«Oversize me»: Solarstrom optimieren

Die Studie wurde im Rahmen des Forschungsprogramms Photovoltaik des Bundesamts für Energie in Zusammenarbeit mit amerikanischen Partnern (Clean Power Research und State University of New York at Albany) durchgeführt und zeigt auf, wie PV in der Schweiz einen effektiven und wirtschaftlichen Beitrag zur zukünftigen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien leisten kann. Unter Einbezug der flexiblen Wasserkraftressourcen wurde die optimalen PV-/Batteriekonfigurationen analysiert, um damit den wachsenden Strombedarf des Landes für jede Stunde des Jahres zu den geringstmöglichen Kosten decken zu können. Dies bei einem Verzicht auf die Stromerzeugung aus Kernkraft.

Die untersuchten 24 Szenarien basieren auf den Energieperspektiven 2050+. Sie unterschieden sich vor allem bezüglich des Imports von Strom und den Batterie- und PV-Gestehungskosten, bei denen es grosse Unsicherheiten bezüglich der Preisniveaus für 2050 gibt.

Ausschnitt aus einem der modellierten Szenarien für den Strommix im Sommer.

Da die Speicherung von Strom teurer ist als die Produktion mit PV, gibt es ein Optimum zwischen dem Zubau zusätzlicher Speicher und einer Überdimensionierung von PV. Die Studie geht daher davon aus, dass ein Teil der PV-Produktion nicht direkt genutzt wird und abgeregelt werden muss. Unsere Analyse zeigt, dass je nach Szenario optimalerweise zwischen 10–20% der Energie der PV-Anlagen abgeregelt würden. 10–20% der Energie abregeln bedeutet, dass die maximale Spitzelleistung der PV-Anlagen um etwa 40–50% gesenkt würde.

Wir zeigen in unserer Studie, dass die Stromproduktionskosten in diesen Szenarien im Schweizer Netz bei 6 bis 8 Rappen pro kWh liegen würden. Dies entspricht in etwa den Marktpreisen bis Mitte 2021 und liegt weit unter den gegenwärtigen Marktpreisen.

Stromgestehungskosten in Abhängigkeit der abgeregelten Energie, die mit PV erzeugt wird. Das Optimum ist in der Grafik mit Sternen markiert und liegt je nach Szenario zwischen 10 und 25%. Erst die Abregelung macht PV-Strom günstig.

Auch die Szenarien ohne oder mit nur wenigen Importen zeigen nur geringfügig höhere Kosten; dies aufgrund des zentralen Elements der Überdimensionierung und der Abregelungen von PV. Mit diesem Ansatz wird auch das Energie-Trilemma – Versorgungssicherheit, Nachhaltigkeit und Bezahlbarkeit – deutlich entschärft.

Das Szenario für 2050 mit den niedrigsten Kosten ergibt sich bei etwa 40 GW PV, 15% Abregelung und 15 GWh Batterien, einschliesslich 10% Nettoimporten (18 TWh im Winter), einem Anstieg der Stromerzeugung und -speicherung aus Wasserkraft um 10% (plus 1 TWh Saisonspeicher), einem Anstieg der Leistung der Pumpspeicherwerke (von 2.9 auf 5.7 GW) und einem Import von 5 TWh synthetischen Energieträgern (E-Fuels) zur Stromerzeugung.