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Die Schweizer Regierung hat unter dem Eindruck des Atomunfalls von Fukushima den Ausstieg aus der Atomenergie beschlossen. Wie sich nun zeigt, sollen die Atomkraftwerke durch Gaskraftwerke ersetzt werden. Ist eine „erneuerbare“ Alternative möglich? Wieviel kann die Effizienzsteigerung beitragen?
Die Schweiz produziert ihren Strom weitgehend CO2-frei: rund 40% des Stroms kommt aus den fünf (eher klein dimensionierten) Atomkraftwerken (AKW), rund 60% wird durch die Wasserkraft gedeckt. Beide Energieformen setzen pro Kilowattstunde (kWh) CO2 im Umfang von etwa 5 bis 25 Gramm frei (bei Gas- und Kohlekraftwerken sind es bis zu 1000 g/kWh). Der pro-Kopf-Ausstoss von CO2 ist mit ca. 5.6 Tonnen pro Person und Jahr entsprechend in der Schweiz deutlich tiefer als in Deutschland (ca. 10 Tonnen pro Person und Jahr – obwohl dort etwa 20% des Stroms aus
der Windkraft Erneuerbaren Energien kommen). Trotzdem ist klar, dass die Schweiz ihre Emissionen in Zukunft weiter senken muss, um das Ziel von etwa 2 Tonnen CO2 pro Kopf und Jahr (im Jahr 2050) zu erreichen.
Das grösste Potential zur Senkung der Emissionen liegt im Energieverbrauch, der heute nicht durch Strom abgedeckt wird. Der nicht-Strom-Anteil an der gesamten in der Schweiz verbrauchten Energie (der sogenannte Primärenergieverbrauch) beträgt rund 90% – hier befinden sich etwa der Energieverbrauch durch Autos und Lastwagen (aus Benzin und Diesel), Ölheizungen oder Generatoren aller Art. Die Senkung dieser Emissionen kann – das ist ziemlich naheliegend – nur durch eine „Verstromung“ des Energiebedarfs erreicht werden, also die Nutzung von Strom als Energiequelle, wo immer das möglich ist. Zum Beispiel: Elektro- statt Verbrennungsmotoren, Wärmepumpen (und/oder Erdwärmesonden, wo möglich) statt Ölheizungen, usw. Eine solche Verstromung dieses Energiebedarfs wird dabei insgesamt zu einer Verringerung des Primärenergiebedarfs führen, da die Nutzung von Strom meist deutlich effizienter ist als die Nutzung der Energie, die bei der Verbrennung frei wird – es verpufft also deutlich weniger Energie in Form von „nutzloser“ Wärme in die Umwelt.
Der Bedarf an Strom jedoch wird durch diese „Verstromung“ des Primärenergieverbrauchs weiter ansteigen. Die Energie für den Betrieb all dieser Elektroautos und Wärmepumpen muss irgendwoher kommen. Setzt man für den fossilen Anteil am Primärenergieverbrauch eine durchschnittliche Effizienz von ~10% an, und nimmt man für Elektromotoren eine Effizienz von 50% an (beides typische Werte), muss man mit einem Anstieg des Strombedarfs um etwa 180% (also einer knappen Verdreifachung) rechnen. Kann dieser Bedarf durch Effizienzmassnahmen und/oder erneuerbare Energien in der Schweiz gedeckt werden?
Effizienzmassnahmen
Zuerst einmal zu den Effizienzmassnahmen, die sich vordergründig breiter Zustimmung erfreuen: Mal abgesehen davon, dass die Verstromung des Primärenergiebedarfs ohnehin schon eine enorme Effizienzssteigerung bedeutet, gibt es sicherlich auch in anderen Bereichen (z.B. bei der Wärmedämmung von Gebäuden) ein theoretisches Verbesserungspotential. Damit dieses aber auch wirklich ausgeschöpft werden kann, gibt es an sich nur eine sicher funktionierende Lösung: deutlich höhere Strompreise. Nur dann lohnt es sich wirklich, auf Energieeffizienz zu setzen – nicht weil sie gerade „en vogue“ ist, sondern weil die Kunden alles tun, um ihre Stromrechnung zu minimieren (wie sie es im Moment vielleicht mit der Krankenversicherung tun). Höhere Strompreise betreffen aber nicht nur die Privathaushalte in einer degressiven Art und Weise (dh, Ärmere sind im Allgemeinen stärker davon betroffen als Reichere, da der Stromverbrauch pro Person in etwa gleich, aber das Budget bei Ärmeren kleiner ist), sondern treffen auch stromintensive Betriebe wie die Papier- oder die Aluminium-Industrie.
