CO2 Monitoring Schweiz

Das Ziel „CO2 Netto-Null bis 2050″ ist für die Schweiz gesetzt, doch der Weg dorthin ist noch lang und steinig. Ein jährliches Monitoring wichtiger Indikatoren, basierend auf öffentlich zugänglichen Daten, soll helfen, sich auf diesem Weg zurechtzufinden.
Das Monitoring soll ein Weckruf sein, wo es notwendig ist. Es soll aber auch zeigen, dass es Fortschritte gibt und dass eine Transformation mit entsprechendem Engagement erreicht werden kann.

Methodik

Für ein aussagekräftiges Monitoring ist es nicht ausreichend, nur die Entwicklung der Treibhausgase in ihrer Gesamtheit zu verfolgen. Gerade am Anfang können positive oder auch negative Effekte einzelner Teilbereiche durch kleine Schwankungen der grossen Gesamtheit verdeckt werden. Deshalb werden wichtige Indikatoren, wie z.B. der Umbau auf „erneuerbare Personenwagen“, einzeln untersucht. Zur Veranschaulichung der verwendeten Methodik ein Beispiel:

Soll/Ist-Vergleich: Die blauen Balken stellen die jährlichen Ist-Werte des Bestandes an erneuerbaren Personenwagen dar. Rot-gepunktet die Sollkurve, welche die Zielwerte angibt. Blau-gepunktet eine mathematisch aus den vorhandenen Ist-Werten abgeleitete Trendkurve [1]Trendkurven zeigen an, wie es anhand der zurückliegenden Entwicklung weiter gehen könnte. Diese Kurve kann exponentiell, linear, logarithmisch oder polynomisch sein. Welche dieser Optionen ausgewählt wird, ergibt sich aus den Ist-Daten und wird in der Legende mittels der Kürzel exp. , lin., log., pol. festgehalten. Es können bei Bedarf auch mehrere unterschiedliche Trendkurven dargestellt … Weiterlesen.
Falls vorhanden, werden bei den Ist- und den Soll-Zahlen offizielle Daten der Bundesämter BFE (Energie) und BFU (Umwelt) verwendet, in einzelnen Fällen wurde ein eigenes Soll-Modell gerechnet.
Entsprechende Hintergrundinformationen und Datenquellen befinden sich im jeweiligen (ausklappbaren) Kapitel „Hintergründe und Daten“.
Die verwendeten Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Jährlich [2]Während die meisten Daten jeweils Mitte/Ende Jahr vom Bund für das vorhergehende Jahr publiziert werden, werden die Werte für die Klimagase ein Jahr später publiziert. werden Ist-Werte, Soll-Kurve und Trend-Kurve miteinander verglichen und der Fortschritt der Umstellung textuell und graphisch per Ampelanzeige (rot/gelb/grün) bewertet:

Grün: Es läuft nach Plan. Die Ziele wurden erreicht und die Trends stimmen. Die getätigten Anstrengungen könne/müssen weitergeführt werden.
Gelb: Umbaufortschritt teilweise kritisch. Die Ziele wurden nicht erreicht (Differenz kleiner 10%), aber der Trend stimmt grundsätzlich. Anstrengungen verstärken.
Rot: Kritisch. Die Ziele wurden weit verfehlt (grösser 10 %) und/oder die Trends stimmen nicht. Sofortiger Handlungsbedarf.

Dieses Monitoring stellt keine detaillierte inhaltliche Situations-Analyse dar. Es zeigt lediglich, ob gesetzte Ziele erreicht wurden oder nicht. Trotz dieser methodischen Einschränkung kann es eine nützliche Orientierung auf dem Weg des Umbaus sein.

Eine grüne Ampel bedeutet übrigens nicht, dass nun nichts mehr getan werden muss. Sie bedeutet, dass die bisher getroffenen Massnahmen wirksam waren und weitergeführt werden sollen.

Treibhausgase

Das CO2-Reduktionsziel für die Schweiz ist schnell formuliert: Bis 2050 sollen die Treibhausgasemissionen [3]Unter Treibhausgasen sind nicht nur CO2 Emissionen, sondern auch die Emissionen anderer treibhausaktiver Gase wie CH4, N2O und synthetische Gase eingerechnet eliminiert oder kompensiert werden. Als Zwischenziel gilt das Jahr 2030, in dem eine Reduktion von 50% gegenüber 1990 erreicht werden soll.

Basierend auf einer linearen Absenkung (Kurve „Soll linear“) zwischen den oben genannten Zielen wurde eine logistische Soll-Absenkkurve berechnet, die uns die jährlichen Ziele vorgibt. In obiger Grafik sind die Treibhausgase der internationalen Flüge nicht inbegriffen (siehe dazu „Hintergründe und Daten Treibhausgase“).

Auswertung Treibhausgase für 2020 [4]Zahlen 2021 erst 2023 erhältlich: Das Ziel konnte wegen Corona knapp erreicht werden. Der Trend zeigt zwar in die richtige Richtung, es muss aber Tempo zugelegt werden.

