sind
• Die Materie ist sehr komplex, deshalb sind
viele Darstellungen sehr vereinfacht
• Produktions- und Verbrauchszahlen sind
gemäss Bundesamt für Energie für das
Jahr 2015 (neueste verfügbare Zahlen)
• Zum einfacheren Vergleich sind
Energiemengen in TWh angegeben
• Je nach Verwendung sind die Zahlen nicht
1:1 vergleichbar ( Umwandlungsverluste)
• Die Zahlen sind teilweise grobe
Schätzungen, jedoch ausreichend präzise
um einen Eindruck der Dimensionen zu
erhalten
• USD, EUR und CHF werden als in etwa
gleich angenommen
Hintergrund
• Ich bin Ingenieur EPFL (ETH Lausanne)
und habe mehr als 15 Jahre im Bereich
Energie gearbeitet und habe letztes Jahr
ein EMBA abgeschlossen
• Ich gehöre keiner politischen Partei an und
bin nicht Mitglied einer in diesem
Zusammenhang relevanten Vereinigung
• Ich habe keine finanziellen Interessen in
irgendeiner Richtung betreffend der
Energiestrategie
• Als interessierter Bürger mit genügend
Hintergrundwissen wollte ich mich
informieren und möchte jetzt meine
Schlussfolgerungen mit anderen teilen

3. Energiestrategie
Was sagt die Energiestrategie 2050?
Allgemeine Ziele der Energiestrategie 2050
• Wirtschaftliche & umweltverträgliche Bereitstellung und Verteilung
• Sparsame und effiziente Nutzung
• Übergang zu erneuerbaren Energien
Konkrete Ziele der Energiestrategie 2050
• Produktion von Elektrizität:
• Erneuerbare (ohne Wasserkraft):
• 2015: 1'716 GWh (nicht Teil der Strategie – jedoch zur Info aufgeführt)
• 2020: 4'400 GWh
• 2035: 11'400 GWh
• Wasserkraft:
• 2015: 39'486 GWh (nicht Teil der Strategie – jedoch zur Info aufgeführt)
• 2035: 37'400 GWh
• Reduktionsziele (siehe Tabelle rechts), mehr auf den nächsten Seiten
• Zielvorgaben für totale und elektrische Energie im 2020 und 2035
• Die Ziele sind im Vergleich zum Jahr 2000 angegeben
• Elektrische Energie: -13%
• Totale Energie: -43%
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet
Ziele im Vergleich
• Der Vergleich der Ziele wird erschwert durch den Einfluss des
Wetters auf den Energieverbrauch – je nach Anzahl der Heiztage
variiert der Energieverbrauch deutlich – siehe auch Grafiken auf
nachfolgenden Seiten
• Gemessen am 2015 muss der totale Energieverbrauch um 34%
gesenkt werden, gemessen am 2013 um 38% und im Vergleich zu
2014 (Jahr mit dem mildesten Winter) um 33%
• Wir hatten in den letzten Jahren relativ milde Winter – sollten wieder
härtere Winter kommen so wird der Energieverbrauch steigen

