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Strommix-Rechner Schweiz: Infrastrukturelle und finanzielle Aufwände für die zukünftige Stromproduktion
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Autor: REFLACT, Roger Rusch - Hands-on Leadership & Teamwork - www.reflact.training - Twitter: @REFLACTtraining
Erstellt:Juli 2019Letztes Update:Februar 2024
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Stromproduktion 2020
1) Neuer/zukünftiger Strommix
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Anteil an der Strom-
produktion 2020		1.a) Szenario wählen:9: Ersatz AKW durch PV + 50% BEVs + 50% WP (Ausbau Wind + Wasser nur gem. ES2050)9
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TWhTWhAusbau Wasserkraft auf 38.6 TWh gem. Energiestrategie 2050 durch neue Anlagen und durch Erweiterung bestehender Kraftwerke. Ausbaukosten für Laufkraftwerke sind in diesem Sheet nicht berücksichtigt. Ausbau der Speicherkraftwerke wird zu 50% als neue Anlagen, zu 50% als Erw. bestehender Anlagen angenommen.
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27.0%17.65Laufkraftwerke (Wasser)25.7%27.5%27.5%18.87
Laufkraftwerke (Wasser)
9
28.3%18.51Speicherkraftwerke, netto (Wasser)26.9%28.7%28.7%19.73
Speicher- & Pumpkraftwerke (Wasser)
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35.2%23.04Kernkraftwerke33.5%0.0%0.0%0.00Kernkraftwerke
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4.0%2.60Photovoltaik (Solar)3.8%32.5%32.5%22.34
Photovoltaik (Solar)
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0.2%0.15Wind0.2%6.2%6.2%4.26WindGem. Energiestrategie 2050 soll die Windkraft auf 4.26 TWh pro Jahr ausgebaut werden.
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1.2%0.78Diverse andere erneuerbare Energien2.9%2.9%2.9%1.97
Biomasse und andere erneuerbare Energien
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1.8%1.18Thermische Kraftwerke (Biomasse: erneuerbar)
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2.3%1.54Thermische Kraftwerke (WKK: nicht erneuerbar)2.2%2.2%2.2%1.54
Thermische Kraftwerke (WKK: nicht erneuerbar)
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69.9TWh inländische Brutto-Produktion 20201.b) Anz. BEVs2.3 Mio2.3 Mio6.21
Zusätzlicher Strom für Elektroautos (aktueller gesamter PW-Bestand CH: 4.6 Mio)
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4.5TWh Verbrauch der Speicherpumpen-1.21
wegfallender Stromverbrauch der inländischen Benzinraffination (50% von 1'525'000 Tonnen Treibstoff à 1.5kWh/Liter)
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100.0%65.4TWh Netto-Produktion 2020
1.c) Heizstrom
50.0%50.0%8.00
Strom für Wärmepumpen, die fossile Heizungen ersetzen (2019: 28.9 TWh von Heizöl + 32 TWh von Erdgas ≈ 16 TWh für Wärmepumpen)
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55.7
TWh Landesverbrauch 2020 (inkl. Netzverluste)
100.0%100.0%68.70
Gesamter Strombedarf (inkl. Übertragungs- und Verteilverluste)
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Bedarfsverteilung übers Jahr:
Wärmepumpenstrom gem. effektiver monatl. Wärmenachfrage; übriger Strom graduell verteilt auf 45% im Sommer- und 55% im Winterhalbjahr
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Anleitung
Abkürzungen
2) Solarzellen liefern im Winter weniger Strom als im Sommer. Wie soll dieser Minderertrag im Winter gedeckt werden?
