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die steuerliche optimierung der forschungsprämie

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Kann sich die Schweiz mit erneuerbarem
Strom selber versorgen?
Prof. Dr. Anton Gunzinger
Supercomputing Systems AG
Technoparkstrasse 1
CH-8005 Zürich
Tel. 043 456 16 00
Fax 043 456 16 10
info@scs.ch
www.scs.ch
Vision trifft Realität.
Supercomputing Systems AG
Technopark 1
8005 Zürich
Phone +41 43 456 16 00
Fax +41 43 456 16 10
www.scs.ch
1.0
2
Ausgangslage
•
Der Ausbau der Stromproduktion in Deutschland hat zu einem
massiven Preiszerfall im Strommarkt geführt
•
Die Förderung erneuerbarer Energien in Deutschland hat zu
einem Preiszerfall bei den Erneuerbaren geführt (z.B. bei
Photovoltaik um den Faktor 5)
•
Der Super-GAU in Fukushima hat die Versicherungskosten von
Atomkraft massiv erhöht (Faktor 100)
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
1.1
3
Die Speicherfrage
•
Kernkraftwerke liefern Bandstrom. Kann dieser durch
hochvolatile Stromerzeuger wie PV und Wind ersetzt werden?
•
Wie viel zusätzlicher Speicher ist in diesem Fall für die Schweiz
notwendig?
•
Was kostet der Speicherausbau?
•
Können wir dann noch Stromhandel mit Europa betreiben?
•
Wie kann das Netz mit hochvolatilen Stromerzeugern (PV und
Wind) umgehen?
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
1.2
Vorgehensweise
Vorgehensweise aus Sicht eines einfachen Ingenieurs
1. Basis ist Physik (Leistungsbilanz & Energiebilanz)
2. Ziel einer Energiepolitik: sichere und kostengünstige Versorgung
mit (erneuerbarer) Energie. Kostengünstig → minimale
volkswirtschaftliche Kosten (davon profitieren alle)
3. Welche Rahmenbedingungen muss die Politik schaffen, um das
System in Richtung minimaler volkswirtschaftlicher Kosten zu
bewegen?
4
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
1.3
Zielsetzung der Simulationsumgebung
Untersuchung von:
Simulation möglicher Szenarien:
1.
Energiebilanz
1. «Weiter wie bisher» (WWB)
2.
Leistungsbilanz
2. Erneuerung der Kernenergie
3.
Volkswirtschaftliche Kosten
3. Energieszenarien des Bundes
4.
Stromhandel
4. Primär Photovoltaik
5.
Netzbelastung
5. 100% erneuerbare Energie
6. Dezentrale Speicherung
7. Lastverschiebung
5
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1.4
Simulationssystem
Wetter (t)
Produktion
Thermische
Kraftwerke
EThermisch
PThermisch
Gaskraftwerke
(GuD)
EGuD
PGuD(t)
Biomasse
EBiomasse
PBiomasse
Kernkraft
EKern
PKern
Geothermie
EGeothermie
PGeothermie
Photovoltaik
EPhoto (t)
PPhoto (t)
Verlustbehaftetes Netz
(Transport & Transformation)
Import
KurzzeitSpeicher
EKurzzeit (t)
PKurzzeit (t)
SpeicherKraftwerk
ESpeicher (t)
PSpeicher (t)
Speicher
6
LaufwasserKraftwerke
ELaufwasser
PLaufwasser
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Wind
EWind (t)
PWind (t)
Export
Verbraucher
EVerbrauch
PVerbrauch(t)
Regelbare
Last
ERegelbar (t)
PRegelbar (t)
Konsum
1.5
Soll die Schweiz Strom-Selbstversorger sein?
+
-
• Mehr Entscheidungsspielraum
• Abhängig vom ‘good will’ der
Nachbarländer
• Nicht erpressbar
• Höhere Handelserträge
(Stärkere Position beim Handeln)
• Vorbildfunktion
• Erpressbar
• Kaufdruck bei ungünstigen
Bedingungen
• Tiefere Handelserträge
• Alles hat einen Preis…
Das Volk wird entscheiden.
7
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1.6
Wie viel elektrische Energie benötigt
die Schweiz in der Zukunft?
