So funktioniert die Simulation des Gesamtenergiesystems

Julien Duc, Mediensprecher Deutschschweiz
Mit dem Branchenprojekt «Energiezukunft 2050» zeigt der VSE Wege in die Energie- und Klimazukunft der Schweiz. Herzstück der Analyse ist das Zentralmodell der Empa, welches das Gesamtenergiesystem bis 2050 auf Gebäude und Zeitpunkt genau simuliert.

Wie erreicht die Schweiz ihre Energie- und Klimaziele, bei einer hohen Versorgungssicherheit und tiefen Kosten? Das ist die Gretchenfrage, die Politik, Wirtschaft und Gesellschaft stark umtreibt. Existierende Studien liefern wichtige Erkenntnisse, weisen jedoch auch Lücken auf. Angesichts der Tragweite anstehender energie- und klimapolitischer Entscheide gilt es, eine solide Faktenbasis zu schaffen. Mit dem Branchenprojekt «Energiezukunft 2050» modelliert der VSE das Gesamtenergiesystem der Schweiz bis ins Jahr 2050, um damit die brennendsten Fragen zu beantworten.

Ziel ist es, realistische Wege in die Energie- und Klimazukunft anhand zweier massgebender Dimensionen – Akzeptanz gegenüber neuer Energieinfrastruktur (defensiver oder offensiver Ausbau) und das energiepolitische Verhältnis der Schweiz zu Europa (beschränkte Zusammenarbeit oder integriert) – zu veranschaulichen. Je nachdem, welchen Weg die Schweiz im Lösungsraum zwischen diesen Dimensionen einschlägt, sehen die Konsequenzen und die notwendigen Massnahmen bezüglich Versorgungssicherheit, Kosten und Nachhaltigkeit anders aus.

Zusammen mit Energiespezialisten der Empa

Mit der Empa in Dübendorf hat der VSE eine renommierte Forschungsanstalt im Boot, um das Vorhaben umzusetzen. «Wir beschäftigen uns schon seit Jahren mit der Transformation des Energiesystems. Dabei haben wir schon viele Aspekte detailliert beleuchtet. Nun haben wir die Möglichkeit, alle Aspekte in einer gesamtheitlichen Studie zu vereinen», sagt Martin Rüdisüli, Projektleiter seitens der Empa und Spezialist für die gesamtheitliche Betrachtung von Energiesystemen. Er und sein Team sind denn auch für die Simulation des Gesamtenergiesystems zuständig, das Herzstück der «Energiezukunft 2050».

So funktioniert die Simulation des Gesamtenergiesystems

In das Simulationsmodell fliessen Unmengen an Daten aus unterschiedlichen nationalen wie internationalen Quellen sowie Erkenntnisse aus den verschiedenen Schwerpunkten (Integration EU, Elektrifizierung, Mobilität, kurzfristige Flexibilitäten, Sektorkopplung, Saisonspeicher, Verteilnetze). «Bei so vielen verschiedenen Datenquellen ist Konsistenz entscheidend. Die Daten müssen auf den gleichen Annahmen und Grundlagen basieren. Dafür braucht es klare Vorgaben. So stellen wir sicher, am Ende nicht Äpfel mit Birnen zu vergleichen», erklärt Rüdisüli eine grosse Herausforderung seiner Arbeit.

Das Energiesystem der Zukunft umfassend beurteilen können

Doch wie genau sieht das Empa-Modell aus und was kann es? «Um eine robuste Basis zu schaffen, haben wir das aktuelle Energiesystem modelliert. Basierend darauf wurden realistische Wege in die Energiezukunft skizziert, zum Beispiel ein substanzieller Ausbau von PV oder eine stärkere Nutzung von Importstrom aus dem EU-Raum. Mit diesen Szenarien kann der VSE das künftige Energiesystem der Schweiz in Bezug auf die Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und CO2-Ausstoss beurteilen», führt Matthias Sulzer aus. Er forscht im Bereich Energiesysteme an der Empa und in Berkeley.

Wir können mit hoher Wahrscheinlichkeit aufzeigen, welche Anforderungen ein Wohnhaus hinsichtlich Raumwärme, Kühlung, Warmwasser und Strom zum Beispiel während einer Winterwoche im Jahr 2040 haben wird.

Dass mit dem Empa-Modell konkrete Wege in die Energie- und Klimazukunft aufgezeigt werden können, liegt mitunter auch an der Tatsache, dass die Modelle gebäude- und stundenscharf sind. «Wir haben 1,8 Millionen Gebäude erfasst und deren Energiebedarf berechnet. Wir können mit hoher Wahrscheinlichkeit aufzeigen, welche Anforderungen ein Wohnhaus hinsichtlich Raumwärme, Kühlung, Warmwasser und Strom zum Beispiel während einer Winterwoche im Jahr 2040 haben wird», so Sulzer.

Die Simulationen berechnen die technologischen Lösungen und wirtschaftlichen Konsequenzen der einzelnen Szenarien. «Damit schaffen wir eine gute Diskussionsbasis, aufgrund derer Politik und Gesellschaft fundiert entscheiden können, welchen Weg sie in die Energie- und Klimazukunft nehmen wollen.»