Modellierung der Versorgungssicherheit

Transkript

1 Modellierung der Versorgungssicherheit Indikatoren und modellgestützte Einschätzung der Versorgungssicherheit im Schweizer Stromsystem Silvan Rosser, EBP Schweiz AG , Strommarkttreffen Schweiz

2 Unser Dienstleistungsspektrum Unternehmensprofil EBP 2

3 Weltweit zu Hause: Projekte in mehr als 70 Ländern Boston Zürich Berlin Hongkong São Paulo Santiago de Chile Unternehmensprofil EBP 3

4 Unsere Themen in der Schweiz Umwelt Wasser Energie Ressourcen + Abfall Klima Raum Mobilität + Verkehr Standort + Areal Immobilien Ingenieurbau Technik + Gebäude Infrastruktur Erhaltung Risiko + Sicherheit Wirtschaft + Gesellschaft Organisation + Prozesse Informatik Kommunikation Unternehmensprofil EBP 4

5 EBP 5

6 Ausgangslage Herausforderungen im Strommarkt Schweiz o Atomausstieg o Ausbau erneuerbarer Energien o EU-Stromabkommen «Ist die (inländische) Versorgungssicherheit (langfristig) gefährdet?» EBP präsentiert Indikatoren und modellgestützte Einschätzung der Versorgungssicherheit EBP 6

7 Schweizer Stromsystem: Übersicht Erzeugung Kernkraftwerke Speicherkraftwerke Verteilung Netzebene kV-Netz Energie-Austausch mit dem Ausland Importe / Exporte DE / FR / AT / IT Kernkraftwerke Speicherkraftwerke Netzebene kV-Netz Netzebene 2, Transformierung Importe / Exporte DE / FR / AT / IT Wasserkraft Sonne, Wind Thermische Erzeugung Netzebenen 3 bis 7, Verteilnetz Juni 18 Modellierung der Versorgungssicherheit EBP 7

8 EBP Strommodell: Schema Inputs Grundsätzlich frei wählbar und in Szenarien testbar Ausbau Erneuerbare Verfügbarkeit Ausland Ausbau Netzinfrastruktur Einfache Auswirkungen Sektorkopplung (Ausbau Wärmepumpen, Elektromobilität, Lastverschiebungen) Rolle Speicherkraftwerke Outputs Stundenscharfe Abbildung Stromsystem Indikatoren gemäss Studie für Greenpeace/ SES: Leistungsbilanzierung, Stromreserve Export/Import für frei wählbare Zeiträume Umweltauswirkungen EBP 8

9 Leistung in MW Simulation Stromsystem: Beispielresultat 12'000 9'000 6'000 3'000 0 Februarwoche in 2012 (Referenzsimulation) Die Abbildung zeigt ein beispielhaftes Resultat einer Simulation für eine Februarwoche im hydrologischen Jahr 2011/12. Diese Simulation dient als Referenz. IMPORTE THERMISCH ohne WKK WIND LAUFKRAFT LAST SPEICHER THERMISCH mit WKK PV KERNKRAFT Juni 18 Modellierung der Versorgungssicherheit EBP 9

10 EBP-Methode zur Einschätzung der Versorgungssicherheit Szenarien als Bewertungsgrundlage Rahmendaten je Szenario: Entwicklung des Kraftwerkparks der Zubau erneuerbarer Energien (Photovoltaik-Batteriespeichern) Landesstromverbrauch (DSM) Bewertung mit Indikatoren Simulation des Schweizer Stromsystems mit stundengenauer Auflösung Speicherreserve (minimaler Füllstand der Speicherseen im Verlauf eines hydrologischen Jahres) Überprüfung mit Sensitivitäten maximale Netto-Importkapazität die Auslandverfügbarkeit in kritischen Stunden der Höchstlast Bewirtschaftung der Speicherseen EBP 10

11 Einsatzlogik der Speicher Es werden zwei in Hinblick auf die Versorgungssicherheit gegensätzliche Verhaltensvarianten der Speicherkraftwerke untersucht: 1) Alle Speicher werden «ohne Speicherreserve» bewirtschaftet und orientieren sich an stündlichen Preissignalen. 2) Die 220-kV-Speicher werden als «Speicherreserve» bewirtschaftet. Sie werden ausschliesslich in jenen Stunden eingesetzt, in denen die restliche Inlandproduktion sowie Importe nicht zur Schweizer Lastdeckung führen. Für die Bewertung der Versorgungssicherheit wird anhand der stündlichen Simulation der Füllstand der Speicherseen abgebildet. Werden die 220-kV-Speicher im geprüften Jahr in keiner Stunde vollständig geleert, gelten die Anforderungen an die Versorgungssicherheit als erfüllt. Die verbleibende Energiemenge in den Speicherseen gibt die «Sicherheitsmarge» an. Juni 18 Modellierung der Versorgungssicherheit EBP 11