4. Nuklear
Energiequellen und Verbrauch
Wieviel verbrauchen wir heute? Was wollen wir erreichen?
Nuklear
22.1 TWh
Wasser
39.5 TWh
Benzin
29.5 TWh
Diesel
31.6 TWh
Flugbenzin
19.7 TWh
Erdöl
37.2 TWh
Erdgas
31.4 TWh
Andere
23.9 TWh
Thermische: 2.6 TWh
davon nicht erneuerbare: 1.5 TWh
erneuerbare (Abfall): 1.1 TWh
Erneuerbare Total: 1.7 TWh
davon Solar: 1.1 TWh
Wind: 0.1 TWh
Biogas: 0.3 TWh
Holz: 0.2 TWh
Kohle: 1.5 TWh
Holz: 10.2 TWh
Fernwärme: 5.1 TWh
Industrieabfälle: 2.8 TWh
Übrige: 5.7 TWh
Elektrizität
66.0 TWh
Fossile
150.8 TWh
Erneuerbare
Brennstoffe
Produktion Export
Verluste bei
Speicherung
und
Transport
Elektrizität
58.2 TWh
Nicht-
elektrisch
174.7 TWh
Verbrauch
Realität 2015: Produktion und Verbrauch
Elektrizität
45.6 TWh
Nicht-
elektrisch
102.1 TWh
Ziele 2035
-10% (Elek.)
-36%
(bezogen aufs
Total)
-42%
(bezogen auf
nicht-elektrisch)
Erneuerbare
11.4 TWh
SparenNeue Quellen
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet
Die Energiestrategie
besteht zur Hauptsache
aus Sparen, fast 85 TWh.
Dagegen ist die
Erschliessung neuer
Energiequellen, weniger
als 10 TWh, fast
vernachlässigbar.
Nicht-elektrische
Energie (Öl & Gas,
Benzin, Diesel) müssen
um mehr als 40%
reduziert werden
Erneuerbare
1.7 TWh
2015 2035
Zahlen gemäss BFE (Bundesamt für Energie): Gesamtenergiestatistik 2015

5. Verbrauchsentwicklung
Wie sieht die zeitliche Entwicklung aus?
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet
Feststellungen:
• Verbrauch schwankt je nach Jahr und
Witterung (Heizgradtage)
 Hoher Verbrauch trotz günstiger Witterung
• Leichter Rückgang begründet durch
besseres Wetter – sobald ein kaltes Jahr
kommt steigt der Energieverbrauch
 Orange Linie und blaue Balken haben in
etwa ähnliche Tendenzen
• Trotz hohen Investitionen in Effizienz ist der
Verbrauch in den letzten Jahren auf
konstant hohem Niveau
• Woher die weiteren Einsparungen kommen
sollen ist unklar – vor allem Einsparungen
in dem geforderten Ausmass
Schwankungen erfolgen parallel zur
Witterung.
Dank hohen Investitionen in
Energieeffizienz ist es gelungen den
totalen Verbrauch in etwa zu stabilisieren.
Woher die weiteren Einsparungen (34%!)
kommen sollen ist unklar.
Zahlen gemäss BFE (Bundesamt für Energie): Gesamtenergiestatistik 2015
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
-
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035
Heizgradtage(Linieorange)
Energieverbrauch(blau)[TWh]
Energieverbrauch Total
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
-
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035
Heizgradtage(Linieorange)
Energieverbrauch(blau)[TWh]
Energieverbrauch Elektrisch
Heiztage
Heiztage

6. Berechnung
Ausbau der erneuerbaren Energien – was bedeutet das?
5 TWh zusätzlich aus Wind:
• Braucht etwa 1400 grosse Windräder mit 2
MW Nennleistung
 Totale neue Nennleistung: 2'800 MW
 Heute installiert: 75 MW in 64 Windrädern
• Baukosten 2-3 Milliarden Franken
 1 grosses Windrad pro 6000 Einwohner
(also 66 für die Stadt Zürich)
• Details: Siehe nachfolgende Seiten
5 TWh zusätzlich aus Solar:
• Heute: 1'600 MW auf 11'500'000 m2
• Zukunft: Plus 5'300 MW auf 36'800'000 m2
• Baukosten 10-20 Milliarden Franken
• Details: Siehe nachfolgende Seiten
Total Wind und Solar:
• Baukosten 12-23 Milliarden Franken
Elektrische Energie:
• 22 TWh Nukleare Energie werden durch
Sparmassnahmen, erneuerbare Energie
und andere, neue Energiequellen ersetzt
• 9.7 TWh durch erneuerbare Energien
• 12.6 TWh durch Sparmassnahmen
Rechnen wir mal ein Beispiel:
• Gesetz: Es braucht rund 10 TWh durch
erneuerbare Energien
• Nehmen wir an:
• 50% aus Wind
• 50% aus Solar
• Der Rest an erneuerbaren Energien ist
bereits gut ausgeschöpft und hat nur
geringes Potential (und ändert die
Rechnung nur gering)
• Also brauchen wir zusätzlich:
• 5 TWh von Wind
• 5 TWh von Solar
Speicherung:
• Da Wind und Sonne sehr unregelmässig
sind und manchmal über Wochen nur sehr
wenig Leistung liefern (Sonne liefert im
Winter sogar für Monate kaum was)
braucht es zusätzliche Energiespeicher
• Die bestehenden Speicher eignen sich
dafür nicht – die reichen zum Ausgleich des
Verbrauchs zwischen Tag und Nacht
• Wieviel man wirklich braucht ist nicht klar –
hier jedoch einige Abschätzungen
• Zusätzlicher Speicher für die zusätzlichen
Erneuerbaren:
• Eine Woche: 19 Milliarden Franken
• Einen Monat: 83 Milliarden Franken
• Persönlich denke ich, es wird eher einen
Monat sein als eine Woche
• Mehr dazu in den Detail Seiten
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

