Kernenergie: unverzichtbar im Strommix

Umweltfreundlich, wirtschaftlich, ausreichend, zuverlässig: Das sind die Anforderungen, die in der Schweiz an die Stromproduktion gestellt werden. Sie sind nur erfüllbar, wenn die Kernenergie bzw. Atomenergie ihre Rolle im Schweizer Strommix weiterhin spielen kann.

Alle Arten der Stromproduktion haben ihre Vor- und Nachteile. Damit die Stromversorgung unseres Landes jederzeit sichergestellt bleibt, braucht es den richtigen Mix. Ein Überblick über die Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Stromquellen.

Heute produziert die Schweiz den grössten Teil ihres Strombedarfs im eigenen Land. Der restliche Teil wird aus dem Ausland importiert, namentlich aus den Kernkraftwerken bzw. Atomkraftwerken in Frankreich. In den kalten und sonnenarmen Wintermonaten machen diese Importe mittlerweile bis zu 20% des Landesverbrauchs aus.

Die bisher zuverlässige Stromversorgung der Schweiz gerät zunehmend unter Druck: Der Bundesrat rechnet damit, dass zwischen 2018 und 2020 mit eine Stromversorgungslücke zu rechnen ist, die sich in den folgenden Jahren ausweitet, wenn keine Gegenmassnahmen ergriffen werden. Bereits um 2012 könnte es im Winter zu Engpässen in der Stromversorgung kommen. Der Bundesrat hat die drohende Stromversorgungslücke erkannt und am 21. Februar 2007 seine Energiepolitik auf vier Pfeilern vorgestellt:

• verstärkte Förderung von Massnahmen zur effizienten Energienutzung
• verstärkte Förderung der erneuerbaren Energien mit massvollem Ausbau der Wasserkraft
• Bau von neuen Grosskraftwerken zur Schliessung der verbleibenden Versorgungslücke, wobei sich der Bundesrat ausdrücklich zum Bau von neuen Kernkraftwerken (KKW) bekennt sowie zum Bau von Gaskombikraftwerken als Übergangslösung bis zur Inbetriebnahme der neuen Kernkraftwerke.
• verstärkte internationale Zusammenarbeit, insbesondere mit der EU.

Bei der Präsentation der Energiepolitik erklärte Bundesrat Moritz Leuenberger:

«Der Bundesrat ist von der Notwendigkeit neuer Kernkraftwerke überzeugt.»

Wind- und Fotovoltaikanlagen sind attraktive zusätzliche Energiequellen, können aber Atomstrom bei weitem nicht ersetzen. Zum einen ist das ausnutzbare Potenzial der Schweiz dafür zu klein. Zum anderen kann mit diesen Technologien die Versorgungssicherheit nicht gewährleistet werden, da Wind- und Sonnenstrom nicht rund um die Uhr zur Verfügung stehen. Für jedes Kilowatt Leistung in Wind- und Solaranlagen muss fast ein Kilowatt Leistung Reserve in einem herkömmlichen Kraftwerk bereitgestellt werden.

Windparks und Solarfarmen kollidieren zudem oft mit den Anliegen des Landschafts- und Heimatschutzes. Zudem erfordert ihr Bau im Vergleich zu Wasser- und Kernkraftwerken relativ viel Rohstoffe und einen grossen Energieeinsatz.

Auch wenn Wind- und Sonnenenergie die Stromversorgung der Schweiz nicht sichern können, so helfen sie dennoch, fossile Brennstoffe einzusparen. Ihre zukunftsträchtigen Stärken liegen vor allem in Anwendungen, wo ihre schwankende Verfügbarkeit keine Rolle spielt, beispielsweise bei der Entsalzung von Meerwasser zu Trinkwasser oder für die Bewässerung.

Für die ununterbrochene Versorgung eines Stromnetzes mit Millionen von Konsumenten ist der Verbund von Wasserkraft mit Kernenergie viel zuverlässiger, wirtschaftlicher und ressourcenschonender.

