Erneuerbare Energien und die Winterstromlücke

Die Winterstromlücke bezieht sich auf die Herausforderungen in der Energieversorgung während der kalten Jahreszeit, wenn die Nachfrage nach Strom steigt. Hauptsächliche Ursachen für dieses Phänomen sind die geringere saisonal bedingte Produktion von Wasserkraftwerken und Solarsystemen sowie der Anstieg des Energiebedarfs für Heizung und Beleuchtung. Dadurch kommt es zu Engpässen in der Stromversorgung. Die Kenntnis über die Winterstromlücke und die Rolle, welche Photovoltaik dabei spielt, ist wichtig bei Entwicklung wirksamer Massnahmen zur Absicherung von Energie im Winter. Wir zeigen hiermit wie Photovoltaik zur Energieversorgung in den kühlen Monaten beitragen kann.

• Verständnis der Winterstromlücke und ihrer Auswirkungen auf die Energieversorgung
• Vergleich zwischen der Stromnachfrage im Winter und im Sommer, um die saisonalen Schwankungen zu verdeutlichen
• Innovative Lösungen wie die Integration erneuerbarer Energien und Power-to-Gas-Technologien für die Herausforderungen der Energieerzeugung im Winter
• Bedeutung der Energiespeicherung, insbesondere saisonaler Speichermethoden, für die Deckung des Winterstrombedarfs
• Hervorhebung der Rolle der Optimierung des Energieverbrauchs durch Effizienzmassnahmen und intelligente Energiemanagementsysteme
• Internationale Zusammenarbeit und Investitionen in die Energieinfrastruktur als Schlüsselfaktoren für die Behebung der Winterstromlücke

Verständnis der Winterstromlücke

Die Winterstromlücke gibt es nicht

Die Schweiz hat im Winter 2023 mehr exportiert als importiert. Es gibt also keine Winterstromlücke. Diese Meinung geht aus aktuellen Artikeln zum Thema hervor. Dies mag für milde Winter und bei vollen Stauseen gelten nur wird dabei einiges nicht betrachtet.

In der Schweiz werden trotz dem Umbau auf Wärmepumpen noch viele Haushalte mit fossilen Brennstoffen geheizt (nach dem Bundesamt für Statistik lag dies in 2023 über 50%). Dies wird sich in den nächsten Jahren stark verändern. Gemäss dem Think-Tank Forum Energiespeicher Schweiz steigt der Strombedarf von heute etwa 60TWh auf 80 bis 100TWh. Die Energiestrategie 2050 ist in Umsetzung mit dem Ziel der Klimaneutralität.

• Die meiste Energie wird in der Schweiz immer noch in Form von Erdölbrennstoffen, Treibstoffen und Erdgas verbraucht
• Umbau von fossilen Heizungen zu Wärmepumpen oder Fernwärme erhöht den Bedarf an elektrischer Energie
• E-Mobilität Strom soll bald einen grossen Teil des Verkehrs bedienen
• Die Abhängigkeit vom Ausland sinkt zwar ist aber auf Grund der fossilen Brennstoffe auf sehr hohem Niveau
• Solaranlagen können diesen steigenden Bedarf von elektrischer Energie im Winter nicht immer und zu jedem Zeitpunkt abdecken

Fakt ist: Auch wenn der Pro-Kopf Verbrauch sinkt benötigen wir für die Reduktion der fossilen Brennstoffe mehr elektrischen Strom. Der Zubau mit Solaranlagen hilft, aber im Sommer ergeben sich dadurch massive Überkapazitäten die nicht immer genutzt werden können. Im Winter hingegen kann der Bedarf nicht vollständig gedeckt werden und Importe sind je nach Netzsituation und Füllstand der Speicherseen nötig.