7. Weitere Überlegungen
Energiestrategie 2050?
Verbrauchsregulierung
• Man könnte schauen, dass der Verbrauch
der Produktion angepasst wird
• Da gibt es sicher Potential, aber kaum
genug – bislang wurde sowas noch
nirgends in nennenswertem Ausmass
realisiert
• Ausserdem bedingt dies Technologien wie
Speicherheizungen (oder andere temporäre
Zwischenspeicher) welche allesamt einen
tieferen Wirkungsgrad haben und den
Energiesparzielen entgegenlaufen
Produktion in der Wüste
• Man könnte Solarenergie in der Wüste
produzieren – da scheint die Sonne
konstanter
• Im Prinzip ja, aber auch da kann es
Sandstürme geben
• Zusätzlich benötigt man riesige Leitungen
welche auch sehr viel Geld kosten
• Ausserdem sind viele dieser Länder instabil
und man riskiert Unterbrüche (oder muss
die Armee zur Sicherung hinschicken)
Auswirkungen
• Die grössten Auswirkungen dürften die rund
1400 Windräder und die zusätzlichen
Leitungen haben – vor allem auf die
Landschaft und die Vögel
Was wenn?
• Was wenn wieder mal ein grosser
Vulkanausbruch kommt wie 1816
(Ausbruch Tambora) und ein Jahr ohne
Sommer folgt?
 Die Sonneneinstrahlung wird durch
Aschewolken abgedeckt (kaum Solar) und
da auch der Wind durch die Sonne
generiert wird dürfte der gering ausfallen.
Subventionen
• Das Geld erhalten Besitzer von Häusern,
Industrieanlagen und Bauernhöfen welche
Solardächer installieren können
• Bezahlt wird dies von den Steuerzahlern
und Stromverbrauchern
 Umverteilung von unten nach oben
Einsparungen
• Der grösste Teil der Energiestrategie wird
durch Einsparungen realisiert
 Woher diese kommen sollen ist unklar
• So etwas wurde noch niemals irgendwo
irgendwann demonstriert – und wir
verwetten unsere Zukunft darauf
• Wir probieren schon lange Energie zu
sparen – haben aber gerade mal den
Anstieg stoppen können
• Wollen wir auf Elektroautos umsteigen
(denn nur so lassen sich die Sparziele bei
nicht-elektrischer Energie realisieren), so
wird der Stromverbrauch nach oben gehen
und nicht nach unten
• Neue Technologien wie LED Lampen
verbrauchen zwar viel weniger Energie,
jedoch zeigt die Realität, dass diese
Einsparungen durch den Rebound Effekt
kompensiert werden
https://de.wikipedia.org/wiki/Rebound_(%C3%96konomie)
 Wenn etwas weniger Energie verbraucht,
wird sein Einsatz günstiger und es wird
deshalb länger und an mehr Orten
eingesetzt
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