Hintergründe und Daten Treibhausgase

Soll-Kurve: Anhand der politisch vorgegebenen Eckpunkten (siehe unten) wurde zuerst eine lineare Absenkung und darauf aufbauend eine logistische Absenkung modelliert und als Ziel verwendet [5]Umwandlungsprozesse erfolgen meist nach logistischen Modellen, siehe dazu Transformationsmodelle.

Mit dem verwendeten Absenkungspfad bis 2050 kann vermutlich das Ziel einer maximalen Erwärmung des Klimas von 1.5 Grad nicht eingehalten werden, siehe dazu z.B. Zero 2035. Diese Studie zeigt unter anderem auch auf, dass Netto-Null bis 2035 theoretisch möglich wäre, dieses Ziel aber nur extrem schwer erreichbar ist und massive Verhaltensänderungen voraussetzt.
Die hier verwendeten Modelle zur Erfassung der Soll-Ziele basieren nicht auf massiven Verhaltensänderungen, sondern primär auf Effizienz und einem industriellen Umbau zu CO2 freien Technologien. Damit steigen aus meiner Sicht die gesellschaftlichen Umsetzungschancen. Aber auch dieser Weg wird gewisse persönliche Anpassungen z.B. beim Fleischkonsum und der Mobilität (Fliegen) beinhaltet.

Trotz aller Unsicherheiten scheint es mir wichtig, dass wir nun alle gemeinsam ambitionierte aber auch realistische Ziele ins Augen fassen und diese schnellstmöglich umsetzen. Wir sollten uns aber auch bewusst sein, dass es laufend Anpassungen an neue Entwicklungen geben wird.

Ist-Daten:
Die Ist-Daten basieren auf dem BAFU Treibhausgasinventar. Siehe dort unter „Weiterführende Informationen / Daten“ das EXCEL -File „Entwicklung THG Emissionen seit 1990“, Zeile „Total(3)“.
ACHTUNG: Zwischen dem Download Okt21 und Juni22 wurden vom BAFU ältere Werte in den Tabellen scheinbar rückwirkend angepasst (kleine Abweichungen). Diese „Nachträge“ wurden nicht übernommen.

Bemerkung betr. Flugemissionen: Verwendet wird im Monitoring das Total des Treibhausinventars, welches übereinstimmend mit den Richtlinien der UNO-Klimakonvention in der Emissionsstatistik die Emissionen des internationalen Flug- und Schiffsverkehr nicht enthält (die inländische Emissionen unterliegen den Reduktionszielen des Pariser Abkommens, während die Emissionen des internationalen Luftverkehrs dem Klimaschutzinstrument CORSIA unterliegt). Dasselbe gilt für die Treibhausgasbilanz der Landnutzung, also die Treibhausgasemissionen und Kohlenstofffixierung durch Böden und Vegetation. Das Treibhausgasinventar berücksichtigt zudem keine Emissionen, die bei der Produktion von Importgütern (inklusive Importstrom) entstehen.

Wie schädlich die Flugemissionen wirklich sind, zeigt eine Antwort des Bundesrates auf eine Interpellation:

Auszüge aus einer Antwort des Bundesrates (2019) auf eine Anfrage von Jürg Grossen:

  • Die Berechnung der Treibhausgasemissionen des Luftverkehrs wird bisher und zukünftig entsprechend den international anerkannten Regeln für die Erstellung der nationalen Treibhausgasinventare gemäss Klimakonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) erfolgen. Für den internationalen Luftverkehr werden die CO2-Emissionen ausgewiesen und umfassen die ganzen Flugstrecken bis zur Destination. Die Emissionen des internationalen Flugverkehrs sind im Reduktionsziel gemäss Kyoto-Protokoll und CO2-Gesetz nicht eingeschlossen.
  • Die Emissionen pro Einwohner und Jahr, welche alleine durch Flugreisen entstehen, werden nicht separat erhoben. Unter den Annahmen, welche der Antwort auf Frage 2 zugrunde liegen, kann man von rund 0,8 Tonnen CO2 pro Einwohner und Jahr ausgehen. Dem gegenüber stehen 4,5 Tonnen CO2 pro Einwohner und Jahr.

Eigene Abschätzungen anhand obiger Angaben: Da die Gesamtmenge 4.5 + 0.8 Tonnen = 5.3 Tonnen beträgt, verursacht der Flugverkehr ca. 15 % der Treibhausgasemissionen.

Der WWF kommt zu einer noch höheren Anteil, nämlich 27 %: https://www.wwf.ch/de/unsere-ziele/flugverkehr Diese Differenz lässt sich dadurch erklären, dass der Flugverkehr neben den bekannten Klimagasen auch andere Effekte erzeugt (z.B. Kondensstreifen), welche ebenfalls klimawirksam sind. Die Berechnung dieser Effekte sind sehr aufwändig und befinden sich aktuell (2021) in Diskussion. Siehe dazu „Die Auswirkungen der Flugverkehrsemissionen auf das Klima, Swiss Academies Communications“.

Kurzüberblick der wichtigsten Klima-Abkommen und Gesetze (Stand Ende 2020):
Die Schweiz trat den zwei zentralen internationalen Klima-Abkommen bei:
2003: Ratifizierung des Kyoto-Protokolls
2017: Ratifizierung des Übereinkommens von Paris
Zur Umsetzung des Kyoto-Protokolls in der Schweiz wurde 2011 das CO2-Gesetz revidiert und das Ziel einer Emissionsminderung um 20 Prozent unter das Niveau von 1990 im „Bundesgesetz über die Reduktion der CO2 Emissionen“ verankert.
Für die Zeit nach 2021 erfolgte eine Totalrevision, die den nationalen Minderungsbeitrag berücksichtigt, den die Schweiz mit dem Übereinkommen von Paris zugesagt hat. Bis 2030 ist eine Minderung um mindestens 50 % gegenüber 1990 geplant, wobei ein Teil der Minderungen im Ausland erbracht werden kann. Das Netto-Null-Ziel soll bis 2050 erreicht werden, siehe dazu eine Medienmitteilung des BAFU.

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Erneuerbare Personenwagen

Im Jahr 2018 betrugen die CO2-Emissionen des Verkehrs in der Schweiz 40% der Gesamtemissionen, wovon rund 73 % durch Personenwagen verursacht wurden (BFS_Umweltauswirkungen des Verkehrs). Um das Ziel von CO2 Netto-Null im Jahr 2050 zu erreichen, ist die Umstellung des Personenverkehrs mit fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Mobilität unumgänglich.

Als Indikator dient hier der Gesamtbestand der „erneuerbaren Personenwagen“. Damit sind alle Autos gemeint, die CO2-frei betrieben werden können [6]Das können Elektro-Autos sein oder solche mit einem Wasserstoff- oder E-Fuel Antrieb. Hybridfahrzeuge werden nicht berücksichtigt. Für die CO2 Reduktion ist es natürlich unabdingbar, dass der benötigte Strom nachhaltig erzeugt wird. .
Der besseren Übersicht wegen wird hier nur der Abschnitt bis 2030 betrachtet (siehe Hintergründe und Daten).

Auswertung Bestand erneuerbare Personenwagen für 2021:
Das Mengenziel wurde erreicht, auch der Trend stimmt.
Um diesen Trend nicht zu bremsen ist es nun wichtig, dass die Ladeinfrastruktur, die nachhaltige Stromproduktion und das Batterierecycling ausgebaut werden.

Hintergründe und Daten Erneuerbare Personenwagen

Für das regelmässige Monitoring wird das Wachstum der Personenwagen mit erneuerbaren Antrieben verfolgt, wobei die Hybriden nicht mitgerechnet werden (da nicht CO2 neutral). Dargestellt wird jeweils der Gesamtbestand der Fahrzeuge.

Ist-Werte:
Die Daten Daten über den Bestand der Personenwagen bis 2019 (basierend auf BfS Daten wurden 2021 heruntergeladen von https://www.swissinfo.ch/ger/co2-emissionen_weniger-kuehe–aber-mehr-fahrzeuge–die-schweiz-verfehlt-ihr-klimaziel/45868012.

Die jährliches Updates erfolgen über diesen BfS Link (dort nur Jahresweise abrufbar). Aktuell werden beim BfS nur elektrischen Personenwagen als nachhaltig gezählt. Die Anzahl anderer nachhaltiger Antriebe (Wasserstoff- und andere synthetische Gase) sind sicher aktuell sicher noch gering, werden aber hoffentlich bald in der BfS-Statistik ebenfalls separat aufgeführt.

Soll-Werte:
Für die Ermittlung der Soll-Werte wird ein Modell des Umbaus benötigt. Leider war kein entsprechendes, breit abgestütztes Modell vorhanden. Ich habe daher ein eigenes Modell errechnet. Dieses berücksichtig insbesondere, dass keine konventionellen Fahrzeuge vorzeitig ausgemustert werden. Details dazu siehe unter Szenario Personenwagen.

Das Resultat dieses Szenarios wird in der nachfolgenden Figur dargestellt, wobei jeweils die aktiven Bestände (Anzahl Personenwagen) dargestellt werden.

Es wurde davon ausgegangen, dass der Individualverkehr nicht weiter wächst (d.h. „Erneuerbare Ist“ plus „Fossile Ist“ bleibt stabil). In einer ersten Phase wird der Umbau primär über Elektro-Autos erfolgen, später werden wohl auch Wasserstoffantrieb und andere synthetische Treibstoffe dazu kommen.

Für die Berechnung dieses Soll-Szenarios wurden in den nächsten paar Jahren die aktuellen Wachstumswerte der Elektro-Autos (ca. 40%) fortgeschrieben, nach ca. 5 Jahren wird dann das weitere Wachstum durch die „natürliche Ersatzrate“ von fossilen Personenwagen beschränkt (d.h. alte Wagen werden aus dem Verkehr gezogen, d.h. es wird keine unnötigen „vorzeitigen Verschrottungen“ geben).

