Energie-Eigenversorgung, finanzielle Machbarkeit der Autarkie hängt von mehreren Faktoren ab.

Bis 2050 könnten Photovoltaik-Technologien, die Sonnenlicht in Strom umwandeln, viele Ein- und Mehrfamilienhäuser in der Schweiz in die Lage versetzen, genug Energie zu produzieren, um ihren eigenen Verbrauch zu decken, einschließlich des Ladens von Elektrofahrzeugen.

Die Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen ist ein wichtiger Schwerpunkt der Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels. Die Photovoltaik bietet eine vielversprechende Alternative, die auch die Energieautarkie der einzelnen Haushalte erhöhen könnte.

Vollständige Autarkie bis 2050 für Ein- und Mehrfamilienhäuser.

Eine vollständige Autarkie bis 2050 für Ein- und Mehrfamilienhäuser ist in der Schweiz unter bestimmten Bedingungen technisch machbar. Selbstversorgung ist für Einfamilienhaushalte mit Verhaltensänderungen zur Senkung des Energiebedarfs und mit städtischen Fahrzeugnutzungsmustern leicht zu erreichen. Im Gegensatz dazu würde ein Mehrfamilienhaus mit konventionellem Energiebedarf und ländlichen Fahrzeugnutzungsmustern Fortschritte bei der Effizienz der Photovoltaiktechnologie erfordern.

Die Idee, dass Haushalte ihre eigene Energie produzieren und verbrauchen, d. h. Energieautarkie auf sehr lokaler Ebene, findet in der Bevölkerung großen Anklang und wird in Teilen Europas politisch unterstützt. In der Schweiz bis 2050 können Haushalte mit Fotovoltaik und Elektrofahrzeugen energieautark sein.

Wie ist die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der Energieautarkie von Haushalten in der Schweiz? Dies ist abhängig von Haushaltstyp, Gebäudetyp, Reduzierung der Stromnachfrage und Pkw-Nutzungsmuster.

Man muss davon ausgehen, dass die gesamte Energie durch Photovoltaik (PV) erzeugt wird, was eine vollständige Abkehr von Heizungen mit fossilen Brennstoffen und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren bedeutet. Zudem braucht es Energiespeichertechnologien wie eine Kurzzeitspeicherung in Lithium-Ionen-Batterien und Langzeitspeicherung mit Wasserstoff, wofür ein Elektrolyseur, ein Speichertank und eine Brennstoffzelle zur Stromumwandlung erforderlich sind. Der PV-Wirkungsgrad und die verfügbare Dach-/Fassadenfläche sind im Hinblick auf die Gesamtenergiebilanz am wichtigsten. Einfamilienhäuser mit tiefgreifender Reduzierung des Strombedarfs und städtischen Mobilitätsmustern erreichen die Autarkie am leichtesten.

Mehrfamilienhäuser mit konventionellem Strombedarf und ländlichen Mobilitätsmustern können nur dann autark sein, wenn der PV-Wirkungsgrad steigt und das gesamte Dach sowie der größte Teil der Fassade mit PV-Anlagen bedeckt werden können. Alle Fälle von Autarkie sind technisch machbar, aber teurer als voll elektrifizierte, netzgekoppelte Lösungen. In Abhängigkeit von den Preisen für Speicher und fossile Brennstoffe kann die Selbstversorgung in einigen Fällen sogar wettbewerbsfähig werden. Wenn also politische Maßnahmen ihre finanzielle Attraktivität verbessern oder Privatpersonen sich entschließen, die notwendigen Investitionen zu übernehmen, könnten sich autarke Gebäude zunehmend durchsetzen.

Um den Klimawandel einzudämmen, müssen die Emissionen aus fossilen Brennstoffen im Energiesektor beseitigt werden. Die Photovoltaik (PV) ist nicht nur eine der vielversprechendsten technologischen Optionen, um eine wichtige Rolle in einem sauberen Energiesystem zu spielen, sondern eröffnet auch die Möglichkeit einer viel stärker dezentralisierten Stromversorgung. Sie hat zur Idee der Energieautarkie geführt, die von einzelnen Gebäuden bis hin zu größeren politischen Regionen reicht.

Die Aufrechterhaltung einer sicheren und bezahlbaren Energieversorgung bleibt jedoch ein wichtiger Aspekt der Energiewende. Energieautarkie ist in erster Linie ein politisches Ziel, für dessen tatsächliche Umsetzung technische Lösungen wie Langzeitspeicher erforderlich sind, deren Machbarkeit und Kosten noch unklar sind.

