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Mit Wind- und Sonnenenergie zur Autarkie?20150918_Sonnenkraftwerk_Mont-Soleil_A_DSC2294

Das Jahr 2015 war ein äusserst sonniges und trockenes Jahr. Trotz markanter Produktions-Steigerung bei der Sonnenenergie (+33%) und der Windenergie (+6%) wurde im Gebiet des Swiss Energyparks 2015 insgesamt über zwei Prozent weniger Energie produziert als ein Jahr zuvor. Der Grund liegt in der langen Trockenheit.

Ab Juni war der Wasserstand des Flusses Doubs so tief, dass bis in den Herbst hinein kaum Strom aus der Wasserkraft produziert werden konnte. Insgesamt wurde im Jahr 2015 rund ein Viertel weniger Strom aus Wasserkraft produziert im Vergleich zu 2014. Dadurch verringerte sich gegenüber 2014 der Eigendeckungsgrad von 80 auf 78%.

Steuerungs- und Speichersysteme müssen her

Dieser Eigendeckungsgrad berechnet sich aus der insgesamt produzierten und verbrauchten Energiemenge in einem Jahr. Dies ist ein stark vereinfachter und theoretischer Wert. Diese jährlich aufsummierte Bilanz sagt aber nichts darüber aus wie autark das Gebiet des Swiss Energyparks ist. Starker Wind führt in der Regel zur Überproduktion. Diese überschüssige Energie liesse sich theoretisch in Batterien speichern und dann verwenden, wenn die Produktion wieder unter den Verbrauch fällt. Die Speicherung erlaubt es, den Autarkiegrad bis zum Eigendeckungsgrad zu erhöhen. In der Realität wird die überschüssige Energie aber an die umliegenden Regionen abgegeben und – wenn die Produktion geringer als der Verbrauch ist – von aussen bezogen. Tatsächlich wird somit nur 58% der produzierten Energie selbst verbraucht.

Autarkie – eine Utopie?

Eine Möglichkeit, den Eigendeckungsgrad des Swiss Energypark auf 100 % oder sogar darüber zu steigern, wäre der Ausbau der Solarkraft. Die Dächer der Liegenschaften zwischen St-Imier (BE) und Le Noirmont (JU) – dem Versorgungsgebiet von SEG LaGoule – weisen noch ein realistisches Potenzial von ungefähr 28 MW auf (werden auch andere Flächen hinzugezählt verdoppelt sich dieses noch einmal). Dies entspricht in etwa der siebenfachen Menge der aktuell installierten Leistung. Zwar steigt der Autarkiegrad dann von 58% auf 72%, autark ist die Region damit aber noch lange nicht. Die Speicher-Batterie müsste in jenem Fall über das ganze Jahr gesehen 10 GWh Überproduktion speichern können um eine 100% Strom-Autarkie sicherzustellen. Selbst bei einem optimistischen Batterie-Richtpreis von rund 500 Franken pro Kilowattstunde würde diese Super-Batterie 5 Milliarden Schweizer Franken kosten!

Energie für morgen

Das Gedankenspiel zeigt: Autarkie ist mit hohen Kosten verbunden. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht müssen diese einen entsprechenden Nutzen generieren. Der Swiss Energypark als Plattform für Forschung und Innovation hilft der BKW, bei der Suche nach der Energie für morgen die besten Lösungen für den Kunden zu finden. Das mögliche Ziel «höherer Autarkiegrad» darf nicht zum Selbstzweck werden, ergibt sich im Idealfall aber von selbst, wenn die lokale Energieversorgung zunehmend optimiert wird.

Aktuelle Projekte

FLEXI: Solarstrom verbrauchen, wenn er produziert wird

FLEXI

Planair, die ETH Lausanne und die Universität Neuenburg arbeiten gemeinsam an der Energiewende. Zusammen mit der Société des Forces Electriques de La Goule wollen sie einen Teil ihrer Kunden dazu motivieren, Strom in dem Zeitraum zu verbrauchen, in dem Solarstrom produziert wird. Haushalte, denen dies gelingt, können dabei ihr Budget schonen.