Aus dem zugrundeliegenden Modell können zeitliche Entwicklungen interessanter Aspekte, wie z.B. der Anteil der Erneuerbaren bei den Neuwagen, errechnet werden. Einige Aspekte sind in der nachfolgenden Grafik festgehalten. Daraus wird ersichtlich, dass in diesem Szenario ab 2030 in der Schweiz keine neuen fossilen Personenwagen mehr in den Verkehr kommen, d.h. die Erneuerbaren decken dann 100% der Neuwagen ab. Ab etwa 2045 kann so der Umbau abgeschlossen sein (dies als „Kompensation“, da das Zwischenziel der 50%-Absenkung bis 2030 nicht erreicht wird).

Szenario/Soll: Entwicklung Personenwagen mit erneuerbaren Antrieben ab 2020,

Bewertung:

Die oben formulierten notwendigen Schritte für einen CO2-freien Verkehr bis spätestens 2050 sind ambitiös, aber nicht unrealistisch. Die im Szenario verwendeten anfänglichen jährlichen Wachstumsraten der Erneuerbaren von gegen 40 % in den nächsten Jahren liegen durchaus im Bereich des Möglichen (d.h. im Schnitt des Wachstums der letzten 5 Jahre).

Im 2021 hat die EU ihren neuen Plan „EU Fit for 55“ publiziert, und dieser ist 2022 auf gutem Wege. Darin werden für den Personenverkehr folgende Ziele formuliert: „Ab 2035 dürfen neu in der EU verkaufte Autos keine Emissionen mehr verursachen. Das bedeutet letztlich ein Verbot des herkömmlichen Verbrennungsmotors. Von der Leyen erklärte in Brüssel, dass viele Autohersteller weltweit bereits Pläne hätten, freiwillig auf derartige Antriebe zu verzichten, und zwar in einem Zeitraum zwischen 2028 und 2035.“ [7]NZZ 15.7.2021- Dies passt zum obigen Szenario!

Volvo_2030_Elektrisch zeigt, dass die Firma Volvo plant, bis ins Jahr 2030 nur noch elektrische Fahrzeuge zu produzieren.

Auch die aktuelle Studie Net Zero by 2050 der International Energy Agency kommt zu vergleichbaren Resultaten, dass insbesondere in entwickelten Ökonomien die meisten neuen Personenwagen anfangs 2030 erneuerbar sein werden.

Also alles ganz einfach? – Ein kritisches Element dieser Transformation auf Seiten der Produzenten dürfte die Batterieproduktion sein, die sehr materialintensiv ist und spezielle Materialien braucht. Sicher sind dabei noch technologische Verbesserungen möglich (Materialien, Recycling). Es kann aber auch sein, dass andere erneuerbare Antriebe (Wasserstoff, Methan etc.) mit der Zeit zulegen werden. Auf jeden Fall muss aber die Stromproduktion und Autoproduktion ebenfalls CO2 frei werden! Und damit das aktuelle Wachstum nicht vorzeitig abgewürgt wird, muss unbedingt die Ladeinfrastruktur zügig ausgebaut wird.

Alternative Ansätze? Wäre es nicht ökologisch sinnvoller diese Transformation durch eine Verlagerung des Verkehrs auf den öffentlichen Verkehr oder auf Velos zu erreichen? Zum einen glaube ich nicht, dass sich unsere Gesellschaft massenhaft vom Auto wegbewegen wird und zum anderen kann ich mir im Moment leider (!) nicht vorstellen, dass ein entsprechender Kapazitätsausbau des öffentlichen Verkehrs in der gegebenen Zeit denkbar wäre. Nur ein kleines Beispiel: der neue Durchgangsbahnhof soll in Luzern ca. 2040 in Betrieb gehen. Bis dahin müsste der grösste Teil der Transformation bereits abgeschlossen sein! Trotzdem scheint mir wichtig, was im „Vernehmlassungsbericht zur Klima und Energiepolitik 2021 des Kantons Luzern“ steht: „Ebenso wichtig wie die technologische Transformation ist eine konsequente Verkehrspolitik, welche die Chancen der Effizienzsteigerung des Verkehrssystems durch Verlagerung auf effiziente Verkehrsformen (z.B. ÖV sowie Fuss- und Veloverkehr) sowie die Vermeidung von Verkehr verfolgt“.
Wir brauchen eine entsprechende Umverlagerung von Verkehrs, um ein allfälliges Verkehrswachstum aufzufangen!

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Erneuerbare Stromproduktion

Die Stromproduktion der Schweiz wird im Jahr 2050 ein bunter Mix aus Wasserkraft, Solarstrom, Windenergie, Bioenergie, Geothermie, Wasserstoff und anderer synthetischer Gase sein.
Für den Umbau zu CO2 Netto-Null ist die CO2-freie Stromproduktion ein zentraler Pfeiler, denn viele Bereiche, wie z.B. der Verkehr, können nur über die „Verstromung“ CO2-neutral werden.

Verfolgt wird die Gesamtheit der erneuerbaren Stromproduktion in TWh. Ohne die Wasserkraft, da deren Anteil sehr gross ist und Schwankungen die noch geringen Wachstumseffekte der anderen Erneuerbaren „überdecken“ würden.
Neben PV (Photovoltaik) und Wind, die auch separat untersucht werden, sind aktuell insbesondere Biomasse (Verbrennung) und in späteren Jahren Geothermie und Gas-To-Power integriert.