1. Verbrauch heute: 60 TWh/a
2. Sparpotential: bis 15 TWh/a
3. Mehrverbrauch durch Wärme:
1. Verbrauch heute 94 TWh/a (Gas und Öl)
2. Einsparpotential: Isolation Faktor 4, Wärmepumpen Faktor 4
3. Zusätzlicher Stromverbrauch: 6 TWh/a
4. Mehrverbrauch durch Elektromobilität
1. Verbrauch heute 70 TWh/a
2. Einsparpotential: Verhalten Faktor 2, serieller Hybrid Faktor 4
3. Rein Elektrizität: 2/3 (Öl 3 TWh)
4. Zusätzlicher Stromverbrauch: 6 TWh/a
5. Zukünftiger Stromverbrauch: 60 TWh/a
8
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1-7
9
Grundlagen aller Simulationen
•
Verbrauchsstatistik 2010 (Zeitauflösung 15’): swissgrid (60 TWh/a)
•
Produktionsstatistik 2010 (Zeitauflösung 1 Tag – 1 Woche):
Bundesamt für Energie und swissnuclear
•
Speicherseen Füllgrad-Statistik 2010 (Zeitauflösung 1 Woche):
Bundesamt für Energie
•
Solar/Wind-Statistik CH (Jahresverlauf mit Zeitauflösung 1’): meteonorm
(40 Standorte für PV: 20 in Städten, 20 auf Bergen; 20 Standorte für Wind)
•
Ausbau Speicherseen auf 10 TWh wie geplant
•
Ausbau Pumpspeicherwerke auf 5GW/ 200 GWh wie geplant
•
Netzbelastung: gemäss EWZ, hochgerechnet auf die Schweiz
•
Berücksichtigt: Netzbelastung, Netzverluste, Speicherverluste
Pumpspeicherwerke, Speicherverluste lokale Speicherung
•
Inselbetrachtung (wird erweitert um Stromhandel)
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1.8
Simulation: Spielregeln für die Kraftwerke
Deckung des Bedarfs nach Prioritäten
1. Thermische Kraftwerke, Laufwasserkraft, Kernkraftwerke (optional)
2. PV (optional) und Wind (optional)
3. Lokale Batterien
4. Pumpspeicherwerke
5. Gaskraftwerke (optional), Biomasse (optional)
6. Stauseen
Verwendung bei Überproduktion nach Prioritäten
1. Überschuss in dezentralen Batterien speichern
2. Weiteren Überschuss in Pumpspeicherseen pumpen
(Stauseen werden primär für den Jahresausgleich verwendet)
3. Restlicher Überschuss ins Ausland verkaufen
4. «wegwerfen»
Lastverschiebung
Falls am aktuellen Tag ein Überschuss absehbar ist, soll er zunächst möglichst durch verschobene
Last abgefangen werden.
10
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1-9
11
Jährliche Globalstrahlung
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1.10
Monatliche Globalstrahlung
Monatliche Sonneneinstrahlung (Städte)
Monatliche Sonneneinstrahlung (Berge)
200
200
180
180
2
2
)
220
)
220
160
Globalstrahlung (kWh/m
Globalstrahlung (kWh/m
160
140
120
100
80
Zürich
Bern
Basel
Chur
Lugano
60
Zermatt
Poschiavo
120
100
80
Dufourspitze
Finsteraarhorn
Combin de Valsorey
Titlis
Piz Palü
60
Adula (Rheinwaldhorn)
Piz Buin
40
Lausanne
Andermatt
40
Nesthorn
Cardada
20
Samedan
20
Tödi
El Oued (Sahara)
0
Jan Feb Mar Apr Mai
Jun
Jul
Aug Sep Okt Nov Dez
Monat
12
140
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El Oued (Sahara)
0
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
Monat
2.0
Simulierte Szenarien
1. Weiter wie bisher (WWB)
2. Weiter wie bisher mit neuer Kernenergie
3. Bund NEP-E
4. Nur Solar
5. Solar und Wind
6. Solar, Wind und Biomasse
7. Solar, Wind, Biomasse und Batterie
8. Solar, Wind, Biomasse und Lastverschiebung
13
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
2.1
Simulierte Szenarien
1. Weiter wie bisher (WWB)
2. Weiter wie bisher mit neuer Kernenergie
3. Bund NEP-E
4. Nur Solar
5. Solar und Wind
6. Solar, Wind und Biomasse
7. Solar, Wind, Biomasse und Batterie
8. Solar, Wind, Biomasse und Lastverschiebung
14
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Simulations Parameter (WeiterWieBisher)
15
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Verlauf einer Sommerwoche (WeiterWieBisher)
Szenario: WeiterWieBisher - Energieproduktion im Verlauf einer Sommerwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Kernkraftwerke)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Produktion (Saisonalspeicherkraftwerke)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (14. Juni)
Dienstag (15. Juni)
Mittwoch (16. Juni) Donnerstag (17. Juni)
Freitag (18. Juni)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
16
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (19. Juni)
Sonntag (20. Juni)
Verlauf einer Winterwoche (WeiterWieBisher)
