Deckung des Stromverbrauchs der Schweiz mit Photovoltaik, Wind- und Wasserkraft über das ganze Jahr

Schweizer Strombedarf kann trotz Zunahme von Wärmepumpen und Elektromobilen zu 100% erneuerbar gedeckt werden

18.05.2023, Prof. Dr. David Zogg

Neue Berechnungen zum Klimagesetz

Am 18. Juni stimmen wir über das Klimagesetz ab. Dabei ist der Ersatz von alten Öl-, Gas- und Elektroheizungen ein wichtiger Grundpfeiler. Der Ersatz von konventionellen Heizungen durch Wärmepumpen sowie der Ersatz von Diesel- und Benzin-PKWs durch Elektrofahrzeuge würde den Energieverbrauch um Faktor drei reduzieren. Allerdings nimmt der Stromverbrauch leicht zu und wir haben im Winter bereits heute eine Strommangellage. Wie kann das aufgehen? Aus diesem Grund wurde in einer neuen Studie untersucht, wie der Strombedarf in der Schweiz trotz zunehmendem Verbrauch zu 100% mit Solarenergie, Windenergie und Wasserkraft gedeckt werden könnte, komplett ohne Stromimport und Atomkraft.

Dank Winterstrom und Wasserstoff viel weniger Flächenbedarf

Der Schweizer Stromverbrauch könnte zu 100% erneuerbar im Inland produziert werden über das ganze Jahr, einschliesslich der Wintermonate. Dazu braucht es neben der Nutzung aller geeigneten Hausdächer im Mittelland auch alpine PV-Anlagen und Windenergie, welche speziell im Winter produzieren. Zusätzlich muss der Überschuss des Sommers über Wasserstofftechnologien in den Winter transportiert werden.

Die Studie zeigt auf, dass nur 440 Windenergieanlagen und 32 km2 PV-Fläche in den Alpen reichen würde, um den Winterbedarf zu decken. Die 32 km2 entsprechen nur 0.7% der vegetationslosen Fläche der Alpen (nicht nutzbare Geröllfelder oder felsige Gebiete). Die Anlagen müssten in der Nähe von bestehender Infrastruktur wie Stauseen, Skigebieten, usw. mit entsprechender Erschliessung erstellt werden. Im Mittelland müssten Elektrolyseanlagen und Rückverstromungsanlagen gebaut werden. Der Wasserstoff könnte weiter in Methanol gewandelt werden, welcher im bereits bestehenden Pflichtlager als grüner Flüssigtreibstoff gelagert würde.

Erneuerbar ist nicht teurer, aber unabhängiger und risikoärmer

Auch die Gestehungskosten wurden berechnet. Dabei wurde ersichtlich, dass die Gesamtkosten für die erneuerbaren Energien in ähnlicher Grössenordnung liegen wie für die konventionellen. Am teuersten ist die Variante «Stromimport». Auf der anderen Seite haben die erneuerbaren Energien deutliche Vorteile bezüglich Wertschöpfung in der Schweiz, Unabhängigkeit, Risiko für Gesellschaft und Natur, sowie Rückbaubarkeit und Recycling.

Es ist also nicht eine Frage der Kosten oder Machbarkeit, sondern nur des Willens, die Chancen zu nutzen und die Schweiz in Richtung unabhängiger, moderner Energieversorgung zu führen.

Bild: Zukünftige Energiekarte der Schweiz mit PV auf Dächern (Mittelland), PV Alpin, Windenergie und saisonaler Speicherung. Die bestehende Wasserkraft inkl. Speicherseen wird dabei optimal ausgenutzt.

Link zu den Berechnungen

Eine Kurzversion der Studie kann unter folgendem Link heruntergeladen werden:

https://smart-energy-engineering.ch/wp-content/uploads/2023/05/Studie_Deckung_Stromverbrauchs_CH_erneuerbar_Zogg_20230514_Kurzversion.pdf

Die detaillierte Studie kann unter folgendem Link heruntergeladen werden:

https://smart-energy-engineering.ch/wp-content/uploads/2023/05/Studie_Deckung_Stromverbrauchs_CH_erneuerbar_Zogg_20230514_Vollversion.pdf

Solarstrom im Winter

Im Winter brauchen wir mehr Strom. Strom spendet uns behagliche Wärme und angenehmes Licht in den kalten Wintermonaten.
Solarstrom lohnt sich auch im Winter
Die Herstellung von Solarstrom ist günstiger und ökologischer als der Bezug aus dem Stromnetz. Die verringerte Produktion im Winter, kann durch das Ausbaupotenzial von Solaranlagen in der Schweiz angehoben werden.
Mit einem Stromspeicher optimieren sie Ihren eigenen Verbrauch von Solarstrom.