Höhere Preise kann man zwar theoretisch durch eine künstliche Verknappung des Angebots (z.B. Abschaltung von AKW) oder durch eine geförderte Nachfrage (z.B. Subventionen für Elektroautos) erreichen – da die Schweiz aber in ein europäisches Stromnetz eingebunden ist, sind die Preise entsprechend gut „gepuffert“ – nur weil die kleine Schweiz etwas mehr Strom verbraucht bzw. etwas weniger Strom liefert, werden die Preise auf dem europäischen Strommarkt kaum spürbar steigen – viel zu stark ist etwa der Beitrag der deutschen Kohle- und französischen Atomkraftwerke. Die Alternative ist eine (schweizer) Steuer auf dem Strom, doch wie mehrheitsfähig ist eine solche Lösung, die die einkommensschwachen Haushalte am stärksten trifft? Bleibt also nur der bürokratische und aufwändige Weg über das Gesetz.
Doch selbst wenn es gelingen sollte, dank Effizienzmassnahmen, die auf dem Gesetzesweg durchgedrückt werden (sog. „Glühbirnenreformen“) die Hälfte des Stromverbrauchs zu drücken, sehen wir uns immer noch mit einer Steigerung des Strombedarfs um etwa 40% (180% Steigerung gegenüber heute = 280%, davon 50% = 140% des heutigen Bedarfs) konfrontiert. Kann dieser Bedarf durch Erneuerbare Energien abgedeckt werden?
Erneuerbare
Das Potential der Wasserkraft ist in der Schweiz weitgehend ausgeschöpft – eine Erweiterung im Bereich von wenigen Prozenten wird sich nur gegen den massiven Widerstand von Umweltverbänden (und, vermutlich auch der Bevölkerung) durchsetzen lassen. Es bleibt also in etwa bei den 60%, also knapp unter der Hälfte dessen, was wir (unter optimistischen Annahmen bzgl. Glühbirnenreformen) für die Zukunft wirklich brauchen werden. Das Windpotential in der Schweiz ist sehr begrenzt – allenfalls liessen sich einige Bergkuppen im Jura für die lokale Versorgung einiger kleinerer Dörfer nutzen. Die Umwandlung von Erdwärme in Strom ist bei den geringen Temperaturunterschieden im Schweizer Alpenraum extrem ineffizient – Erdwärme kann also nur dort von Nutzen sein, wo sie hilft, den Stromverbrauch zu senken, etwa in der direkten (Fernwärme-)Heizung von Gebäuden. Erdwärme ist jedoch auch teuer und, wo klassische Erdsonden zum Einsatz kommen, nicht wirklich erneuerbar (Erdsonden kühlen den Boden lokal aus). Anspruchsvollere Erdwärmeprojekte wie das Hot-Dry-Rock-Verfahren im Raum Basel wurden wegen unkalkulierbarer Erdbebengefahren gestoppt. Gezeiten, Strömungen und Wellen fallen für die Schweiz natürlich ebenfalls weg – bleibt also die Sonne.
Die Solarenergie ist die Grösste nicht bereits im grossen Stil angezpafte Energiequelle, die der Menschheit zur Verfügung steht. Jeder Quadratmeter der Erdoberfläche wird im Tagesmittel von etwa 150 Watt (Joule pro Sekunde) getroffen (siehe diese Karte, Quelle: solargis). Bei einem bisher offenen pro-Kopf Energieverbrauch von 2500 Watt pro Person (50% des heutigen Primärenergieverbrauchs von rund 5500 Watt, wovon etwa 500 Watt durch die Wasserkraft gedeckt sind) müssten also 17 Quadratmeter pro Person ausreichen, um deren ganzen restlichen Bedarf zu decken. Doch natürlich ist die Nutzung dieser Energieform nicht zu 100% effizient. Während experimentelle Solarzellen einen Wirkungsgrad von über 40% erreichen, haben die handelsüblichen (und für die nächsten Jahre realistischen bzw. bezahlbaren) Solarzellen einen Effizienzgrad von etwa 15%. Das heisst, aus den 17 Quadratmetern pro Person werden etwa 110, bereits die Fläche einer Wohnung – und das pro Person (für jedes Kind, jeden Erwachsenen, jeden Stadtbewohner, jeden Asylheimbewohner, usw.), wohlgemerkt.