Beim Projekt FLEXI geht es darum, den Anteil des Verbrauchs zu bestimmen, der in den Zeitraum verlagert werden kann, in dem Solarstrom produziert wird. An dieser Frage ist auch der Bund interessiert, der das Projekt „FLEXI“ via Bundesamt für Energie unterstützt. Die Studie beginnt diesen Sommer und dauert ein Jahr.
Zusätzlich zu den zweifellos nötigen Energieeinsparungen wird der Stromverbrauch in der Schweiz schrittweise an die Produktion angepasst werden müssen. Die Produktion erneuerbarer Energie (Solar- und Windstrom) hängt von den Wetterbedingungen ab und schwankt folglich je nach Tages- und Jahreszeit. Das Problem der Verschiebung zwischen Verbrauch und Produktion kann grundsätzlich im Rahmen der Speicherung und Netzverstärkung gelöst werden. Die kostengünstigere Lösung, die mit dem Projekt FLEXI erzielt werden soll, besteht darin, den Zeitraum des Verbrauchs optimal anzupassen.

Realisierte Projekte

Haushaltsverbrauch aus der Ferne messen

Das Stromnetz besteht aus weit mehr als Leitungen und Masten. Damit der Strom mit möglichst wenig Verlust von den Produktionsanlagen zu den Verbrauchern fliesst, wird die Spannung in Umspannwerken und Trafostationen transformiert. Sieben Ebenen durchläuft der Strom, bis er beim Verbraucher die Steckdose verlässt.

Stromproduktion und –verbrauch schwanken und speichern lässt sich der Strom nur beschränkt. Um die Netzauslastung trotzdem stabil zu halten, braucht es ein intelligentes Netz. Das sogenannte „Smart Grid“ überwacht, analysiert und steuert die Lastflüsse. Eine Aufgabe, die aufgrund der Integration erneuerbarer Quellen immer wichtiger wird. Auch Haushalte spielen eine entscheidende Rolle, deren Verbrauch gemessen und ebenfalls in das Stromsystem integriert werden muss.

Eine mögliche Ergänzung zum Zähler

Haushaltszähler, egal ob elektromechanische, elektronische oder „Smart Meter“, sind in jedem Haushalt installiert und zählen abrechnungsrelevant den Stromkonsum. Mit mehr oder weniger Intelligenz ausgestattet, können sie auch Daten übertragen, Lasten steuern und Dinge visualisieren. Im Fokus – und im Auftrag des Bundes – steht der Stromverbrauch eines Haushalts über eine bestimmte Abrechnungsperiode. Um Energiesparpotenzial, Eigenverbrauchsoptimierung oder Netzentlastung durch intelligentes Schalten von Lasten und Produzenten zu ermöglichen, sind zusätzliche Messungen notwendig, mit welchen im Idealfall auch einzelne Geräte erkannt werden. Daher hat die BKW im Jahre 2015 mit ihrem Forschungspartner CSEM ein Projekt gestartet, in welchem der alternative Ansatz der „non-intrusive load monitoring (NILM) Algorithmen“ erforscht wurde.

Das Messgerät erkennt die einzelnen Haushaltsgeräte (Fernseher, Kaffee- und Waschmaschine, u.v.m.) an ihrem Einschaltstrom und identifiziert die individuellen Verbrauchs- und Nutzungsmuster der Geräte. Mit dieser Methode soll der Einsatz von flexiblen Lasten (Warmwasserspeicher, Heizungen, Ladegeräten, Kühlgeräten, Luftdruckkompressoren etc.) optimiert werden, sodass das Netz mit den neuen Anforderungen klar kommt und die Mittel für Netzausbau ideal eingesetzt werden können.


BKW und CSEM forschen weiter

Mit dem Forschungspartner CSEM hat die BKW die Machbarkeitsstudie über die Installation des Messgerätes an der Anschlussstelle mehrerer Haushalte auf einem Teil des BKW Netzes gemacht.

Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Methode anwendbar ist, um mehr Informationen über spezifische Haushaltslasten zu erhalten. Ein entscheidendes Ergebnis, welches die Steuerung von „flexiblen Lasten“ in Haushalten (Aufladung des Elektroautos, Wasch- und Spülmaschine zum Beispiel) zukünftig erleichtern könnte.

NILM ist nur einer von vielen Ansätzen, welche von der BKW und ihren Forschungspartnern untersucht werden. Derzeit betreut das BKW Technology Center rund 25 Projekte, die sich mit Technologien, Prozessen, Methoden und Geschäftsmodellen im Zusammenhang mit der Energiewende befassen. Die Forschungsinitiative „Swiss Competence Center for Energy Research SCCER“ des Bundes bildet ein wichtiger Pfeiler dieser Zusammenarbeit.


