Herausforderungen der Energieversorgung Schweiz - Lino Guzzella InfraWatt GV, Kursaal Bern - 15. Juni 2021, 30 Minuten
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Lino Guzzella Herausforderungen der Energieversorgung Schweiz InfraWatt GV, Kursaal Bern – 15. Juni 2021, 30 Minuten | |
CO2 Emissionen (Energie & Industrie) 30.109 t / Jahr 20.109 t / Jahr 10.109 t / Jahr Quelle: Our World in Data, Global Carbon Project (2021) | 5 |
Koordinierte Energieforschung des Bundes (SCCER) CREST (8 Partner) EIP (6) Competence Center for PSI Efficiency of Industrial Uni Basel 1 Research in Energy, 2 ETH Zurich HSG Processes Society and Transition FHNW 3 1 Empa HES-SO EAWAG SoE (15) ZHAW H&ES (12) WSL HSR Supply of Electricity NTB Heat & Electricity Storage: HSLU BFH Materials, Systems and UniNE UniLU Mobility (10) Modelling Efficient Technologies UniBE and Systems for Mobility UniFR BIOSWEET (10) BIOmass for SWiss FEEB&D (6) EnErgy fuTure 1 EPFL Future Energy Efficient UniL Buildings and Districts FURIES (10) Future Swiss UniGE SUPSI Electrical Infrastructure USI Quelle: Innosuisse | 9 |
Nur ökonomisch sinnvolle Lösungen sind wirksam US$ 1’000’000’000’000 US$ 1’000’000’000’000 Quelle: Economist, 2021 und Goldman Sachs | 10 |
Vorausgesagte Erwärmung Schweiz – Zwei Szenarien RCP 2.6 RCP 8.5 Quelle: IPCC WG1 SPM Fig. SPM.8, Zubler et al., 2014 | 11 |
In der Schweiz eingesetzte Energieträger TWh/Jahr 220 Strom = 57 TWhe 165 Wärme = 64 TWhth 110 Mobilität = 78 TWhth 55 (Welt 160’000 TWh) Quelle: Gesamtenergiestatistik, BfE, 2019 | 12 |
ZIEL NETTO NULL 2050 - BEDEUTENDE ROLLE DER ARA UND KVA Ergebnisse "Wärmeinitiative Schweiz" • Wärmebedarf 2050: total 80 TWh/a Raumwärme 60 TWh/a, Prozesswärme 20 TWh/a • Steigende Bedeutung von Wärmenetzen: heute 8% auf 27% bis 2050 (22 TWh/a) • Potenzial (biv.): Angebot genutzt nutzbar Abwasserwärme 7.5 0.1 6.9 TWh/a KVA-Abwärme 6.8 2.0 6.3 TWh/a • Potenzial entspricht Deckungsanteil CH: Total Wärme 16% (1/6) Quelle: Wärmeinitiative Schweiz, 2020 Raumwärme 22% (1/5) Wärmenetze 61% (2/3) Folie 13 | |
Elektrifizierung der Schweiz Wärme Wärmedämmung - 32 TWhth (Sanierung aller Gebäude ergibt - 50% Bedarf) Gas- und Öl-Brenner durch Wärmepumpen ersetzen, ca. + 9 TWhe (COP=3.5) Elektroheizungen abstellen, ca. - 3 TWhe Mobilität Elektromobile 20 TWh (6.3 Mio. Autos, 16’000 km/Jahr, 20 kWh/100 km) Total zusätzlich 26 TWh | | 14
Stromversorgung Schweiz – Jahresbetrachtung Prognosen 16 TWh/Jahr 8 TWh/Jahr 34TWh/Jahr | 15 | Quelle: Szenarienrechnungen Ecoplan, TEP, Infras und Prognos, 2021
Produktion und Leistung Wasserkraft Total Produktion 36.7 TWh 36.7 TWh/Jahr 15.5 GWp Installierte Leistung 15.5 GWp Davon 3.5 GWp PSP-KW Davon 3 GWp in LW-KW Rest SSP-KW und Kleinanlagen Lastfaktor 36.7 TWh/135.7 TWh = 0.27 1910 2020 Quelle: https://www.bfe.admin.ch/bfe/de/home/versorgung/statistik-und-geodaten/energiestatistiken/elektrizitaetsstatistik.html/ | 16 |
Saisonale Speicherung Wasserkraft 100% = 9 TWh 10% = 0.9 TWh Quelle: https://www.bfe.admin.ch/bfe/de/home/versorgung/statistik-und-geodaten/energiestatistiken/elektrizitaetsstatistik.html/ | 17 |
Potenzial Ausbau bestehende Wasserkraftwerke Total ca. 2.3 TWh/Jahr Quelle: Robert Boes, ETH Zürich, 2019 | | 18
Photovoltaik Schweiz – Monatsbetrachtung Quelle: Eigenmessungen, Standort St Gallen | 19 |
Stromversorgung Schweiz – Energie und Leistung von PV 34TWh/Jahr PV-Anlagen CH, Jahr 2020: Installierte Leistung 2.9 GWp Generierte Elektrische Energie 2.75 TWh/Jahr Lastfaktor 2’750 GWh/(2.9 GW x 365 x 24 h) = 0.11 Quelle: Swissolar, Faktenblatt, 2021 PV-Anlagen CH, Prognosejahr 2050: Zu generierende Elektrische Energie 34 TWh/Jahr Dafür benötigte installierte Leistung 36 GWp Quelle: Szenarienrechnungen Ecoplan, TEP, Infras und Prognos, 2021 | 20 |