Die Nutzung der Erdwärme aus grosser Tiefe (Geothermie) könnte wie die Atomkraftwerke rund um die Uhr und zu allen Jahreszeiten Strom für die Grundversorgung liefern. Sie ist technisch aber noch nicht ausgereift und ihr langfristig realistisches Potenzial ist noch schwer abschätzbar. Eine 5 Kilometer tiefe Pilotbohrung in Basel wurde nach dem Auftreten von spürbaren Erdbeben am 8. Dezember 2006 vorläufig eingestellt.

Die Wasserkraft ist in der Schweiz – wenn überhaupt – nur noch beschränkt ausbaubar und kollidiert mit den Anliegen des Natur- und Gewässerschutzes. Am 3. Juli 2006 wurde aus Fischerei- und Naturschutzkreisen die eidgenössische Volksinitiative «Lebendiges Wasser – Renaturierungs-Initiative» eingereicht. Falls sie in der Volksabstimmung angenommen wird, würde dies die Stromproduktion aus Wasserkraft zusätzlich benötigen.

Allen neuen erneuerbaren Energien ist gemeinsam, dass sie teils deutlich teurer sind als der heutige Strommix aus Wasserkraft und Kernenergie.

Nachstehend ein kurzer Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten der Stromproduktion in der Schweiz und ihr Ausbaupotenzial. Basis bildet eine Studie des Paul Scherrer Instituts (PSI), einer Institution der ETH. Die Studie «Energieperspektiven 2035» wurde im Auftrag des Bundesamts für Energie erstellt.

Die Zusammenfassung der Studie «Energieperspektiven 2035» finden Sie hier.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: ca. 40%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 4–5 Rappen
Ausbaupotenzial: theoretisch gross

Atomkraftwerke (AKW) produzieren grosse Mengen an Strom. Ein einziges 1000-Megawatt-Kernkraftwerk versorgt rund eine Million Menschen mit Strom. Der grosse Vorteil: Atomkraftwerke produzieren den Strom fast ohne Schwankungen. Sie sichern die Grundversorgung und helfen mit, das Netz der Stromleitungen immer im Gleichgewicht zu halten. Andernfalls drohen die gefürchteten Netzzusammenbrüche, bei denen die Stromversorgung vollständig ausfällt.

Zusammen mit der Wasserkraft ist die Kernenergie heute die klima- und umweltschonendste Art der Stromproduktion. Dies gilt auch dann, wenn Uranabbau und
-anreicherung, Bau und Rückbau der Kraftwerke sowie Entsorgung der radioaktiven Abfälle mitberücksichtigt werden.

Der Rohstoff Uran steht auf der Erde mindestens für viele Jahrzehnte, bestenfalls für Tausende von Jahren zur Verfügung. Selbst stark steigende Preise bei der Urangewinnung würden sich nur geringfügig auf den Strompreis auswirken.

Das Ausbaupotenzial der Atomenergie ist theoretisch unbeschränkt. Dies gilt für die herkömmlichen Atomkraftwerke, die Uran spalten und noch mehr für künftige Fusionskraftwerke, die Wasserstoff als Brennstoff benötigen. Die Nutzung der Kernenergie steht erst am Anfang. Sie hat, wie ein Teil der erneuerbaren Energien, noch ein sehr grosses Entwicklungspotenzial. Für mehr Informationen zur Zukunft der Kernenergie klicken Sie bitte hier.

Unvermeidbar ist hingegen, dass beim Betrieb von Kernkraftwerken radioaktive Abfälle entstehen. Sie können in der Schweiz tief im Erdboden für sehr lange Zeit sicher entsorgt werden. Das hat der Bundesrat im Juni 2006 bestätigt. Für mehr Informationen zur Entsorgung der radioaktiven Abfälle klicken Sie bitte hier.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: ca. 55%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 4-13 Rappen; Kleinwasserkraftwerke deutlich höher
Ausbaupotenzial: limitiert durch Gewässer- und Landschaftsschutz

Heute produzieren in der Schweiz mehr als 900 Elektrizitätswerke Strom mit Wasserkraft. Strom aus Wasserkraft hat wie die Kernenergie eine sehr gute Ökobilanz.

