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Frau Hug, reicht der Strom aus Wasser-, Sonnen- und Windkraftwerken, um die ganze Schweiz zu versorgen?
Die Technik dazu ist definitiv vorhanden. Aber wir müssen ausrechnen, wie viel von welcher Energie schlussendlich nötig ist, damit wir die Atomkraftwerke mit erneuerbaren Energiequellen ersetzen können. Die Kapazitäten von Wind- und Sonnenkraftwerken sollten definitiv höher ausgelegt sein als die eines Atomkraftwerkes, weil Wind und Sonne bei schlechtem Wetter und in der Nacht nicht verfügbar sind.
Ist für die Energiewende auch ein Ausbau der Netze nötig?
Das hängt stark davon ab, wie viel Strom wir aus dem Ausland importieren anstatt diesen selber zu produzieren. Wenn wir mehr importieren als heute, wird es einen Ausbau brauchen. Aber auch wenn wir den Strom dezentral erzeugen, einspeisen und verbrauchen, muss das Netz angepasst werden. Allerdings wird sich der Umbau in Grenzen halten, weil die erneuerbaren Energien lokaler produziert und verbraucht werden.
In Deutschland liegt der Anteil an Wind- und Sonnenstrom mit 15 Prozent etwa dreimal höher als in der Schweiz. Das Netz ist deshalb bisher noch nicht zusammengebrochen. Ab wann wird es gefährlich?
Ich will und kann keine Zahl nennen, denn das hängt von sehr vielen Faktoren ab. Sicher ist: Die Stabilisierung des Netzes wird schwieriger, je mehr erneuerbare Energien eingespeist werden. Was es braucht, sind Ausgleichsmöglichkeiten für die Schwankungen im Netz. Hierzu sind beispielsweise Wasserkraftwerke sehr gut geeignet.
Wie stabilisieren diese das Netz?
Wasserkraftwerke haben rotierende Turbinen, die durch das Wasser angetrieben werden. Sie sind mit Generatoren verbunden, die durch die Rotation die kinetische und potentielle Energie von Wasser in elektrische Energie umsetzen. Dabei bestimmt die Geschwindigkeit der Rotation die Frequenz im Stromnetz. Diese ist bei uns auf 50 Hertz eingestellt. Wenn nun in einer Stadt überall gleichzeitig die Lichter eingeschaltet werden, sinkt die Netzfrequenz etwas, denn ein Teil der Bewegungsenergie wird verwendet, um die neue Last abzudecken. Das verursacht eine Verlangsamung der Turbinen. So merken die Kraftwerke, dass sie mehr Wasser durch die Turbinen fliessen lassen müssen, um die Frequenz wieder auf 50 Hertz zu bringen. Dazu braucht es keine besondere Steuerung – es ist einfach ein Gesetz der Physik.
Das wäre bei Solaranlagen anders. Diese haben ja keine rotierenden Generatoren.
Das stimmt. Und dasselbe gilt auch für neuere Windanlagen. Denn wie Solaranlagen sind diese über Leistungselektronik mit dem Netz verbunden. Ein Ausgleich bei höherem oder geringerem Strombedarf muss hier also durch ausgeklügelte Regelung der Elektronik geschehen. Wir erforschen genau dieses Problem in einem grossen Projekt zusammen mit der EU.
Wie wichtig werden Batterien, die am Netz angeschlossen sind?
Batterien wie auch andere Speicher werden eine wichtige Rolle spielen. Einerseits kleine Batteriespeicher, die Hausbesitzer bei sich installieren – beispielsweise in Kombination mit einer Solaranlage auf dem Dach. Andererseits wird es grosse Anlagen geben. Zwei solche haben die Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (EKZ) bereits gebaut, eine in Dietikon, eine in Volketswil. Diese Speicher versorgen nicht direkt Haushalte, sondern gleichen Leistungsschwankungen im Netz aus.
Was wird aus Ihrer Sicht die grösste Herausforderung für unser Stromnetz sein?
Ein Hauptproblem ist, dass wir bei Sonnen- und Windenergie nicht beeinflussen können, wie viel wann erzeugt wird. Grenzen setzen der Tag- und Nachtwechsel, Wolken und Wetter. Dabei die Balance zwischen Produktion und Verbrauch zu halten, ist schwierig.
Wie wollen Sie das lösen?
Eine Möglichkeit ist, mit möglichst genauen Wetterprognosen vorauszusagen, wann wie viel Solar- oder Windstrom anfallen wird. Wenn sich das planen lässt, können wir im Netz entsprechende Vorkehrungen treffen, damit es zu keiner Überlastung oder Unterversorgung kommt.