Auswertung erneuerbare Stromproduktion für 2021:
Die Mengenziele wurden nicht erreicht (ca. -10%) und die Wachstumsrate hat sich gegenüber dem Vorjahreswert verringert. Beim Trend ist noch unsicher, ob ein exponentielles Wachstum erreicht werden kann. Der Ausbau der Erneuerbaren muss also forciert werden.

Hintergründe und Daten erneuerbare Stromproduktion

Wir betrachten hier den tatsächlich produzierten Strom und nicht die instalierte Leistung. D.h. die Verfügbarkeiten der eingesetzten Technologien fliessen ebenfalls in die Betrachtung mit ein (mit allen Vor- und Nachteilen).
Die Angaben erfolgen damit in TWh (Terawattstunden) [8]Energie [Wh] = Leistung [W] x Zeit [h].

Soll-Werte: Das BFE hat mit den „Energieperspektiven 2050+“ ein nützliches Instrument für den Energieumbau bis 2050 geschaffen. Im Bereich Stromproduktion setzt das betreffende Szenario „ZERO Basis“ stark auf Auslandimporte im Winter. Da der Stromproduktion bei der Transformation zu CO2 Netto-Null eine zentrale Rolle zukommt, wurden weitere Modelle evaluiert.
Die Firma AXPO hat dazu mit dem „Powerswitcher“ ein interessantes Werkzeug zum Vergleich unterschiedlicher Szenarien im Bereich Stromproduktion bereitgestellt. Dort können die Energieperspektiven 2050+ mit Szenarien mehrerer Energieexperten verglichen werden. Für die Ermittlung der Soll-Werte der Indikatoren „nachhaltigen Stromproduktion“ und „Windenergie“, wurde auf das dortige Szenario „AXPO“ gesetzt. Es stellt bezüglich PV einen „Mittelweg“ zwischen den Energieperspektiven 2050+ und den anderen Szenarien dar.

Bemerkungen:
– Das Szenario „AXPO“ basiert auf Effizienzsteigerungen im Strom-Verbrauch (vergleiche „Nachfrage“ der verschiedenen Szenarien) und Winter-Importen, stellt also eine Art Minimal-Szenario dar. Sollen Winter-Importe weitgehend vermieden werden, müsste z.B. das Szenario „Grossen“ verwendet werden.
Wieviel Winterstrom-Importe sinnvoll sind, wird kontrovers diskutiert. Betrachtet man die Auslandabhängigkeit ist gerade bei der Energieform „Gas-to-Power“ zu unterscheiden, wo dieses produziert wird.
Es kann durchaus sein, dass es diesbezüglich in einigen Jahren weitere Anpassungen bei den detaillierten Zielen geben wird. Wir müssen mit solchen Unsicherheiten leben, möglichst realistische Ziele setzen und diese mit aller Kraft umsetzen.
– Zwischen den Zahlen auf der AXPO Plattform für „Energieperspektiven 2050+“ und den Originaldaten des BFE- Berichtes gibt es leichte Differenzen. Wie die AXPO mitteilte, hat dies mit der von der verwendeten Methodik zu tun, welche die installierte Leistung als Basis nimmt. Bei der Umrechnung auf reale Stromproduktion kann es leichte Abweichungen geben.

Die Ist-Werte wurden aus der „BFE Gesamtenergiestatistik“ übernommen (Siehe insb. unter Tabellen). Verwendet wurde die dortige Tabelle „T24: Elektrizitätserzeugung“. Dazu müssen die Erneuerbaren „herausgerechnet“ werden. Für die erneuerbare Stromproduktion wurden „Erneuerbarer Anteil Konventionelle-thermische Kraft- und Fernheizwerke“ plus die Summe „Diverse erneuerbare Energien“ verwendet.
Zeitlich etwas vorgezogen, werden dort unter „Schätzung und Überblick/Überblick über den Energieverbrauch“ auch die Tabelle „Elektrizität“ publiziert. Es kann aber sein, dass diese Daten später noch leicht angepasst werden.


Speicher: Neben den geforderten Ausbaumengen müssen auch die Herausforderungen bezüglich benötigter Speichersystemen zum Ausgleich der jahreszeitlichen, täglichen und kurzfristigen Schwankungen bei PV und Wind beachtet werden. Technische Lösungen sind vorhanden, bei der Umsetzung muss aber noch zugelegt werden.

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Windenergie

Windenergie ist eine ideale Ergänzung zur Stromproduktion mit Solarzellen. Auch wenn die Sonne nicht scheint, kann es windig sein! Insbesondere im Winter ist die Windenergie daher trotz der geringen Gesamtmenge eine wichtige Energiequelle.

Auswertung Windenergie 2021:
Die Mengenziele wurden nicht erreicht (-8.8 %), die Trendkurve liegt viel zu tief. Faktisch werden momentan keine weiteren Windanlagen gebaut, die Bewilligungsfahren sind blockiert. Hier ist sofortiger Handlungsbedarf nötig!

