Wie Wärmepumpen und E-Autos die Energiewende erleichtern

Strom aus erneuerbaren Quellen anstelle von Öl, Gas, Benzin und Diesel: So will die Schweiz bis 2050 ihre Energieversorgung im Gebäudebereich und Verkehrssektor dekarbonisieren. Das bedeutet, dass in den Heizungskellern die Wärmepumpen Einzug halten und auf den Strassen immer mehr Elektrofahrzeuge verkehren müssen. Durch diese Elektrifizierung dürfte der Gesamtstrombedarf von heute rund 56 auf etwa 75 Terawattstunden im Jahr 2050 steigen. Für die Verteilnetzbetreiber besonders herausfordernd sind Situationen, in denen viele Haushalte gleichzeitig das Aufladen der E-Autos und/oder den Betrieb der Wärmepumpe starten. Die lokalen Stromnetze sind meist nicht auf solche Lasten ausgelegt und müssen daher verstärkt und ausgebaut werden – was sehr teuer ist. Alternativ sucht man nach Ideen, wie sich die Spitzenlasten besser verteilen lassen, um den teuren Netzausbau zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Eine neue Studie der Forschungskonsortiums «Pathfndr» zeigt, dass Wärmepumpen und Elektroautos dazu einen wesentlichen Beitrag leisten können. Etwas zugespitzt formuliert sind sie also nicht nur Ursache des Problems, sondern auch Teil der Lösung. 

Früher oder später starten

Warum ist das so? Wärmepumpen und Elektroautos bieten dem Stromsystem etwas ungemein Wertvolles: Flexibilität. Gemeint ist damit, dass sie nicht zwingend zu einem fixen Zeitpunkt mit Strom versorgt werden müssen, sondern dass der Bezug je nachdem etwas vorgezogen oder nach hinten geschoben werden kann. Ein Elektroauto zum Beispiel ist meist so lange parkiert, dass das Aufladen problemlos etwas später beginnen kann – die Batterie ist dennoch ausreichend gefüllt, wenn die nächste Fahrt ansteht. Und eine Wärmepumpe darf ein Gebäude dank der Wärmespeicherfähigkeit von Wänden, Böden und Decken auch mal etwas früher als geplant aufheizen. So kann man zum Beispiel in einem gut gedämmten Minergie-Gebäude bei einer Aussentemperatur von 0 °C bis zu 10 Stunden lang auf die Wärmezufuhr verzichten, ohne dass die Raumtemperatur spürbar sinkt.

Spitzenerträge ausgleichen

Die Flexibilität lässt sich zudem nutzen, um Stromüberschüsse aufzunehmen. Wird beispielsweise an einem sonnigen Sommertag sehr viel Solarstrom erzeugt, kann das ebenfalls zu einer Belastung für das Stromnetz werden. Es ist nicht darauf ausgelegt, dezentral – also abseits von grossen Anlagen wie Wasser- und Atomkraftwerken – hohe Strommengen aufzunehmen. Wird die Elektrizität jedoch bei den höchsten Produktionsspitzen vor Ort zum Aufladen der E-Autos und via Wärmepumpen zum Beheizen von Gebäuden oder zum Aufbereiten des Warmwassers genutzt, entlastet dies das Stromnetz. Bei den Elektrofahrzeugen rückt hier insbesondere das Aufladen am Arbeitsplatz in den Fokus, denn unter der Woche stehen sie ja tagsüber oft dort und nicht zuhause.

Mehr Strom nutzen

Die Pathfndr-Studie hat nun erstmals das Potenzial von flexibel gesteuerten und koordinierten Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen quantifiziert. Sie zeigt, dass die positiven Auswirkungen auf das Energiesystem nicht zu unterschätzen sind. 2050 könnten bis zu 4 Prozent mehr erneuerbarer Strom zur Verfügung stehen – mehrheitlich Solarstrom, der im Frühling und Sommer dank optimierter Verteilung nicht abgeregelt werden muss. Davon dürfte nicht nur das Stromsystem als Ganzes profitieren, sondern auch die Eigentümerinnen und Eigentümer der Wärmepumpen und E-Autos können daraus Profit ziehen. Der «dazugewonnene» Solarstrom dürfte nämlich besonders günstig sein, sodass die Energiekosten für die Heizung und die Mobilität sinken.

