2 Methode 2.1 Szenarien
5.6 Elektrizitätsangebot
5.8.2 Hitze- und Kältewellen
Die Situation und Reaktionsfähigkeit der Kraftwerkparks unter der Belastung von Hitze- und Kältewellen wurde als weiteres operationalisierbares Kriterium der
Versorgungssi-Juli 2007 113 Prognos AG
cherheit definiert (vgl. Kap. 2). Hierbei wird für die Kältewelle neben der temperaturbe-dingt hohen Nachfrage der Ausfall der Importe (überall in der EU, vor allem in Frankreich, wird der erzeugte Strom jeweils in den Erzeugerländern benötigt, da die Kältewelle sich stabil über ganz Europa erstreckt) sowie ein ausserplanmässiger Ausfall des jeweils grössten Kraftwerksblocks unterstellt. Die schweizerischen Laufwasserkraftwerke laufen mit Engpassleistung, die Speicherwerke stehen zur Bereitstellung von Arbeit und Leistung zur Verfügung, ebenso die Pumpspeicherwerke zum kürzerfristigen Lastmanagement.
Die Speichersimulationen von Piot (vgl. Band 4, Exkurs 12) ergeben, dass in dieser Ex-tremsituation „Kältewelle“ insgesamt ein Grundlastmanko von bis zu 4.1 GW aus den Speichern gedeckt werden kann, sofern die gesamte installierte Leistung die Abdeckung der Spitzenlast ermöglicht.
Während der (ebenfalls europaweiten) Hitzewelle tritt aufgrund des Kühlungsbedarfs eine erhöhte (Spitzen-)Nachfrage auf, die thermischen Kraftwerke sind aufgrund der Belastung der Kühlkapazitäten in der Leistung etwas eingeschränkt. Ein grosser KKW-Block ist planmässig in Revision, ein kleiner fällt unplanmässig aus. Importe stehen zur Verfügung, die Exportverpflichtungen sollen nach Möglichkeit gedeckt werden.
Die Speichersimulationen von Piot (Band 4, Exkurs 12) ergeben, dass in dieser Situation ein Grundlastmanko von ca. 3.5 GW aus den Speichern abgedeckt werden kann, sofern die insgesamt installierte Leistung zur Abdeckung der Spitzenlast hinreicht.
Die Untersuchung der Kraftwerksparks der in Szenario I betrachteten Varianten A, B, C und G in diesen Belastungssituationen führt zu den im folgenden beschriebenen Ergeb-nissen.
5.8.2.1 Kältewellen
Figur 5-23 zeigt die Situation der Kältewelle für Variante A in der Leistungsbetrachtung.
Figur 5-23 Szenario I, Variante A
Extremsituation Kältewelle (k-1, ohne Importe), in MWel
Prognos 2006
Juli 2007 114 Prognos AG
Aus der Grafik geht hervor, dass in den Jahren von 2019 bis 2031 die maximale Leistung nicht aus den schweizweit installierten Kapazitäten gedeckt werden kann (Leistungsman-ko). Erst ab 2031, wenn das zweite grosse neue Kernkraftwerk verfügbar ist, ist die Spit-zenleistung wieder gesichert. Etwa ab dem Jahr 2020 überschreitet das durch die Kälte-welle und den Kraftwerksausfall bedingte Grundlastmanko den tolerablen (und durch die Speicher ausgleichbaren) Wert von 4'100 MW. Auch diese kritische Situation ist erst ab 2031 behoben. Beide Kritikalitätspunkte liegen darin begründet, dass die in dieser Varian-te die Lücke definitionsgemäss bis zum Zubau neuer Kernkraftwerke durch ImporVarian-te ge-deckt wird und diese Importe ebenfalls definitionsgemäss aufgrund der Belastungssituati-on „Kältewelle“ nicht zur Verfügung stehen. Der Ausfall der jeweils grössten Kraftwerks-einheit (zunächst Leibstadt, später jeweils einer der neuen 1'600 MW-Blöcke) zeigt sich ebenfalls deutlich im Leistungsgebirge.
In Figur 5-24 ist die Situation für Variante B (neue KKW ab 2030, zwischenzeitlich Zubau von neuen Gaskombikraftwerken nach Bedarf) abgebildet.
Figur 5-24 Szenario I, Variante B
Extremsituation Kältewelle (k-1, ohne Importe), in MWel
Prognos 2006
Die maximale Last kann aus den im Land installierten Kapazitäten gedeckt werden, das Grundlastmanko überschreitet die kritische Grenze von 4.1 GW zu keinem Zeitpunkt.
