Verbundprojekt "Analyse zukünftiger Strommärkte"

Mit der Energiestrategie 2050 (ES 2050) hat sich die Schweiz verpflichtet, den Anteil der erneuerbaren Energien (EE) an der heimischen Stromproduktion zu erhöhen. Daraus ergeben sich mögliche Herausforderungen und Grundsatzfragen, die den Kontext und die Beweggründe für dieses Projekt bildeten:

• Lassen sich die Ziele ohne Regulierung zur Förderung der EE allein durch Marktmechanismen erreichen?
• Gefährdet ein höherer Anteil von EE die Verlässlichkeit der Schweizer Stromversorgung und ergeben sich daraus langfristige Probleme für eine nachfragegerechte Stromproduktion?
• Welche Arten von alternativen Marktsystemen und flexiblen Mechanismen wären notwendig, um allfällige Probleme hinsichtlich der Zuverlässigkeit des Systems zu mindern?

Das Projekt hatte zum Ziel, die oben erwähnten Grundsatzfragen zu untersuchen, indem ein neuartiger quantitativer Ansatz auf der Grundlage von Simulationen für den Schweizer Stromgrosshandel entwickelt und angewendet wurde. Bei diesem Ansatz wurden Modelle spezifisch für die Schweiz und allgemein für Europa so zusammengeführt, dass Evaluationen für den Schweizer Strommarkt über verschiedene Zeitabschnitte und Räume möglich waren. Mehrere mögliche Marktdesigns für die Zukunft wurden mit Blick auf ihre Leistungsfähigkeit und das Erreichen der Ziele der ES2050 unter Berücksichtigung des geplanten Atomausstiegs und einer verstärkten Integration erneuerbarer Energien untersucht. Den Rahmen des Projekts bildete eine konsistente Kombination der verschiedenen Ebenen des Modells und interdisziplinärer Ansätze zur Berücksichtigung von technischen, marktrelevanten und politischen Aspekten. Dies ermöglicht einen Beitrag zum aktuellen Entscheidungsprozess sowie konsistente lang- und kurzfristige Bewertungen von Aspekten wie Investitionen, Betrieb und Sicherheit.

Folgende Ergebnisse resultieren aus dem kombinierten Modellrahmen des Projekts und den Szenario-Assessments zur Schweizer Stromversorgung:

• Modellkapazitäten: Bewertungen zum Umbau des Schweizer Elektrizitätssystems sollten in einen integrierten Modellrahmen eingebettet sein, um konsistente Ergebnisse zu liefern
• Marktbetrieb: Die bestehenden Wasserkraftkapazitäten, das geplante Schweizer Übertragungsnetz und die verfügbaren Import- und Exportkapazitäten sollten einen stabilen kurzfristigen Betrieb des künftigen Strommarkts gewährleisten.
• Marktdynamiken: Das Preisniveau und die Preisdynamik werden weitgehend durch globale und europäische Faktoren bestimmt (Treibstoffpreise, CO2-Abgabe). Die stündlichen Preisdynamiken können sowohl Risiken als auch Chancen für die Speicherung und für EE-Betreiber sein.
• Förderung erneuerbarer Energien: Ohne Fördermechanismen für erneuerbare Energien fallen die Investitionen in EE minimal aus, was die Schweiz über das Jahr gesehen zu einem Nettoimporteur macht.
• Kapazität und Ausgleichsmarktmechanismen: Diese Mechanismen hätten praktisch keinen Einfluss auf die Investitionen in die Kapazitätserzeugung und den Schweizer Grosshandelsstrommarkt.
• Potenzial von EE: Solarenergie ist in der Schweiz gegenüber Windkraft kosteneffizienter, besser verfügbar und besser vorhersehbar.
• Verlässlichkeit des Netzwerks: Das Schweizer Stromnetz ist ausreichend, um die in den kommenden Jahren erwarteten Änderungen bei den Stromflüssen zu bewältigen.

Bedeutung für die Forschung

Ein besonders innovativer Aspekt dieser Forschungsarbeit war die Kombination von Technik- und Engineering-Modellen mit ökonomischen Modellen und Marktmodellen zur Schaffung eines kombinierten Rahmens.

Bedeutung für die Praxis

Diese Arbeit hat Auswirkungen auf die laufende energiepolitische Debatte in der Schweiz.

• Die Schweiz muss erneuerbare Energien fördern, wenn sie ihre Zielwerte für EE erreichen will.
• Das aktuelle Marktmodell ist für den Strommarkt der Zukunft geeignet und die Schweizer Wasserkraftwerke werden genügend Flexibilität zur Bewältigung der künftigen Dynamik bei den EE bieten.
• Die geplanten Erweiterungen am Schweizer Stromnetz sind ausreichend, um die Zuverlässigkeit in den kommenden Jahren zu gewährleisten.

Assessing Future Electricity Markets (AFEM)

Zu diesem Verbund gehören folgende drei Forschungsprojekte

Infrastructure for Future Electricity Markets (AFEM-INFRA)

• Dr. Turhan Hilmi Demiray, Forschungsstelle Energienetze, ETH Zürich; Prof. Reza Abhari, Prof. Martin Raubal

Combining Electricity Models (AFEM-MODEL)

• Prof. Hannes Weigt, Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät, Universität Basel; Prof. Reza Abhari, Dr. Ndaona Chokani

FUTURE - Future Electricity Market Models

• Prof. Sebastian Rausch, Centre for Energy Policy Economics, ETH Zürich; Dr. Jan Abrell, Dr. Christian Schaffner, Prof. Hannes Weigt