Die aktuelle Energiestudie von Andreas Züttel (EPFL Lausanne) kommt zu dem Schluss, dass der Ersatz fossiler Brennstoffe in der Schweiz machbar ist, sofern ausreichend erneuerbare Energie produziert wird (zusätzlich 74 Terawattstunden pro Jahr). Dafür sind jedoch ausreichende Kapazitäten zur kurzzeitigen und saisonalen Speicherung von Strom (plus 20 Terawattstunden) notwendig, um eine bedarfsgerechte Stromversorgung sicherzustellen. Dazu zählen Batterien, Speicherseen und auch Wasserstoff.

Ursachen und Auswirkungen auf die Schweizer Energieversorgung

Die Winterstromlücke entsteht durch den erhöhten Energiebedarf in der kalten Jahreszeit, in der die Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen wie Wasserkraft und Speicherseen, Solarstrom und Windenergie rückläufig ist. Dieses Ungleichgewicht führt zu Engpässen in der Energieversorgung, die sowohl die Stabilität des Stromnetzes als auch die Versorgungssicherheit beeinträchtigen. Es müssen neue Lösungen für den steigenden Winterenergiebedarf gefunden werden, um so eine Kluft zu überbrücken und damit die Abhängigkeit von üblichen Energieträgern geringer zu machen.

Vergleich der Stromnachfrage im Winter und Sommer

Die Unterschiede zwischen der Energieverwendung im Winter und im Sommer können durch einen Vergleich der Stromnachfrage verdeutlicht werden. Diese Schwankungen erfordern eine flexible Anpassung der Energieerzeugung und -speicherung, um eine kontinuierliche Stromversorgung sicherzustellen. Um diesen saisonalen Bedürfnissen effektiv zu begegnen, ist die Nutzung und Speicherung von erneuerbarer Energien entscheidend.

Einen interessanten Einblick in die aktuelle Versorgungslage bietet das Energie-Dashboard vom Bundesamt für Energie BFE. Darin sind neben den aktuellen Verbrauchsdaten auch aufschlussreiche Statistiken über die Energieproduktion und zu den Energiepreisen ersichtlich.

Innovative Lösungen zur Energiegewinnung im Winter

Underground Sun Conversion oder auch Aquiferenspeicher sind innovative Methoden, die Solarenergie in der kalten Jahreszeit nutzen. Die flexible Speicherung des in den Sommermonaten erzeugten erneuerbaren Gases ist ein wegweisender Schritt zur Lösung der Winterstromlücke. Durch die Nutzung von erneuerbarem Methangas können grosse Mengen an Energie saisonal gespeichert und zur Stromproduktion eingesetzt werden.

Einsatz erneuerbarer Energien zur Schliessung der Lücke

Dank der Methanisierung oder anderer innovativer Methoden könne man erneuerbare Gase herstellen, die als Energie für den Winter dienen können. Mit der Nutzung von bestehende Gasspeicher ist es möglich, erneuerbare Energien zur Schliessung dieser Lücke zu verwenden. Solche Speicher befinden sich in den Nachbarländern der Schweiz. Dazu muss die Schweiz mit ihren Nachbarn Regeln festlegen, wie das Importieren von erneuerbarem Gas erfolgen soll. International arbeitet die Schweiz beispielsweise mit Forschern aus anderen Ländern zusammen, was den Import von erneuerbarem Gas für die optimale Verwendung bei Energieversorgungen ermöglicht. Deshalb kann dieses enorm hohe Potenzial zur Deckung des Energiebedarfs in der Schweiz durch Nutzung von erneuerbaren Gasen genutzt werden. Dabei kann das europäische Gasnetz verwendet werden um gespeicherte Energie als Strom oder gasförmige Brennstoffe für Industrieprozesse sowie Spitzenlastabdeckungen bereitzustellen. Dies wird jedoch nur durch internationale Zusammenarbeit im Bereich Energielieferungen erreicht werden können.

