Übersicht und Empfehlungen

Vor dem Hintergrund der Umsetzung der Energiestrategie 2050 und der nächsten Stufen der Klimapolitik hat der Schweizerische Bundesrat im Juli 2012 die beiden Nationalen Forschungsprogramme «Energiewende» (NFP 70) und «Steuerung des Energieverbrauchs» (NFP 71) lanciert und den Schweizerischen Nationalfonds (SNF) mit deren Durchführung betraut. Erwartet wurden vor allem Grundlagen im Hinblick auf das zweite Massnahmenpaket der Energiestrategie 2050. Während das NFP 70 insbesondere technologischen Fragestellungen unter Berücksichtigung ökonomischer Aspekte nachging, bearbeitete das NFP 71 spezifisch die gesellschaftliche und regulatorische Seite der Transformation des Energiesystems. Die Ergebnisse der beiden Forschungsprogramme werden unter dem Titel «Nationales Forschungsprogramm Energie» (NFP «Energie») zusammengeführt.

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Das NFP «Energie» stützte sich unter anderem auf den Referenzbericht «Aktionsplan Koordinierte Energieforschung Schweiz» des Bundes vom 24. April 2012 und die zugehörige Botschaft. Dort sind auch die Swiss Competence Centers for Energy Research (SCCER) definiert, die primär auf den Ausbau der Forschungskapazitäten im Energiebereich zielen und damit ähnliche Themen bearbeiten wie das NFP «Energie». Die beiden Forschungsinitiativen sind jedoch konsequent komplementär, sodass keine Doppelspurigkeiten auftreten.

Das NFP 70 verfügte über einen Finanzrahmen von 37 Millionen Franken, das NFP 71 über einen solchen von 8 Millionen Franken. 2013 wurden über 350 Forschungsskizzen eingereicht. Daraus wählten die Leitungsgruppen auf Basis eines zweistufigen, internationalen Evaluationsprozesses 15 Verbundprojekte mit insgesamt 62 Subprojekten und 7 Einzelprojekte für das NFP 70 sowie 19 Einzelprojekte für das NFP 71 aus. Bei der Beurteilung der Projekte standen der erwartete Beitrag an die Umsetzung der Energiestrategie 2050 und die wissenschaftliche Qualität im Vordergrund. Zu den gesamthaft 103 Forschungsprojekten kamen im Programmverlauf vier Ergänzungsstudien hinzu, die mit praxisrelevanten Ergebnissen wichtige thematische Lücken im Forschungsportfolio des NFP «Energie» schliessen.

Das vorliegende Resümee bietet einen Überblick über die Herausforderungen (Kap. 2), die sich mit der Transformation des Energiesystems in der Schweiz stellen. Es präsentiert Handlungsfelder der Transformation und Lösungsansätze, die das NFP «Energie» entwickelt hat (Kap. 3). Es schliesst mit Aspekten, die aus Sicht des NFP «Energie» für die Transformation des Energiesystems von besonderer Relevanz erscheinen (Kap. 4), und daraus abgeleiteten Empfehlungen (Kap. 5). Das Resümee ergänzt die sechs thematischen Synthesen, die einen vertieften Einblick in einzelne Themenbereiche bieten. Mit den Lösungsansätzen und Empfehlungen spricht das Resümee insbesondere jene Schlüsselakteure an, die das Energiesystem in wesentlichem Masse prägen und entsprechend auch gestalten können.

Fazit

Die über 100 Forschungsprojekte des NFP «Energie» haben Hunderte von Einzelergebnissen hervorgebracht. Manche von ihnen haben technologische Innovationen geschaffen, andere das wirtschaftliche oder gesellschaftliche Umfeld analysiert. Die auf dem Webportal www.nfp-energie.ch verfügbaren Synthesen haben thematisch verwandte Projekte zusammengeführt und neue, übergreifende Erkenntnisse ergeben. Nachfolgend sind jene Aspekte hervorgehoben, die aus Sicht des NFP «Energie» für die Transformation des Energiesystems von besonderer Relevanz erscheinen. Es zeigt sich: Die gesellschaftlich-politischen Aspekte sind für die Transformation ebenso wichtig wie die technischen; sie stellen den Schlüssel dar, damit technische Lösungen realisiert werden.

