Lit / No19

No19: Roger Nordmann. 2019. Le plan solaire et climat

  • Comment passer de 2 à 50 GW photovoltaïque pour remplacer le nucléaire, électrifier la mobilité et assainir les bâtiments.
  • Editions Favre. Swissolar.
  • slides original

HauptmassnahmenundPV-Massnahmen

  1. Volle Dekarbonisierung für 2050 als Ziel festlegen : Gebäude (-3%/Jahr statt -1,5%), Verkehr, usw. (bedingt brauchbares CO2Gesetz).
  2. Selbstversorgung für Strom im Jahrestotal anstreben (0,3% des BIP für PV, gegenüber 2% 1960 für Wasserkraft und Hochspannungsleitungen)
  • 50TWh brauchen 50GWp oder 5e8m2 = 500km2 Fläche (Nordmann hat einen Faktor 3 besser gerechnet .... ohne Speicherverluste!)
  • mit 400 CHF/m2 ==> 2e11CHF (33% BIP = 668G)
  • über 30 Jahre (ohne Amortisation und Einsparungen) also 1% BIP (Nordmann kommt auf 0.3)
  • was nicht gerechnet ist, ist langfrist Speicherung (Worst Case mit Gas ...)

1. L'essentiel en bref

  • wir benutzen pessimistischestes Szenario: SolarEnergie ist einzig Errneuerbare, die ausgebaut wird
  • Importe/Exporte gegenüber heute nicht vergrössern
  • 50GW solar, um Nuklear abzulösen, Gebäude zu sanieren und Mobilität zu elektrifizieren

ökonomischer Gewinn, Aufwand in % BIP

  • mehrfach kleiner als Ausbau der Elektrizitätsproduktion in 60er Jahren
  • weniger als Doppeltes der NEAT

2. Evolutions récentes en matière de production et de consommation d'énergie

  • Verbrauch: 62TWh Elektrizität, 150TWh fossil
  • Erzeugung 2017 erneuerbare Energie: knapp 2TWh solar, gut 1TWh Abfall (erneuerbarer Anteil), 38TWh Wasserkraft, alles andere deutlich kleiner

3. production et besoins futurs en electicité en moyenne annuelle

  • Annahme: Effizienzgewinn der ElektrizitätKonsums kompensiert Bevölkerungswachstum
  • 20TWh Nuklear ersetzen
  • Gebäudesanierung: statt 57TWh fossiler Heizenergie: erneuerbare Energiewärme plus 6TWh Elektrizität
  • Landverkehr elektrifizieren: 60TWh fossil ==> 17TWh elektrisch (ohne Reduktion oder Umsteigeeffekte)

Dekarbonisieren: Elektrifizierung

  • 6TWh <== Gebäude zusätzliche
  • 17TWh <== ElektrizitätVerkehrssystem elektrifizieren60 TWh Diesel und Benzin zusätzliche Elektrizität
  • ??? Luftverkehr: breit anwendbare technische Lösung nicht in Sicht
  • 18TWh <== KKW Stillegung
  • 6TWh <== Elektrizität Import
  • 0TWh <== Effizienzsteigerung kompensieren Bevölkerungswachstumg
  • 40 -45TWh zusätzliche Elektrizität nötig
  • von 2TWh auf 50TWh in 30 Jahren (Ziel Nordmann)

4. le potentiel photovolatïque en Suisse

  • Solarpotential Schweiz: Dächer nachhaltig 24TWh Studie Meteotest Nordmanns 50GW brauchen also noch PV auf Infrastrukturen und alpin ...

5. la question saisonière

  • es braucht zusätzlichen Strom (auch im Sommer)
  • die Speicherseen werden schon maximal ausgenutzt

6. profil, variabilité er lissage du photovoltaïque

  • selten mehr als zwei schlechte Tage hintereinander. Dank den guten Wetterprognosen ist das auch planbar
  • starke saisonale Schwankungen
  • alpine PV hat Maximum anfangs Jahr ==> gut für Winterstrom
  • Peak-Shaving kann Netzüberlastung mit erstaunlich geringen Energieverlusten (insbesondere dynamisch)

7. les besoins et le possibilités de stockage d'électricité

  • import/export im bestehenden Rahmen
  • neue Verbraucher, dynamische Lastverlagerungen
  • kurz/langfristige Speicherung
  • peak-shaving

kurfristige Speicherung

  • v.a. Frühling: kurze helle Tage, Speicherseen leer
  • zwei Funktionen der Batterien der e-Autos ==> Ladezeiten verlagern, Voraussagen der kurzfristigen Strompreise
  • stationäre Speicherung: gebrauchte Autobatterien
  • weitere Techniken wie HochdruckLuftSpeicher
  • Verluste ca. 20%

Saison Speicher

  • Speicherseen auch neue: leichte Erhöhung sinnvoll
  • power-to-gas oder power-to-liquid. Wasserstoff mit 45% Wirkungsgrad am effizientesten, Methan 30%
  • Wärmeverluste in beide Richtungen, im Winter kann die natürlich für Fernheizung etc. benutzt werden
  • bis zu 10% Wasserstoff in Erdgasnetz möglich
  • power-to-methan müsste CO2 natürlich aus der Luft nehmen
  • indirekte Speicherung als geothermische Wärme
    • Erdsonden regenerieren, kein Verlustproblem (ohne Grundwasserstrom), da sie ja in einem Kälteloch sitzen.
  • power-to-* bräuchte kurzzeitspeicherung, damit Anlagen 24h laufen können und nicht nur 1h über Mittag
  1. Kurzfristige Speicherung: zuerst Anregung für Verlagerung, Tarife etc. erst später neue Pumpkraftwerke
  2. Saisonspeicher: Mischung von PV Überkapazität mit PeakShaving, Erdgas im Winter, geothermische Speicherung

8. Le résultat de la modélisation mois par mois

ohne Solar bräuchte es sehr viel Gas-Elektrizität ...