Die Situation für Variante C (neue Gaskraftwerke) wird in Figur 5-25 dargestellt:
Juli 2007 115 Prognos AG
Figur 5-25 Szenario I, Variante C
Extremsituation Kältewelle (k-1, ohne Importe), in MWel
Prognos 2006
Die Situation ist der von Variante B sehr ähnlich. Die Spitzenlast kann während des ge-samten Betrachtungszeitraums gedeckt werden. Das Grundlastmanko bleibt unterhalb der kritischen Schwelle von 4.1 GW.
Die Kältewellensituation für Variante G (neue Importe) wird in Figur 5-26 dargestellt.
Figur 5-26 Szenario I, Variante G
Extremsituation Kältewelle (k-1, ohne Importe), in MWel
Prognos 2006
Ab 2020 kann die Spitzenlast nicht mehr gedeckt werden. Ab 2018 überschreitet das Grundlastmanko die kritische Grenze von 4.1 GW. Da keine Kraftwerke in der Schweiz zugebaut werden, verschlimmert sich das Problem im Zeitablauf aufgrund der Abalterung
Juli 2007 116 Prognos AG
des Kraftwerksparks. Der autonome Zubau bei den fossil-dezentralen WKK-Anlagen so-wie den Erneuerbaren (dargestellt jeweils im Zubau der Grund-, Mittel- und Spitzenlast) ist in Szenario I nicht gross genug, um das Problem zu lösen.
Fazit: Aufgrund des definitionsgemässen Importausfalls sind die Varianten A und G in der Kältewellensituation besonders kritisch.
5.8.2.2 Hitzewellen
Da während der Hitzewellen definitionsgemäss die Exportverpflichtungen nach Möglich-keit erfüllt werden sollen, ist die zu betrachtende Leistung auf der Nachfrageseite jeweils nicht (nur) die inländische Last, sondern es muss vor allem geprüft werden, ob die verfüg-bare Leistung die Last inkl. Exportverpflichtungen decken kann. Daher werden in den Ab-bildungen für die Leistungsnachfrage der Grund- und Spitzenlast jeweils die inländische und die Gesamtnachfrage abgebildet.
In Figur 5-27 wird die Variante A in der Leistungsbetrachtung für die Hitzewellensituation dargestellt.
Figur 5-27 Szenario I, Variante A
Extremsituation Hitzewelle (k-2), Leistung in MWel
Prognos 2006
Mit den neuen Spitzenlastkraftwerken und den zur Verfügung stehenden neuen Importen (beim Zubau der Grundlast verbucht) kann die benötigte Spitzenlast zu jedem Zeitpunkt gedeckt werden. Die Exportverpflichtungen können erfüllt werden. Das Grundlastmanko überschreitet ab 2022 die kritische Grenze von 3.5 GW und steigt ab 2030 auf über 4 GW an. Damit werden die in den Folgejahren aufzufangenden Speicherbelastungen eventuell kritisch.
Figur 5-28 zeigt die Hitzewellen-Situation für Variante B.
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Figur 5-28 Szenario I, Variante B
Extremsituation Hitzewelle (k-2), Leistung in MWel
Prognos 2006
Die Spitzenlast kann gedeckt werden. Das Grundlastmanko überschreitet ab 2022 den kritischen Wert von 3.5 GW, wächst jedoch nicht so stark an wie in Variante A.
Figur 5-29 zeigt die Hitzewellensituation für Variante C.
Figur 5-29 Szenario I, Variante C
Extremsituation Hitzewelle (k-2), Leistung in MWel
Prognos 2006
Die Spitzenlast kann während des gesamten Betrachtungszeitraums gedeckt werden.
Das Grundlastmanko überschreitet in den Jahren 2022 – 2030 die kritische Grenze von 3.5 GW.
Juli 2007 118 Prognos AG
Figur 5-30 stellt die Hitzewellensituation für Variante G dar.
Die Spitzenlast kann während des gesamten Betrachtungszeitraums gedeckt werden.
Das Grundlastmanko überschreitet in 2022 die kritische Grenze von 3.5 GW und wächst danach weiterhin geringfügig.
Figur 5-30 Szenario I, Variante G
Extremsituation Hitzewelle (k-2), Leistung in MWel
Prognos 2006
Fazit: Für die Hitzewellensituation ergibt sich in allen Varianten eine kritische Situation ab 2022, wenn das Grundlastmanko über den kritischen Wert von 3.5 GW anwächst und somit die Speicherbelastung im Hitzejahr oder in den folgenden Jahren kritisch werden könnte. Diese kritische Situation wird nur in der Variante C (Zubau von Gaskraftwerken) wieder ab ca. 2030 entschärft. Der Grund dafür liegt in der Grösse des „jeweils grössten Kraftwerksblocks“, der definitionsgemäss in diesen Stress-Situationen in Revision ist. Bei den KKW ist dies jeweils ein Block der Grösse 1 GW, später 1.6 GW. Hieran zeigt sich deutlich das „Klumpenrisiko“.
Juli 2007 119 Prognos AG