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Brachliegende Potenziale im Gebäudepark

Auf den Betrieb der Gebäude entfallen rund zwei Fünftel des Endenergiebedarfs. Die Steigerung der Energieeffizienz des Gebäudeparks, also dessen energetische Sanierung, stellt denn auch einen Eckpfeiler der Energiestrategie 2050 dar. Mit ihren Dach- und Fassadenflächen bieten Gebäude zudem vielfältige, bisher zu wenig genutzte Möglichkeiten für die Photovoltaik.

Die energetische Sanierung des Gebäudeparks erfolgt viel zu langsam und muss verstärkt werden.

Bei der aktuellen Sanierungsrate bei Wohn- und Bürobauten von lediglich rund 1,5 Prozent pro Jahr dauert die Erneuerung der Altbauten bis gegen Ende dieses Jahrhunderts – also viel zu lange, um den erwarteten Beitrag zur Transformation des Energiesystems leisten zu können. Es gilt, diesen Prozess zu beschleunigen. Die bisherigen Förderungsmassnahmen erweisen sich als unzureichend.

Gebäudefassaden bieten grosses Potenzial für Photovoltaik.

Die Photovoltaik ist eine der tragenden Technologien für die Bereitstellung erneuerbarer Energien. Ihre Leistung soll ab heute bis 2050 knapp verdoppelt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, drängt sich die Nutzung weiterer Flächen auf. Während PV-Parks auf freien Flächen in der Schweiz kaum Akzeptanz geniessen, bieten bestehende (Tourismus-)Infrastrukturanlagen und vor allem Gebäudefassaden ein entsprechendes Potenzial. Allerdings fristet gebäudeintegrierte Photovoltaik bis heute ein Nischendasein. Dies ist auf mangelndes Wissen bei Gebäudeeigentümern und Architekten, fehlenden gesellschaftlichen beziehungsweise politischen Druck und zurzeit noch etwas ungewisse Kosten zurückzuführen. Hinsichtlich gestalterischer Anforderungen erfüllt das Angebot an PV-Panels für gebäudeintegrierte Anwendungen bereits heute hohe Ansprüche. Die Angebotsvielfalt ist aber – auch dank den Arbeiten des NFP «Energie» – weiter im Wachsen begriffen.

Wasserkraft zwischen Investitionsbedarf und Nachhaltigkeit

Die Wasserkraft bleibt ein essenzielles Element des künftigen schweizerischen Energiesystems. Sie leistet einen erheblichen Beitrag zur Energieversorgung, trägt zur Versorgungssicherheit bei und gleicht Schwankungen bei der Strombereitstellung aus. Sie erfreut sich einer breiten Akzeptanz. Es bieten sich Möglichkeiten, die Nutzung zu optimieren, ihr Ausbau ist durch ökonomische und ökologische Rahmenbedingungen allerdings eng begrenzt.

Die Wasserkraft verlangt mehr Aufmerksamkeit.

Die bestehenden Wasserkraftinfrastrukturen haben grossen Instandhaltungsbedarf. Aufgrund verschiedener Ungewissheiten werden jedoch die dafür notwendigen Investitionen von den Kraftwerkeignern nicht getätigt. Die kurz- bis mittelfristig prekäre Ertragslage steht im Widerspruch zur Langfristigkeit der notwendigen Investitionen von mehreren Jahrzehnten. Die geltenden Konzessionsbestimmungen mit dem absehbar drohenden Heimfall der Werke von den Kraftwerkbesitzenden an die Konzessionsgeber hemmen die Investitionen ebenfalls.

Wasserkraftanlagen erfordern eine gesamtheitliche Beurteilung.