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- Wählen Sie unter "Neuer/zukünftiger Mix" eines der Szenarien:
1: Ersatz sämtlicher AKWs nur durch Solarstrom (PVAs)
2: Ersatz der AKWs durch PVAs und Ausbau Windkraft
3: wie 2 + Solarstrom für Elektromobilität (ganzer PW-Bestand)
4: wie 2 + Windstrom für Elektromobilität (ganzer PW-Bestand)
5: wie 4, jedoch nur 50% Elektrofahrzeuge
6: wie 3 + Ersatz aller fossilen Heizungen durch Wärmepumpen
7: wie 6, jedoch Ersatz von nur 50% der fossilen Heizungen
8: wie 6, jedoch keine Windturbinen und keine zusätzl. Speicherseen (ausser gem. ES2050)
9: wie 6, jedoch Ersatz von nur 80% der fossilen Heizungen, Wind gem. ES2050, keine zusätzl. Stauseen
10: Beibehaltung der AKWs + Solarstrom für Elektromobilität
99: manuell: Stromerzeugungsmix selbst konfigurieren
- bei den Szenarien 1 - 9 sind keine Änderungen möglich
- Konfiguration im Szenario manuell:
- Angabe der Anzahl BEVs (in Mio), für die zusätzl. Strom produziert werden soll (1.b)
- Angabe, wieviel % der fossilen Heizenergie mit Wärmepumpen ersetzt werden soll (1.c)
- Strommix mit den %-Anteilen selbst zusammenstellen (1)
- Zahl in Spalte TWh wird rot, wenn die Quelle mehr Strom liefert als aktuell
- Unterproduktion (zuwenig EE) wird durch Fossilstrom abgedeckt (WKK, Zeile 15)
-> Stromanteil der thermischen WKK steigt an, Feld wird rot
-> Zusatzbedarf an thermischen WKK wird durch neue GuDs gedeckt
- bei Überproduktion (zuviel EE) wird der Anteil der thermischen WKK reduziert -> bei mehr
Überproduktion als die thermischen WKK wird das Totalfeld rot -> Stromprod. so anpassen,
dass WKK = 0 und Total = 100% ist
- Da im Winter weniger Solarstrom anfällt als im Sommer, müssen Sie zur Sicherstellung der
Winterversorgung evtl. Überkapazitäten oder Speicher vorsehen: Passen Sie dazu die 4 Felder +
und die Option "Methanol aus PV-Überschuss" im orangen Bereich 2) so an, bis die rote Anzeige
"Fehlender Strom im Winter" verschwindet.		ES2050: Energie-Strategie 2050
EE: erneuerbare Energie(n)
kW, kWh: Kilowatt(stunde)
MW, MWh: Megawatt(stunde)
GW, GWh: Gigawatt(stunde)
TW, TWh: Terawatt(stunde)
PV, PVA: Photovoltaik(anlage)
BEV: batterieelektrisches Auto
(100% elektrisch, ohne Verbrennungsmotor)
WKK: Wärme-Kraft-Kopplungs-Kraftwerk
BMHKW: Biomasse-Heizkraftwerk
GUD: Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk		19.739
Mehrproduktion Solarstrom gegenüber Aktuell
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0.000
zusätzlich benötigter Speicher zur Speicherung von Sommer-Solarstrom für den Winter
26
0.000
oder zusätzlich benötigte Bandenergie im Winter
27
--> Abdeckung durch:
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a) Überkapazität PV/Solar (TWh/Jahr)
30.257 TWh11.091 TWh= 174’771.5
PV-Anlagen à 250m2 (57.5 kWp)
29
b) zusätzl. Bandenergie Wind (TWh/Monat)
0.000 TWh
30
c) zusätzl. Bandenergie Biomasse (TWh/Monat)
0.501 TWh0.167 TWh= 1.0
BMHKW (265 MW, Betrieb nur Mitte Okt - Feb)
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d) saisonale Speicherung in Stauseen
0.000 TWh
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mit
e) Methanol aus PV-Überschuss im Sommer
2.940 TWh2.940 TWh
Speicherung der PV-Überprod. als Methanol (20% WG)
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3) Gesamter Zubau an erneuerbarem (und evtl. fossilem) Stromerzeugungspotenzial gemäss den Einstellungen in 1) und 2)
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TWhAnzahl
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30.83
Solar: Photovoltaik-Anlagen
=485’822.1
Anlagen à 250m2 (57.5 kWp, Jahresprod. 63.46 MWh pro Anlage)
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= 61.7% des PV-Potenzials der Dächer / 20.0% des gesamten PV-Potenzials der Schweiz
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4.11Wind: Windturbinen=408.6
Windturbinen mit 6 MW Leistung (Jahresprod. 10.068 GWh)
40
1.22
Wasser: Speicher- & Pumpkraftwerke
=2.3
Zervreila-Kraftwerke (Jahresproduktion: 526 GWh)
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Wasser: saisonale Pumpspeicher für PV-Strom
=0.0
Grimsel-Stauseen (Energieinhalt: 0.263 TWh)
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2.00
Biomasse und andere erneuerbare Energien
=1.0
BMHKW (265 MW, Monatsproduktion: 180 GWh)
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Hinweise
0.00
Thermische Kraftwerke (GuD: nicht erneuerbar)
=0.0
GuDs (400 MW, Jahresproduktion: 2 TWh)
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- Ausbau der Wasserkraft auf 38.6 TWh gem.Energiestrategie 2050 ist bereits inkludiert
- Fläche aller Dächer der Schweiz: 638 km2 (Wüest Partner) - 500'000 Dächer à 250m2 = 125 km2
- Solarstrompotenzial CH: 154 TWh pro Jahr (Dächer, Fassaden, Infrastruktur, Alpin, Agri-PV, 1% Freifläche,
1% schwimmende PV-Anlagen). Details und Quelle zum PV-Potenzial im Sheet 'PV-Potenzial CH'.
