Kann mehr Photovoltaik den Schweizer Winter abdecken?

Wie gross müsste die Solarflotte sein?

Überdimensionierung bedeutet, zusätzliche Module zu installieren, um im schwächeren Teil des Jahres mehr Strom zu erhalten. Sie erzeugt auch mehr Strom im Sommer. Eine vom BFE in Auftrag gegebene Studie betrachtet diesen Ansatz ausdrücklich.

Das Ergebnis ist eine saisonale Energiebilanz. Winternächte und lange Schlechtwetterperioden brauchen weiterhin einen Versorgungsplan. Speicherseen können Wasser sparen, während die Photovoltaik die Nachfrage deckt, doch ihre gespeicherte Energie und ihre Turbinenleistung sind begrenzt. Mehr Kernenergie, Windenergie oder andere Winterproduktion verringert die Solarmenge in diesem Beispiel.

Die Illustration mit 120–140 GWp ist weder ein offizielles Ziel noch unser vorgeschlagenes Bauprogramm. Unser Programm mit Kernenergie prüft 53 GWp zusammen mit der bestehenden Wasserkraft und zwei neuen Reaktoren. Auch dieses Programm braucht zusätzliche Winterversorgung.

Das stündliche Programm verwendet ein anderes Solarprofil, mit tieferem Winterertrag pro installiertem Kilowatt in den gewählten Jahren. Die beiden Flottengrössen brauchen deshalb dieselben Standorte und dasselbe Wetter, bevor ein gleichwertiger Versorgungsvergleich möglich ist.

Was würden die zusätzlichen Module kosten?

Die Schweizer Erhebung zu den Preisen von Dachanlagen bietet einen Ausgangspunkt. Ihre Preise variieren mit der Anlagengrösse und kombinieren Offerten und Rechnungen. Wird jeder Preis auf alle zusätzlichen Module angewendet, zeigt sich, wie stark die angenommene Mischung der Standorte zählt.

Der Preis der günstigsten Dächer kann nicht jeden Schweizer Standort abbilden. Grosse, einfache Dächer sind eine andere Gelegenheit als kleine Dächer, Fassaden und alpine Anlagen. Die nationale Potenzialstudie umfasst mehrere solche Kategorien. Geeignete Standorte, Eigentümer, Bewilligungen und Anschlüsse bestimmen, wie viel tatsächlich gebaut werden kann.

Auch das Programm mit Kernenergie enthält erhebliche Investitionen in Photovoltaik. Mit derselben Annahme von CHF 1’428/kWp erhöht ein Ausbau von 53 auf 120–140 GWp die Installationskosten um CHF 95.7–124.2 Milliarden. Das ist ein Unterschied bei einer einzelnen Komponente. Jedes vollständige Portfolio hat zudem eigene Kosten für Produktion, Speicher, Finanzierung und Netz.

Sommerverkäufe können den Vergleich verändern

Dem Sommerstrom einen realistischen Wert geben. Wer annimmt, er lasse sich immer gewinnbringend verkaufen, begünstigt die Überdimensionierung. Wer annimmt, er sei immer wertlos, verwirft möglicherweise nützliche Projekte.

Eigentümer bezahlen eine Anlage mit Erlösen über das ganze Jahr. Je mehr die Sommerverkäufe beitragen, desto weniger müssen die Winterverkäufe einbringen. Der folgende Vergleich wendet diese Logik gleich auf Photovoltaik, Wind- und Kernenergie an.

Das Beispiel mit dem günstigen Dach und das Kernenergiebeispiel erreichen dieselben saisonalen Kosten bei rund CHF 45 Nettowert pro möglicher Sommer-MWh. Dies verwendet eine erforderliche reale Rendite von 5 % und die angegebenen Anlagenkosten. Wirtschaftliche Dächer können nach diesem Massstab also konkurrenzfähig sein.