12 Indikator «Speicherreserve» 100% «ohne Speicherreserve» 100% «Speicherreserve» 75% 50% 50% 14% 0% Okt Nov Jan Feb Apr Mai 0% Okt Nov Jan Feb Apr Mai Juni 18 Modellierung der Versorgungssicherheit EBP 12

13 Konkrete Anwendung Langfristige Ausserbetriebnahme aller Kernkraftwerke in der Schweiz und starkem Zubau erneuerbarer Energien in der Schweiz (v.a. PV) und nur schwachem Zubau erneuerbarer Energien in der Schweiz Juni 18 Modellierung der Versorgungssicherheit EBP 13

14 Untersuchte Szenarien GW TWh/a Kernkraftwerke 380 kv Kernkraftwerke 220 kv Speicherkraft 380 kv Speicherkraft 220 kv Laufwasserkraft Wind Photovoltaik Thermisch Referenz 2011/12 Langfristig (wenig EE) Langfristig (viel EE) Kernkraftwerke 380 kv Kernkraftwerke 220 kv Speicherkraft 380 kv Speicherkraft 220 kv Laufwasserkraft Wind Photovoltaik Thermisch Referenz 2011/12 Langfristig (wenig EE) Langfristig (viel EE) EBP 14

15 Leistung in MW Langfristige Betrachtung: stundengenaue Modellierung Woche im Februar 2030 mit starkem Ausbau der PV 15'000 10'000 5'000 0 IMPORTE THERMISCH ohne WKK WIND LAUFKRAFT SPEICHER THERMISCH mit WKK PV LAST EBP 15

16 Untersuchte Sensitivitäten Importkapazität Auslandverfügbarkeit Speicherbewirtschaftung Importkapazität Die maximale Netto-Importkapazität bleibt konstant und entspricht dem Referenzzustand in 2011/12. Importkapazität Die Importkapazität reduziert sich auf 75% gegenüber der Referenz. Importkapazität Die Importkapazität erhöht sich gegenüber der Referenz deutlich. Ausland Die Importkapazität ist in jeder Stunde maximal verfügbar. Ausland Während den 200 Winterstunden mit der höchsten inländischen Nachfrage sowie in einer ganzen hypothetischen zweiwöchigen Kältewelle (Annahme: vom 1. bis 14. Februar) sind keine Importe möglich: Die Importkapazität wird auf null gesetzt. Speicherreserve Die 220-kV-Speicher werden als Speicherreserve bewirtschaftet. Sie werden ausschliesslich in jenen Stunden eingesetzt, in denen die restliche Inlandproduktion sowie Importe nicht zur Lastdeckung führen. Ohne Speicherreserve Alle Speicher werden ohne Reserve bewirtschaftet und orientieren sich an stündlichen Preissignalen. EBP 16

17 Minimaler Speicherfüllstand in GWh Ausserbetriebnahme aller Kernkraftwerke Ohne Speicherreserve 8'000 6'000 4'000 2' '000-4'000-6'000-8'000 Ref. -EE +EE Speicherreserve Ref. -EE +EE Importkapazität, Ausland Importkapazität, Ausland Importkapazität, Ausland Importkapazität, Ausland Importkapazität, Ausland Importkapazität, Ausland EBP 17

18 MW Modellierte Importe je nach Netto-Importkapazität Winter 2029/30, starker Ausbau der PV, ohne Speicherreserve, Ausland in kritischen Stunden nicht verfügbar 7'000 6'000 5'000 4'000 3'000 max. Import = 7500 max. Import = 3600 max. Import = '000 1' Dez 1. Jan 1. Feb 1. Mär EBP 18

19 Speicherfüllstand Modellierte Speicherreserve je nach Importkapazität Winter 2029/30, starker Ausbau der PV, ohne Speicherreserve, Ausland in kritischen Stunden nicht verfügbar 100% 80% 60% 40% 20% max. Import = 7500 max. Import = 3600 max. Import = 2700 Speicher nachfrageorientiert 0% -20% EBP 19

20 Steigende Importabhängigkeit Importe in TWh/a Referenz ohne Mühleberg, Beznau I/II zusätzlich ohne Gösgen Referenz -EE +EE kompletter Ausstieg aus der Kernenergie EBP 20

21 Schlussfolgerungen Gewährleistung Versorgungssicherheit wird schwieriger, aber Ausstieg aus Kernenergie technisch machbar, dazu notwendige Massnahmen: Ausbau der Importkapazität und Verbund mit europäischem Stromsystem Einführung einer Speicherreserve Ausbau der Erneuerbaren und Reduktion des Stromverbrauchs Bemerkungen: Importabhängigkeit steigt in allen betrachteten Szenarien Problematik «PV-Strategie»: Stromüberschuss im Sommer Zusätzlicher Handlungsbedarf eher bald als langfristig (post-2030) EBP 21

22 Ihre Ansprechpartner Silvan Rosser Direktwahl Dr. Michel Müller Direktwahl EBP 22