Bei der Wasserkraft wird zwischen Flusskraftwerken (sogenannten Laufkraftwerken) und den in den Bergen gelegenen Speicherkraftwerken unterschieden. Beide Kraftwerkstypen haben ihre Eigenheiten und erfüllen deshalb in der Stromversorgung unterschiedliche Aufgaben. Bei Flusskraftwerken hängt die Stromproduktion von der Wassermenge ab. Diese ist grösser im Sommer (wenn in den Bergen der Schnee schmilzt) und geringer im Winter (wenn in den Bergen der Niederschlag als Schnee fällt und nicht abfliesst). Flusskraftwerke leisten wie die Kernkraftwerke einen Beitrag zur Grundversorgung.

Die Speicherkraftwerke in den Bergen liefern dagegen kurzfristig den Strom, der tagsüber zur Deckung der Bedarfsspitzen benötigt wird – beispielsweise am Mittag, wenn im ganzen Land gekocht wird. Sie haben den Vorteil, dass sie schnell an- und abgeschaltet werden können. In den Stauseen der Speicherkraftwerken können zudem – wie der Name besagt – die grossen Mengen Schmelzwasser im Sommer gespeichert und das Wasser im Lauf des Winters für die Stromproduktion genutzt werden.

Ein Teil der Speicherwerke sind mit grossen Pumpen ausgerüstet. In der Nacht, wenn die Stromnachfrage gering ist, wird dort mit Hilfe von Bandenergie das bereits einmal genutzte Wasser wieder in die Stauseen hochgepumpt, wo es erneut für die Stromproduktion zur Verfügung steht. Dieses Hochpumpen des Wassers verbraucht zwar rund zwanzig Prozent mehr Strom, als am nächsten Tag damit produziert werden kann. Pumpspeicherwerke sind dennoch wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll, da sonst fossile Kraftwerke gebaut werden müssten, um die Spitzennachfrage nach Strom zu decken.

Grössere Wasserkraftwerke produzieren preisgünstigen Strom. Inzwischen sind jedoch die guten Standorte für Wasserkraftwerke in der Schweiz mehrheitlich genutzt. Ein Ausbau ist nur noch punktuell möglich und wird von den Anliegen des Landschafts- und Gewässerschutzes eng begrenzt. Den Kernenergieanteil von heute 40% der Schweizer Stromproduktion können sie nicht ersetzen.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: ca. 3%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 6–10 Rappen
Ausbaupotenzial: limitiert durch Abfallmenge

In der Schweiz gibt es 28 Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA). Die Wärme bei der Müllverbrennung wird grösstenteils als Fernwärme genutzt und zum Heizen gebraucht. Kehricht hat ungefähr den gleichen Brennwert wie Braunkohle. Ein Teil der Wärme kann für die Produktion von Strom genutzt werden. Das Ausbaupotenzial der Kehrichtverbrennungsanlagen ist beschränkt: Bereits heute muss brennbarer Hausmüll aus Deutschland importiert werden, um die Anlagen auszulasten.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: 0%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 8–12 Rappen (Schätzung); Preis ist sehr empfindlich auf Gaspreis und Mehrkosten durch Auflagen zur CO₂-Reduktion.
Ausbaupotenzial: limitiert durch Klimaschutzpolitik und Preis

Gaskombikraftwerke produzieren grosse Mengen an Strom und Wärme. Sie sind vielseitig einsetzbar: Sie können Strom für die Grundversorgung liefern wie auch Strom für kurzzeitige Bedarfsspitzen.