Auf 8 Millionen Einwohner (heute) kommt dabei ein Bedarf von 2500 Watt * 8 Mio = 20 Gigawatt (= ca. 20 AKW) zusammen, oder die Fläche von 110 Quadratmeter * 8 Mio = 880 Quadratkilometern. Das ist die Fläche, die dicht an dicht mit Solarzellen zugepflastert werden müsste, um den Stromenergiebedarf zu decken – in etwa die Fläche des Kantons Schwyz. Die jährlichen Kosten für diese Energie (beim heute üblichen Solarstrom-Preis von etwa 20 Rappen pro kWh) belaufen sich dann auf etwa 2.5 kW * 8766 h/Jahr * 0.2 CHF/kWh =4400 CHF/Jahr – pro Person (für den Strom aus der Wasserkraft kommen dann nochmals etwa 200 CHF dazu). Für eine vierköpfige Familie bedeutet das in etwa den Kauf eines kleinen Autos pro Jahr, oder ca. 1500 CHF pro Monat (diese Kosten müssen allerdings nicht alle über die Stromrechnung zusammen kommen – einige nehmen den Umweg über den Stromverbrauch der Industrie, und kommen über Kostenüberwälzungen letztlich zum Endverbraucher). Ist uns der Atomausstieg diesen Preis wirklich wert?
Import aus dem Ausland?
Natürlich könnte man nun sagen, dass man die Stromerzeugung teilweise ins Ausland verlegt. Schliesslich ist die Schweiz in vielen Bereichen nicht selbstversorgend (etwa Nahrungsmitteln), und schliesslich ist sie ohnehin in das europäische Stromnetz und den europäischen Wirtschaftsraum eingebunden. Können wir also nicht einfach Wasserkraft in Norwegen ausbauen, Windmühlen in der Nordsee aufstellen und Solarkraftwerke in Tunesien finanzieren? Sicher – das geschieht ja schon heute. Schweizer Energiekonzerne bauen und betreiben Kohle- und Gaskraftwerke im Ausland.
Doch natürlich sind die Schweizer nicht die einzigen, die ihren Anteil an Erneuerbarer Energie ausbauen möchten. Die Deutschen (und andere) haben zunächst einmal 60% fossilen Strom (plus, seit dem Beschluss zum Ausstieg, 20% Atomstrom) zu ersetzen, neben der Verstromung des Primärenergiebedarfs. Und: Während die Verlagerung der Produktion ins Ausland das Problem der in der Schweiz fehlenden Kapazitäten (z.B. Wind oder Gezeiten) lösen kann, ändert es nichts an den Kosten, etwa im Fall der Solarenergie (die in Tunesien nicht viel billiger zu haben ist als in der Schweiz, wobei aber das Problem allfälliger politischer Instabilität hinzu kommt).
Gaskraftwerke
Eine besondere Form des Stromimports aus dem Ausland stellen Gaskraftwerke auf Schweizer Boden dar. Gaskraftwerke sind, gemessen an allen anderen fossilen Energien, „relativ“ sauber. Eine Verstromung des Verkehrs und die Bereitstellung dieses Stroms durch Gaskraftwerke würde effektiv einer leichten Senkung der totalen Emissionen entsprechen, da die Verluste über den Weg Gas->Strom->Elektroauto insgesamt etwas kleiner sind als die Verluste Benzin->Verbrennungsmotor. Doch das ändert nichts an den totalen CO2-Emissionen der Schweiz: der Verkehr wäre zwar neu auf Strom basiert, aber die Emissionen nicht viel kleiner – der Teufel wurde mit dem Beelzebub ausgetrieben.