8. Zusammenfassung
Energiestrategie 2050?
Fazit
• Wir brauchen eine Energiestrategie
• Die Energiestrategie 2050 funktioniert nicht:
• Unrealistische Sparziele: 85 TWh
• Kaum neue Energie: nur 10 TWh
• Teuer: Baukosten 31-106 Milliarden um die
Energiemenge eines einzigen Kern-
kraftwerks zu ersetzen
• Das Gleiche könnte man für 1.5 Milliarden
haben mit konventionellen Kraftwerken
• Plus Kosten für Sparmassnahmen in
unbekannter Höhe
 Der grösste Teil soll von Einsparungen
kommen – jedoch ist es unklar woher
• Deutschland zeigt gerade eindrucksvoll,
dass es nicht funktioniert:
• Enorme Ausgaben für Subventionen
• Hohe Konsumentenpreise (3x mehr als
USA)
• Trotzdem kaum sinkender CO2 Ausstoss
Totale Baukosten
• Wind: 2-3 Milliarden Franken
• Solar: 10-20 Milliarden Franken
• Speicher: 19-83 Milliarden Franken
• Total: 31-106 Milliarden Franken
• Plus jährliche Kosten für die Erneuerung
der Batteriespeicher von 1.9-8.3 Milliarden
Franken
• Diese Zahlen (auch die höheren) sind
durchwegs optimistisch gerechnet
• Diese Zahlen sind ohne irgendwelche
zusätzlichen Kosten für die zusätzlich
benötigten Leitungen
• Auch die Kosten für die dramatischen
Sparmassnahmen sind nicht eingerechnet
(die sollen 8.5 mal soviel einbringen wie die
neuen erneuerbaren Energiequellen)
• Wir kriegen dafür gerade mal etwas mehr
Energie als das Kernkraftwerk Leibstadt
jetzt herstellt
• Zitat Sigmar Gabriel, SPD:
"Die Energiewende steht kurz vor dem Aus.
Für die meisten anderen Länder in Europa
sind wir sowieso Bekloppte."
https://www.lokalo24.de/lokales/kassel/energiewende-aus-7079780.html
• Man muss davon ausgehen, dass wir
stärker von ausländischem Strom abhängig
werden – es werden wohl einfach mehr Öl
& Gas verfeuert werden
• Mit welchen Massnahmen sollten die
Sparziele erreicht werden? Da bis 2035 die
Ziele erreicht werden sollen, müssten diese
Technologien jetzt bekannt sein.
Ausserdem sollten wir eine Auflistung
erhalten womit wir wieviel sparen.
 Die Politik muss sich noch mal an die
Arbeit machen und einen besseren
Vorschlag präsentieren
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

9. Details

10. Ausbaupotential bei Produktion
Woher soll die Energie in Zukunft kommen?
Welche Energiequellen stehen zur
Verfügung?
Elektrizität:
• Nuklear (momentan 9%): Sollte gemäss
Vorlage ersetzt werden
• Wasser (momentan 16%): Sollte gemäss
Vorlage erhöht werden, jedoch sind
interessanterweise die Vorgaben für 2035
(37.4 TWh) tiefer als heute (39.5 TWh)
Ausbau ist notorisch schwierig, da selbst
kleine Projekte von Umweltverbänden
bekämpft werden
• Thermische (momentan 1%):
Erneuerbare Quellen (Abfall der in KVA
verbrannt wird): Diese dürften jedoch kaum
zunehmen, ausser man will mehr Abfall
produzieren (welcher zuerst mit Energie
produziert werden muss)
Nicht-erneuerbare Quellen: Erdöl & Erdgas
– dies kann jedoch nicht im Interesse der
Umwelt sein.
• Holz & Biogas (momentan 0.2%): Hier
könnte sicher mehr getan werden, jedoch
ist die momentane Produktion sehr gering
und auch ein massiver Ausbau wird da
nicht signifikant helfen
• Solar (momentan 0.5%): Wird als
potentielle Energiequelle angesehen
• Wind (momentan 0.05%): Wird als
potentielle Energiequelle angesehen
Nicht-elektrische Energie:
• Fossile (momentan 63%): Sollten gemäss
Vorlage reduziert werden  CO2
• Holz (momentan 4%): Könnte vermutlich
etwas erhöht werden, jedoch kaum in den
notwendigen Dimensionen da zu wenig
Wald (ausserdem teuer)
• Fernwärme (momentan 2%): Dies ist ein
Nebenprodukt von anderen Energiequellen
und kann nicht unabhängig erhöht werden
– sie kann höchstens häufiger genutzt
werden – das Potential ist beschränkt
• Industrieabfälle (momentan 1%): Das Ziel
ist die Abfälle zu reduzieren, deshalb ist
das Potential beschränkt
• Biogas (momentan 0.7%): Hat kaum das
Potential um die Probleme zu lösen
• Biogene Treibstoffe (momentan 1%): Dies
sind Pflanzen die zu Treibstoff verarbeitet
werden und gehen der Produktion von
Lebensmitteln verloren – kaum im
Interesse der Menschheit, ausserdem
entstehen riesige Monokulturen
Neuere Technologien verwenden nur
Pflanzenabfälle – dies ist jedoch auch
deutlich zu wenig
• Sonne (momentan 1.0%): Kann sicher
helfen, jedoch nur wenn die Sonne scheint
• Umweltwärme (momentan 6.0%): Dies hat
in einigen Fällen sicher Potential, jedoch
kaum bei der Produktion von Elektrizität
(zu tiefe Temperaturen). Ausserdem führen
grosse Anlagen zu Erdbeben, so dass
diese Versuche eingestellt wurden.
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