Solaranlagen auf bestehenden Dächern liefern einen wichtigen Beitrag; es benötigt aber noch weitere Massnahmen

Power-to-Gas-Technologien als Brückenlösung

Power-to-Gas-Technologien bieten aussichtsreiche Ansätze zur Überbrückung der Winterstromlücke. Durch die Umwandlung von überschüssigem Strom in Wasserstoff oder Methan kann Power-to-Gas zur flexiblen Speicherung erneuerbarer Energien beitragen. Diese innovative Methode ermöglicht eine effiziente Nutzung der winterlichen Energieüberschüsse, die später bei Bedarf wieder in Strom umgewandelt werden können. Besonders vielversprechend ist die Geo-Methanisierung, bei der Mikroorganismen in über tausend Metern Tiefe Wasserstoff und CO2 zu Methan verbinden, um erneuerbaren Sommerstrom für den Winter zu speichern.

Kann das bestehende Gasnetz als Speicher verwendet werden?

Die Rolle der saisonalen Energiespeicherung

Durch Methoden der saisonalen Speicherung und dem Nutzen von Batteriespeichern kann gespeicherte Energie effizient genutzt werden. Besonders in der kalten Jahreszeit ist die Speicherkapazität für die Energieversorgung von grosser Bedeutung. Die Integration von erneuerbarem Gas und innovativen Verfahren, wie der Methanisierung tragen zur Flexibilität der Stromversorgung bei, wodurch die Winterstromlücke effektiv angegangen werden kann. Neben kurzfristigen Speichern zur Entlastung des Stromnetzes sind mit Blick auf die Winterstromlücke vor allem saisonale Speicherlösungen gefragt.

Unter den Methoden der saisonalen Energiespeicherung sind innovative Verfahren essenziell. Die Nutzung von erneuerbarem Gas, wie erneuerbarem Methangas, gewinnt an Bedeutung, um den Energiebedarf in der kalten Jahreszeit zu decken. Durch die Speicherung von gespeicherter Energie wird die Winterstromlücke effektiv geschlossen. Regulatorische Aspekte des innovativen Verfahrens müssen dabei berücksichtigt werden, um eine nachhaltige und zuverlässige Energieversorgung sicherzustellen. In diesem Bereich tragen Forschungspartner wie die Ostschweizer Fachhochschule und die Empa wertvolle Expertise bei.

Besonders im Winter wird der Bedarf an effizienten Energiespeicherungen deutlich, da der Strombedarf steigt. Die Speicherkapazitäten spielen eine zentrale Rolle in der Energieversorgung, da sie es ermöglichen, überschüssige Energie aus den wärmeren Monaten für die kalten Monate zu sichern. Die gespeicherte Energie kann somit zur Stabilisierung des Netzes und zur Deckung des gesteigerten Winterbedarfs genutzt werden. Dies stellt die Zuverlässigkeit der Energieversorgung insbesondere in den Wintermonaten sicher.

Nutzen von Batteriespeichern

Industrielle Batteriespeicher sind unverzichtbar bei der Speicherung von überschüssiger Energie für den Einsatz zu Spitzenzeiten. Durch die Nutzung von Outdoor-Batteriespeichern können Energieversorger die Netzstabilität verbessern und einen kontinuierlichen Energiefluss gewährleisten. Dies ist besonders wichtig in Zeiten, in denen die Nachfrage nach Strom hoch ist und die Erzeugung von erneuerbaren Energiequellen schwankt. Die effiziente Nutzung von Batteriespeichern ermöglicht eine Flexibilität und Effizienzsteigerung im Energiemanagement, was zur Stabilität des Stromnetzes beiträgt. Stromspeicher tragen also dazu bei Engpässe im Netz zu reduzieren und können den langwierigen und kostspieligen Netzausbau unterstützen.

Batteriespeicher sind wichtig für die Energiewende und können interessante Zusatzerlöse für Unternehmer erwirken

Optimierung des Energieverbrauchs

Durch den Einsatz von Smart Grids und effizienten Energiemanagementsystemen kann der Verbrauch gezielt gesteuert werden. Diese Technologien ermöglichen eine flexible Anpassung an den Energiebedarf und tragen so zur Stabilisierung des Netzes bei. Insbesondere in Zeiten hoher Nachfrage in der kalten Jahreszeit spielen diese Optimierungsstrategien eine zentrale Rolle für eine nachhaltige Energieversorgung.

