Studie: So stark belasten E-Mobilität und Solarenergie das Stromnetz

Das Institut für Umweltwissenschaften der Universität Genf hat in einer Studie untersucht, welche Auswirkungen der vermehrte Einsatz von Photovoltaik, Elektromobilität und Wärmepumpen auf die Kapazitäten und die Netzausbaukosten des Niederspannungsnetzes in der Schweiz hat. An der am 1. April 2021 publizierten Studie entscheidend mitgewirkt hat auch BKW Power Grid.

Das Team der Universität Genf hat in seiner Studie verschiedene Szenarien für die Durchdringung von Photovoltaik, Elektromobilität und Wärmepumpen in der Schweiz für die Jahre 2035 und 2050 modelliert und analysiert. BKW Power Grid lieferte entsprechende Daten dazu und führte Simulationen auf ihrem Verteilnetz durch. Gemeinsam wurden anhand von geographischen Modellen pro Szenario mehrere Last- und Erzeugungsprognosen für jeden Anschluss im Niederspannungsnetz der BKW Power Grid erarbeitet. Mit diesen Prognosen führte BKW Power Grid anschliessend Lastflussberechnungen durch und bestimmte die Kosten für den allfälligen Netzausbau.

Die Resultate der Studie zusammengefasst:

  • Photovoltaik führt zu 18,5 beziehungsweise 13,7 Prozent mehr Spannungsverletzungen im Vergleich zu Wärmepumpen und Elektromobilität.
  • Die Kosten für den Netzausbau hängen stark von der Lastdichte des Netzes ab und dessen Fähigkeit, Spannungsschwankungen abzufedern; Die Kosten für Netzverstärkungen sind in ländlichen Gebieten wegen der geringeren Lastdichte und der grösseren Ausdehnung des Netzes höher.
  • Die Gesamtkosten für den Ausbau des Niederspannungsnetzes in der Schweiz könnte unter den getroffenen Annahmen bis 2050 bis zu CHF 11 Milliarden oder CHF 2'900 pro Schweizer Haushalt betragen. Ein Grossteil davon würde auf Materialien fallen. Zum Vergleich: der Anschaffungswert des Übertragungsnetzes von Swissgrid betrug per 31.12.2020 CHF 5,32 Milliarden, also etwa halb so viel. Welcher Teil von den 11 Milliarden Ausbaukosten im Rahmen der natürlichen Erneuerung abgedeckt werden könnte, kann nur schwer abgeschätzt werden. Das hängt stark von der tatsächlichen räumlichen und zeitlichen Entwicklung ab.
  • Ohne gezielte Regelung haben Wärmepumpen, Elektromobilität und Photovoltaik keinen gegenseitigen dämpfenden Effekt auf den nötigen Netzausbau, weil das Netz auf das Worst-Case-Szenario ausgelegt werden muss. Einfach gesagt: das Netz muss auch dann sicher funktionieren, wenn die Sonne nicht scheint und beispielweise das Elektroauto trotzdem geladen wird.

Die Studie bestätigt die Annahme von BKW Power Grid, dass der vermehrte Einsatz von Photovoltaik, Elektromobilität und Wärmepumpen zu einem viel höheren Leistungsbedarf im Stromnetz und somit zu einem grösseren und schwerer planbaren Netzausbau mit entsprechenden Mehrkosten führt. Als grösste Verteilnetzbetreiberin der Schweiz setzt sich BKW Power Grid mit den neuen Rahmenbedingungen auseinander und entwickelt innovative Lösungsansätze für das Stromnetz von morgen.

Die ganze Studie findet man hier:

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261921000623

Beispielhafte Visualisierung der Ergebnisse eines Szenarios auf der Karte

Rot eingefärbte Leitungen müssen verstärkt werden, um die technischen Grenzwerte für Strom und Spannung einzuhalten. Dies führt zu Ausbaukosten.