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Wärme-Kraft-Kopplung (WKK)

Etwa die Hälfte des Endenergieverbrauchs wird heute zur Erzeugung von Wärme eingesetzt, ein Grossteil davon durch die direkte Verbrennung von Heizöl und Erdgas in Heizkesseln. In Anbetracht des Umweltund insbesondere des Klimaschutzes, der Kostenunsicherheit und der Auslandabhängigkeit ist die Verbrennung von fossilen Energieträgern nicht sinnvoll. Trotz Effizienzmassnahmen wie verbesserter Wärmedämmung bei Gebäuden und sinkender Heizgradtage aufgrund des Klimawandels wird ein erheblicher Wärmebedarf bestehen bleiben (bis 2050 bis zu 50–70 % des heutigen Wertes). Sofern hohe Temperaturen erforderlich sind, können Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen eine Option sein. In Kombination mit erneuerbaren Brennstoffen oder CO2-Abscheidung können diese klimaneutral betrieben werden.
Windenergie hat in Europa ein grosses Realisierungspotenzial. In der Schweiz hingegen sind die Möglichkeiten zur Energieversorgung mit Windkraft schwierig. Zwar hat der Bund gemäss Energiestrategie 2050 insgesamt 4 TWh aus Windenergie als realistisch eingeschätzt. Die heutige Windtechnologien lassen sich auch in der Schweiz gut einsetzen. Geeignete Standorte sind ausreichend identifiziert. Jedoch scheitern viele Projekte in der Praxis an dem Konfliktpotenzial (u.a. am Landschafts- und Naturschutz). Die Gestehungskosten liegen in der Schweiz ausserdem über den Marktpreisen, während sie im Ausland an guten Standorten deutlich tiefer liegen. Es bedarf also zusätzlicher Förderung zur Realisierung von Projekten, was über die kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) läuft. Es wird erwartet, dass sich die Kosten aufgrund von technischen Verbesserungen und Skaleneffekten langsam aber stetig dem Marktpreis annähern.

Strom aus Biomasse

Biomasse ist aktuell in der Schweiz nach der Wasserkraft die wichtigste Energiequelle für die Produktion von erneuerbarem Strom. Knapp 50 % der erneuerbaren Stromproduktion, die nicht aus Wasserkraft gewonnen wird, stammt aus Biomasse, grösstenteils aus der Verbrennung von Kehricht. Zur Biomasse werden Holz, landwirtschaftliche Biomasse und biogene Abfälle gezählt. Biomasse ist eine sehr heterogene Energiequelle, die mit unterschiedlichen Technologien (Verbrennung, Vergärung, Vergasung) in Wärme, Strom und Treibstoff umgewandelt werden kann. Langfristig wird für die Schweiz mit einem Stromproduktionspotenzial von rund 4 TWh gerechnet. Besondere Herausforderungen bei der Ausschöpfung des Potenzials liegen in der zuverlässigen Rohstoffbeschaffung und im gesicherten Wärmeabsatz beim Betrieb von Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen.
Sind die Kosten für selbst produzierten Strom gleich hoch wie der entsprechende Bezug aus dem Netz, so gewinnt die Eigenproduktion stark an Attraktivität und muss nicht mehr zusätzlich unterstützt werden. Diese Situation wird als Netzparität (Grid Parity) bezeichnet. Allerdings kann die Netzparität auf zwei unterschiedliche Arten betrachtet werden. Der Besitzer einer Produktionsanlage (Eigenproduzent) vergleicht die Kosten seiner Produktion mit jenen, die er durch den geringeren Strombezug aus dem Netz vermeiden kann. Aus volkswirtschaftlicher Sicht hingegen ist der Punkt relevant, ab dem die gesamten Kosten des Stromversorgungssystems durch die dezentrale Produktion geringer werden.

Die Rolle der Pumpspeicher in der Elektrizitätsversorgung

Pumpspeicherkraftwerke verfügen im Unterschied zu reinen Speicherkraftwerken nicht nur über einen oberen Speichersee, sondern auch über ein unteres Wasserbecken, aus dem bereits verwendetes Wasser wieder in den oberen See gepumpt werden kann. Damit sind sie in der Lage, einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit und zur Netzstabilität zu leisten. Gerade im Hinblick auf den zu erwartenden Ausbau stochastischer Energiequellen dürfte die Bedeutung der Speicher in Zukunft weiter zunehmen. Pumpspeicherkraftwerke als Speicher können zukünftig vermehrt grünen Strom speichern, besonders bei starkem Angebot aus Wind und Sonne, um ihn später wieder abzugeben.