Hintergründe und Daten Windenergie

siehe entsprechende Informationen bei Erneuerbare Stromproduktion

PV (Photovoltaik)

Der Ausbau der Photovoltaik ist ein zentraler Baustein beim Umbau zu CO2 Netto-Null, zumal die Elektrifizierung des Verkehrs (aber auch anderer Bereiche) einen Mengenausbau der Stromproduktion erfordert.

In der obigen Grafik wird die installierte Leistung von PV-Modulen in GW erfasst, und nicht wie bei den anderen Strom-Indikatoren die Stromproduktion. Damit kann der Ausbau unabhängig von Witterung und lokaler Speicherung etc. erfasst werden.

Auswertung PV für 2021:
Das Mengenziele wurde erreicht (+7 %) und die Wachstumsrate konnte gegenüber den Vorjahren sogar gesteigert werden. Der Trend geht in die richtige Richtung [9]etwas gedämpft wird die Prognose durch einen Wachstumsrückgang im Bereich der PV-Stromproduktion, stabile Wachstumsraten deuten auf ein exponentielles Wachstum hin. Es gilt nun zu verhindern, dass das Wachstum durch Personal- oder Materialengpässen im Installationsbereich oder andere Hürden gebremst wird.

Hintergründe und Daten PV

Beim Indikator PV wurde nicht die Stromproduktion (in TWh) sondern die installierte Leistung in GWpeak (Gigawatt) verfolgt. Betrachtet man z.B. das Jahr 2021, liegt der Zubau an PV-Leistung durchaus im Zielbereich, die Stromproduktion dagegen konnte dem nicht folgen. Dies kann viele Gründe haben wie Wettereinflüsse, Einspeisebeschränkungen [10]für alle PV-Anlagen gilt die statische Limitierung der Leistung der Wechselrichter auf 70 % der PV-Panel-Peakleistung, grössere Anlagen können bei Bedarf „abgeregelt“ werden. Siehe https://smartgrid-schweiz.ch/wp-content/uploads/2020/08/2020_VSGS_Whitepaper_PV-Einspeiselimitierung.pdf , lokaler Verbrauch oder lokale Speicherung die nicht erfasst wurde. Um beim Soll/Ist-Vergleich von diesen Faktoren unabhängig zu werden, wird die installierte Leistung der PV-Anlagen verfolgt.

Soll-Daten: Diese werden anhand dem AXPO- Werkzeug „Powerswitcher“ erfasst, analog zu den anderen Strom-Indikatoren (siehe dazu auch Informationen unter Erneuerbare Stromproduktion). Im Unterschied dazu wurde aber für PV aber das Szenario „Grossen“ verwendet.
Begründung: Wie oben ausgeführt, ist der Zusammenhang zwischen installierter Leistung und der tatsächlichen Stromproduktion von vielen Faktoren/Annahmen abhängig. Da dem PV-Ausbau in der Energiewende eine zentrale Bedeutung zukommt (Stichworte Winterlücke, inländische Produktion von Power-to-Gas Produkten), soll das Soll-Szenario eine gewisse „Robustheit“ erhalten. Daher wurde für die installierte PV Leistung das Szenario „Grossen“ gewählt, welches von einem etwas stärkeren Wachstum bei PV als das Szenario „Axpo“ ausgeht [11]2021 sehen die Ziele noch gleich aus, ab 2025 liegen die Differenzen bei über 20%. Damit würde bis 2050 eine installierte Leistung von über 50 GW erreicht, was von manchen als sinnvolle Grösse angesehen wird um die Auslandabhängigkeit möglichst gering zu halten [12]siehe z.B. https://www.swissolar.ch/topthemen/zukunft-der-energieversorgung/. Dort wird im Jahr 2025 ein Zuwachs von 1100MW an PV Kapazität propagiert, was dem Szenario Grossen entspricht. Weiter werden 2050 mind. 45 TWh PV-Stromproduktion propagiert, im Szenario Grossen sind es ca. 48 TWh. Wie swissolar angibt, handelt es sich trotzdem um ein politisch und technisch realistisches Szenario..

Hinweis zur Ermittlung der Werte: Die einzelnen Werte wurden anhand des Powerswitchers nicht anhand dem Diagramm „Strommix“ (dort werden TWh Stromproduktion erfasst) sondern anhand der Modellgrundlagen unter „Kapazität / PVerfasst (zu beachten: PV und PV Alpin müssen addiert werden).

Ist-Daten: Dazu wird die Teilstatistik „Schweizerische Statistik der Erneuerbaren Energien“ verwendet. Teilweise wird jeweils ein Vorabzug etwas früher zur Verfügung gestellt. Die Daten werden dort auch als EXCEL angeboten (siehe dort Anhang B, Zeile A3, installierte elektr. Nennleistung in MWpeak.)
Filedownloads 2021:
Schweizerische Statistik der erneuerbaren Energien 2021 (Vorabzug – Datentabellen) (Datenquelle)
Statistik Sonnenenergie Referenzjahr 2021 (hier werden die Unterschiede zwischen Verkaufszahlen, installierter Leistung und Energieertrag erklärt)

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Erneuerbare Wärme

Der Energiebedarf für Wärme und Kälte in Haushalt, Industrie und Dienstleistung ist der grösste Posten in der Schweizer Energiebilanz. Die Haushalte sind für rund 50 % des Bedarfs verantwortlich.