Saisonale Unterschiede • Im Sommer 2050 PV-Leistung zu Spitzenzeiten 36 GW • Im Sommer 2050 mittlerer Bedarf (heute 6.5 GW): 8.0 GW Strom + 0.5 GW Wärme + 1.5 GW E-Mobilität = 10 GW • Reduktion Wasserkraft auf 0 GW (Laufwasserkraftwerke?) • Tagesspeicherung (Batterien, Pumpspeicherkraftwerke), Annahme 10 GW (120 GWh/Tag) • Was passiert mit den restlichen 16 GW? • Export? Ausland hat die gleiche Situation … • Abregeln durch Leistungselektronik? Das reduziert Jahresertrag … • Saisonale Speicherung? | 21 |
Grosse Batteriespeicher Quelle: Axpo, 2010 Quelle: https://www.ekz.ch/de/ueber-ekz/newsroom/medienmitteilungen-2018 | 22 |
Abschätzung Kosten Batteriespeicher ▪ Kosten 6 Mio. CHF ▪ Leistung 18 MWp ▪ Gespeicherte Energie 7.5 MWh ▪ Masse 150 t ▪ Fläche 450 m2 -» Annahme saisonaler Speicherbedarf von 4 TWh (Sommer Winter) -» Ergibt 530’000 Anlagen -» Kosten 3’200 Mia. CHF -» Flächenbedarf 240 km2 (30’000 Stade de Suisse) Alle Angaben mit aus: https://www.ekz.ch/de/ueber-ekz/newsroom/medienmitteilungen-2018 | 23 |
Pumpspeicher-Kraftwerke | 24 | Quelle: https://www.axpo.com/psw-limmern.html
Abschätzung Kosten Pumpspeicher-Kraftwerke (PS-KW) ▪ Kosten Linth-Limmern (LL) PS-KW: 2.1 Mia. CHF1) ▪ Pumpen und Turbinen Leistung 1 GWp ▪ Energie LL = m . g . Dh = 39 GWh -» Kapazität = 4 TWh sind ca. 100 LL (alle Stauseen in der CH ca. 9 TWh2)) -» Pumpleistung = 8 GW, 8 Pumpen LL (vor Speicher) -» Turbinenleistung = 1.8 GW, 2 Turbinen LL -» Kosten im Bereich von einigen 100 Mia. CHF -» Eingriffe in eine sensible Natur und Landschaft Quellen: 1) Alle Angaben mit aus: https://www.axpo.com/psw-limmern.html 2) https://www.axpo.com/ch/de/ueber-uns/magazin.detail.html/magazin/erneuerbare-energien | 25 |
Lokale Speicherung mit H2 H2 F H2: Wasserstofftank C ≈ FC: Brennstoffzelle W EL: Elektrolyseur = E W W: Wärmespeicher L P WP: Wärmepumpe Quelle: T. Auckenthaler, IDSC-ETH und aimotronix, 2021 | 26 |
Fallstudie EFH-Siedlung ▪ 23 Einfamilienhäuser in St. Gallen ▪ Baujahr 2007 ▪ Durchschnitt Stromverbrauch: ca. 80% mehr als CH-Durchschnitt ▪ Durchschnitt Heizenergiebedarf: ca. doppelt so hoch wie Minergie-P Standard ▪ Mehrheit der Häuser mit Gasheizung ▪ Fahrleistung Autos: ca. 20’000 km/Jahr (pro Haushalt) | 27 |
Fallstudie EFH-Siedlung – Energiezentrale Photovoltaik-Anlage Wasserstoffspeicher Benötigte Dachfläche ohne Fahrzeuge 2070 m2 Benötigter Speicher: rund 20% des gesamten Verbrauchs Benötigte Dachfläche mit Fahrzeugen 2870 m2 → 3070 kg Wasserstoff ohne E-Mobile Nutzbare Dachfläche 1500 m2 → 3700 kg Wasserstoff mit E-Mobile Für eine Realisierung müssten auch Fassaden- flächen genutzt werden! → 4-5 Tanks: 50m Länge, 2.7m Durchmesser, 30 bar Benötigte Fläche (ohne Auto) Zusätzliche Fläche Verfügbare Fläche für Auto 2.70 m 50 m | 28 |
Fallstudie EFH-Siedlung – Investitionskosten ohne Fahrzeuge PV-Anlage, Batterie, Wasserstoff-Elektrolyse, -Brennstoffzelle, -Tanks): Strombedarf 3.1 Mio. CHF, entspricht ca. 0.5 CHF/kWh auf 25 Jahre →Kosten für die Wärmeerzeugung und Verteilung in der Überbauung (ca. 0.8 Mio Fr.) und den Aushub und Installation Wasserstofftanks (ca. 0.5 Mio.), Wartung, Zinsen nicht inbegriffen. Netzanschluss? →In den nächsten 5 Jahren ist mit einem Preisreduktion der Investitionskosten von ca. 30% zu rechnen Kosten 2021 Kosten 2025 Haushalt Wärmepumpe Photovoltaik Fahrzeug Batterie Elektrolyseur und Brennstoffzelle Wasserstofftank | 29 |
Bio-Masse Schweiz Kann Bandenergie oder Spitzenenergie liefern Bedarf thermische Kraftwerke (WKK, ARA, …) Heute genutzt 14 TWh, weiter 12 TWh nutzbar.1) Umwandlung von 12 TWh zu Elektrizität mit 30% Wirkungsgrad, zusätzliche 4 TWhe 1) Oliver Thees, et al., Biomassenpotenziale der Schweiz für die energetische Nutzung, WSL Report | | 30
"Persönlichkeiten werden nicht durch schöne Reden geformt, sondern durch Arbeit und eigene Leistung” Albert Einstein Merci für Ihre Aufmerksamkeit! Folien guzzella@mac.com | 31 |
Sie können auch lesen