Szenario: WeiterWieBisher - Energieproduktion im Verlauf einer Winterwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Kernkraftwerke)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Produktion (Saisonalspeicherkraftwerke)
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (13. Dez)
Dienstag (14. Dez)
Mittwoch (15. Dez) Donnerstag (16. Dez)
Freitag (17. Dez)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
17
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (18. Dez)
Sonntag (19. Dez)
Energieprodukton im Jahresverlauf (WeiterWieBisher)
Szenario: WeiterWieBisher - Energieproduktion im Jahresverlauf (in Tagesauflösung)
300
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
(Konventionell-Thermisch)
(Kernkraftwerke)
(Laufwasserkraftwerke)
(Pumpspeicherkraftwerke)
(Saisonalspeicherkraftwerke)
250
Energie (GWh)
200
150
100
50
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Kalenderwoche
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
18
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Füllstand der Speicherseen (WeiterWieBisher)
Szenario: WeiterWieBisher
Füllstand der Saisonalspeicherseen
Szenario: WeiterWieBisher
Füllstand der Pumpspeicherseen
10000
200
9000
180
8000
160
7000
Füllstand (GWh)
Füllstand (GWh)
140
6000
5000
4000
120
100
80
3000
60
2000
40
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf 2010
Verlauf Morgen
1000
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf Morgen
20
52
0
4
Kalenderwoche
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
12
16
20
24
28
32
Kalenderwoche
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
19
8
36
40
44
48
52
Jahresbilanz (WeiterWieBisher)
20
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
2.2
Simulierte Szenarien
1. Weiter wie bisher (WWB)
2. Weiter wie bisher mit neuer Kernenergie
3. Bund NEP-E
4. Nur Solar
5. Solar und Wind
6. Solar, Wind und Biomasse
7. Solar, Wind, Biomasse und Batterie
8. Solar, Wind, Biomasse und Lastverschiebung
21
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Parameter (nur Solarausbau)
22
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Verlauf einer Sommerwoche (nur Solarausbau)
Szenario: Solarausbau-B - Energieproduktion im Verlauf einer Sommerwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Überschuss ("Waste")
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (14. Juni)
Dienstag (15. Juni)
Mittwoch (16. Juni) Donnerstag (17. Juni)
Freitag (18. Juni)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
23
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (19. Juni)
Sonntag (20. Juni)
Verlauf einer Winterwoche (nur Solarausbau)
Szenario: Solarausbau-B - Energieproduktion im Verlauf einer Winterwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Produktion (Saisonalspeicherkraftwerke)
Defizit
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (13. Dez)
Dienstag (14. Dez)
Mittwoch (15. Dez) Donnerstag (16. Dez)
Freitag (17. Dez)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
24
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (18. Dez)
Sonntag (19. Dez)
Energieprodukton im Jahresverlauf (nur Solarausbau)
Szenario: Solarausbau-B - Energieproduktion im Jahresverlauf (in Tagesauflösung)
300
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Defizit
250
(Konventionell-Thermisch)
(Laufwasserkraftwerke)
(Photovoltaik)
(Pumpspeicherkraftwerke)
(Saisonalspeicherkraftwerke)
Energie (GWh)
200
150
100
50
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Kalenderwoche
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
25
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Füllstand der Speicherseen (nur Solarausbau)
Szenario: Solarausbau-B
Füllstand der Saisonalspeicherseen
Szenario: Solarausbau-B
Füllstand der Pumpspeicherseen
10000
200
9000
180
8000
160
7000
Füllstand (GWh)
Füllstand (GWh)
140
6000
5000
4000
120
100
80
3000
60
2000
40
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf 2010
Verlauf Morgen
1000
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf Morgen
20
52
0
4
Kalenderwoche
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
12
16
20
24
28
32
Kalenderwoche
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
26
8
36
40
44
48
52
Jahresbilanz (nur Solarausbau)
27
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
2.3