Die Wasserkraftnutzung steht in einem Grundkonflikt zur Ökologie natürlicher Gewässer. Zahlreiche Wasserkraftanlagen weisen noch immer einen Restwassersanierungsbedarf auf. Gleichzeitig werden die geltenden Restwasserbestimmungen unzureichend umgesetzt, um die angestrebten Biodiversitätsziele zu erreichen. Der Rückzug der Gletscher eröffnet zwar Potenziale für neue Stauseen. Deren Nutzung bedarf jedoch einer umfassenden Nachhaltigkeitsbeurteilung. Künftig gilt es aber, nicht nur einzelne Anlagen zu beurteilen, sondern im Sinne einer Gesamtbetrachtung schweizweit die Potenziale dort zu nutzen, wo das Verhältnis zwischen energetischer Nutzung und ökologischem Schaden am günstigsten ist. Dies bedingt gleichermassen eine verstärkte Koordination und die Berücksichtigung aller Wasserkraftanlagen.

Motivierbare Bevölkerung

Die Transformation des Energiesystems ist in hohem Masse eine Aufgabe der Gesellschaft. Jede Einzelne und jeder Einzelne ist in unterschiedlichen Rollen gefordert, dazu beizutragen. In der Bevölkerung besteht eine Bereitschaft, aktiv zu werden, sofern die konkreten Möglichkeiten bekannt und nutzbar sind. In mancher Hinsicht bestehen allerdings beträchtliche Informations- und Wissenslücken.

Gesellschaftliche Normen bestimmen Verhalten.

Menschen entscheiden beim täglichen Einkauf, bei Anschaffungen und Investitionen, aber auch bei politischen Entscheiden erst in zweiter Linie ökonomisch. Voran geht eine (Produkte-)Wahl, die stark von gesellschaftlichen Normen geprägt ist. Entscheidend ist also oft, ob etwas gesellschaftlich akzeptiert wird oder gar im Trend liegt. Erst danach stellt sich die Frage nach den Kosten. Gelten etwa E-Bikes als «cool», wächst die Kaufbereitschaft für diesen Fahrradtyp, auch wenn die Kosten dafür hoch sind. Diese gesellschaftliche Bewertung und Einordnung spielt für die Transformation des Energiesystems eine wichtige Rolle. Sie lässt sich dafür einsetzen, die Transformation voranzubringen. Energetisch sinnvolle Verhaltensweisen zum Trend zu entwickeln, ist daher eine vielversprechende und oft noch zu wenig genutzte Strategie.

Breit finanzierte Energieversorgung geniesst hohe Glaubwürdigkeit.

Bei den Konsumentinnen und Konsumenten besteht erhebliches Interesse an der Mitfinanzierung erneuerbarer Energie zur Eigenversorgung. Geschützt durch die kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) und unterstützt durch lokale und regionale Energieversorger, bündeln Unternehmen oder Organisationen wie Energiegenossenschaften diese fragmentierte Finanzierung. Eine hohe Identifikation mit den nutzernahen Strukturen erweist sich als eine Schlüsselgrösse. Aus ihr erwächst eine hohe Akzeptanz für lokale und regionale Energiemassnahmen und Investitionen in Infrastrukturen erneuerbarer Energien. Die rund 700 bestehenden lokalen und regionalen Energieversorger stellen aus dieser Perspektive eine wichtige Basis für die weitere Transformation des Energiesystems dar. Sie geniessen einen hohen Rückhalt und hohe Glaubwürdigkeit für innovative Massnahmen und Infrastrukturinvestitionen, selbst wenn diese im Ausland erfolgen.

Bedarf für Re-Regulierung und verstärkte Umsetzung

Die energierelevante Gesetzgebung, die weit mehr umfasst als die Energiegesetzgebung im engeren Sinne, ist noch ungenügend auf das Energiesystem der Zukunft ausgerichtet. Sie bremst dadurch in manchen Bereichen die Realisierung vielversprechender technischer Lösungen. Mangelnde Koordination der verschiedenen Politik- und Verwaltungsbereiche sowie der staatlichen Ebenen in der Umsetzung der gesetzlichen Aufträge verlangsamt die Transformation ebenfalls. Insbesondere Städte und Gemeinden hätten es zudem in der Hand, die Transformation aktiver voranzubringen. Ihnen stehen dazu vielfältige informationsbezogene, finanzielle und regulatorische Eingriffsmöglichkeiten zur Verfügung.

