Stromjahr Schweiz
Erneuerbare Strom-Beiträge schliessen die Winterlücke
Die Versorgungslücke an Winterstrom ist inländisch schliessbar
mit erneuerbaren Energien und Verbrauchsreduktion.
Es braucht dazu
- Photovoltaik auf Gebäuden
- Photovoltaik über dem Nebel
- Speicherwasserkraft
- Weitere Erneuerbare wie Wind, Biomasse
- Reduktion Verbrauch um 20%*
* Entspricht dem Durchschnitt der Effizienzsteigerung von 2020 bis 2050 der Szenarien „Weiter wie bisher“ und „Politische Massnahmen“ der Energieperspektiven 2050 des BFE von 2013.
Und damit auch dem fast identischen Wert für den gleichen Zeitraum des Szenarios „Weiter wie bisher“ der Energieperspektiven 2050+ des BFE von 2022. Die höheren Einsparungen der Szenarien ZERO der Energieperspektiven 2050+ beruhen weitgehend auf der höheren Effizienz der Elektromobilität, die hier separat berücksichtigt ist.
Modell Stromversorgung Schweiz 2050 -
mit Winterlücke
Stromsparen und Gebäude-PV sind wirksam - sie reichen alleine nicht.
Das Diagramm zeigt monatlich den Strombedarf (obere Linie 2050) und die Erzeugungsarten (gestapelte Säulen).
Es ist ein Szenario, keine Prognose.
Linien - Stromverbrauch nach Jahr
Linien für den Stromverbrauch der Schweiz 2021 (58 TWh) und 2050 (90 TWh).
Säulen - Stromerzeugungsarten
Graue Säulen sind Gebäude-PV. Dunkelgrau: realisiert bis 2023, hellgrau: verbleibendes PV-Potential auf allen Dächern.
Blau für Wasserkraft. Rosa Pfeile zeigen, was fehlt - vor allem im Winter.
2050 würde mit Gebäude-PV allein eine Winterlücke von 15 TWh bleiben – wenn die gesamte potenzielle Dachfläche in der Schweiz mit Photovoltaik ausgestattet würde.
Die Lücke ist aber schliessbar - mit einer Stromquelle für den Winter.
Lücke schliessen
Es braucht zusätzliche Photovoltaik – über dem Nebel, die im Winter viel Strom produziert.
Es braucht Ergänzung aus verschiedenen erneuerbaren Quellen.
Es braucht einen guten, optimalen Mix aus erneuerbaren Energien.
Modell Stromversorgung Schweiz 2050 -
mit erneuerbarem Energiemix
Ein Energiemix, inländisch, und wenig Import reduzieren die Winterlücke
Gebäude-PV mit 35 GWp3) und Alpen-PV mit 20 GWp3) mit verschobenen Speichersee-Reserven (von März-April nach Dezember-Januar um 1.5 TWh) 4) reduzieren die Winterlücke auf rund 4 TWh.
Diese werden gedeckt unter anderem durch Import von:
- Windstrom-Überschüssen
- Grünem Wasserstoff
Die Importmenge erfüllt die Auflagen des Energiegesetzes (Artikel2 Absatz3).
Erneuerbare Energien können unseren Strombedarf 2050 decken -
fast vollständig inländisch
Das folgende Diagramm zeigt ein Strom-Szenario nach Monaten:
Linien - Stromverbrauch nach Jahr
Stromverbrauch der Schweiz 2021 (58 TWh) und 2050 (90 TWh).
Säulen - Stromerzeugungsarten
Graue Säulen: Gebäude-PV. Dunkelgrau: realisiert bis 2023, hellgrau: auf Gebäuden 2024-20503) .
Gelbe Säulen: Potenzial Alpine PV.
Blaue Säulen: Wasserkraft aus Laufkraftwerken (Hellblau) und Speicherkraft (Dunkelblau)
Grüne Säulen: Konventionell-thermische und erneuerbare Kraftwerke
Rosa Säulen: übrigbleibender Stromimport aus erneuerbaren Energien.
