Auswirkungen verschiedener Stromangebotsvarianten auf die Schweizer Elektrizitätswirtschaft

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1 W I S S E N T E C H N I K L E I D E N S C H A F T Auswirkungen verschiedener Stromangebotsvarianten auf die Schweizer Elektrizitätswirtschaft Thomas Nacht, Christoph Gutschi, Gernot Nischler, Heinz Stigler EnInnov Symposium Energieinnovation an der TU Graz, Februar

2 Folie 2 Motivation und Aufgabenstellung Annahmen für die Simulationen Auswirkungen auf den Stromhandel Inhalt Auswirkungen auf den Redispatchbedarf Auswirkungen auf die CO 2 -Emissionen Auftreten netzkritischer Situationen Zusammenfassung

3 Folie 3 Motivation und Aufgabenstellung Auftrag des BFE zur Untersuchung der Auswirkungen verschiedener Stromangebotsvarianten Zukünftige Rolle der Schweiz Wandel in der Elektrizitätswirtschaft Katastrophe in Fukushima Untersuchte Varianten: Szenario Neue Energiepolitik 2 Angebotsvarianten: C&E und E 2 Netzausbauvarianten: Netz 2020 und Netz 2011(+) Methodik: Simulationen mit ATLANTIS Analyse der Ergebnisse

4 Folie 4 Annahmen für die Simulationen Installierte Leistung [GW] Schweiz Angebotsvariante C&E Installierte Kapazitäten 2035 (2050): Fossil: 4,1 GW, (3,5 GW) Wind: 1,0 GW, (2,2 GW) PV: 3,2 GW, (9,7 GW) Erneuerbare: 1,0 GW, (1,5 GW) (Pump)Speicher: 14,1 GW, (14,1 GW) Laufwasserkraft: 5 GW, (5 GW) Photovoltaik Windkraft gekoppelte Erneuerbare Pumpspeicher-KW Speicherkraftwerk Laufkraftwerk Erdgas - WKK Erdgas - GuD Ölkraftwerk Kernkraftwerke Spitzenlast

5 Folie 5 Annahmen für die Simulationen Installierte Leistung [GW] Schweiz Angebotsvariante E Installierte Kapazitäten 2035 (2050): Fossil: 1,4 GW, (1,3 GW) Wind: 1,0 GW, (2,2 GW) PV: 3,2 GW, (9,7 GW) Erneuerbare: 1,0 GW, (1,5 GW) (Pump)Speicher: 14,1 GW, (14,1 GW) Laufwasserkraft: 5 GW, (5 GW) Photovoltaik Windkraft gekoppelte Erneuerbare Pumpspeicher-KW Speicherkraftwerk Laufkraftwerk Erdgas - WKK Erdgas - GuD Ölkraftwerk Kernkraftwerke Spitzenlast

6 Folie 6 Netz 2020 : Ambitionierter Ausbau des Netzes, Durchführung aller Projekte aus dem Netzausbauplan Strategisches Netz 2020 der swissgrid(swissgrid, 2011) Annahmen für die Simulationen Schweiz - Netzentwicklung Netz 2011 (+) : Minimaler Ausbau des heutigen Übertragungsnetzes zur Einbindung von Kraftwerksgroßprojekten Ausbau aufgrund folgender Projekte: PSKW FMHL+ PSKW Nantde Drance PSKW KWO+ PSKW Linth PSKW Lagobianco

7 Entwicklung Kontinentaleuropa Folie 7 Netzentwicklung: Ten-Year Net Development Plan Entwicklung des Kraftwerksparks: Annahmen für die Simulationen Installierte Leistung [GW] Installierte Kapazitäten 2035 (2050): Fossil: 307 GW, (269 GW) Nuklear: 95 GW, (106 GW) Erneuerbare: 580 GW, (722 GW) (Pump)Speicher: 136 GW (140 GW) Solarthermie Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore sonstige Erneuerbare gekoppelte Erneuerbare Pumpspeicher-KW Speicherkraftwerk Laufkraftwerk Ölkraftwerk Gaskraftwerke Steinkohle Braunkohle Kernkraftwerke Spitzenlast

8 Folie 8 Auswirkungen auf den Stromhandel Methodik Unterteilung Jahr: 12 Monate á 4 Perioden Last [GW] Last [MW] Ermittlung der grenzüberschreitenden Last flüsse je Grenze und Periode Berechnung der Handelsmengen je Grenze über die Dauer der Perioden Ermittlung der Handelssalden Stunden eines Stunden Monats

9 Folie 9 Auswirkungen auf den Stromhandel Ergebnisse - Variante C&E - Netz2020 Ausgetauschte Energie [TWh] Exporte Importe Export-Import Saldo Energieaustausch CH - AT Energieaustausch CH - FR Energieaustausch CH - DE Energieaustausch CH - IT

10 Folie 10 Auswirkungen auf den Stromhandel Ergebnisse - Variante C&E - Netz2020 Ausgetauschte Energie [TWh] Exporte Importe Außerbetriebnahme Kernkraftwerke CH Export-Import Saldo Energieaustausch CH - AT Energieaustausch CH - FR Energieaustausch CH - DE Energieaustausch CH - IT

11 Folie 11 Auswirkungen auf den Stromhandel Ergebnisse - Variante C&E - Netz2020 Ausgetauschte Energie [TWh] Exporte Importe Außerbetriebnahme Kernkraftwerke DE Außerbetriebnahme Kernkraftwerke CH Export-Import Saldo Energieaustausch CH - AT Energieaustausch CH - FR Energieaustausch CH - DE Energieaustausch CH - IT

