Strom: So lässt sich CO2-Fussabdruck halbieren

Wie lässt sich der CO2-Fussabdruck des Stromverbrauchs in der Schweiz reduzieren? Eine Studie hat sieben Szenarien durchgespielt. Als bestes wurde – zusätzlich zu Importen – ein im Inland erzeugter Mix aus Wind- und Sonnenergie identifiziert. 

Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen verursachen etwa ein Viertel der gesamten Treibhausgasemissionen in Europa. In der Schweiz, wo die Elektrizität hauptsächlich durch Kern- und Wasserkraftwerke erzeugt wird, macht diese Produktion nur 2 Prozent der Treibhausgasemissionen aus. 

Strombedarf steigt um 20%

Das Problem ist der «kohlenstoffintensive» importierte Strom, der in der Schweiz 11 Prozent des Verbrauchs deckt. Während der im Inland produzierte Strom rund 40g CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde verursacht, liegt der Durchschnitt des gesamten Schweizer Strommix – also inklusive Importe – bei rund 108g. «In Spitzenstunden können es sogar bis zu 600g sein», sagt Martin Rüdisüli vom «Urban Energy Systems Lab» der Empa. Wolle man also die CO₂-Belastung des Schweizer Strommix tief halten, sei ein genauer Blick auf diese Importe nötig.

Aufgrund der steigenden Elektrifizierung rechnen die Forscher mit einem zusätzlichen Strombedarf von rund 12 Terawattstunden pro Jahr. Das sind gut 20% mehr als wir heute schon verbrauchen. «Gleichzeitig müssen wir den Atomstrom ersetzen, da der Bundesrat den schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie plant», erklärt Elliot Romano vom Institut für Umwelt- und Wasserwissenschaften der Universität Genf. Der Ersatz erfolgt durch erneuerbare Energien, die deutlich volatiler sind – also nicht gleichmässig auftreten – und dadurch wiederum die Menge und den Zeitpunkt von Stromimporten erheblich beeinflussen.

Weg zur Dekarbonisierung

Ein Forschungsteam der Universität Genf (UNIGE) und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat den besten Weg zur Dekarbonisierung der Schweiz definiert. Dabei wurden Solar-, Wind- und Wasserkraft in unterschiedlichem Ausmass einbezogen.

«All dies mit und ohne Nutzung der Kernenergie, da die Schweiz bis 2050 einen schrittweisen Ausstieg aus dieser Produktionsart plant», erläutert Elliot Romano, leitender Wissenschaftler an der F.-A. Forel Abteilung für Umwelt- und Wasserwissenschaften der Fakultät für Naturwissenschaften an der UNIGE.

Wind gegen die Winterstromlücke

Die Studie zeigt, dass der Anteil an Importstrom im Schweizer Strommix in jedem Fall ansteigen wird – und dadurch auch die CO₂-Emissionen. Trotz dieser höheren «importierten» Emissionen wird die zunehmende Elektrifizierung von Wärme und Mobilität aber zu bis zu 45% geringeren Treibhausgasemissionen im gesamten Schweizer Energiesystem führen.

Im Winter wird die Schweiz aufgrund geringerer Erträge aus der Fotovoltaik weiterhin am stärksten auf Stromimporte angewiesen sein. Das Szenario, das hinsichtlich Emissionsreduktion in der Studie am besten abgeschnitten hat, sieht deshalb neben einem Ausbau der Solarenergie auf 25 Terawattstunden (von derzeit 2.7 TWh) auch einen grossen Anteil an Windenergie von rund 12 Terawattstunden (von derzeit 0.1 TWh) vor. «Windenergie fällt mehrheitlich im Winter und in der Nacht an», so Martin Rüdisüli. «Sie kann also helfen, unsere Importabhängigkeit in diesen Zeiten zu verringern.»

«Power-to-X»-Technologien

Eine zunehmend grosse Herausforderung orten die Studienautoren bei der saisonalen Speicherung von Energie. In allen durchgerechneten Szenarien sind aufgrund der ausgebauten Photovoltaik grosse Stromüberschüsse im Sommer zu erwarten. Das grösste Potenzial, diese Überschüsse in den Winter zu überführen, 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.

«Beispiellose Genauigkeit»

Diese Methode und die beispiellos präzisen Daten liefern gemäss UNIGE-Mitteilung vom Freitag «konkrete Leitlinien für die Energiestrategie 2050 der Schweiz. Sie öffnet auch den Weg für neue wissenschaftliche Studien.»

Die Studie von UNIGE und Empa wurde in «Energy Policy» veröffentlicht.