Problematisch ist, dass sich Erdgas nicht in grossen Mengen speichern lässt. Grösster Gaslieferant für Europa ist Russland. Mit dem Bau von Gaskraftwerken würde die Schweiz abhängig von wenigen ausländischen Gaslieferanten – was sich auf die Versorgungssicherheit negativ auswirkt. Verschärfend kommt hinzu, dass der Strompreis bei Gaskraftwerken zu 70 Prozent vom Gaspreis abhängt. Steigende Gaspreise haben sofort steigende Strompreise zur Folge.

Heute produziert die Schweiz ihren Strom sehr umwelt- und klimafreundlich. Mit dem Bau von Gaskraftwerken würde sich dies massiv ändern. Gaskombikraftwerke könnten zwar die 40% Kernenergie in der Schweiz ersetzen. Sie würden jedoch mindestens soviel CO₂ zusätzlich ausstossen, wie alle Autos in der Schweiz zusammen. Das widerspricht der Klimapolitik der Schweiz.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: weniger als 0,5%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 8–40 Rappen
Ausbaupotenzial: limitiert durch Flächenbedarf und Umweltschutz

Als Brennstoff für Kraftwerke können auch nachwachsende Rohstoffe wie Holz und Grünabfälle oder Gase aus Kläranlagen und Deponien verwendet werden. Da das bei der Verbrennung entstehende CO₂ im Prinzip durch die nachwachsenden Pflanzen wieder der Luft entzogen wird, gelten diese Brennstoffe als klimaneutral. Biomasse eignet sich eher zur Produktion von Wärme zum Heizen als für die Produktion von Strom. Um grosse Mengen Storm zu erzeugen, wären grosse Mengen von Energiepflanzen nötig. Dies steht in Konkurrenz zur Produktion von Lebensmitteln, und der grossflächige Anbau von Energiepflanzen erfordert eine erhebliche Menge von Energie für die landwirtschaftlichen Maschinen und den Dünger. Zudem entstehen bei der Verbrennung verschiedenste Abgase und Feinstaub. Die absehbare Stromversorgungslücke der Schweiz kann mit Biomasse bei weitem nicht geschlossen werden.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: weniger als 0,05%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 17–40 Rappen
Ausbaupotenzial: limitiert durch Flächenbedarf und Landschaftsschutz

Windkraftwerke liefern umweltschonenden Strom. Dort, wo der Wind regelmässig und stark bläst und es genug Platz hat, kann Windenergie gut genutzt werden. Windkraftwerke liefern aber nur Strom, wenn der Wind bläst, und nicht unbedingt dann, wenn Strom benötigt wird. Sie müssen immer von Reservekraftwerken begleitet werden, die einspringen, wenn der Wind einschläft oder so stark weht, dass die Windräder abgestellt werden müssen. Windparks können daher Atomkraftwerke nicht ersetzen, sondern nur ergänzen.

Die Schweiz gehört innerhalb Europas zu den windschwächsten Gebieten überhaupt. Geeignete Standorte gibt es nur auf den Bergrücken im Jura, in den Voralpen und den Alpen. Von diesen stehen viele unter Natur- oder Landschaftsschutz. Anders als in Ländern mit windreichen Meeresküsten kann der Wind in der Schweiz nur eine ergänzende Rolle in der Stromproduktion spielen.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: weniger als 0,05%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 50–90 Rappen
Ausbaupotenzial: limitiert durch Materialbedarf und Preis

Wie Wasserkraft, Kernenergie und Windenergie gehört auch die Sonnenenergie zu den klimafreundlichen Stromerzeugungstechnologien. Allerdings sind der Sonnenenergie die gleichen natürlichen Grenzen wie der Windkraft gesetzt: Die Anlagen produzieren nur Strom, wenn die Sonne scheint, und nicht unbedingt dann, wenn der Strom gebraucht wird. Am meisten Strom produzieren die Solarzellen im Sommer. Im Winter, wenn der Stromverbrauch viel höher ist, ist ihre Produktion hierzulande gering.