Michael HotzGabriela Hug im Gespräch mit Beat Glogger bei «Wissenschaft persönlich».
Bei der Wettervorhersage gibt es doch immer Unsicherheiten.
Ja, und für eine richtige Planung wäre es zudem nicht nur notwendig vorherzusagen, wie viel Strom erzeugt wird, sondern auch wie stark man sich auf die Vorhersage verlassen kann. Wahrscheinlichkeitsrechnung spielt da eine grosse Rolle.
Die Steuerung der Stromnetze ist nicht nur eine Frage der Technik, sondern auch eine der Märkte, Preise und Anreize. Wie wird sich der Markt weiterentwickeln, wenn immer mehr Menschen ihre eigenen Solaranlagen und Batteriespeicher haben?
Heute bezahlen die Verbraucher die Netz-Infrastruktur, nämlich mit ihrem Verbrauch. Auf jeder Kilowattstunde bezogener Energie wird eine Gebühr erhoben. Wenn es nun plötzlich viele Eigenversorger gibt, funktioniert dieses System nicht mehr. Das Problem dabei ist, dass die Leute, die sich Solaranlagen leisten können, weniger ans Netz bezahlen würden. Somit müssten die fehlenden Beiträge auf die Leute umverteilt werden, die noch Strom aus dem Netz beziehen – also die, die sich keine Solaranlage leisten können oder wollen.
Wie schnell müssen wir neue Finanzierungsmodelle finden?
Wir sind wahrscheinlich noch länger nicht an dem Punkt, wo die Preisgestaltung kritisch wird. Irgendwann werden wir aber schon da angelangt sein. Aber diese Entwicklung passiert ja nicht plötzlich, sondern schrittweise. Wie bei der technischen Entwicklung wird auch hier sehr viel Planung dahinter stecken. Wir schalten nicht einfach die Kernkraftwerke ab und schauen dann mal, was passiert.
Bei der Steuerung des Netzes soll das sogenannte «Smart Grid» eine wichtige Rolle spielen, ein schlaues Stromnetz, das weiss, welcher Konsument gerade wie viel Strom benötigt. Damit weiss es aber sehr viel über jeden einzelnen.
Das stimmt. Wenn man sehr genau messen kann, welcher Haushalt wann wie viel Strom verbraucht, kann man daraus schliessen, was die Bewohner gerade tun. Das Netz kann aus dem Stromverbrauch zum Beispiel herauslesen, ob Sie in den Ferien sind oder nicht. Deshalb ist die Privatsphäre im Smart Grid ein wichtiges Thema. Wir untersuchen zum Beispiel, inwiefern Batteriespeicher eine schützende Wirkung haben. Denn sie verschleiern den genauen Verbrauch etwas. Man muss das aber in Relation sehen: Die meisten Menschen geben auf Facebook tiefere Einblicke in ihr Privatleben als über das Stromnetz.
Aber dort geschieht es freiwillig. Im Stromnetz hat der Staat Einblick in meine Lebensweise. Rechnen Sie mit Widerstand gegen das Smart Grid?
In der Schweiz sehen wir das bisher kaum. In anderen Ländern sieht es aber anders aus. Ein Kollege aus Frankreich hat mir kürzlich ein Foto geschickt von Leuten, die gegen Smartmeter demonstrieren. Das sind die Geräte, die den Stromverbrauch der Haushalte genau messen können.
Was hat die einzelne Person denn davon, ein Smartmeter zu installieren?
In der Energiestrategie des Bundes ist festgehalten, dass etwa 80 Prozent der Haushalte innerhalb von zehn Jahren Smartmeter erhalten sollen. Das wird also sowieso passieren. Als Konsument habe ich den Vorteil, dass ich genau weiss, wann ich wieviel Strom verbrauche. Dadurch weiss ich, wie ich meinen Verbrauch reduzieren kann.
Eine Umfrage zeigte kürzlich, dass die meisten Leute gar nicht wissen, wie hoch ihre Stromrechnung ist. Wie hoch ist Ihre?
Jetzt haben Sie mich ertappt! Ich glaube wir zahlen alle zwei – oder sind es drei? – Monate eine Pauschale von 170 Franken. Ende Jahr wird dann abgerechnet, wie viel wir tatsächlich verbraucht haben. Aber im Ernst: Das zeigt genau das Problem auf. Für die meisten von uns ist Strom kein Budgetposten, der weh tut. Für Kaffee geben wir wahrscheinlich mehr Geld aus als für Strom.
Wissenschaft persönlich