Simulierte Szenarien
1. Weiter wie bisher (WWB)
2. Weiter wie bisher mit neuer Kernenergie
3. Bund NEP-E
4. Nur Solar
5. Solar und Wind
6. Solar, Wind und Biomasse
7. Solar, Wind, Biomasse und Batterie
8. Solar, Wind, Biomasse und Lastverschiebung
28
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Parameter (Solar und Wind)
29
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Verlauf einer Sommerwoche (Solar und Wind)
Szenario: SolarWindAusbau - Energieproduktion im Verlauf einer Sommerwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Windanlagen)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Überschuss ("Waste")
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (14. Juni)
Dienstag (15. Juni)
Mittwoch (16. Juni) Donnerstag (17. Juni)
Freitag (18. Juni)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
30
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (19. Juni)
Sonntag (20. Juni)
Verlauf einer Winterwoche (Solar und Wind)
Szenario: SolarWindAusbau - Energieproduktion im Verlauf einer Winterwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Windanlagen)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Produktion (Saisonalspeicherkraftwerke)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (13. Dez)
Dienstag (14. Dez)
Mittwoch (15. Dez) Donnerstag (16. Dez)
Freitag (17. Dez)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
31
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (18. Dez)
Sonntag (19. Dez)
Energieprodukton im Jahresverlauf (Solar und Wind)
Szenario: SolarWindAusbau - Energieproduktion im Jahresverlauf (in Tagesauflösung)
300
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
250
(Konventionell-Thermisch)
(Laufwasserkraftwerke)
(Windanlagen)
(Photovoltaik)
(Pumpspeicherkraftwerke)
(Saisonalspeicherkraftwerke)
Energie (GWh)
200
150
100
50
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Kalenderwoche
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
32
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Füllstand der Speicherseen (Solar und Wind)
Szenario: SolarWindAusbau
Füllstand der Saisonalspeicherseen
Szenario: SolarWindAusbau
Füllstand der Pumpspeicherseen
10000
200
9000
180
8000
160
7000
Füllstand (GWh)
Füllstand (GWh)
140
6000
5000
4000
120
100
80
3000
60
2000
40
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf 2010
Verlauf Morgen
1000
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf Morgen
20
52
0
4
Kalenderwoche
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
12
16
20
24
28
32
Kalenderwoche
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
33
8
36
40
44
48
52
Jahresbilanz (Solar und Wind)
34
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
2.4
Simulierte Szenarien
1. Weiter wie bisher (WWB)
2. Weiter wie bisher mit neuer Kernenergie
3. Bund NEP-E
4. Nur Solar
5. Solar und Wind
6. Solar, Wind und Biomasse
7. Solar, Wind, Biomasse und Batterie
8. Solar, Wind, Biomasse und Lastverschiebung
35
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Parameter (Solar, Wind und Biomasse)
36
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Verlauf einer Sommerwoche (Solar, Wind und Biomasse)
Szenario: Erneuerbar-A - Energieproduktion im Verlauf einer Sommerwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Windanlagen)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Überschuss ("Waste")
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (14. Juni)
Dienstag (15. Juni)
Mittwoch (16. Juni) Donnerstag (17. Juni)
Freitag (18. Juni)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
37
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (19. Juni)
Sonntag (20. Juni)
Verlauf einer Winterwoche (Solar, Wind und Biomasse)
Szenario: Erneuerbar-A - Energieproduktion im Verlauf einer Winterwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Biomasse)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Windanlagen)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Produktion (Saisonalspeicherkraftwerke)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (13. Dez)
Dienstag (14. Dez)
Mittwoch (15. Dez) Donnerstag (16. Dez)
Freitag (17. Dez)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
38
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Samstag (18. Dez)