Annahmen und Index zum Diagramm
1) Strombedarf Schweiz 2050:
- Alle bisherigen Verbraucher 20% reduziert
- E-Auto: 30% von heutigem Diesel/Benzin
- WP: 30% von Heizöl Räume und Industrie
- WP, Direktheizung: 42% von Erdgas-Raumheizung und Industrie
WP = Wärmepumpe erzeugt Heizwärme mit Strom und Umweltwärme.
2) Gesamtenergiestatistik 2021, BFE
3) Annahmen für PV
- PV auf Bauten: BFE/B&H, 2021, Szenario Anreize Winterstrom, 35 GWp = 70% des Potentials auf Gebäuden sind realisierbar
- Alpen-PV: Anderegg et.al. 2023, 70°, Süd, bifazial
Bifaziale Solarmodule nutzen auch die Einstrahlung auf der Rückseite. Dies erhöht die Produktion der Alpen-PV dank der steil geneigten Modulposition und der Reflexion des Sonnenlichts im Schnee.
4) Verschiebung der Speicherwasskraftreserven von März-April nach Dezember-Januar um 1.5 TWh.
5) Gemäss Energiegesetz (Artikel2 Absatz3) bleibt ein Netto-Winterimport von 5 TWh zulässig.
Nachts liefern Batterien und Pumpspeicher die Überschüsse der PV-Anlagen zurück.
Fazit aus dem Modell
Stromversorgung 2050 mit erneuerbarem Energiemix
Den Strombedarf 2050 erneuerbar decken ist möglich.
Die Mischung machts aus. Es braucht alle: Dach-PV, PV über dem Nebel, Speicherseen.
Zusammen mit der Verbrauchsreduktion schliessen wir inländisch
die Stromlücke aufgrund des Mehrbedarfs im Jahr 2050.
Im Winter braucht es die Photovoltaik über dem Nebel, weil sie dann zuverlässig lieferstark ist.
Verschiebt die Speicherwasserkraft ihre Reserven von Februar und März nach November bis Januar gleicht alles zusammen die Winterlücke aus.
PV über dem Nebel ist im Winter sehr effizient. Im Sommer produziert sie weniger Überschuss als Dach-PV.
Die Deckung der erwarteten kleinen Winterlücke übernehmen Speicherseen und Windstrom aus Europa.
Sinkt die Reserve der Speicherseen bei ungünstigem Winterwetter zu tief, erzeugen thermische Kraftwerke Notstrom. Heute besteht in der Schweiz das Notkraftwerk in Birr, das im Winter 1 TWh liefern könnte. Weitere sind geplant.
Bis grüner Brennstoff aus dem Süden (Wasserstoff oder Methanol) zur Verfügung steht, werden fossile Brennstoffe eingesetzt.
Die ganzjährige Stromversorgung ohne Atomkraft ist möglich.
Die monatliche Betrachtung ist relevant.
Hier zeigt sich, wann wieviel fehlt. Mangelmonate bestimmen die Baugrösse von Anlagen.
Weil die Strom-Nachfrage im Winter am grössten ist.
Das Angebot an Sonne ist dann am kleinsten, insbesondere im Flachland.
Angebot und Nachfrage bestimmen die Grösse der Anlagen:
Für den Winter muss es reichen. Im Sommer gibt es Überschuss.
Auch alle anderen Produktionsarten, beispielsweise Kernkraft, sind für den Strombedarf der Sommermonate zu gross, da auch sie für den grossen Bedarf im Winter dimensioniert sind.
Wohin mit dem Sommer-Überschuss
Batterien eignen sich gut als kurzfristige Speicher zum Ausgleich vom Tag zur Nacht, also für 24 Stunden oder 48 Stunden.
Langfristige Speicherung vom Sommer zum Winter ist nur mit Herstellung grüner Brennstoffe möglich (Wasserstoff, Methanol).
Als Alternative zur Speicherung ist der Strom durch die Wechselrichter in den PV-Anlagen abregelbar, d.h. Strom wird gar nicht erzeugt.