Ist das Schweizer Stromsystem für die Energiestrategie 2050 gerüstet?

Im Jahr 2011 haben Bundesrat und Parlament den Entscheid gef?llt, schrittweise aus der Kernenergie auszusteigen. F¨¹r den Umbau des Schweizer Energiesystems hat der Bund die Energiestrategie 2050 [1] formuliert, ¨¹ber die kontrovers debattiert wird. Um eine faktenbasierte Diskussion ¨¹ber die Schweizer Energiepolitik zu unterst¨¹tzen, hat die Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften (SATW) vom ETH Power Systems Laboratory (PSL) untersuchen lassen, ob die geplante Energiestrategie des Bundesamts f¨¹r Energie (BFE) mit der heute vorhandenen und bereits geplanten Infrastruktur technisch machbar ist, und ob die Versorgung auch in Extremf?llen gew?hrleistet werden kann.

Hochaufl?sende Simulationen mit Netzmodellen

Unsere Studie [2] beruht auf einem europ?ischen Stromnetzmodell, das 29 L?nder und die jeweiligen Strommarktzonen umfasst. Das Modell nutzt Daten zum Kraftwerkportfolio in jedem Land sowie landestypische Lastverbrauchs- und Wind-/Photovoltaik-Einspeisezeitreihen. Die anvisierten Ausbaupl?ne f¨¹r das europ?ische Stromnetz (Kraftwerks- und Stromtransportkapazit?ten) werden im vollen Umfang ber¨¹cksichtigt.

Das Schweizer Stromsystem haben wir deutlich detaillierter durch f¨¹nf Sub-Regionen (Wallis, Tessin, Graub¨¹nden, restliche Deutschschweiz, restliche Westschweiz) abgebildet. Die Eckdaten zum Schweizer Kraftwerkpark, zur Energiekapazit?t der Speicherseen und zum Lastverhalten basieren auf Statistiken und den Energiestrategieszenarien des BFE. Zudem haben wir einen ?Stresstest? f¨¹r das Hochspannungssystem mit deutlich h?herem Landesverbrauch gem?ss einem Szenario der Internationalen Energieagentur (IEA) simuliert. Die angenommenen Stromtransportkapazit?ten zwischen den f¨¹nf Schweizer Regionen beruhen auf Swissgrid-Netzdaten f¨¹r das geplante ?bertragungsnetz im Jahr 2020.

Unter Ber¨¹cksichtigung der Grenzkosten der einzelnen Kraftwerke haben wir in hochaufl?senden Simulationen (8¡®760 st¨¹ndliche Simulationsschritte pro Jahr) den europaweiten Einsatz von Kraftwerken f¨¹r die k¨¹nftige Stromerzeugung optimiert. Wir sind dabei von einer Einspeise-Priorit?t f¨¹r fluktuierende erneuerbare Energien (Wind, Photovoltaik, Wasser) ausgegangen und haben uns insbesondere auf eine optimale Pumpspeicher- und Speicherseebewirtschaftung konzentriert.

Keine Engp?sse, aber hohe Importe

Unsere Ergebnisse zeigen, dass das geplante Schweizer Stromsystem gut f¨¹r die Energiestrategie ger¨¹stet ist. Unter der Annahme, dass alle f¨¹r 2020 bis 2025 geplanten Ausbauten im Bereich Netz und Pumpspeicherkraftwerke realisiert werden, reichen sowohl die nationalen als auch die grenz¨¹berschreitenden Leitungskapazit?ten in Zukunft f¨¹r die Landesversorgung aus.

Entwickeln sich Produktion und Verbrauch gem?ss den untersuchten BFE-Szenarien, treten bis 2050 keine Versorgungsengp?sse in der Schweiz auf. Dasselbe gilt sogar f¨¹r das IEA-Szenario mit 50 Prozent h?herem Verbrauch. Dann sind aber Stromimporte von bis zu 20 Terawattstunden (TWh) notwendig, was rund 30 Prozent des heutigen Landesverbrauchs (ca. 59 TWh) entspricht.

Der Schweizer Stromverbrauch geht also ¨¹ber die Eigenproduktion hinaus, kann jedoch f¨¹r alle Szenarien durch Stromimporte gedeckt werden. In Europa wird gem?ss heutiger Planung gen¨¹gend Kraftwerksleistung verf¨¹gbar sein. Zus?tzliche Gaskraftwerke in der Schweiz k?nnen w?hrend einer ?bergangsphase sinnvoll sein, sind aber nicht unbedingt notwendig. Sie w¨¹rden zwar den Stromimport reduzieren, erh?hten aber die Abh?ngigkeit von Gasimporten und k?nnten nicht voll ausgelastet werden.

Speicherseen als Sicherheitsgaranten

Die entscheidende Rolle f¨¹r eine sichere Stromversorgung spielen die Schweizer Pumpspeicherkraftwerke und Speicherseen. Mit ihrer enormen Leistungs- und Energiekapazit?t stellen sie eine grosse Flexibilit?tsquelle dar. Selbst in kritischen Situationen decken sie den Grossteil der Stromversorgung ab. Die Speicherseen k?nnen bis zu 15 Prozent des j?hrlichen Landesverbrauchs saisonal zwischenspeichern. Die Pumpspeicher als Kurzzeitspeicher absorbieren die Photovoltaik-Spitze um die Mittagszeit und decken den hohen Stromverbrauch in den Abendstunden ab. Zusammen mit der grossen Kapazit?t des ?bertragungsnetzes, das im Bedarfsfall grosse Import/Export-Volumen erm?glicht, ist die Schweiz im Vergleich zu ihren Nachbarn heute schon gut f¨¹r den Netzbetrieb mit grossen Mengen fluktuierender erneuerbarer Energien aufgestellt.

Im Fall eines starken Ausbaus der Photovoltaik werden Engp?sse zuerst im Verteilnetz auftreten. Die effektive Ert¨¹chtigung der Verteilnetze ist daher das Thema einer Folgestudie.