Strom wird mit verschiedenen Technologien erzeugt. In der Schweiz wird Strom vorwiegend in Wasserkraftwerken und Kernkraftwerken erzeugt. Es gibt aber auch Wind-, Biogas- und Solarstromanlagen. Da uns die Sonne unerschöpflich und kostenlos Energie liefert, ist die Stromproduktion mit Photovoltaikanlagen eine kostengünstige Art Strom zu produzieren. Das Potenzial auf bestehenden Dächern und Fassaden ist sehr hoch und die gesellschaftliche Akzeptanz gegeben.

Lohnt sich eine Photovoltaikanlage Anlage im Winter?
Obwohl die Stromerträge im Winter kleiner sind, lohnt es sich eine Photovoltaikanlage zu installieren. Denn das Potenzial der geeigneten Gebäudeflächen in der Schweiz ist so gross, dass der Beitrag der verminderten Winterproduktion
einen erheblichen Anteil am Stromverbrauch der Schweiz ausmacht. Der Solarstrom kann zudem im Winter meist komplett direkt verbraucht werden und hilft so die Kosten zu optimieren. Denn die Herstellung von Solarstrom ist günstiger als der Netzstrom.

Wie viel weniger Strom lässt sich im Winter mit Solarenergie im Vergleich zum Sommer produzieren?
Die Erträge im Winter sind um einiges kleiner. Wieviel kleiner ist abhängig von verschiedenen Faktoren:

Wie viele Stunden am Tag die Sonne scheint
Wie intensiv die Strahlungsintensität der Sonne ist
Wie der Einfallswinkel der Sonne auf die Solarmodule fällt
Wie kalt es ist - bei Temperatur über 25°Celsius sinkt der Wirkungsgrad der Solaranlage.
Ob es bewölkt ist - bei bewölkten Verhältnissen gibt es nämlich sogenanntes diffuses Licht. Dabei wird zwar auch Strom produziert, aber viel weniger als bei einem wolkenlosen, sonnigen Tag.
Der Solarstromertrag ist im Winter etwa um Faktor 4-8 reduziert.

Wie kann ich im Winter Strom sparen?
Wenn es im Winter länger dunkel ist, können wir über die Solaranlage weniger Strom erzeugen. Dann sind wir zusätzlich auf den Strommix aus dem Netz angewiesen. Wir können aber den vorhandenen Solarstrom cleverer im Alltag nutzen und dadurch Strom und Kosten sparen.
Hier einige Beispiele:

Nur kurzes Stosslüften von 5 Minuten
Wäsche waschen, Geschirrspüler anstellen und Staubsaugen bei sonnigem Wetter
Räume, in denen wir uns nicht aufhalten nicht heizen
Sehr alte Elektrogeräte mit neuen energieeffizienten (A+++) ersetzen
Kein Stand-by-Modus - Geräte, die nicht gebraucht werden, abschalten
Steckleisten mit An- und Ausschaltknopf verwenden
Kein Vorheizen beim Backofen und mit Umluft arbeiten
Tiefgekühltes im Kühlschrank antauen lassen
Keine warmen Speisen in den Kühlschrank stellen

Wie sieht es mit Speichermöglichkeiten für den produzierten Solarstrom aus?
Es gibt Heimspeicher für die Speicherung von Solarstrom. Die Kapazität bewegt sich zwischen 10 und 20 kWh. Das reicht für den üblichen Haushalt. Um ein Auto am Abend aufzuladen, wäre ein Speicher von mindestens 50kWh nötig. Die Kosten für Heimspeicher liegen bei etwa 1‘000 Franken pro Kilowattstunde. Das heisst bei einem Heimspeicher von 20 kWh Kapazität liegen die Anschaffungskosten bei
ca. 20´000 CHF.
Wenn Sie Ihre PV-Anlage mit einem Stromspeicher kombinieren. Müssen Sie zwar im Winter immer noch Strom aus dem Netz beziehen, allerdings können die tagsüber erzeugten Strommengen zwischengespeichert werden. Diese können dann am Abend genutzt werden.

Strombörse - Wie sind die Strompreise im Winter?
Wenn es im Winter weniger Tageslicht gibt, kann weniger Strom über die Sonne produziert werden. Dann verschiebt sich die Stromproduktion mehr auf die anderen Quellen (Wasserkraft, Kernkraft, Wind und Biomasse). Die Schweiz importiert im Winterhalbjahr sehr viel Strom aus dem Ausland. Dieser wird im Winter vorwiegend mit fossilen Energien erzeugt (Erdgas, Kohle).
Dies hat einen Einfluss auf den Strompreis an der Börse. Der Preis steigt deshalb im Winter an. Weil die Nachfrage grösser, das Angebot kleiner und die Produktion teurer ist. Der selbst produzierte und verbrauchte Solarstrom hilft im Winter also doppelt, ihr Budget zu entlasten.

Fairpower AG
Marco Rüegg, +41 79 862 39 78, marco.rueegg@fairpower.ch

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