In der obigen Grafik wird der Ausbau der erneuerbaren Wärmeerzeugung in Haushalt, Industrie und Dienstleistungen verfolgt. Die Soll-Kurve wurde aus „Energieperspektiven 2050+“, einer Studie des Bundesamtes für Energie, abgeleitet.

Auswertung erneuerbare Wärme für 2020:
Die Mengenziele wurden verfehlt (> 6%) und die aus den Ist-Daten abgeleitete Trendkurve zeigt selbst bei der Wahl einer exponentiellen Kurve nicht genügend Wachstum! Der Ersatz bestehender Heizsysteme und die Sanierung bestehender Gebäude muss jetzt dringend beschleunigt werden.

Hintergründe und Daten Wärme&Kälte

Soll-Werte:
Wie muss sich der Wärme-(Kälte)Bedarf in der Schweiz bis 2050 entwickeln? Die obige Soll-Kurve „Wärme total Soll“ wurde aus dem Szenario „Zero Basis“ der BFE Energieperspektiven 2050+ ermittelt (Kurzbericht, Abbildung 8: Entwicklung des Endenergieverbrauchs nach Verwendungszwecken). Die Kurve flacht gegen 2050 ab, was darauf zurückzuführen ist, dass bei der Wärme- und Kälte-Erzeugung mit einer Effizienzsteigerung zu erwarten ist.
Da die fossilen Energiequellen bis 2050 ausgelaufen müssen, muss der gesamte Bedarf Im Jahr durch erneuerbare Quellen abgedeckt werden. Damit ist der Ziel-Punkt der Kurve „Wärme erneuerbar Soll“ festgelegt.

Bemerkung: Die Summer der erneuerbaren und fossilen Energiequellen müssen dem jeweiligen Wert der Kurve „Wärme total“ entsprechen. Grob stimmt dies, aber die verwendeten Zahlenreihen für die fossilen Energiequellen konnten nicht 100% gleichartig zu den Zahlen der Erneuerbaren ermittelt werden. Daraus ergeben sich kleine Abweichungen, die aber keinen merklichen Einfluss auf den angestellten Ist/Soll-Vergleich haben.

Datenquellen für erneuerbare Ist-Werte:
Jährlich gibt das BFE eine Gesamtenergiestatisik heraus (siehe T17: Endverbrauch nach Verbrauchergruppen und Energieträger, T17a, b, c: Zeitreihen). Leider lässt sich anhand der dort verwendeten Gruppen (Heizöl extra-leicht, Gas, Kohle, …Holz, Fernwärme, Industrieabfälle, übrige erneuerbare Energien) nicht eindeutig auf Wärme/Kälte schliessen.
Daher wurde die Teilstatistik „Schweizerische Statistik der Erneuerbaren Energien“ verwendet. Die Zahlen sind für Haushalt, Industrie und Dienstleistungen zusammengefasst! Von den neusten Daten ist jeweils auch ein EXCEL vorhanden -> Anhang E (teilweise als Vorabzug).

Datenquelle für fossile Ist-Zahlen: Leider stehen für die fossilen Energieträger nicht gleichartige Zeitreihen wie für die erneuerbaren zur Verfügung. Anhand der BFE Gesamtenergiestatistik, Tabelle T17, lassen sich aber anhand der Ennergieträeger Heizöl extra-leicht, Gas und Kohle für Haushalte, Industrie und Dienstleistungen (d.h. ohne Verkehr und Elektrizität) der Absenkpfad der Fossilen verfolgen.

Weitere Bemerkungen:
– Daten aus dem BFU Bericht „Analyse schweiz. Energieverbrauch“ untermauern die oben verwendeten Zahlen (Endenergieverbrauch, Tabelle 4).

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.


Offene Punkte

Natürlich sind die oben aufgeführten Indikatoren nicht die einzigen Aspekte, die für eine „Netto-Null“-Strategie angegangen werden müssen! Es sind zwar wichtige Aspekte, aber es gäbe noch viele andere Möglichkeiten für entsprechende Indikatoren. Bei der Auswahl spielte es auch eine Rolle, ob entsprechende Ist- und Soll-Daten aus verlässlichen Quellen erhältlich sind.

Um die anderen Aspekte nicht aus den Augen zu verlieren, ein paar statistische Angaben, wo wieviel Treibhausgase entsteht:

Quelle: BAFU Treibhausgase

Besonders heikle Punkte, für die es keine einfachen Lösungen gibt, sind z.B. die Betonproduktion und die Landwirtschaft (Fleisch- und Reisproduktion).
Wichtig auch zu erwähnen: In den obigen Zahlen ist der internationale Flugverkehr nicht enthalten!
Siehe dazu Flugemissionen.

Neben den geforderten Ausbaumengen an erneuerbarem Strom müssen auch die Herausforderungen bezüglich benötigter Speichersystemen zum Ausgleich der jahreszeitlichen, täglichen und kurzfristigen Schwankungen bei PV und Wind beachtet werden.

