Droht in Zukunft wegen der Energiewende ein Blackout? Wie wird es möglich sein, die Stromproduktion bei einer ausgeprägten Dunkelflaute und einem Unterbruch der Stromimporte auch ohne Kernkraftwerke stabil zu halten?
Bernhard Suter und ich haben in einem gemeinsamen Bericht aufgezeigt, wie dies mit der Bereitstellung von entsprechender Reserveenergie möglich wird.
Doch der Reihe nach: Für den Ausgleich der täglichen Tag/Nacht-Schwankungen von Photovoltaik (PV) und Wind sind unsere Pumpspeicherkraftwerke und zunehmend auch Batterien hervorragend geeignet. Die saisonalen Schwankungen (Winter/Sommer) kann die Schweiz dank ihrer Speicherseen ausgleichen. Diese werden im Sommer und Herbst durch natürliche Zuflüsse gefüllt und gewährleisten so in den Wintermonaten einen kontinuierlichen Ausgleich.
Diese Zusammenhänge zeigen uns im Detail auch zwei ETH-Stromszenarien der Schweiz, die einerseits den Ausbau der Erneuerbaren bis 2050 modellieren und andererseits auch den zu erwarteten Mehrverbrauch durch E-Mobilität und Wärmepumpen berücksichtigen. Sie zeigen uns, dass die Speicherseen bis Ende Winter weitgehend geleert sind und, wie heute schon, durch Importe ergänzt werden.
Thema Stromimporte: Ein europäischer Stromausgleich ist sowohl ökonomisch als auch ökologisch sinnvoll – insbesondere vor dem Hintergrund des Ausbaus der Erneuerbaren. Erst dadurch können sich die unterschiedlichen Klimazonen in Europa bezüglich PV und Wind optimal ergänzen.
Auf diesen Ausgleich zu verzichten, wäre mit hohen Kosten verbunden.
Dennoch muss wohl jedes Land weiterhin eigene Reservestrategien für besondere Situationen – wie Dunkelflauten oder Importunterbrechungen – bereithalten.
In unserem Hintergrund-Bericht untersuchen wir, welche Auswirkungen das folgende fiktive Extrem-Szenario auf die Energieversorgung in der Schweiz im Jahr 2050 haben würde:
- Im Februar 2050 herrscht aufgrund anhaltend schlechter Wetterbedingungen eine 14-tägige absolute Dunkelflaute, bei der keine Energie aus Photovoltaik (inklusive alpiner PV) und Windkraft erzeugt wird.
- Gleichzeitig ist aufgrund derselben Wetterlage in ganz Europa über einen Zeitraum von 22 Tagen in der Schweiz kein Stromimport möglich.
Bereits in den “DreamTeam”-Berichten wurde gezeigt, dass die Kombination von Speicherseen, PV, Alpiner-PV und Wind auch grössere Produktions-Lücken überbrücken kann. Allerdings wurde auch sichtbar, dass ca. ab 2040, wenn die letzten AKW’s abgeschaltet sind, Reserveenergie durch geeignete saisonale Speicher wie etwa eFuels, Biogas oder ähnliche Technologien bereitgestellt werden muss.
Basierend auf den Daten der oben erwähnten ETH-Szenarien für das Jahr 2050 haben wir mit Hilfe einer eigenen Simulation der Stausee-Nutzung analysiert, wie viel Reserveenergie zur Überbrückung eines solchen Ereignisses tatsächlich benötigt würde.
Unser Resultat: Es werden ca. 2 TWh Reserve-Energie gebraucht.
Zum Vergleich: unsere Speicherseen haben Anfangs Winter einen Energieinhalt von ca. 8.8 TWh.
Der Bericht zeigt auch, dass die Bereitstellung dieser Reserveenergie ökonomisch machbar ist.
Da diese Reserveenergie nur alle paar Jahre, bei Eintritt eines ausserordentlichen Ereignisses, benötigt wird, steht die einfache und kostengünstige Speicherung der Energie, bzw. des Betriebsstoffes, auch über längere Zeiträume (Monate/Jahre) hinweg im Fokus. In Frage kommen verschiedene erneuerbare Brennstoffe. Batterien sind nicht geeignet, da ihre Wirtschaftlichkeit pro kWh produzierter Energie nur dann gewährleistet ist, wenn sie häufig geladen und entladen werden. Welche Technologie sich ab 2040 tatsächlich durchsetzen wird, ist derzeit noch unklar. Eine ausführlichere Diskussion zu möglichen Technologien wird in einem späteren Bericht folgen.
Fazit: Auch in einer vollständig erneuerbaren Energieversorgung müssen wir – wie heute mit dem Pflichtlager für Öl und Gas – Vorsorge für außergewöhnliche Situationen treffen. Dazu sind in der Schweiz, abhängig von der weiteren Entwicklung der Erneuerbaren, etwa 2 TWh an saisonalem Speicher erforderlich. Diese Menge ist sowohl technisch realisierbar als auch wirtschaftlich tragbar.
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Da ein solches Ereignis nur alle paar Jahre eintrifft, wäre es vielleicht günstiger, man würde Grossverbraucher dafür entschädigen, wenn sie in einem solchen Fall ihre Produktion herunterfahren. Da man Dunkelflauten einige Tage voraussagen kann, wäre dies auch organisatorisch zu meistern.
Hat man diese Möglichkeiten bei der Simulation auch betrachtet?
Grundsätzlich haben wir ermittelt, wie viel Energie bei einem solchen Ereignis fehlt. Dank unserer Speicherseen gibt es die Möglichkeit, die Reserveenergie auch etwas verzögert einzubringen.
Und sie haben recht, die fehlende Energie kann auch durch Verbrauchsreduktionen kompensiert werden (oder Kombinationen)
Wir wollten bewusst nicht einen speziellen Weg bevorzugen, sondern aufzeigen, das es Lösungen gibt (was im Blog etwas zu kurz kommt).