Prospektives Demand Side Management für tiefere Energiekosten und ein effizienteres Energiesystem

Mit dem Projekt Prospektives Demand-Side-Management (P-DSM), der Optor AG, konnte ein weiteres Projekt im Rahmen des „Swiss Energypark“ initialisiert werden. Das Projekt befasst sich mit dem Forschungsschwerpunkt Lastmanagement, also der Optimierung des Stromverbrauchs.

Das Ziel von P-DSM ist es, die Grundlage für ein effizienteres Energiesystem und für tiefere Stromkosten für KMU zu schaffen.

Betriebliche Flexibilitäten lassen sich nutzen um den Stromverbrauch dynamischer zu gestalten und dadurch von günstigeren Strompreisen zu profitieren. Hierfür suchen wir interessierte Betriebe, die bereit sind, mit einem geringen Aufwand einen Beitrag zur ökonomischen und ökologischen Nachhaltigkeit zu leisten.

Lastmanagement

Das Thema: Flexibilität, das „elektrische“ Gold

Ein zentrales Element im modernen Energiesystem ist die Fähigkeit des Verbrauchers sich an der Verfügbarkeit von Energie auszurichten – also vor allem dann Strom zu verbrauchen, wenn viel im Netz vorhanden ist. Dies hängt mitunter mit dem grösser werdenden Angebot an nicht-steuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind zusammen. Diese verbrauchsseitige Flexibilität ist wertvoll. Einerseits hilft sie das Energiesystem effizienter zu gestalten und andererseits erlaubt sie Betrieben, ihre Energie günstiger am Markt zu beschaffen: wenn Sie flexibel sind, können Sie den Strom zum günstigsten Preis kaufen!

Das Ziel: Tiefere Kosten und effizienteres Energiesystem dank mehr Flexibilität

Im vorliegenden Projekt wollen wir zusammen mit Industrie- und anderen Betrieben Massnahmen identifizieren, den Stromverbrauch zu flexibilisieren. Diese sollen in zwei bis drei Interviews zusammen mit dem Betrieb identifiziert werden.

Gleichzeitig erarbeiten wir zusammen mit der BKW ein Modell, wie die Flexibilität in den Betrieben vergütet werden kann – so, dass alle Beteiligten davon profitieren: Ihre Firma, der Energieversorger und das Energiesystem.

Aktuell ist das Projekt aufgrund der tiefen Nachfrage auf Eis gelegt. Auch wenn eine vertiefte Analyse noch aussteht, ist eine Hauptursache des geringen Interesses von Betrieben schnell identifiziert: der tiefe Strompreis und – damit verbunden – der geringe Anteil des Strompreises an den Betriebskosten. Sollten sich die Rahmenbedingungen ändern, kann das Projekt allenfalls reaktiviert werden.

Energiecockpit

gridssmartCity – Wesentliche Energiekennzahlen auf einen Blick

Die Energiewende kommt, das ist sicher. Mit ihr stellen sich Städte und Gemeinden viele Fragen:

Kennen wir unsere Energiebilanz? Wie können wir Daten zur Energiewende besser aufzeigen und damit die Kommunikation effizienter gestalten? Wie hoch ist unser Eigenversorgungsgrad? Wie viel ungenutztes Solarpotenzial haben wir? Welche Möglichkeiten bringt uns eine neue öffentliche Beleuchtung?

smartcity-bild1-de

Das einfach zu bedienenden Energieportal beantwortet diese Fragen. Es liefert alle relevanten Informationen leicht verständlich und auf einen Blick. Dabei stellt es die Energiekennzahlen einer Gemeinde im geographischen Kontext dar und zeigt beispielsweise, wie diese im Vergleich zu anderen Gemeinden abschneidet.

smartcity-bild2-de

Sämtliche Energiethemen werden dabei digitalisiert, Effizienz-Potenziale schnell identifiziert und so die lokale Energiestrategie unterstützt. Das Energieportal hilft den Bürgern ein Energiebewusstsein zu bilden und sich selbst einzubringen. Gleichzeitig wird der Aufwand für das Monitoring reduziert, vorhandene Energie-Konzepte, oft umfangreich und nur in Papierform vorhanden, werden visualisiert und sind somit jederzeit digital abrufbar.

Klingt spannend? Dann schauen Sie doch gleich mal in unser Live-System rein.

http://public.swiss-energypark.grids.enersis.ch/