Energiesparende Massnahmen für Haushalte und Industrie

Um die Winterstromlücke effektiv zu bewältigen, sind energiesparende Massnahmen für Haushalte und Industrie entscheidend. Durch den gezielten Einsatz von effizienten Technologien wie Smart Grids und Energiemanagementsystemen kann der Energieverbrauch optimiert werden. Zusätzlich tragen innovative Lösungen wie flexible Speichersysteme zur Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs bei. Indem Haushalte und Industrie auf energieeffiziente Geräte umrüsten und bewusster mit ihrem Verbrauch umgehen, können sie aktiv zur Stabilisierung der Energieversorgung in der kalten Jahreszeit beitragen.

Smart Grids und Energiemanagementsysteme (EMS) sind von kritischer Bedeutung bei der effizienten Bewältigung der Winterstromlücke. Durch intelligente Netze und Systeme können Verbrauchsspitzen besser ausgeglichen und erneuerbare Energien optimal genutzt werden. Smart Grids ermöglichen eine flexible Anpassung des Energieverbrauchs an Angebotsschwankungen und tragen so zur Stabilität des Stromnetzes bei. Energiemanagementsysteme ermöglichen es Haushalten und Unternehmen, ihren Energieverbrauch zu optimieren und aktiv zum Ausgleich der Winterstromlücke beizutragen.

Einbezug der E-Mobilität zur Netzstabilität

Durch intelligentes Aufladen können Elektrofahrzeuge überschüssigen Strom in Zeiten geringer Nachfrage aufnehmen und so zur Netzstabilität beitragen. Elektrofahrzeuge können in Zukunft als flexible Stromspeicher dienen, indem sie überschüssige Energie in Zeiten geringer Nachfrage aufladen und diese dann bei Bedarf entladen. Intelligente Lademanagement-Systeme könnten dazu beitragen, die Belastung des Stromnetzes zu optimieren und Schwankungen in der Stromnachfrage auszugleichen. Dies könnte dazu beitragen, die Winterstromlücke zu verringern, indem die Effizienz der Stromnutzung verbessert wird.

Zukunft: E-Mobilität mit bi-direktionaler Ladeinfrastruktur kann zur Netzstützung eingesetzt werden

Lokale Energiegemeinschaft LEG

In Lokalen Elektrizitätsgemeinschaften (LEG) produzieren Mitglieder – sowohl private Haushalte als auch Unternehmen – Energie, tauschen sie miteinander aus und nutzen sie vor Ort, wo immer möglich. Im Gegensatz zu einem Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV) geht eine LEG über die Grenzen einzelner Grundstücke hinaus. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Förderung von erneuerbaren Energien, der Reduktion von CO2 und der Dezentralisierung der Energieversorgung.

Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen

Die Schaffung günstiger Rahmenbedingungen durch politische Massnahmen fördert den Ausbau erneuerbarer Energien. Gute internationale Kooperationen können innovative Lösungsansätze hervorbringen und die Winterstromlücke effektiv verringern.

Investitionen in die Energieinfrastruktur

Durch die Förderung erneuerbarer Energien, wie z.B. Power-to-Gas-Anlagen, kann die Energieversorgung effizient werden. Um das Netz stabil zu halten, ist eine regulatorische Unterstützung und finanzielle Mittel zur Entwicklung von Energiespeichern notwendig. Internationale Kooperationen und Investitionen sind der Schlüssel zur Sicherstellung einer nachhaltigen Energieinfrastruktur für die Schweiz und Europa – für zukünftige Generationen.

Die Winterreserve zur Erhöhung der Versorgungssicherheit

Um einer möglichen Stromknappheit im Winter vorzubeugen, hat der Bundesrat eine Reihe von Massnahmen beschlossen. Dazu zählen die Schaffung einer Wasserkraftreserve, der Bau eines Reservekraftwerks in Birr (AG), die Bereitstellung zusätzlicher Reservekraftwerke und Notstromanlagen, die Erweiterung der Kapazitäten im Übertragungsnetz, die Schaffung eines Rettungsschirms für systemkritische Stromunternehmen, die vorübergehende Reduzierung der Restwasserabgabe sowie eine Energiespar-Kampagne.