- PV-Erträge & -Preise für ein 250m2-Dach in Konolfingen (650 MüM) gem. sonnendach.ch; Solarmodule mit
Wirkungsgrad von 23%
- Mit 50% Subventionierung der PVA soll der Ausbau möglichst stark incentiviert werden.
- Der Inhalt des Grimselstausees entspricht 263 GWh Strom. Die KWO produzieren mit Oberaar-, Grimsel-,
Räterichsboden- und Gelmersee ca. 1.9 TWh Strom pro Jahr.
- Bei der Speicherung von PV-Strom in Speicherseen wird mit einem Gesamtwirkungsgrad (PV-Strom -> Wasser ->
Strom) von 71% gerechnet (Effizienz der Pumpen/Turbinen + 2 Mal Übertragungsverluste).
- Gem. Suisse Eole produzierten die Gross-Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 87 MW im Jahr 2020
146 GW. Dies entspricht 1'678 Volllaststunden pro Jahr.
- Suisse Eole schätzt das Windenergiepotenzial in der Schweiz auf 30 TWh.
- Knapp 30% der insgesamt 5.159 Mrd. Liter an Schweizer Tankstellen verkauften Treibstoffe werden in der Schweiz
raffiniert. Mit der E-Mobilität fällt der Bedarf an Treibstoff und damit auch der Stromverbrauch für die Raffination
(1.585kWh/Liter).
- Für die Wärmepumpen kann mit einer Ø JAZ von ca. 3.8 gerechnet werden (d.h. Stromverbrauch der
Wärmepumpen = erforderliche Heizenergie / 3.8).
- Beim Methanol wird mit einem Gesamtwirkungsgrad (PV-Strom -> Umwandlung in Methanol -> Rückumwandlung
in Strom) von 20% gerechnet. Die Speicherung des PV-Überschusses als Methanol erfolgt erst, wenn die
Pumpspeicher (Stauseen) komplett gefüllt sind.
- Die Berechnung berücksichtigt die pro Monat unterschiedlichen PV-Erträge und Stromverbräuche, ist aber
trotzdem noch grob/ungenau. Zweck dieses Rechners ist nicht die exakte Berechnung, sondern das Aufzeigen
der Grössenverhältnisse und grundsätzlichen Machbarkeit.
- Für genauere Details/Zahlen empfehle ich das Buch "Kraftwerk Schweiz" von Anton Gunzinger.
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4) Kosten der erforderlichen Infrastruktur gemäss 3) und Finanzierung über Netzzuschlag
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AnzahlKosten/EinheitGesamtkosten
in Mrd.		Anteil Subv.
(siehe Hinweise)		Staatskosten
in Mrd.
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485’822
PVAs à 250m2/57.5kWp
76’00036.950%18.5
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409
Windturbinen à 6 MW, zB Vestas V150-6MW
6’000’0002.52.5
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1.2
neue Stauseen der Grösse Zervreila, Kosten hochgerechnet von Projekt Trift
501’666’6670.60.6
50
1.2
auszubauende Stauseen der Grösse Erhöhung Grimselstaumauer
120’000’0000.10.1
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1.0
Biomasse-Heizkraftwerke (BMHKW) à 265 MW, zB Jakobstad, Finnland
170’000’0000.20.2
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0.0
Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk (GuD) à 400 MW, zB Chavalon
380’000’0000.00.0
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Gesamte Infrastrukturkosten in Mrd. CHF
40.321.8 Mrd
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Strom-/Netzzuschlag pro kWh über 30 Jahre, um die Staatskosten von 21.8 Mrd. wieder einzuspielen:
1.1 Rp/kWh
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Einsparungen der Haushalte über 30 Jahre durch Umstellung auf E-Mobilität & Wärmepumpen
173.9 Mrd
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(Ansätze zur Berechnung der Einsparungen: Strom 0.20/kWh, Treibstoff 2.10/L, Heizöl 95.-/100L, Erdgas 0.105/kWh)
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#REF!
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#REF!
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