Mehr Widerstandskraft für die Schweizer Energieversorgung

Am 8. Januar dieses Jahres kam es im Europäischen Stromnetz zu einem Zwischenfall, der zu einem Blackout in Europa hätte führen können. Nur durch gemeinsame Anstrengungen aller Stromnetzbetreiber und gezielte Abschaltung von Verbrauchern in Frankreich und Italien konnte ein flächendeckender Zusammenbruch der Stromversorgung verhindert werden. Ursache für das beinahe eingetretene Unglück: Im europäischen Übertragungsnetz kam es aufgrund von Ausfällen mehrerer Netzbetriebsmittel innerhalb kurzer Zeit zu einer Entkopplung von Teilnetzgebieten, die etwa eine Stunde dauerte.

Dies, wie auch andere frühere Vorfälle, zeigt: Selbst in hoch entwickelten Ländern kann es zu schweren Störungen der Energieversorgung kommen. Dabei ist die Energiewirtschaft im Umbruch. Die Schweiz hat mit der Energiestrategie 2050 einen schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen bei gleichzeitiger Erhöhung der Energieeffizienz und Ausbau der erneuerbaren Energien. Zudem möchte das Land ab 2050 unter dem Strich keine Treibhausgase mehr ausstossen.

Was aber, wenn es wieder zu einem technischen Ausfall oder zu politischen oder ökonomischen Schocks kommt? Diese Frage stellen sich zehn Institutionen im Forschungsprojekt SURE (SUstainable and Resilient Energy for Switzerland), das mit sechs Millionen Schweizer Franken gefördert wird. Es ist eines von vier Projekten in der ersten Ausschreibung des neuen Förderprogramms SWEET (SWiss Energy research for the Energy Transition) des Bundesamtes für Energie.

Die Forschenden untersuchen in den kommenden sechs Jahren ausgewählte Ereignisse, die das Schweizer Energiesystem der Zukunft beeinflussen könnten, und wie man die Versorgung so gestaltet, dass sie möglichst widerstandsfähig und anpassungsfähig sowie nachhaltig ist. «Neben Nachhaltigkeit sind Versorgungssicherheit und Unabhängigkeit zentrale Themen für die Schweizer Energieversorgung», sagt Tom Kober, Leiter der Gruppe Energiewirtschaft im Labor für Energiesystemanalysen am Paul Scherrer Institut PSI und Koordinator von SURE.

Nicht nur Katastrophen sind entscheidend

Schocks – Tom Kober spricht lieber von „disruptiven Ereignissen“ – können ganz unterschiedliche Ursachen haben. So könnten wichtige Energieinfrastrukturen aufgrund technischer oder energiepolitischer Einschränkungen nicht voll verfügbar sein oder extreme Wettererscheinungen die Stromproduktion in der Schweiz zumindest zeitweise substanziell beeinträchtigen.

Doch nicht immer sind es Katastrophen, die die Energieversorgung einschränken. Infrastrukturprojekte im Energiebereich – Beispiele hierfür sind Wasserkraftwerke, tiefengeothermische Anlagen und grosse Photovoltaikanlagen – machen es immer wieder deutlich: Auch die Akzeptanz der Bevölkerung oder regulatorische Rahmenbedingungen und die Ausgestaltung von Förderinstrumenten sind entscheidend, wenn sich eine Technologie durchsetzen soll. Auch diese Aspekte spielen deshalb für die Resilienz des zukünftigen Energiesystems eine wichtige Rolle.

Deshalb ist in SURE von Beginn an ein enger Austausch mit 16 Partnern aus der Praxis vorgesehen, darunter Kommunen, Energieversorger und Politik. Drei Fallstudien – im Tessin, in Zürich und im Raum Basel – sollen unterschiedliche Aspekte vertiefen, in Basel etwa die Nachhaltigkeit und Resilienz der Energieversorgung für die dort angesiedelte Industrie. Gemeinsam veranstalten die Partner regelmässige Workshops, bei denen Forschungsziele und Bedürfnisse der Praktiker aufeinander abgestimmt und strategische Instrumente für die Unterstützung von Entscheidungsträgern entwickelt werden.

Geplant ist unter anderem eine Online-Plattform, die einem breiten Publikum helfen soll, die Abhängigkeiten der verschiedenen Dimensionen von Nachhaltigkeit und Resilienz zu verstehen und die Zielkonflikte zwischen konkurrierenden Massnahmen einer nachhaltigen und resilienten Transformation des Energiesektors aufzuzeigen. SURE strebt an, mit Empfehlungen und Richtlinien politische Entscheidungsträger, Technologieentwickler und Unternehmen bei der Gestaltung ihrer jeweiligen Strategien für eine nachhaltigere und widerstandsfähigere Energiezukunft zu unterstützen.

Neuland mit ganzheitlichen Modellansätzen

Mit SURE betreten die Forschungspartner wissenschaftliches Neuland. Zwar hat die Modellierung von Energieszenarien im Computer lange Tradition, unter anderem war dies Thema von Projekten im Förderprogramm SCCER (Swiss Competence Centers for Energy Research), das im vergangenen Jahr ausgelaufen ist. Aber diese Art von weit in die Zukunft reichenden Schockszenarien ­– bis 2035 oder sogar bis 2050 – kombiniert mit einem breit auf Indikatoren gestützten Analyseansatz gibt es für die Schweiz noch nicht. Und noch nie waren die Rechenmodelle für so unterschiedliche Aspekte wie Infrastruktur, erneuerbare Energien, Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit eng zu einem systemischen Ansatz miteinander gekoppelt. «Das ist ein Novum und dafür wollen wir unsere quantitativen Modelle und Indikatoren weiterentwickeln», sagt Tom Kober. SURE kooperiert dazu auch eng mit den drei anderen SWEET-Projekten, die sich mit Innovationen auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien zur Umsetzung der Energiestrategie 2050 beschäftigen.

In SWEET haben sich neun renommierte Forschungsinstitutionen der Schweiz zusammengefunden, darunter die ETH Zürich und die EPFL in Lausanne sowie als einziger ausländischer Partner das Beratungsunternehmen E3-Modelling in Athen, das international bekannt ist für seine Modelle für techno-ökonomische Zusammenhänge auf europäischer und weltweiter Ebene.

Das Konsortium des SURE-Projektes umfasst folgende Forschungspartner, die durch das SWEET-Programm des Bundesamtes für Energie gefördert werden:

• Paul Scherrer Institut
• Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
• École polytechnique fédérale de Lausanne
• Università della Svizzera italiana
• TEP Energy GmbH
• University of Applied Sciences and Arts of Southern Switzerland
• Universität Bern
• Université de Genève
• Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
• E3-Modelling S.A