Kleinwasserkraft

In der Schweiz werden Wasserkraftanlagen mit einer Leistung unter 10 MW als Kleinwasserkraftwerke bezeichnet. Die Stromgestehungskosten liegen im Vergleich zu Grosswasserkraft in der Regel um einiges höher. Mittels dem marktorientierten Einspeisevergütungssystem (EVS, früher KEV) konnten viele Anlagen bereits erneuert oder neu gebaut werden, weitere sind in Planung. Für den zukünftigen Ausbau der Kleinwasserkraft besteht noch ein Potenzial von zusätzlich rund 1 bis 2 TWh. Ob dieses Potenzial ausgeschöpft werden kann, ist stark abhängig von den gesetzlichen Entwicklungen im Bereich der Schutzinteressen (zum Beispiel Restwassermengen) und im Besonderen von der finanziellen Förderung, welche zeitlich bis 2022 begrenzt wurde.
Die Schweizer Kernkraftwerke haben mit rund 35 % im Jahresmittel und mit bis zu 45 % im Winterhalbjahr einen hohen Anteil an der schweizerischen Stromproduktion. Sie erzeugen damit den deutlich grössten Anteil an Bandenergie in der Schweiz ohne nennenswerte CO2-Emissionen und tragen so zum Klimaschutz bei. Die Angst vor den potenziellen Auswirkungen eines, wenn auch unwahrscheinlichen, Reaktorunfalls in der Schweiz unter dem Eindruck der Fukushima-Katastrophe, sowie die politisch und gesellschaftlich noch ungelöste Frage der Entsorgung von radioaktiven Abfällen haben jedoch dazu geführt, dass ein Neubau von Kernkraftwerken in der Schweizer Politik und Bevölkerung stark an Akzeptanz verloren hat. So wurde im Mai 2017 die Gesetzesvorlage zur Energiestrategie 2050 des Bundes in einer Volksabstimmung deutlich angenommen. Mit dieser wird der Bau neuer oder der Ersatz bestehender Kernkraftwerke verboten. Die bestehenden Kraftwerke dürfen jedoch in Betrieb bleiben, solange sie sicher sind. Unter diesen Rahmenbedingungen ist zu erwarten, dass bis 2035 nur noch die beiden jüngsten Kraftwerke Gösgen und Leibstadt in Betrieb sein werden und die Jahresproduktion der Schweizer Kernkraft bis dann um einen Drittel zurückgeht.

Internationaler Handel mit Strom, Grünstrom-Zertifikaten und Emissionsrechten

Strom wird international und grundsätzlich nach denselben Regeln wie andere Produkte gehandelt. Allerdings gibt es einige Besonderheiten, die mit den speziellen physikalischen Eigenschaften von Strom zusammenhängen: Da Strom nicht speicherbar ist, kann er nicht auf Vorrat, sondern nur auf einen bestimmten Zeitpunkt geliefert werden. Dies wirkt sich auf den Handel aus, weil die Geschäfte mit kurz- und langfristigen Risiken verbunden sind.

Europäische und nationale Instrumente zur CO2-Reduktion

Die EU hat sich 1997 mit dem Kyoto-Protokoll gegenüber der Staatengemeinschaft verpflichtet, den CO2-Ausstoss bis 2020 im Vergleich zu 1990 um 20% zu verringern. Bis 2030 strebte die EU eine CO2-Reduktion von 40% an. Mit dem European Green Deal von der Kommissionspräsidentin von der Leyen, der im Dezember 2019 vorgestellt wurde, soll nun erreicht werden, europaweit die Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 50 % und angestrebt um 55 % gegenüber 1990 zu senken. 2050 sollen netto keine Treibhausgasemissionen mehr freigesetzt werden. Um CO2-Reduktionen zu erreichen, wurde nach Kyoto als Instrument das europäische Emissionshandelssystem (EU-ETS) eingeführt. Ein Überangebot von Zertifikaten und eine schwache Nachfrage hat die Lenkungswirkung zur CO2-Vermeidung für eine längere Zeit ausgehebelt. Der Zertifikatspreis war dafür zu niedrig. Mit der Einführung der Marktstabilitätsreserve (MSR) zum 1.1.2019 wurde die beabsichtigte Wirkung und die Funktionsfähigkeit des EU-ETS gestärkt. Die MSR baut den derzeit hohen Zertifikatsüberschuss im EU-ETS ab, indem Zertifikate vorübergehend ggf. vom Markt genommen werden. Zudem wird die jährliche Ausgabe an Zertifikaten nun stärker gemindert. Der CO2-Zertifikatspreis ist seither wieder gestiegen und sorgt für einen beginnenden Fuel-Switch zwischen Kohle und Gas.

Kapazitätsmechanismen

Bei einem Kapazitätsmechanismus wird nicht die Produktion, sondern die Verfügbarkeit von Kraftwerkskapazität vergütet. So wird dafür gesorgt, dass Kapazitäten auch in Situationen grosser Knappheit, ausreichend vorhanden sind und keine Ausfälle der Stromversorgung auftreten. Ein solcher Mechanismus kann je nach Motivation und Ausgangslage unterschiedlich gestaltet sein. Das wichtigste Merkmal echter Kapazitätsmärkte ist jedoch das Ziel, dass (Re-) Investitionen getätigt werden. Dazu müssen Investoren durch mehrjährige Verträge eine gewisse Sicherheit erhalten.

Gaskombikraftwerk (GuD)

Gaskombikraftwerke (GuD) sind gasbefeuerte Grosskraftwerke, in denen die Prinzipien von Gasturbinenund Dampfkraftwerken kombiniert werden. Sie zeichnen sich durch relativ niedrige Investitionskosten, eine rasche Aufbauzeit und eine hohe Betriebsflexibilität aus. Ihre Rentabilität ist jedoch unter den aktuellen Rahmenbedingungen (CO2-Belastung und -Kompensation) und Strommarktpreisen ungenügend. Ausserdem sind die Stromgestehungskosten stark vom Erdgaspreis abhängig, und die Schweiz ist für den Brennstoff vollständig von Importen abhängig.