Die Gesetzgebung unterstützt die Transformation des Energiesystems nicht im notwendigen Ausmass.

Das bisherige Energieregime ist geprägt vom Nebeneinander der verschiedenen Energieträger sowie von einer Energieverteillogik, die sich an einer monodirektionalen Versorgungskette (Bereitstellen – Verteilen – Nutzen) orientiert. Die Transformation des Energiesystems verändert diese Situation grundsätzlich. Um die Schwankungen bei der Bereitstellung erneuerbarer Energien auszugleichen, ist es notwendig, die Trennung der verschiedenen Energieträger mittels Sektorkopplung zu überwinden – konkret beispielsweise in dezentralen Multi-Energie-Systemen (DMES). Die zunehmende Bedeutung von Prosumern – Akteuren, die Energie nicht nur nutzen, sondern auch dezentral bereitstellen – verändert die bisherige Verteillogik gänzlich. Die stark sektoriell ausgerichtete geltende Energiegesetzgebung wird dieser neuen Dynamik nicht gerecht. Sie erschwert oder verunmöglicht gar den Einsatz verschiedener verfügbarer Technologien ebenso wie die Kopplung der Technologien und Energieträger. Sie bremst in zahlreichen Bereichen den dort vorhandenen guten Willen, die Transformation des Energiesystems voranzutreiben. Die Vergangenheit lehrt: Jedes Energieregime braucht seine spezifischen regulatorischen Rahmenbedingungen. Die laufenden Revisionsarbeiten an der Energiegesetzgebung vermögen einen Teil der erforderlichen Anpassungen hervorzubringen. Doch erst eine sorgfältige Re-Regulierung über die Energiegesetzgebung hinaus schafft die notwendigen Handlungsspielräume, in denen sich technologische Potenziale entfalten können.

Das Energiesystem der Zukunft benötigt mehr Flexibilität.

Der höhere Anteil an Solar- und Windenergie im Energiesystem der Zukunft führt zu grösseren Schwankungen im Energieangebot. Ein agiles Lastmanagement soll diese Schwankungen ausgleichen, was grosse technische Herausforderungen in der Steuerung mit sich bringt. Zudem muss im Energiesystem mehr Flexibilität geschaffen werden – räumlich, zeitlich und hinsichtlich des Energiemixes. Räumlich lässt sich die notwendige Flexibilität über leistungsfähige Verteilnetzesicherstellen. Der geplante Ausbau des schweizerischen Stromverteilungsnetzes ist deshalb notwendig und muss entsprechend realisiert werden. Ein Ausbaubedarf darüber hinaus ist nicht erkennbar. Zeitliche Flexibilität schaffen Speicher unterschiedlicher Art – Speicherseen, Batterien, Druckluftspeicher usw. Die Kopplung der verschiedenen Energieträger ermöglicht die Flexibilität bezüglich des Energiemixes, beispielsweise mit der Produktion von Wasserstoff oder synthetisiertem Methan mit Strom aus Solar- oder Windkraftwerken. Die höhere Flexibilität des Energiesystems bedarf nicht nur technischer Lösungen, sondern auch regulatorischer. Die Ausgestaltung der Netzgebühren stellt für die Sektorkopplung teilweise unüberwindbare ökonomische Hindernisse dar. Regulatorische Anpassungen können die notwendigen Handlungsspielräume schaffen.

Die Transformation des Energiesystems bedarf verstärkter Koordination der staatlichen Akteure.