11. 5 TWh aus Windenergie
Details
Baukosten:
• In Deutschland kostet der Bau von
Windanlagen etwa:
• Kleine (<1 MW): 600-870 EUR/kWh
• Grosse (>1 MW): 770-1030 EUR/kWh
• Berechnen wir das Minimum und
Maximum basierend auf den Zahlen aus
Deutschland:
• Minimum: 600 CHF/kWh
• Maximum: 1'200 CHF/kWh
• Die 2.8 GW installierte Leistung sind
2'800'000 kW
• Baukosten:
• Minimum: 2'800'000 kW * 600 CHF/kW =
1'680'000'000 CHF = 1'680 MCHF
• Maximum: 2'800'000 kW * 1200 CHF/kW =
3'360'000'000 CHF = 3'360 MCHF
• Realistisch gesehen kosten diese
Anlagen etwa 2-3 Milliarden Franken
• Und produzieren im Durchschnitt etwa
soviel wie ein halbes Kernkraftwerk
5 TWh aus Wind:
• Ein typisches, grosses Windrad in der
Schweiz hat eine Nennleistung von etwa
1-3 MW
• Ein 2 MW Windrad könnte in einem Jahr
maximal 17.5 GWh erbringen
• Die durchschnittliche Leistung beträgt
jedoch nur etwa 3.5 GWh
 Der Wind ist nicht konstant
 Halber Wind bedeutet nur etwa 12.5%
Leistung (Abhängigkeit in der 3. Potenz)
 Schweizer Windanlagen produzieren im
Schnitt mit etwa 20% der Nennleistung
(Energiestatistik 2015)
 Das heisst, sie produzieren im Durchschnitt
nur etwa einen Fünftel von dem was sie
könnten
• Um die Ziele zu erfüllen, braucht es etwa
2.8 GW installiert Leistung, das sind 1400
Windräder mit 2 MW Leistung
Verteilung:
• 1 grosses Windrad pro 6000 Einwohner
(also 66 für die Stadt Zürich)
• 1 grosses Windrad pro 20 km2 wenn man
Gletscher, Berge, Seen, Städte und
überbaute Flächen abzählt
• Bei gleichmässiger Verteilung würde das 1
grosses Windrad pro 4.5 km Distanz
bedeuten (in Wäldern und auf dem
landwirtschaftlich genutzten Land)
Bemerkung:
• Man muss davon ausgehen, dass es
deutlich mehr Anlagen brauchen wird, da
nur eine begrenzte Anzahl von guten,
windreichen Standorten zur Verfügung
steht und man auf schlechtere, mit weniger
Auslastung ausweichen muss
Es braucht mindestens 1'400 grosse
Windräder mit einer Nennleistung von 2 MW
mit Baukosten von 2-3 Milliarden Franken
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

12. 5 TWh aus Solarenergie
Details
Baukosten:
• Der Bau von Photovoltaikanlagen zur
Stromerzeugung kostet:
• Grosse Anlagen 1.4 – 3.3 USD pro W
• Kleine Anlagen (Hausdach): 2-5 USD pro W
• Berechnen wir das Minimum und
Maximum:
• Minimum: 1.4 CHF/W
• Maximum: 5 CHF/W
• Die 5.3 GW zusätzliche Leistung werden
benötigt
• Baukosten:
• Minimum: 5'300'000'000 W * 1.4 CHF/W =
7'420'000'000 CHF = 7'420 MCHF
• Maximum: 5'300'000'000 W * 5 CHF/W =
36'500'000'000 CHF = 26'500 MCHF
5 TWh aus Solar:
• In der Schweiz sind momentan rund 1.6
GW Leistung installiert auf einer Fläche
von 11'500'000 m2
• Diese haben 1.56 TWh im 2016 produziert
• Also etwa 135.7 kWh / m2
• Leistungsberechnung:
Wenn eine installierte Leistung von 1.6
GW im Jahr 1.56 TWh produziert, müsste
man weitere 5.3 GW Leistung installieren
um 5 TWh zusätzlich zu erhalten
• Flächenberechnung:
Um weitere 5 TWh zu erzeugen bräuchte
man ein total von 36'860'000 m2
 Das sind 36'860'000 m2 zusätzlich
• Realistisch gesehen kosten diese
Anlagen etwa 10-20 Milliarden Franken
• Bei einem Mix mit je der Hälfte kleinen
und grossen Anlagen sind die Kosten
ungefähr 15 Milliarden Franken
• Und produzieren im Durchschnitt etwa
soviel wie ein halbes Kernkraftwerk
Es braucht etwa 36'860'000m2 zusätzliche
Solaranlagen mit einer Nennleistung von
5.3 GW mit Baukosten von 10-20 Milliarden
Franken
Bei einem Mix mit je der Hälfte kleinen und
grossen Anlagen sind die Kosten ungefähr
15 Milliarden Franken
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

13. Speicherung
Details
Was ändert sich:
• Mit Solar und Wind wird nun auch die
Produktion schwanken, je nach Wind und
Wetter
• Diese Schwankungen sind viel grösser (von
0% bis 100%) und über eine längere
Zeitdauer
• Es kann mal mehrere Wochen kaum Wind
und Sonne haben
• Im Winterhalbjahr wird sehr viel weniger
Strom aus Solar gewonnen
 Statt ungewollten Schwankungen nur im
Verbrauch, hat man sie nun auch in der
Produktion
• Während der Verbrauch nur recht gering
variiert, ändert sich die Produktion von
erneuerbaren Energien dramatisch
Beispiel: Energieproduktion aus Wind und Solar in
Deutschland über mehrere Tage
Weshalb braucht man Stromspeicher
• Strom selbst kann man nicht speichern
(theoretisch schon, praktisch aber nicht),
man muss ihn deshalb in eine andere
Energieform umwandeln
• Deshalb muss nicht nur über ein Jahr
gesehen genügend Energie bereitstellen,
sondern auch zu jedem beliebigen
Zeitpunkt genügend Leistung
Variabilität:
• Der Stromverbrauch schwankt je nach
Tageszeit und Saison
• Konventionelle Kraftwerke liefern konstant
gleich viel Strom (oder können nach
Wunsch auch weniger liefern)
• Damit man nicht so viele Kraftwerke wie
maximal nötig bauen muss, sondern nur
so viele wie im Durchschnitt nötig sind
baut man Speicher – zum Abbau der
Spitzen
• In der Schweiz haben wir Stauseen mit
Pumpspeicherkraftwerken für den
Ausgleich zwischen Tag und Nacht
Wieviel Speicher braucht man?
• Diese Frage ist schwierig zu beantworten
und es gibt verschiedene Untersuchungen
– wenn man die ganzen Schwankungen
auffangen will, dürfte man Speicher für
rund einen Monat brauchen – man könnte
aber auch weniger installieren, z.B. nur
Speicher für eine Woche, würde dann aber
einen guten Teil der Leistung verlieren, da
nicht alle Spitzenleistung gespeichert
werden kann
• Meine Schätzung ist, man benötigt
Speicher für etwas zwischen einer Woche
und einem Monat für die neue erneuerbare
Energie
• Das heisst:
• 1 Woche: 190 GWh
• 1 Monat: 833 GWh
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

