Wissenschaftler der EPFL und der HES-SO Wallis haben das Schweizer Energiesystem unter den hypothetischen Bedingungen der CO2-Neutralität und der Energieunabhängigkeit bis zum Jahr 2050 modelliert. Die Ergebnisse zeigen, dass diese beiden Einschränkungen eingehalten werden können, während die Kosten des Energiesystems im Vergleich zu 2020 um etwa 30% gesenkt werden können.
Ein kohlenstoffneutrales und unabhängiges Energiesystem der Schweiz im Jahr 2050 ist theoretisch durch die Nutzung der derzeit ungenutzten lokalen Ressourcen an erneuerbaren Energien erreichbar. Dieses System wäre sogar kostengünstiger als das unter denselben Annahmen modellierte Energiesystem des Landes im Jahr 2020, mit Kostensenkungen von bis zu 30-32 Prozent. Dies sind die Ergebnisse einer umfassenden Studie der EPFL und der HES-SO Wallis, die den Weg für einen verstärkten Plan zur Erhöhung der nationalen Investitionen in saubere Energien ebnen könnte.
Obwohl theoretisch möglich, ist die völlige Unabhängigkeit des Schweizer Energiesystems kein Ziel an sich. Die Vorgabe, bis 2050 CO2-neutral zu sein, ist jedoch an den Text des Bundesgesetzes über die Klimaschutzziele (das im Juni 2023 zur Schweizer Abstimmung kommt) angeglichen.
Die Wissenschaftler beschlossen dennoch, ihr Modell, den energie- und sektorübergreifenden Modellierungsrahmen EnergyScope, zu verwenden, um die Schweiz in einen Zustand völliger Energieunabhängigkeit zu drängen, um theoretisch die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und später die Auswirkungen von Importen und Exporten zu berechnen. Das Modell generierte kostenoptimale Investitionsoptionen, die den Ansprüchen der als Haushalte, Transport und Industrie definierten Schweizer Gesellschaft gerecht werden, und konzentrierte sich auf die Rolle der bestehenden oder ausgebauten Infrastruktur.
Die Forscherinnen und Forscher der Gruppe Industrial Process and Energy Systems Engineering (IPESE) der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Technik der EPFL unter der Leitung von François Maréchal stellten fest, dass die Schweiz zur Erreichung der oben genannten Ziele die Produktion von Strom aus Photovoltaik (PV) und Windkraft erhöhen müsste und dass ein wirtschaftliches Optimum erreicht werden könnte, wenn 60% der Dachfläche der Schweiz mit Photovoltaikanlagen bedeckt würden.
"Die Schweiz verfügt in bereits bebauten Gebieten noch über ein weitgehend ungenutztes Potenzial für photovoltaische Solarenergie. Das wirtschaftliche Optimum könnte erreicht werden, wenn weniger als zwei von drei Dächern bedeckt sind. Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, welche Dächer am besten geeignet sind", erklärt Jonas Schnidrig, Doktorand an der EPFL und der HES-SO Wallis und Erstautor der jüngsten Studie, die in Frontiers in energy research veröffentlicht wurde.
Da die Sonne im Sommer intensiver scheint, der Wind aber im Winter stärker weht, muss das richtige Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und saisonaler Speicherung gefunden werden, um die Schweizer Energienachfrage jederzeit zu befriedigen, insbesondere in der Wintersaison. Die Studie legt nahe, dass die im Sommer dominierende Solarproduktion optimal durch den Einsatz von Windkraftkapazitäten ausgeglichen werden könnte, die im Winter hauptsächlich mit Wasserkraft und Biomasse produzieren. Sie zeigt auch, dass es viele gleichwertige Lösungen gibt, und bewertet deren Empfindlichkeit gegenüber Kostenunsicherheiten. Die Modelle offenbaren die Interdependenz der Optionen und die Auswirkungen der Technologiewahl auf andere Investitionen und die Infrastruktur.
Die Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass "der Hauptunterschied in der Art der Kosten liegt: Das derzeitige Schweizer Energiesystem beruht hauptsächlich auf (billigen) Importen und nicht auf Investitionen. Der Verbraucher zahlt also und ist abhängig von der Nutzung von Ressourcen und Technologien, die tatsächlich außerhalb der Schweiz investiert und genutzt werden", erklärt François Maréchal. "Im Gegensatz dazu basiert das zukünftige System, das wir modelliert haben, auf lokalen Investitionen, der Nutzung unserer eigenen Ressourcen und scheint langfristig die wirtschaftlichste und widerstandsfähigste Wahl zu sein."
Referenzen
Schnidrig Jonas, Cherkaoui Rachid, Calisesi Yasmine, Margni Manuele, Maréchal François On the role of energy infrastructure in the energy transition. Case study of an energy independent and CO2 neutral energy system for Switzerland.
Frontiers in Energy Research, Band 11, 2023.
DOI=10.3389/fenrg.2023.1164813