9. quelques considérations économiques

Vergleich

  • >1% BIP (peak 1965 1.4%, 8e8) Elektrifizierung 1950-1970
  • 0.4-0.7% BIP, anschliessend in Netzausbau
  • NEAT 2.2e10 ~ 0.2%BIP

Kosten importierte fossile Energie - ohne Energiesparen im Gebäudebereich deutlich mehr

  • Spitze 1.4e10 (2008)
  • 6e9 knapp 1%BIP 2017

Kosten pro kWh (Schnitt global, für Grossinstallationen)

  • fossil 5 - 15 Rp
  • Wasser 5Rp
  • Sonne 10Rp
  • zwischen 10 und 17 sank >Solar von 35 auf 10, sonst kleine Veränderungen

GebäudeSanierungen

  • laufen über Markt zurzeit 1% Sanierungsrate
  • braucht Stimulierung um auf 3% zu kommen

e-Mobilität

  • braucht anfangs wohl noch finanzielle Anreize

Netz

  • Ausbaupläne von 1.5e8/jahr von swissgrid scheinen realistisch
  • lokale Batterien/KurzzeitSpeicher scheinen mindestens teilweise nötig, wer finanziert?

total Kosten

  • 1.6GW/jahr, 1.2CHF/W (Grossanlagen)==> 2e9CHF/jahr oder knapp 0.3%BIP
  • über 30 Jahre mit Peak-Shaving ==> 5Rp/kWh + 1Rp Unterhalt - ohne Verzinsung
  • mit Verzinsung bis 10Rp

==> ohne Investitionshilfen zahlt sich das nicht

im realen Markt

  • akutell ist Preis im Grosshandel bestimmt durch Grenzkosten der letzten benötigten kWh, zwischen 3 und 8 Rp
  • Markt gibt falsche Signale, der Preis ist weit unter den Kosten für neue Anlagen - keine überzeugenden Korrekturmassnahmen in Sicht
  • obwohl PV die billigste Energie von Neuanlagen ist, kann sie sich am aktuellen Markt nicht durchsetzen
  • also, es braucht Intervention am Markt

10. Le plan d'action

5 strategische Massnahmen

  1. Autarie über's Jahr anzielen und publizieren
    • über 30 Jahre ca 1.5GW pro Jahr neu installieren, 5-6 mal mehr als heute
    • klar kommuniziertes und vereinbartes Ziel um Akteure aller Grössenordnungen (von m2 bis km2) zu interessieren
  2. Anschubfinanzierung verstärken
    • gegenwärtiges System mit Einmalvergütung von 20%-25% der Investitionskosten für Anlagen mit Eigenverbrauch scheint ok.
    • Wartefristen auf wenige Monate verkürzen
    • 3e8CHF/1GW pro Jahr
  3. Anreize für Grossinstallationen auf landwirtschaftlichen Dächern und Infrastrukturen
    • wertvoll wegen Winterstrom (im Gegensatz zu Eigenverbrauchsanlagen)
    • ohne Eigenverbrauch braucht es 50% Investitionshilfe
    • 2.5e8CHF/0.5GW pro Jahr
  4. finanzelle Mittel optimieren
    • 5.5e8CHF sind weniger als 1‰ des BIP
    • 2.3Rp Förderbeiträge können einen Grossteil beitragen, v.a. wegen Rückstellungen und fragwürdigen Subventionen von Wasserkraft
  5. Grundlagen für Peak-shaving legen
    • dynamisches Peak-shaving: wer entscheidet wer wieviel
    • auf Totalproduktion oder nach Abzug des Eigenverbrauchs ==> Anreiz für lokale Speicherung, Lastverlagerung, Regenerierung von Erdsonden etc.. (dann würde auch Smart Market funktionieren)

8 technische Massnahmen

  1. Unterstützung für ganze Dächer. Wegen EigenverbrauchRegeln wird oft nur ein Teil des Daches solar aufgerüstet - für globales Solartotal sollte der Anteil über EigenverbrauchsOptimum gefördert werden
  2. Eigenverbrauchsgemeinschaften vereinfachen
  3. Finanzierung und Nutzung der Verteilnetze optimieren (dynamische Tarife etc..)
  4. Speicherseen optimieren
  5. Praxistest für power-to-gas
  6. Systematische Entwicklung der geothermischen Saisonspeicher
  7. eine Strategie entwickeln für WärmeKraftKopplung für thermische Kraftwerke (Gas / wk: Holzschnitzel/Biomasse???)
  8. Solar alpin. Neben Lawinenverbauungen, auch Alpweiden oder Bergwälder testen - auch für Landschaftsschutz etc..

11. Conclusion

  • die Hindernisse sind nicht technischer Art, sondern der Markt gibt nicht die richtigen Signale