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Kosten, Potenziale und Umweltauswirkungen von Stromproduktionstechnologien bis 2050

Das Bundesamt für Energie (BFE) lässt regelmässig die Potenziale, Kosten und Umweltauswirkungen von Stromproduktionstechnologien untersuchen. Diese dienen sowohl als Grundlage für die Energieperspektiven als auch für das im neuen Energiegesetz vorgeschriebene Technologie-Monitoring. Es werden dabei auch Technologien untersucht, die zwar nicht als Optionen für die inländische Stromproduktion, aber für Stromimporte künftig von Bedeutung sein könnten. Die Studie, die vom Paul Scherrer Institut (PSI) im Auftrag des BFE erarbeitet wurde, ist eine Aktualisierung und Erweiterung einer PSI-Studie aus dem Jahr 2005, welche damals als Grundlage für die Energieperspektiven 2035 diente.

Die Studie, die vom PSI auch im Rahmen des Swiss Competence Center for Energy Research - Supply of Electricity (SCCER-SoE) und des Swiss Competence Center for Bioenergy Research (SCCER BIOSWEET) erstellt wurde, weist die Potenziale, Kosten und Umweltauswirkungen jeweils für den Zeithorizont von heute bis 2050 aus. Das Zusammenspiel der verschiedenen Technologien (Systemaspekte) sowie externe Kosten (z.B. CO2-Kosten) wurden nicht untersucht.

Im Vergleich zur Vorgängerstudie ist der Rahmen der vorliegenden Arbeit deutlich umfangreicher. Folgende Technologien wurden berücksichtigt:

Gross- und Kleinwasserkraftwerke, Windturbinen (on- und offshore), Fotovoltaik-Anlagen (PV), Verstromung von Biomasse, Geothermie-Kraftwerke (petrothermal), Wellen- und Gezeitenkraftwerke, Anlagen zur solarthermischen Stromerzeugung, Kernkraftwerke, Erdgas- und Kohlekraftwerke sowie Erdgas-Blockheizkraftwerke, Brennstoffzellen und "neuartige" Technologien (hydrothermale Methanisierung von wässriger Biomasse, nicht konventionelle geothermale Technologien, Kernfusion und thermoelektrische Stromerzeugung zur stationären Abwärmenutzung).

Während es bei den Potenzialen keine grösseren Unterschiede zur 2005er-Studie gibt, mussten die Kosten bei den fossilen Kraftwerken nach oben angepasst werden. Dafür werden heute die Kosten für Fotovoltaik dank der schnelleren technologischen Entwicklung wesentlich tiefer eingeschätzt als 2005. Weiter beinhaltet die aktuelle Studie neu auch eine systematische Analyse der Umweltauswirkungen basierend auf Ökobilanzen.

Ausschöpfbare Potenziale der erneuerbaren Energien bis 2050

Unter den erneuerbaren Energien in der Schweiz weisen Fotovoltaik-Anlagen für 2035 und 2050 das grösste Zubau-Potenzial auf (in der Studie wurden nur Dachanlagen berücksichtigt). Grosse Mengen an Fotovoltaik-Strom aus dezentralen Anlagen, der unregelmässig anfällt, müssen jedoch mit geeigneten Massnahmen ins System integriert werden. Windenergieanlagen weisen ebenfalls ein beträchtliches Zubau-Potenzial aus, auf lange Frist (2050) auch die Stromproduktion aus Tiefengeothermie. Allerdings ist diese Option mit grossen technischen Unsicherheiten verbunden.

Auch die Stromproduktion aus Biomasse kann zunehmen, vor allem, wenn ein grösserer Teil der in der Landwirtschaft anfallenden Gülle energetisch genutzt wird. Auch bei der Wasserkraft besteht ein gewisses Zubau-Potenzial, das jedoch sehr stark von den wirtschaftlichen, politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen abhängt.

Kosten der Stromproduktion

Die Studie weist die Gestehungskosten für erneuerbare Stromproduktionsanlagen (hauptsächlich in der Schweiz) und für konventionelle Stromproduktionsanlagen, wie sie mittelfristig eher im europäischen Ausland als in der Schweiz gebaut werden, aus. Die Kosten für Wasserkraft, Holz-Kraftwerke, landwirtschaftliche Biogasanlagen und die fossile Stromerzeugung werden bis 2050 eher steigen, während die Gestehungskosten für Fotovoltaik um die Hälfte sinken, bei Windenergie etwas weniger. Es wird angenommen, dass sich die Preise für Kohle und Erdgas, die wichtigsten Energieträger für die konventionelle Stromproduktion, bis 2050 um rund die Hälfte erhöhen werden.

Umweltaspekte

Die Stromproduktion aus Wasser- und Kernkraftwerken sowie aus Windturbinen verursacht heute die geringsten Treibhausgasemissionen, Strom aus Kohlekraftwerken die höchsten. Treibhausgasemissionen von Gaskombi- und Kohlekraftwerken könnten in Zukunft mittels CO2-Abscheidung substanziell reduziert werden. Sowohl die Emissionen der Kernenergie, als auch jene der fossilen Stromproduktion könnten in Zukunft wegen schlechterer Verfügbarkeit der Energieträger Uran, Erdgas und Kohle steigen. Im Gegensatz dazu kann davon ausgegangen werden, dass die Umweltbelastung durch Strom aus anderen Quellen in Zukunft dank technologischer Fortschritte abnehmen werden.

Quelle: Text Bundesamt für Energie BFE, 9. November 2017
Wasserkraftpotenzial der Schweiz 2050
Graubünden - St. Gallen Geothermie-Potenzialstudie 2016
BFE Potenzial für die erneuerbare Stromproduktion 2012

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Potenziale, Kosten und Umweltauswirkungen von Stromproduktionsanlagen
RAOnline Download
Quelle: Bundesamt für Energie BFE
Potenziale, Kosten und Umweltauswirkungen von Stromproduktionsanlagen
Synthese
Autoren: Christian Bauer und Stefan Hirschberg, Paul Scherrer Institut (PSI)
November 2017
263 KB PDF Download

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