Weniger Importe nötig

Darüber hinaus wirkt sich die Flexibilität der beiden Grossverbraucher auch positiv auf die Schweizer Stromhandelsbilanz aus. Gemäss den Forschenden könnten die Netto-Stromimporte übers ganze Jahr gesehen um rund 20 Prozent sinken. Dies entspricht rund 1,8 Terawattstunden Strom, also ungefähr dem Jahresbedarf einer halben Million typischer Haushalte. Nicht zuletzt liesse sich durch den koordinierten Einbezug von Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen auch die Importabhängigkeit im Winter reduzieren, und zwar um etwa 0,7 Terawattstunden. 

Tiefere Preise

Im Rahmen der Studie wurde ferner untersucht, wie sich eine durch die Flexibilisierung ermöglichte gleichmässigere Verteilung von Angebot und Nachfrage auf die Preise auf den Strommärkten auswirkt. Die gute Nachricht: Sie dürften um bis zu 6 Prozent sinken, vor allem zwischen Januar und März. Ganz allgemein sei zu erwarten, dass sich ein durch flexible Elektroautos und Wärmepumpen unterstütztes Stromsystem ungefähr 4 Prozent günstiger betreiben lasse als ohne, prognostizieren die Forschenden. Nicht zuletzt soll auch die Umwelt davon profitieren, weil der Studie zufolge rund ein Drittel weniger Gaskraftwerke und Batteriespeicher realisiert werden müssen, um das Stromsystem zu stützen. 

Anreize bieten

In der Theorie sind die beiden Flexibilitätslieferanten also ein wesentlicher Vorteil für das Stromsystem der Zukunft. Aber: Was braucht es, damit das auch in der Praxis funktioniert? Zuallererst müssen die Eigentümerinnen und Eigentümer der Wärmepumpen und Elektroautos bereit sein, dem lokalen Netzbetreiber die Flexibilität auch zur Verfügung zu stellen. Eine entsprechende Umfrage war Teil der Studie. Das Resultat: Rund 70 Prozent der Befragten zeigten sich bereit, durch flexibles Laden und Heizen zur Stabilität des Stromnetzes beizutragen. Allerdings erwarten sie, dass ihr Komfort dadurch nicht beeinträchtigt wird und die Steuerung automatisch erfolgt. Anzunehmen ist, dass es gewisse Anreize braucht, damit die Endkundschaft ihrem Netzbetreiber tatsächlich die gewünschte Flexibilität gewährt. Die Autorinnen und Autoren der Studie empfehlen daher dynamische Stromtarife, welche flexibles Laden und Heizen belohnen. Als Hemmnis identifizieren sie die heute grossen Unterschiede bei den Stromtarifen und Einspeisevergütungen. 

Ebenfalls ein Nachteil ist, dass es in der Schweiz bisher noch kein «Recht auf Laden» gibt. Das Parlament hat zwar im Sommer 2025 eine Motion angenommen, welche die Unverbietbarkeit von Ladestationen gesetzlich verankern soll. Bis das Gesetz aber in Kraft tritt, dürfte es noch einige Jahre dauern. Deshalb sind Mieterinnen und Mieter vorerst weiter auf den Goodwill ihrer Vermieter angewiesen, wenn sie eine Ladestation für ihr Elektroauto installieren wollen. 

Repower modernisiert die Technik

Und aus technischer Sicht? In der Schweiz können die Verteilnetzbetreiber schon seit vielen Jahrzehnten über die Rundsteuerung die grossen Stromverbraucher (zum Beispiel den Warmwasser-Boiler) ihrer Endkunden steuern und so die Belastung sowie die Kosten des Verteilnetzes reduzieren. Allerdings bietet diese herkömmliche Rundsteuerung wenig Flexibilität – sie aktiviert oder deaktiviert mit dem sogenannten Gruppenkommando gleich alle Verbraucher eines Typs auf einer Netzebene. «Wir sind deshalb am Rollout einer moderneren Steuerung, mit der wir bestimmte Geräte einzeln ansteuern können», erklärt Adrian Mettler, Leiter Smart Grid bei Repower. So könne man vermeiden, dass es im Verteilnetz grosse Lastsprünge gibt, weil alle Verbraucher desselben Typs gleichzeitig eingeschaltet werden. Stattdessen lässt sich die Belastung über den Tag ausgleichen. «Auch für die Endkunden ist der Komfort höher, weil man beispielsweise das Aufladen des E-Autos drosseln kann – heute muss man es komplett stoppen.»