Dazu kommt das Problem, dass Gas aus dem Ausland, vorwiegend Russland und dem Nahen Osten importiert werden muss, mit allen geopolitischen Problemen, die damit einher gehen. Ausserdem sind, wie beim Öl, die Gasvorräte letztlich begrenzt. Nicht zuletzt muss auch bedacht werden, dass Energie aus Gas eine relativ gefährliche Sache ist, fordert die Nutzung von Gasenergie in doch in etwa 4 Tote pro Terawattstunde, rund 10 Mal mehr als Solarenergie (auf Dächern installiert) und 100 Mal mehr als Atomenergie. Gaskraftwerke sind jedoch bekannte Grössen – und die logische Alternative zu AKW, wenn man keine deutlich höheren Strompreise in Kauf nehmen will. Vor diesem Hintergrund ist der Entscheid des Bundesrates, auf Gaskraftwerke zu setzen, völlig verständlich.
Was tun mit dem radioaktiven Abfall?
Wenn wir erst einmal aus der Atomenergie ausgestiegen sind, bleibt der bereits angefallene radioaktive Abfall natürlich bestehen und muss so entsorgt werden, dass er für kommende Generationen keine Gefahr mehr darstellt. Das Gesetz verbietet die Entsorgung im Ausland. Damit bleibt die Entsorgung im Inland – einmal mehr wohl gegen den Willen der lokalen Bevölkerung. Es gibt keinerlei Garantie, dass der radioaktive Abfall mit all seinen verschiedenen chemischen Komponenten tatsächlich für 100’000 Jahre sicher gelagert werden kann (so lange dauert es, bis das häufigste vorhandene Plutonium-Isotop, mit einer Halbwertszeit von etwa 24400 Jahren, zum grössten Teil zerfallen ist).
Das „Abfallproblem“ wurde über die Jahrzehnte immer wieder als Argument gegen die Atomenergie eingebracht – als ob es augenblicklich verschwinden würde, wenn man aussteigt (natürlich würde es nicht mehr „grösser“ werden – aber auf keinen Fall kleiner). Tatsächlich ist es jedoch so, dass genau diese vielbeschworene Verantwortung gegenüber künftigen Generationen eine Weiterentwicklung der Atomenergie erfordern würde – hin zu einer Technologie, die den radioaktiven Müll unschädlich machen kann. Wie geht das?
Heutige Atomkraftwerke sind das Produkt des Kalten Krieges: sie nutzen Uran-235, weil dieses für den Bau von Atombomben ohnehin gebraucht wurde (das häufigere Uran-Isotop 238 ist nicht „spaltbar“ in dem Sinn, dass es in einer Atombombe für eine Kettenreaktion verwendet werden könnte). In einem Brennstab eines üblichen Leichtwasser-AKW (zu denen alle Schweizer AKW gehören) gibt es nur etwa 5% Uran-235, und nur dieses wird zur Energieerzeugung genutzt. Nachdem der Brennstab einige Zeit im Reaktor war, ist ein gewisser Teil des Uran-235 gespalten – der Rest ist Uran-238 und neu entstandene „Aktiniden“, also langlebige Radioisotope wie Plutonium. Aus dem Brennstab ist „Müll“ geworden (was sich durch „Wiederaufbereitung“ teilweise rückgängig machen lässt – ein Prozess, der nicht ohne Probleme ist).
Es gibt jedoch auch Designs für Reaktoren, die nicht nur Uran-235, sondern auch Uran-238 nutzen können – und die Aktiniden. Diese Designs wurden teilweise bereits in den 60er Jahren des 20.sten Jahrhunderts ausprobiert, aber nie wirklich kommerzialisiert. Was heute als sogenannter „Müll“ aus dem AKW kommt und dann teuer, aufwändig und möglicherweise unsicher entsorgt werden muss, kann bei diesen neuen Reaktoren (der „4. Generation“) als normaler Brennstoff dienen. Übrig bleibt eine sehr kleine Menge (ca. 1% der heutigen Mengen) Müll mit einer Halbwertszeit von etwa 30 Jahren – nach zwei, drei Jahrhunderten wäre damit die verbleibende Radioaktivität komplett abgebaut.
Diese neuen Reaktoren hätten das Potential, das „Problem“ des radioaktiven Abfalls ein für alle Mal zu beseitigen – und dabei noch saubere, CO2-freie Energie zu erzeugen. Aus dem bisher angefallenen radioaktiven Abfall könnten also für jede bisherige Stunde Betriebszeit rund fünfzig bis hundert weitere Stunden herausgeholt werden (was die Schweiz wohl für den Rest des Jahrhunderts energieunabhängig macht). Die Schweiz ist immer noch Mitglied der „Generation 4“-Initiative, die diese Reaktoren zur Marktreife bringen will. Doch das Know-how für die Weiterentwicklung der Atomenergie kommt nicht von Ungefähr – es wird in aktiven AKW geformt und weiterentwickelt. Die Schweiz als Forschungsstandort und aktive Betreiberin von AKW auf einem weltweiten Topniveau der Sicherheit könnte durch eine verstärkte Investition in diese neue AKW-Generationen einen wichtigen Beitrag zur Lösung des Problems des radioaktiven Abfalls leisten.