Die Schweiz ist Vertragspartei des Pariser Abkommens, dessen Hauptziel es ist, den globalen Temperaturanstieg gegenüber dem vorindustriellen Niveau auf 2°C zu begrenzen. Darüber hinaus hat sich die Schweizer Regierung das Ziel gesetzt, bis 2050 keine Emissionen mehr zu verursachen. Nach der Katastrophe von Fukushima hat die Schweiz außerdem beschlossen, aus der Kernenergie auszusteigen, und das letzte Kernkraftwerk muss bis 2034 abgeschaltet werden.

Schweizer Strom - Referenzdaten 2017
31,7 % aus Kernkraftwerken
59,6 % aus Wasserkraft
4,7 % aus konventionellen Wärmekraftwerken
4,0 % aus erneuerbaren Energien ohne Wasserkraft

Da die Wasserkraft nur über ein begrenztes zusätzliches Potenzial verfügt, wird es eine große Herausforderung sein, die wegfallende nukleare Stromerzeugung durch andere emissionsfreie Stromquellen zu ersetzen, zumal das Stromangebot mit der Elektrifizierung von Heizung und Verkehr steigt. Der Ausbau der dezentralen Produktion durch Haushalte ist in diesem Zusammenhang eine attraktive Option: Das PV-Potenzial für Haushalte wird in der Schweiz auf 11 bis 19 TWh im Jahr 2050 geschätzt.

Wenn die Elektromobilität zunimmt, wovon auszugehen ist, wird der Stromverbrauch der Haushalte zunehmend auch das Aufladen der Fahrzeuge umfassen. Daher ist die Frage der dezentralen und potenziell autarken Stromerzeugung auf der Grundlage einer groß angelegten PV-Anlage in Kombination mit der groß angelegten Einführung der Elektromobilität besonders relevant, nicht nur für die Schweiz, sondern für jede hoch industrialisierte Volkswirtschaft in einem gemäßigten Klima, die vor einer ähnlichen Herausforderung der sauberen Energiewende steht.

Die Bedingungen, unter denen eine Selbstversorgung der Haushalte mit PV-Strom möglich ist, erschliessen sich in den Dimensionen Haushaltstyp, Gebäudetyp, Strombedarf und Elektromobilitätsverhalten. Je dichter ein Gebiet bevölkert ist, desto schwieriger wird es sein, allein mit Photovoltaik genügend Strom für dieses Gebiet zu erzeugen. Bei Einfamilienhäusern ist es daher am einfachsten, sich selbst zu versorgen. Mit technologischen Verbesserungen, die zu effizienteren PV-Paneelen führen, können jedoch auch einige Mehrfamilienhäuser autark sein. In allen Fällen sind die durch den Speicherbedarf bedingten Kosten ein zentrales Thema, und die Implementierung von vollständig ausgebauten PV-Dächern auf vollständig elektrifizierten Gebäuden bei gleichzeitigem Netzanschluss ist unter fast allen Annahmen die kosteneffizienteste Lösung.

Sowohl Ein- als auch Mehrfamilienhäuser können unter einer Vielzahl von Bedingungen und unter der Annahme einer vollständigen Elektrifizierung von Heizung und Verkehr Netto-Nullenergiegebäude sein. Auch echte Null-Energie-Gebäude funktionieren und können vollständige Autarkie erreichen. Netzgekoppelte und vollständig elektrifizierte Gebäude können wesentlich kostengünstiger betrieben werden und fast immer kostengünstiger als entsprechende Gebäude, die weiterhin fossile Brennstoffe für Heizung und Transport verwenden.



Es gibt gute Argumente für eine vollständige Elektrifizierung, aber für eine vollständige Autarkie sind erhebliche Kosten zu zahlen. Kostensensitivitätsanalysen zeigen, dass die Kosten ohne die erwarteten Kostensenkungen bei Batterien, Elektrolyseuren, Tanks und Brennstoffzellen (d. h. bei allen speicherbezogenen Komponenten) um bis zu 50 % höher wären. 

Die prognostizierte finanzielle Machbarkeit der Autarkie hängt von mehreren Faktoren ab, darunter staatliche Anreize und die Kosten von Energiespeichertechnologien. Vollständig autarke Gebäude sind teurer als Gebäude, die zwar vollständig elektrifiziert, aber immer noch an das Stromnetz angeschlossen sind, aber auch Haushalte, die weiterhin fossile Brennstoffe für Heizung und Fahrzeuge verwenden. Mit anderen Worten: Die Elektrifizierung ist für die Haushalte definitiv wirtschaftlich vorteilhaft, während die Autarkie mit einem zusätzlichen Kostenaufschlag verbunden ist. Vollständig elektrifizierte, aber netzgebundene Haushalte werden aber kostengünstiger bleiben.