Im föderalistischen System der Schweiz befassen sich im Zusammenhang mit der Energiestrategie 2050 alle staatlichen Ebenen mit energiepolitischen Aufgaben. Diese betreffen auf den einzelnen Ebenen jeweils verschiedene Vollzugsbereiche. Jedoch sind die energiepolitischen Aktivitäten weder horizontal noch vertikal ausreichend aufeinander abgestimmt und koordiniert. Die verstärkte Koordination dieser Aktivitäten und Vollzugspraktiken birgt ein erhebliches Potenzial, die Transformation des Energiesystems effektiver zu gestalten und damit zu beschleunigen.

Städte und Gemeinden verfügen über grossen Handlungsspielraum für eine aktive Energiepolitik.

Städte und Gemeinden, aber auch Gemeindeverbände und Regionen verfügen über einen grossen Handlungsspielraum, die Transformation des Energiesystems mitzugestalten und voranzutreiben – planerisch, organisatorisch und kommunikativ. Der Spielraum der Gemeinden geht weit über den Vollzug der Energiegesetzgebung hinaus. Im Rahmen der Nutzungsplanung legen sie die planerischen Rahmenbedingungen fest, die beispielsweise die Realisation gebäudeintegrierter Photovoltaik, dezentraler Multi-Energie-Systeme (DMES) oder Windenergieanlagen ermöglichen. Als (Mit-)Besitzer von lokalen Energieversorgungsunternehmen können sie die Einführung von «Smart Meters» unterstützen oder mithelfen, die Produktionskapazitäten für erneuerbare Energieträger zu steigern. Dabei können sie sich auf eine hohe Akzeptanz für das Staatseigentum an der Energiebereitstellung stützen. Auch im Verkehrsbereich spielen Städte und Gemeinden eine zentrale Rolle und es stehen ihnen viele Kompetenzen zu. So können sie etwa dazu beitragen, die Güterverteilung umweltfreundlicher zu gestalten oder die öffentlichen Busse auf erneuerbare Energie umzurüsten. Städte und Gemeinden sind dank ihrer Nähe zur Bevölkerung prädestiniert, dieser Innovationen im Energiebereich zugänglich zu machen oder die Bevölkerung mit Informations- und Bildungsaktivitäten für die Mitwirkung an der Transformation zu motivieren. Sie können auch Initiativen lokaler Verbände und Organisationen unterstützen, die mit innovativen Praktiken energiesparendes Verhalten fördern. Die vom Bund unterstützten Programme «Energiestadt» und «Energie-Region» bieten Erfahrungsaustausch und Managementinstrumente zur Planung, Umsetzung und Messung einer erfolgreichen kommunalen beziehungsweise regionalen Energiepolitik.

Empfehlungen

Die Forschung kann sehr wohl Antworten auf einzelne Fragen geben und spezifische Lösungsansätze entwickeln. Daraus können sich jedoch auch Interessenskonflikte zwischen den einzelnen Lösungsansätzen ergeben. Es ist nicht an den Forschenden, die in der Folge notwendige gesellschaftliche Güterabwägung vorzunehmen. Dies ist vielmehr Sache der Politik und der Stimmbevölkerung.

Die nachfolgend entwickelten Empfehlungen stellen auf dem Weg von der Forschung zur Umsetzung deshalb einen Zwischenschritt dar. Sie basieren im Wesentlichen auf den Ergebnissen der einzelnen Forschungsprojekte und den thematischen Synthesen. Im Rahmen von Workshops wurden sie mit verschiedenen Akteursgruppen diskutiert, bewertet und mit deren Erfahrungswissen abgestimmt.

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Resümee des Nationalen Forschungsprogramms «Energie»

Zitiervorschlag
Balthasar, A., Schalcher, H.R. (2020): Forschung für die Schweizer Energiezukunft. Resümee des Nationalen Forschungsprogramms «Energie».
Hrsg.: Leitungsgruppen der Nationalen Forschungsprogramme «Energiewende» (NFP 70) und «Steuerung des Energieverbrauchs» (NFP 71), Schweizerischer Nationalfonds, Bern.

DOI: 10.46446/publikation_nfp70_nfp71.2020.1.de

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