Im Stromsektor liegt ein besonderer Fokus auf der Schaffung von Reserveproduktionskapazitäten für aussergewöhnliche Situationen mit Energieknappheit, um drastische Massnahmen wie die Kontingentierung von Strom unbedingt zu vermeiden. Diese Strategie basiert auf drei Hauptpfeilern: der Wasserkraftreserve und Reservekraftwerken, zu denen auch Notstromaggregate und Anlagen für die Kraft-Wärme-Kopplung (WKK oder BHKW) gehören.

Unser Smartblock BHKW für Biogas und Erdgas ist H2-Ready

In der Schweiz sind gegen 6’000 Notstromgruppen installiert, hauptsächlich zur Überbrückung möglicher kurzfristiger Stromausfälle. Diese bestehenden Anlagen stellen ein bedeutendes Potenzial dar. Das Ziel der Reservekraftwerke besteht darin, zusätzliche Energie zur Verfügung zu stellen, um die bereits vorhandene Versorgung auf dem Markt zu ergänzen. In Situationen mit einem «angespannten» Stromnetz (d.h., wenn der Energiemarkt nicht mehr effektiv reguliert werden kann), ist es von grosser Bedeutung, dass der Bund die Energieversorgung der Bevölkerung sicherstellt. Die Winterreserve ist dabei besonders wichtig, da sie in der kalten Jahreszeit für eine ausreichende Stromversorgung sorgt. Dies wird auch in der Studie betont, die konkrete Zahlen für die Winterreserve nennt. Ohne eine Zusammenarbeit mit der EU könnte es jedoch zu Engpässen kommen, die die Stromversorgung gefährden.

Was passiert, wenn der Strom knapp wird?

Es besteht ein erhebliches Risiko für eine Stromknappheit. Das Schadenpotential für die Schweizer Industrie und Gesellschaft ist erheblich. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass Unternehmen proaktiv darüber nachdenken, wie sie mit einer solchen Situation umgehen würden und welche Massnahmen sie im Voraus ergreifen können. OSTRAL, die Organisation für Stromversorgung in aussergewöhnlichen Lagen, ist Teil der Bundeswirtschaftsversorgung und wird auf Anweisung des Bundes aktiv, sobald eine Stromknappheit auftritt.

Was passiert wenn der Strom nicht ausreicht?

OSTRAL wurde zur Bewältigung von Notfallszenarien gegründet und konzentriert sich auf die Aufrechterhaltung der Stromverteilung in Krisenzeiten oder bei Naturkatastrophen. Durch die Koordinierung mit verschiedenen Interessengruppen und die Umsetzung von Notfallplänen arbeitet OSTRAL unermüdlich daran, die Stromversorgung schnell und effizient wiederherzustellen, wenn unerwartete Ereignisse das normale Funktionieren des Stromnetzes stören können. Das Engagement der Organisation für Vorsorge und schnelle Reaktion ist entscheidend für den Schutz von Gemeinden und wichtigen Dienstleistungen unter schwierigen Umständen.

Schlussfolgerung

Energiespeicherung spielt eine Schlüsselrolle, sowohl durch saisonale Methoden als auch mit Batteriespeichern. Optimierter Energieverbrauch durch smarte Massnahmen – wie Energie sparen oder besser disponieren (EMS) müssen konsequent angegangen werden. Politisch und wirtschaftlich muss die Unterstützung für erneuerbare Energien noch weiter ausgebaut werden, wie in einer aktuellen Studie der Stromaufsicht Elcom zeigt. Diese ganzheitlichen Ansätze aus vielen Teilschritten können die Winterstromlücke effektiv schliessen und eine nachhaltige Energieversorgung gewährleisten.

Häufig gestellte Fragen