14. Speicherung
Details
Baukosten
• Pumpspeicherkraftwerke: 50-150 CHF/kWh
• Batteriespeicher: 100-350 CHF/kWh
• Man geht davon aus, dass Tesla Batterien
für rund 150 USD/kWh herstellt
• Es gibt Schätzungen, dass man die Kosten
bis 2020 auf etwa 100 CHF/kWh senken
wird (und langfristig auf 80 CHF/kWh)
• Nehmen wir bei Batterien den günstigsten
Preis den man in den nächsten Jahren
erwarten kann, das sind 100 CHF/kWh bis
2020, und bei Pumpspeicherkraftwerken
einen Durchschnitt von 100 CHF/kWH
(denn die besten Standorte sind schon
benutzt)
• Die Möglichkeiten bei Pumpspeichern sind
eher begrenzt, da man Bergtäler (und
Hochmoore) fluten müsste. Schon jetzt
zeigt der Widerstand von Umweltverbänden
selbst bei kleinen Projekten das
• Das heisst, man müsste zusätzliche
Speicherkapazität mit Batterien gewinnen
• Andere Speichertechnologien sind
entweder teurer oder haben zu hohe
Verluste
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet
Offizielle Angaben (Studie des UVEK):
• Wenn man die Speicher alleine in der
Schweiz bereitstellen möchte:
• 680 GWh
(nahe meiner Schätzung von einem Monat)
• In der Studie wird behauptet, dass sich der
benötigte Speicher dramatisch reduziert
wenn man mit dem angrenzenden Ausland
(Süddeutschland, …) zusammenarbeitet
• 62 GWh, also 90% weniger  unrealistisch
• Angeblich sei dies weil wir unterschiedliche
Stromnetze haben
• Ich denke das trifft nicht zu, denn bei den
schwankenden Quellen, d.h. den
Erneuerbaren, haben wir jeweils ähnliches
Wetter wie das benachbarte Ausland
• Ausserdem ist ja eines der Ziele, vom
Ausland unabhängiger zu machen
• Im Gegenteil – das Ausland, insbesondere
Deutschland, möchte eher die Schweizer
Stauseen als Speicher nutzen
• Speicher für einen Monat – 833 GWh:
833'000'000 kWh * 100 CHF/kWh =
83'300'000'000 CHF = 83.3 Milliarden CHF
• Speicher für eine Woche – 190 GWh:
190'000'000 kWh * 100 CHF/kWh =
19'000'000'000 CHF = 19 Milliarden CHF
• Selbst im günstigsten Fall betragen die
Baukosten 19 Milliarden CHF
• Batteriespeicher halten 5-15 Jahre und
müssen danach ersetzt werden. Nimmt
man 10 Jahre an, müssen jedes Jahr
Batterien im Wert von 1.9-8.3 Milliarden
CHF ersetzt werden