Nachteilig bei den Solarzellen (Photovoltaik) ist auch der hohe Rohstoffverbrauch pro Kilowattstunde Strom bzw. die geringe Energieeffizienz. Nicht zuletzt deshalb ist Solarstrom hierzulande sehr teuer. Auch bei massiven Fördermassnahmen kann Photovoltaik die Kernenergie in der Schweizer Stromproduktion bei weitem nicht ersetzen, nur ergänzen.

Deutlich grösser ist das Potenzial in Ländern mit viel Sonnenschein, insbesondere für solarthermische Kraftwerke. Diese haben keine Solarzellen, sondern bündeln das Sonnenlicht mit vielen Spiegeln zu grosser Hitze, aus welcher wie in einem Kernkraftwerk Dampf und schliesslich Strom erzeugt wird. Doch auch in sonnenreichen Gebieten kann in der Nacht kein Strom mit Sonnenenergie erzeugt werden.

Sinnvoll nutzen lässt sich Sonnenenergie vor allem bei der Produktion von Wärme, beispielsweise für den Warmwasserbedarf. Auf diese Weise kann der Erdöl- und Erdgasverbrauch und damit der Ausstoss von Treibhausgasen effektiv reduziert werden.

Stromproduktionsanteil in der Schweiz: 0%
Produktionskosten pro Kilowattstunde: 22–30 Rappen
Ausbaupotenzial: gegenwärtig kaum abschätzbar

In der Schweiz werden bereits heute in vielen Haushalten Wärmepumpen zur Warmwasseraufbereitung und zum Heizen eingesetzt. Die Wärme wird dabei in den obersten hundert Metern des Erdbodens gewonnen. Diese Technologie spart grosse Mengen an Erdöl und Erdgas, produziert aber keinen Strom, sondern benötigt ihrerseits Strom zum Betrieb der Wärmepumpen, welche die geringe Wärme des Bodens steigern und nutzbar machen.

Für die Stromproduktion in einem Kraftwerk sind dagegen Temperaturen von mindestens 200 Grad Celsius oder mehr nötig. In vulkanischen Gebieten wie Italien oder Island liegen Gesteine mit solchen Temperaturen nahe der Erdoberfläche. In solchen Gebieten gibt es seit Jahrzehnten geothermische Grosskraftwerke. Sie nutzen das versickernde Regenwasser, das nach der Erwärmung im Vulkangestein als Heissdampf aus dem Boden schiesst.In der Schweiz gibt es hingegen keinen aktiven Vulkanismus. Gesteine mit den nötigen Temperaturen finden sich erst in einer Tiefe von mehreren tausend Metern. Beim sogenannten «Deep Heat Mining» wird über eine Tiefbohrung Wasser hinuntergepumpt und in grosser Tiefe durch Klüfte im heissen Gestein gepresst, wo es verdampft. Über eine weitere Tiefbohrung wird der Dampf an die Erdoberfläche geleitet, wo in einem Kraftwerk Strom erzeugt wird.

Wegen der im Vergleich zu Kohle-, Gas- oder Atomkraftwerken tiefen Dampftemperatur arbeiten solche Anlagen nur rentabel, wenn sie neben der Stromproduktion auch Wärme an ein Fernwärmenetz abgeben. Die heute in der Schweiz bestehenden Fernwärmenetze können die Wärme von maximal acht bis zehn Geothermie-Heizkraftwerken aufnehmen. Um aber allein das kleinste Schweizer Kernkraftwerk Mühleberg zu ersetzen, wären 120 Anlagen nötig.

Die Technik des «Deep Heat Mining» ist heute noch kaum erprobt. Ein Pilotprojekt in Basel wurde nach spürbaren Erdbeben vorläufig eingestellt. Die tiefe Geothermie hat aber theoretisch ein riesiges Potenzial, da sie grundsätzlich überall und rund um die Uhr zur Verfügung steht. Derzeit ist aber kaum abzuschätzen, ob und mit welchen Kosten in der Schweiz dieses Potenzial erschlossen werden kann.