Der «Nettowert pro möglicher MWh» verteilt die Sommereinnahmen auf alles, was die Anlage erzeugen könnte, einschliesslich unverkaufter Produktion. Wird zum Beispiel die Hälfte zu CHF 100/MWh verkauft, ergibt das CHF 50 pro möglicher MWh vor weiteren Abzügen. Exporte, lokale Nutzung, Verluste und Abregelung – die bewusste Reduktion der Produktion – bestimmen den tatsächlichen Wert. Für eine nationale Flotte sind weder unbegrenzte Exporterlöse noch Sommererlöse von null belegt.

Auch die Kernenergie braucht Kostendisziplin und eine glaubwürdige Realisierung. Werden ihre Baukosten auf CHF 15’000/kW in Preisen von 2024 und ihre Bauzeit auf 15 Jahre erhöht, steigt das Ergebnis ohne Sommererlös auf rund CHF 365 pro Winter-MWh. Dies verwendet dieselbe Rendite von 5 %. Ersatzversorgung während einer Verzögerung verursacht zusätzliche Systemkosten.

Winterprojekte nach ihrem Beitrag zur Stromversorgung auswählen

Wirtschaftliche Dächer und tragfähige Windenergie im Winter priorisieren; teure Anlagen müssen ihren zusätzlichen Beitrag zur Winterversorgung rechtfertigen. Der Winteranteil einer alpinen Anlage allein bestimmt ihren Wert nicht. Ihre Gesamtkosten, die zeitliche Verteilung, der Anschluss und die wahrscheinlichen Verkäufe sind zu vergleichen. Die begrenzte Zahl tragfähiger Wind- und Solarstandorte schränkt zudem nationale Hochrechnungen ein.

Speicher haben eine andere Aufgabe und eine eigene Rechnung

Produktion erzeugt Strom. Speicher verschieben ihn in eine andere Stunde oder Jahreszeit und nutzen dafür Energie, die zuerst verfügbar sein muss. Die folgenden Beispiele stehen deshalb neben dem Produktionsvergleich, mit eigenen Abgrenzungen für Versorgung und Kosten.

Batterien: nutzbare Energie und Leistung bezahlen. Eine beispielhafte Flotte mit 40 GWh und vier Stunden Speicherdauer hat 10 GW Entladeleistung. Bei angenommenen CHF 250–500 pro nutzbare kWh kostet die Erstanschaffung CHF 10–20 Milliarden. Vier Stunden Lieferung können eine kurze Lücke decken, wenn genug Energie zum Laden verfügbar ist. Sie können die Winterproduktion nicht wochenlang ohne Nachladen ersetzen.

Wasserkraft: die Winterverlagerung und die entgangenen Verkäufe bezahlen. Das Budget der Eigentümerin des Grimselsees beträgt CHF 307 Millionen für rund 240 GWh zusätzliche saisonale Verlagerung. Unser Beispiel braucht rund CHF 108 pro verlagerte MWh: Kapitaldienst, angenommener Unterhalt und CHF 30/MWh entgangene Sommerverkäufe. Es nimmt eine vollständige Verlagerung pro Jahr über 60 Jahre bei einer Rendite von 5 % an. Das Projekt verschiebt eine begrenzte Menge Wasserenergie in den Winter; die jährliche Produktion aus natürlichen Zuflüssen steigt nicht um die verlagerte Menge. Die Eigentümer brauchen freiwillige, tragfähige Verträge, und ihre Betriebspflichten sind zu respektieren.

Auch die Netzkosten brauchen eine faire Zuordnung. Die Erneuerung bestehender Anlagen und die Anschlüsse für elektrifizierte Heizungen und Fahrzeuge dienen mehreren Portfolios. Jedem vorgeschlagenen Mix sind seine zusätzlichen Anforderungen anzurechnen. Würde man das ganze nationale Netzprogramm der Photovoltaik zuordnen, wären ihre Zusatzkosten überschätzt.

Weiter zu den Reserve- und Lieferleistungen, welche die Versorgung des Landes sichern.