15. Speicherung
Details
Gibt es andere Möglichkeiten?
• Convert to Gas: Man könnte elektrische
Energie als Gas speichern, allerdings ist
der Wirkungsgrad bei bescheidenen 20%.
Das heisst 80% der Energie geht verloren
 Man müsste 5 mal mehr Windräder bauen
und Solarzellen installieren
• Autobatterien: Batterien von Elektroautos
zum Speichern von Energie benutzen.
• Tesla S mit der grössten Batterie: 100kWh
• Eine Woche Speicher: 1.9 Millionen Fahrzeuge
• Einen Monat Speicher: 8.3 Millionen Fahrzeuge
 Diese Fahrzeuge dürfen dann nicht benutzt
werden, sondern dienen nur als Energiespeicher
• Würde man nur 20% der Batterie reservieren
(was realistischer ist), so dass man trotzdem mit
den Fahrzeugen fahren kann, dann braucht man
die fünffache Menge:
• Eine Woche Speicher: 9.5 Millionen Fahrzeuge
• Einen Monat Speicher: 41.5 Millionen Fahrzeuge
 Dies ist keine Lösung – statt teure Batterien in
noch teurere Autos einzubauen, kauft man
besser nur die Batterie
Vermutlich braucht man Speicher für den
Wind und Solar Strom für einen Monat.
Dieser kostet rund 83 Milliarden Franken.
Selbst wenn man nur Speicher für eine
Woche baut kostet dies 19 Milliarden CHF.
Batterien halten nur 5-15 Jahre – tauscht
man diese alle 10 Jahre aus entstehen
Kosten von 8.3 resp. 1.9 Milliarden
Franken pro Jahr.
Aber wir haben ja schon Speicher
• Das stimmt – allerdings werden die bereits
benutzt um die Verbrauchschwankungen
abzudecken – man kann vermutlich einen
Teil abdecken, braucht aber sicher mehr
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet

16. Kernkraftwerke

17. Kernkraftwerke
4. Generation der Kernkraftwerke
Wie kommen wir zu den heutigen KKWs?
• Man unterscheidet heute 4 Generationen:
1. Frühe Prototypen
2. Kommerzielle Verwendung
3. Verbesserte Designs / Sicherheit
4. Neue Designs
• Die heute im Betrieb stehenden
Kernkraftwerke der Schweiz gehören der
2. Generation an
• Diese basieren auf einem Design des US
Militärs für Atom U-Boote
• Damals gab es viele Vorschläge
• Der Druckwasserreaktor wurde gewählt
• Geeignet für den Einsatz in U-Booten
• Produziert Plutonium für Atomwaffen
• Da dieser Typ bereits fertig entwickelt war,
wurde er auch für Kraftwerke eingesetzt
• Die Energieerzeuger wollten keine Risiken
eingehen mit der Kommerzialisierung von
besser geeigneten Typen
Kernkraftwerke der 4. Generation sind
inhärent sicher und werden mit dem Abfall
der bestehenden Kernkraftwerke betrieben
 Entsorgen vom Atommüll
Ausserdem können sie dank höherer
Temperaturen direkt Hydrazin produzieren,
welches als Ersatz für Benzin und Diesel
genutzt werden könnte.
• Leider handelt es sich dabei um ein
"idiotisches" Design
• Nur 2-3% des Brennstoffs werden
verbraucht – es entstehen riesige Mengen
an langlebigen Abfall
• Design ist nicht ausfallsicher – es braucht
zusätzliche Sicherungsmassnahmen welche
nicht ausfallen dürfen – sonst Fukushima
(Tschernobyl ist eine andere Geschichte)
• Die Reaktoren welche in Fukushima
ausgefallen sind waren uralt, noch älter als
Mühleberg – leicht neuere Kernkraftwerke
daneben haben ohne Katastrophe überlebt
(auch Mühleberg hätte überlebt)
Kann man das besser machen?
• Bereits in den 60er Jahren sah man
Designs welche besser für den zivilen
Gebrauch geeignet wären
• Leider waren da die Druckwasserreaktoren
des Militärs bereits fertig entwickelt – und
deshalb haben wir jetzt diese im Einsatz
• Mit der 4. Generation, welche auf den
Vorschlägen (und Prototypen) aus den 60er
Jahren basiert, will man dies nun ändern
Energiestrategie 2050 – Nachgerechnet
Die 4. Generation:
• In China geht momentan ein solches
Kraftwerk in Betrieb, weitere folgen in
Indien und Russland (evtl. USA)
• Vorteile:
• Sie werden mit dem Abfall bestehender
Kernkraftwerke betrieben und verbrauchen
diesen zu 99%, der Rest ist vergleichsweise
einfach zu handhaben
• Sind inhärent sicher – bei Problemen kann
man einfach weggehen – "Walk away safe"
• Werden bei hohen Temperaturen betrieben
(über 1000°C), dies erlaubt die direkte
Produktion von Hydrazin, welches als Ersatz
für Benzin benutzt werden kann