Ein Augenmerk müssen wir auch auf sog. Rebound-Effekten haben: Neue Technologien führen zu Energieeinsparungen, was über tiefere Preise dazu verleiten kann, diese Technologien vermehrt einzusetzen! Zudem werden durch einen erfolgreichen CO2-Umbau Erdölprodukte weniger nachgefragt werden. Die Erdölproduzenten werden darauf wohl mit Preisreduktionen antworten. Das könnte dazu führen, dass manche Staaten billiges Erdöl für ihre Energieproduktion nutzen. Dieses Problem kann nur international angegangen werden, dabei müssen auch die Interessen der erdölproduzierenden Länder berücksichtig werden.

Wir dürfen uns auch nicht generell nur auf den Binnenkonsum konzentrieren. Viele Güter werden importiert (z.B. Autos, Batterien). Auch die im Ausland erzeugten Klimagase müssen berücksichtig werden. Dieses Problem wird z.B. in einem Artikel der Republik [13]Republik, 22.2.2021, Daniel Büttler, „Unsere Klima­bilanz, zerlegt in Einzelteile“. https://www.republik.ch/2021/02/22/unsere-klimabilanz-zerlegt-in-einzelteile?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=republik%2Ftemplate-newsletter-taeglich-2021-02-22, basierend auf Empa und Bafu-Daten, beschrieben. Dieser Bericht zeigt, unser Treibhausgas-Fussabdruck entlang der gesamten Material­kette ist mehr als doppelt so hoch wie die Inland­-Emissionen, die wir gemäss Klima­-Konvention ausweisen!

Quelle: Republik

Abkürzungen

BFEBundesamt für Energie
BAFUBundesamt für Umwelt
BFSBundesamt für Statistik
KWh, MWh, TWh, PWhWattstunden – eine Masseinheit der Arbeit bzw. der Energie, wird insb. in der Elektrizitätswirtschaft verwendet.
K=Kilo=1000, M=Mega=1000 K, T=Tera=1000 M, P=Peta=1000 T
KJ, MJ, TJ, PJJoule – ist im Internationalen Einheitensystem (SI) die Masseinheit der Energie
K=Kilo=1000, M=Mega=1000 K, T=Tera=1000 M, P=Peta=1000 T
1 1 Terajoule [TJ] = 0,277… Gigawattstunde [GWh]

Anmerkungen

Anmerkungen
1 Trendkurven zeigen an, wie es anhand der zurückliegenden Entwicklung weiter gehen könnte. Diese Kurve kann exponentiell, linear, logarithmisch oder polynomisch sein. Welche dieser Optionen ausgewählt wird, ergibt sich aus den Ist-Daten und wird in der Legende mittels der Kürzel exp. , lin., log., pol. festgehalten. Es können bei Bedarf auch mehrere unterschiedliche Trendkurven dargestellt werden
2 Während die meisten Daten jeweils Mitte/Ende Jahr vom Bund für das vorhergehende Jahr publiziert werden, werden die Werte für die Klimagase ein Jahr später publiziert.
3 Unter Treibhausgasen sind nicht nur CO2 Emissionen, sondern auch die Emissionen anderer treibhausaktiver Gase wie CH4, N2O und synthetische Gase eingerechnet
4 Zahlen 2021 erst 2023 erhältlich
5 Umwandlungsprozesse erfolgen meist nach logistischen Modellen, siehe dazu Transformationsmodelle
6 Das können Elektro-Autos sein oder solche mit einem Wasserstoff- oder E-Fuel Antrieb. Hybridfahrzeuge werden nicht berücksichtigt. Für die CO2 Reduktion ist es natürlich unabdingbar, dass der benötigte Strom nachhaltig erzeugt wird.
7 NZZ 15.7.2021
8 Energie [Wh] = Leistung [W] x Zeit [h]
9 etwas gedämpft wird die Prognose durch einen Wachstumsrückgang im Bereich der PV-Stromproduktion
10 für alle PV-Anlagen gilt die statische Limitierung der Leistung der Wechselrichter auf 70 % der PV-Panel-Peakleistung, grössere Anlagen können bei Bedarf „abgeregelt“ werden. Siehe https://smartgrid-schweiz.ch/wp-content/uploads/2020/08/2020_VSGS_Whitepaper_PV-Einspeiselimitierung.pdf
11 2021 sehen die Ziele noch gleich aus, ab 2025 liegen die Differenzen bei über 20%
12 siehe z.B. https://www.swissolar.ch/topthemen/zukunft-der-energieversorgung/. Dort wird im Jahr 2025 ein Zuwachs von 1100MW an PV Kapazität propagiert, was dem Szenario Grossen entspricht. Weiter werden 2050 mind. 45 TWh PV-Stromproduktion propagiert, im Szenario Grossen sind es ca. 48 TWh. Wie swissolar angibt, handelt es sich trotzdem um ein politisch und technisch realistisches Szenario.
13 Republik, 22.2.2021, Daniel Büttler, „Unsere Klima­bilanz, zerlegt in Einzelteile“. https://www.republik.ch/2021/02/22/unsere-klimabilanz-zerlegt-in-einzelteile?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=republik%2Ftemplate-newsletter-taeglich-2021-02-22

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