Sonntag (19. Dez)
Energieprodukton im Jahresverlauf (Solar, Wind und Biomasse)
Szenario: Erneuerbar-A - Energieproduktion im Jahresverlauf (in Tagesauflösung)
300
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
Produktion
250
(Konventionell-Thermisch)
(Biomasse)
(Laufwasserkraftwerke)
(Windanlagen)
(Photovoltaik)
(Pumpspeicherkraftwerke)
(Saisonalspeicherkraftwerke)
Energie (GWh)
200
150
100
50
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Kalenderwoche
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
39
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Füllstand der Speicherseen (Solar, Wind und Biomasse)
Szenario: Erneuerbar-A
Füllstand der Saisonalspeicherseen
Szenario: Erneuerbar-A
Füllstand der Pumpspeicherseen
10000
200
9000
180
8000
160
7000
Füllstand (GWh)
Füllstand (GWh)
140
6000
5000
4000
120
100
80
3000
60
2000
40
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf 2010
Verlauf Morgen
1000
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
Speicherkapazität Heute
Speicherkapazität Morgen
Verlauf Morgen
20
52
0
4
Kalenderwoche
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12
16
20
24
28
32
Kalenderwoche
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40
8
36
40
44
48
52
Jahresbilanz (Solar, Wind und Biomasse)
41
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2.5
Simulierte Szenarien
1. Weiter wie bisher (WWB)
2. Weiter wie bisher mit neuer Kernenergie
3. Bund NEP-E
4. Nur Solar
5. Solar und Wind
6. Solar, Wind und Biomasse
7. Solar, Wind, Biomasse und Batterie
8. Solar, Wind, Biomasse und Lastverschiebung
42
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Verlauf einer Sommerwoche (Solar, Wind, Biomasse, mit Batterie)
Szenario: Erneuerbar-B - Energieproduktion im Verlauf einer Sommerwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Windanlagen)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Produktion (Kurzzeitspeicher)
Verbrauch (Kurzzeitspeicher)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Überschuss ("Waste")
Endverbrauch + Verluste
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (14. Juni)
Dienstag (15. Juni)
Mittwoch (16. Juni) Donnerstag (17. Juni)
Freitag (18. Juni)
Wochentag
git: heads/master-0-gc8e6897 date 2013-05-03 13:35
43
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Samstag (19. Juni)
Sonntag (20. Juni)
2.6
Simulierte Szenarien
1. Weiter wie bisher (WWB)
2. Weiter wie bisher mit neuer Kernenergie
3. Bund NEP-E
4. Nur Solar
5. Solar und Wind
6. Solar, Wind und Biomasse
7. Solar, Wind, Biomasse und Batterie
8. Solar, Wind, Biomasse und Lastverschiebung
44
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Verlauf einer Sommerwoche (Solar, Wind, Biomasse, Lastverschiebung)
Szenario: Lastverschiebung - Energieproduktion im Verlauf einer Sommerwoche (in Stundenauflösung)
20
Produktion (Konventionell-Thermisch)
Produktion (Geoelektrisch)
Produktion (Laufwasserkraftwerke)
Produktion (Windanlagen)
Produktion (Photovoltaik)
Produktion (Pumpspeicherkraftwerke)
Verbrauch (Pumpspeicher)
Überschuss ("Waste")
Endverbrauch + Verluste (verschoben)
Endverbrauch + Verluste (unverschoben)
18
16
Leistung (GW)
14
12
10
8
6
4
2
0
Montag (14. Juni)
Dienstag (15. Juni)
Mittwoch (16. Juni) Donnerstag (17. Juni)
Freitag (18. Juni)
Wochentag
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45
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Samstag (19. Juni)
Sonntag (20. Juni)
2.7
Die veränderte Einsatzstrategie der Speicherseen:
Hochdynamische Nutzung
Leistungskurve
Speicherseen
WWB
Leistungskurve
Speicherseen
Erneuerbar
46
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Die veränderte Einsatzstrategie der Speicherseen:
Jahresvergleich
Leistungskurve
Speicherseen
WWB
Leistungskurve
Speicherseen
Erneuerbar
47
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2.8
CH Energie-Autonomie Wasserjahre 2003 - 2012
CH
Energieautark
CH
EnergieImport
48
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2.9
Simulierte Szenarien: Erkenntnisse
1. Alle sechs vom Bund vorgeschlagenen Szenarien (ohne Kernenergie) sind
realisierbar.
2. Die autarke Versorgung der Schweiz mit elektrischer Energie ausschliesslich
aus Photovoltaik (PV) ist nicht möglich.