12 Folie 12 Auswirkungen auf den Stromhandel Ergebnisse - Variante E - Netz2020 Ausgetauschte Energie [TWh] Exporte Importe Export-Import Saldo Energieaustausch CH - AT Energieaustausch CH - FR Energieaustausch CH - DE Energieaustausch CH - IT

13 Folie Export-Import Saldo [TWh] 2049 Ergebnisse - Variantenvergleich Auswirkungen auf den Stromhandel Importe Exporte C&E Netz 2011(+) E Netz 2020 E Netz 2011(+) C&E Netz 2020

14 Folie 14 Ergebnisse - Schlussfolgerungen Außerbetriebnahme Kernkraftwerke führt zu sprunghaftem Absinken des Saldos Auswirkungen auf den Stromhandel Schweiz bei Variante C&E Netto-Exporteur, bei Variante E Netto-Importeur Anstieg des Saldos nach 2035 durch starken Zubau erneuerbarer Erzeuger GuD-Anlagen aufgrund des Zubaus an erneuerbaren Erzeugern weniger Volllaststunden

15 Methodik Folie 15 Kraftwerkseinsatz laut Marktmodell Preis /MWh Nachfragemenge Auswirkungen auf den Redispatchbedarf Ermittlung des Lastflusses laut Kraftwerkseinsatzes MCP Bestimmung von Engpässen und Überlastungen von Netzelementen Aufhebung der Engpässe durch Änderung des Kraftwerkseinsatzes Menge MWh

16 Folie 16 Ergebnisse - Variante C&E - Netz Auswirkungen auf den Redispatchbedarf Redispatchbedarf [GWh] Erzeugungsreduktion Erzeugungserhöhung Windkraft Photovoltaik gekoppelte Erneuerbare Laufkraftwerk Speicherkraftwerk Pumpspeicher-KW Ölkraftwerk Erdgas -GuD Erdgas -WKK Kernkraftwerke Redispatch-Bilanz

17 Folie 17 Ergebnisse - Variante E - Netz Auswirkungen auf den Redispatchbedarf Redispatchbedarf [GWh] Erzeugungsreduktion Erzeugungserhöhung Windkraft Photovoltaik gekoppelte Erneuerbare Laufkraftwerk Speicherkraftwerk Pumpspeicher-KW Ölkraftwerk Erdgas -GuD Erdgas -WKK Kernkraftwerke Redispatch-Bilanz

18 Folie Auswirkungen auf den Redispatchbedarf Redispatchbedarf [GWh] Erzeugungsreduktion Erzeugungserhöhung Ergebnisse - Variantenvergleich C&E Netz 2020 C&E Netz 2011(+) E Netz 2020 E Netz 2011(+)

19 Folie 19 Ergebnisse - Schlussfolgerungen Variante C&E hat höheren Redispatchbedarf zur Folge als Variante E Auswirkungen auf den Redispatchbedarf Schwächerer Netzausbau führt zu höherem Redispatchbedarf Starker Anstieg des Redispatchbedarfs, bei Netz 2020 ab ~ 2030, bei Netz 2011(+) früher Ab 2030 weiterer Netzausbau anzuraten Kosten für Netzausbau sind Kosten für Redispatch gegenüberzustellen

20 Folie Auswirkungen auf die CO2-Emissionen CO2-Emissionen [kt] Ergebnisse - Variantenvergleich C&E Netz 2020 C&E Netz 2011(+) E Netz 2020 E Netz 2011(+)

21 Folie 21 Ergebnisse Schlussfolgerungen Variante E: geringere CO 2 -Emissionen in der Schweiz Auswirkungen auf die CO 2 -Emissionen Reduktion der CO 2 -Emissionen ab 2035 in Variante C&E durch Zubau erneuerbarer Erzeuger Erhöhte CO 2 -Emissionen durch das Netz 2011(+) CO 2 -Emissionserhöhung in Variante E höher als in Variante C&E

22 Folie 22 Auftreten netzkritischer Situationen Methodik & Ergebnisse Methodik: Ermittlung des Kraftwerkseinsatzes zur Deckung der Jahreshöchstlast (Sommerspitze, Winterspitze) Berücksichtigung der Belastungslimits von Netzelementen Bei Nichtlösbarkeit Zubau von fiktivem Kraftwerk mit sehr hohen variablen Erzeugungskosten zur Behebung des Engpasses Ermittlung von Engpässen über Analyse des Einsatzes der fiktiven Kraftwerke Ergebnisse: Netz 2020 : Netz 2011(+) : Kein Zubau oder Einsatz fiktiver Kraftwerke Mehrfacher Zubau und Einsatz von fiktiven Kraftwerken zur Behebung nicht überwindbarer Engpässe

23 Folie 23 Zusammenfassung Umfassender Netzausbau anzuraten: Weniger CO 2 -Emissionen Höhere Exporte (C&E), geringere Importe (E) Weniger Redispatchbedarf Keine kritischen Netzsituationen Variante C&E: Hohe CO 2 -Emissionen in der Schweiz Schweiz wird Netto-Exporteur Hoher Redispatchbedarf Variante E Niedrige CO 2 -Emissionen in der Schweiz Schweiz wird Netto-Importeur Geringerer Redispatchbedarf

24 W I S S E N T E C H N I K L E I D E N S C H A F T Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!