Atomenergie: ein „informed choice“?
Schauen wir uns die zusammengetragenen Fakten noch einmal an. Eine signifikante Reduktion der CO2-Emissionen erfordert eine Verstromung des Primärenergieverbrauchs. Diese wird jedoch den Strombedarf in der Schweiz noch einmal kräftig ansteigen lassen. Dieser Bedarf kann wohl nicht durch Effizienzsteigerungen aufgefangen werden, insbesondere wenn diese nicht durch deutlich höhere Strompreise durchgesetzt werden. Wasserkraft und die neuen erneuerbaren Energien haben jedoch nur ein begrenztes Ausbau-Potential und/oder wären mit hohen Kosten (Geld und Land) verbunden. Der Weg, den der Bundesrat eingeschlagen hat, ist daher naheliegend: Gaskraftwerke. Doch damit lassen sich die Emissionen nicht so deutlich senken, wie nötig wäre. Was bleibt, ist die Atomenergie.
Sind AKW sicher? Wie bei allem im Leben ist der Betrieb eines AKW ein sogenannt „kalkuliertes Risiko“. Solche Risiken gehen wir überall ein: jedes Mal, wenn wir in ein Flugzeug, ja ein Auto steigen, besteht ein gewisses Risiko, dass wir es nicht mehr lebend verlassen. Wir akzeptieren das Risiko, weil wir eine Gegenleistung erhalten. Für die Schweiz ist das Risiko der Nutzung der Atomenergie subjektiv etwas grösser als in den Nachbarländern, weil das radioaktiv kontaminierte Gebiet im Fall eines grossen Unfalls eine ähnliche Flächenausdehnung hat die das ganze Staatsgebiet – anders als, sagen wir, Deutschland oder Frankreich könnten wir wirklich „alles“ verlieren. Anderseits ist es so, dass direkt in Hauptwindrichtung Frankreich mit seinen 50 AKW liegt – bei gleicher Sicherheit der AKW ist es 10 Mal wahrscheinlicher, dass ein AKW in Frankreich hochgeht, als in der Schweiz. Unter der Annahme, dass jeder Unfall in Frankreich uns auch betrifft, verringern wir somit bei einem Atomausstieg das Risiko, von einem Atomunfall betroffen zu sein, um nur gerade 10%.
Der Entscheid, ein AKW zu betreiben, ist genauso ein kalkuliertes Risiko wie der Entscheid, eine Staumauer oder ein Gaskraftwerk zu bauen. Die Menschheit hat nun viele Jahrzehnte Erfahrungen mit AKW gesammelt – mit 0.04 Toten pro Terawattstunde gehören sie, objektiv gesehen, zu den sichersten Energieformen überhaupt. Irgendwann müssen wir realisieren, dass uns ideologische Diskussionen nicht weiterbringen: jeder Entscheid, ob für oder gegen AKW, hat Konsequenzen, die es vorsichtig abzuwägen gilt. Wollen wir im Fall eines totalen Ausstiegs künftigen Generationen unseren radioaktiven Abfall hinterlassen, oder sollten wir dieses Problem nicht gleich selber entschärfen? Können wir den ärmsten Familien die Kosten der „Energiewende“ im Umfang von heute etwa 1500 CHF pro Monat aufbürden? Ist die Reduktion der CO2-Emissionen es wert, den Fortbestand der Schweiz als Nation aufs Spiel zu setzen – auch wenn die Gefahr sehr klein ist? Die Antworten mögen individuell verschieden sein, aber diese wichtigen Fragen haben, denke ich, mehr verdient als das reflexartige Widerholen von auswendig gelernten Parolen.
Dank geht an den Leser „UMa“ für das aufmerksame Lesen und die Korrektur einiger Fehler bei der Berechnung der 1500 CHF/Monat (siehe Kommentar unten).