3. Die autarke Versorgung der Schweiz aus 100% erneuerbaren Energien
(Wasser, Sonne und Wind) ist mit geplantem Ausbau der Speicherseen
möglich .
(Konsequenz: rund 40 km2 PV in den Bergen und bis 2000 Wind-Anlagen)
4. Die Schweiz ist aufgrund der Speicherseen optimal auf die Energiewende
vorbereitet.
5. Der stufenweise Ausstieg aus der Kernenergie (hier nicht simuliert) ist auch
ohne Gaskraftwerke (GuD) möglich.
6. Bei den Simulationen wurde die Schweiz als «Insel» betrachtet. Es ist
jedoch möglich, diesen Simulationen zusätzlich Stromhandel zu überlagern.
49
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3.1
Volkswirtschaftliche Kosten der Energieträger
Kosten [Rp/ kWh]
Flusskraftwerke (heute 2..6 Rp/kWh)
4.0
Speicherkraftwerke (heute 4.5 Rp/kWh)
5.5
Kernkraftwerke (heute, ohne Risikoabgeltung)
5.6
Kernkraftwerke (heute, inkl Risiko)
23.5
Kosten Supergau: CHF 5000 Mia, 0.2 ‰ / KKW & a, 5 KKW’s
Produktion: ca. 28 TWh/Jahr
Kernkraftwerke (neu, ohne Risikoabgeltung)
7.9
1.5 GW à 10 Mia CHF, Zins: 6%, Lebensdauer: 50 a, Unterhalt: 3%, 12 TWh/a
Solar Mittelland
8.1
1.2 kCHF / kWp, Zins 3%, Lebensdauer: 25 a, Unterhalt: 1%, 1000 kWh/a pro kWp
Solar Berge
10.8
2.4 kCHF / kWp, Zins 3%, Lebensdauer: 25 a, Unterhalt: 1%, 1500 kWh/a pro kWp
Wind
9.7
1 MWp à 2 MCH, Zins: 4.5%, Lebensdauer: 40 Jahre, Unterhalt: 4%,
Produktion: ca. 2000 MWh / Jahr pro MWp
KVA
6.0
GuD
6.8
1 MWp à 1 MCH, Zins: 4.5%, Lebensdauer: 30 Jahre, Unterhalt: 1%,
Brennstoff: 5 Rp/ kWh, Betrieb: ca. 4000 Volllaststunden/Jahr
50
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3.2
Volkswirtschaftliche Kosten der Szenarien
Kosten
[Mia CHF/a]
WWB (ohne Risiko)
Kosten
[Rp/ kWh]
8.76
14.6
WWB (mit Risiko 0.2 ‰) *)
13.72
22.8
WWB mit neuen KKW (ohne Risiko)
10.56
17.6
9.48
15.8
Bund NEP-E
Solarausbau-B (40 Standorte)
(keine Autarkie!)
9.66
(keine Autarkie!)
Solar & Wind
10.32
17.2
Solar & Wind & Biomasse
10.68
17.8
Solar & Wind & Biomasse & Batterie
11.10
18.5
Solar & Wind & Biomasse & Lastverschiebung
10.44
17.4
*) Kosten Supergau: CHF 5000 Mia, 0.2 ‰ / KKW & a, 5 KKW’s
WICHTIG:
Die Umwandlung der volkswirtschaftlichen Kosten in die Strompreise erfolgt durch die Politik.
51
16.1
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3.3
52
Volkswirtschaftliche Kosten der Szenarien
Zürich 29.10.2014 © by Supercomputing Systems AG
Zusammenfassung – Kernthesen
1. In den Schweizer Alpen kann mit Photovoltaik ebenso viel
Energie gewonnen werden wie in der Sahara.
2. Die Schweiz kann sich zu 100% mit erneuerbarer Energie
versorgen (Wasser, Sonne, Wind, Biomasse).
3. Die volkswirtschaftlichen Kosten der verschiedenen
Energieszenarien liegen in vergleichbarem Rahmen.
4. Durch dezentrale Stromversorgung mit dezentralen Batterien
kann auf den Ausbau des heutigen Netzes weitgehend
verzichtet werden (wurde hier nicht gezeigt).
5. Die Politik wird viel bestimmen…
53
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Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
54
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