Bis 2050 will der Bundesrat die Energieversorgung der Schweiz CO₂-neutral gestalten. Wärmepumpen sollen Öl- und Gasheizungen ersetzen. Elektroautos allmählich Verbrennerfahrzeuge ablösen. Dadurch steigt der Strombedarf deutlich an – von heute rund 56 Terawattstunden (TWh) auf rund 75 TWh pro Jahr bis 2050. Ein neuer Bericht des Schweizer Forschungskonsortiums PATHFNDR, das vom Schweizer Bundesamt für Energie im Rahmen des Programms SWEET gefördert wird, zeigt nun, dass Wärmepumpen und Elektroautos neben der Wasserkraft wichtige Flexibilitätslieferanten für das Schweizer Stromnetz im Jahr 2050 sein können. „Beide Technologien stimmen den steigenden Stromverbrauch besser mit der Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen ab. Das entlastet das Stromnetz, verringert die Importe und senkt die Strompreise im Großhandel – vor allem in den Wintermonaten“, sagt Christian Schaffner, Direktor des Energy Science Centers an der ETH Zürich und Co-Leiter des Projektes.

Nur verbrauchen, wenn das Netz nicht ausgelastet ist

Bei Außentemperaturen von 0°C können sich beispielsweise intelligent gesteuerte Wärmepumpen in Gebäuden mit Minergie-Standard bis zu zehn Stunden abschalten, ohne dass die Raumtemperatur spürbar sinkt. Dadurch lässt sich vermeiden, dass zu viele Wärmepumpen gleichzeitig laufen und das Netz überlasten. 

Auch Elektroautos sind oft viel länger am Netz als für eine Vollladung nötig – zum Beispiel, wenn sie nach Feierabend in der Garage zum Laden stehen. Dies erlaubt einen zeitlich optimierten Ladevorgang, der sich am Stromangebot orientiert. Besonders lohnen würde sich laut Studie das Laden am Arbeitsplatz: „Tagsüber, wenn die Sonne scheint, stehen viele Fahrzeuge ohnehin auf Parkplätzen. Wenn sie dort laden, ließe sich die Photovoltaik-Produktion optimal nutzen“, sagt Siobhan Powell, Energieforscherin an der ETH Zürich und eine der Hauptautorinnen.

Mehr Strom, weniger Stromimporte

Die Schweiz will bis 2050 50 bis 60 Prozent ihres Strombedarfs (45 TWh pro Jahr) mit neuen erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaik, Windenergie oder Biomasse decken. Die Modellrechnungen der Forschenden zeigen nun, dass dieses Ziel durch den flexiblen Stromverbrauch von Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen einfacher zu erreichen sein wird.

Werden Wärmepumpen und Elektroautos flächendeckend flexibel koordiniert und gesteuert, könnte in der Schweiz im Jahr 2050 rund vier Prozent mehr erneuerbarer Strom zur Verfügung stehen. „Der größte Teil davon ist Solarstrom im Frühling und Sommer, der besser verteilt und dadurch nicht abgeregelt werden muss“, sagt Powell.

Dazu kommt, dass durch flexible Wärmepumpen und Elektroautos die Netto-Stromimporte über das ganze Jahr hinweg um rund 20 Prozent sinken könnten, insbesondere auf Grund höherer Nettoexporte im Frühling und im Sommer. Gemäß der Studie würde die Schweiz auch in den Wintermonaten rund 0,7 TWh weniger Strom importieren. Dies entspricht 4,4 Prozent weniger Winter-Nettoimporte im Vergleich zu einem Energiesystem ohne flexibel gesteuerte Wärmepumpen und Elektroautos. 

Günstigerer Strom und weniger Gaskraftwerke im Schweizer Stromnetz

Die Studie zeigt außerdem, dass auch die Strompreise im Großhandel auf Grund einer gleichmäßigeren Verteilung von Angebot und Nachfrage mittels flexibler Wärmepumpen und Elektroautos sinken könnten. Am größten ist diese Strompreissenkung in den Wintermonaten Januar bis März, wo die Preise im Großhandel um bis zu sechs Prozent sinken könnten.

Die Forschenden schätzen auch, dass ein durch flexible Wärmepumpen und Elektroautos gestütztes Stromsystem um rund vier Prozent günstiger betreibbar wäre als ein System ohne diese beiden Flexibilitätslieferanten.

Zudem müsste die Schweiz durch den Einsatz flexibel gesteuerter Wärmepumpen und Elektroautos 2050 auch weniger Gaskraftwerke und Batteriespeicher bauen. Der Investitionsbedarf in Gaskraftwerke und Batterien sinkt den Schätzungen zu Folge um rund ein Drittel. „Gaskraftwerke und Batterien sind vor allem notwendig, um Spitzen der Stromnachfrage auszugleichen. Wenn Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen diese Funktion übernehmen, dann brauchen wir weniger davon“, so Powell.

Stromtarife, die Bürger:innen belohnen

Damit Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen bis 2050 tatsächlich als Flexibilitätslieferanten dienen können, müssen sie mit der nötigen Steuerungs- und Kommunikationstechnologie ausgestattet sein. Das ist aktuell noch nicht flächendeckend der Fall. Die Studienautoren empfehlen daher, dass nur mehr Systeme subventioniert werden, die auch flexibel und intelligent betrieben werden können. 

Darüber hinaus sollten die Betreiber:innen von Elektrofahrzeugen und Wärmepumpen einen Anreiz haben, ihr Heiz- und Ladeverhalten anzupassen. Um dies zu erreichen, empfiehlt die Studie unter anderem dynamische Stromtarife, die zeitlich flexibles Laden und Heizen belohnen. Vor allem die starken lokalen Unterschiede bei den Stromtarifen und Einspeisevergütungen würden diese Maßnahme in der Schweiz jedoch erschweren, heißt es in der Studie. 

Die Forschenden weisen außerdem darauf hin, dass die Förderinstrumente in der Schweiz sehr heterogen sind und es bislang keine nationales Recht auf Laden für Mieter:innen mit Elektrofahrzeugen gibt. Das müsse sich schnell ändern. 

Die wissenschaftliche Veröffentlichung zur Bereitstellung von Flexibilität von Wärmepumpen und Elektroautos im Schweizer Stromnetz ist unter diesem Link zu finden.

Quelle: ETH | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH