FV-32 | The Future Role of Swiss Hydropower

Prof. Dr. Hannes Weigt, Ingmar Schlecht

Umwelt- und Energieökonomie

 

Ziele des Projektes:

In unserem Forschungsprojekt untersuchen wir die zukünftige Rolle der Schweizer Wasserkraft im Rahmen der Energiestrategie 2050 aus einer ökonomischen Perspektive. Dabei stehen die Betreiber von Wasserkraftwerken in der Schweiz derzeit vor dem Dilemma, dass einerseits die Ertragssituation aufgrund der niedrigen Börsenstrompreise schlecht ist, andererseits die Wasserkraft für ein zukünftiges Energiesystem mit hohen Anteilen Erneuerbarer Energien aber unverzichtbar ist und zur Erfüllung der Ziele der Energiestrategie weiter ausgebaut werden sollte.

Ziel unserer Forschung ist nun, die Auswirkungen des Ausbaus Erneuerbarer Energien sowohl in der Schweiz selbst wie auch in den Nachbarländern auf die Schweizer Wasserkraftwerke zu quantifizieren und aus ökonomischer Sicht zu bewerten.

 

Realisierte Schritte:

Die Projektanalyse basiert auf dem am WWZ entwickelten Schweizer Strommarktmodell Swissmod. In einem ersten Schritt wurde damit eine Szenarioanalyse der Marktentwicklung bis 2050 für die Schweiz und seine Nachbarländer erstellt. Basierend auf Referenzgrössen der EU-Energy-Roadmap und der Energiestrategie 2050 von Prognos beschreibt der Szenariorahmen das politisch erwartete Zukunftsszenario.

In einem weiteren Schritt wurden die Ergebnisse des Szenariorahmens bis 2050 mit einem besonderen Blick auf die Situation der Wasserkraft analysiert. Dabei wurden insbesondere die Veränderung der Tagespreiskurven, die resultierende Veränderung der Fahrweise und damit der Einnahmen für Speicher- und Pumpspeicherwerke, sowie die sich aus der veränderten Fahrweise der Wasserkraftwerke ergebenden hydrologischen Veränderungen betrachtet.

Im Anschluss an das Projekt ist eine Fortführung der Modellanalyse und Erweiterung um Investmentaspekte geplant. In diesem Rahmen wird auch die in der politischen Diskussion mitunter erwähnte Energieautarkie in verschiedenen Ausprägungen analysiert werden.

 

Ergebnisse: 

Die grundlegenden Ergebnisse des Szenariorahmens bis 2050 zeigen eine deutliche Verschiebung des Strommarktprofils aufgrund der starken Zunahme an Photovoltaik im europäischen Markt; mit deutlichen Preissenken in den Mittags- und frühen Nachmittagsstunden und deutlichen Preisspitzen in den Morgen- und Abendstunden. Für die Schweiz ergibt sich bis 2050 eine, verglichen mit dem Status quo, noch ausgeprägtere Struktur von Exporten im Sommer und Importen im Winter.

Mit Blick auf die Situation der Schweizer Wasserkraft zeigt sich, dass sich die derzeit bereits angespannte Ertragslage der Pumpspeicherkraftwerke in unseren Modellsimulationen bis 2030 weiter verschärft, und erst im Anschluss daran eine deutliche Verbesserung über das heutige Niveau hinaus zu erwarten ist. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass die Preisdifferenzen zwischen Hochpreisstunden und Niedrigpreisstunden, aus denen Pumpspeicherkraftwerke ihren Mehrwert generieren, bis 2030 ihr Minimum erreicht haben werden. Erst im Anschluss daran werden die Preisdifferenzen mit verändertem Tagesmuster wieder ansteigen. Bis 2050 werden, verursacht durch die starke Solarenergieeinspeisung, die Sommer-Nachmittagsstunden die niedrigsten Preise aufweisen und damit die traditionellen Pumpstunden in der Nacht ablösen. Ebenfalls ist ersichtlich, dass die Fahrweise von Pumpspeicherkraftwerken variabler wird und durch den höheren Anteil erneuerbarer Energien kürzere Pump-Turbinier-Zyklen realisiert werden. Dies hat wiederum Auswirkungen auf die Schweizer Flusshydrologie und damit ggf. negative ökologische Konsequenzen.

Im Gegensatz zu Pumpspeicherkraftwerken ist die Ertragslage der normalen Speicherkraftwerke nicht so sehr durch das Tagesprofil, sondern durch das allgemeine Preislevel zu Spitzenlastzeiten bestimmt. Für Laufwasserkraftwerke ist aufgrund deren geringer Flexibilität das Durchschnittspreislevel entscheidend. Da unser Modell auf fixen, externen Preisannahmen basiert, ist es schwierig eine konkrete Abschätzung der zukünftigen Rentabilität zu treffen. Mit den im Modell angenommenen Emissionspreisen ergibt sich ein ausreichend hohes Preislevel, um deren langfristige Rentabilität zu sichern. Bei anderen Preisannahmen kann sich dieses Bild jedoch deutlich verschieben. Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass, wenn sich langfristig ausreichend hohe Emissionspreise einstellen, die Schweizer Wasserkraft eine solide Wirtschaftlichkeit aufweist.

 

Publikationen:

Die Ergebnisse der Szenarioanalyse konnten bereits erfolgreich im Swiss Journal of Economics and Statistics veröffentlicht werden:

·    Ingmar Schlecht, Hannes Weigt (2015): Linking Europe: the role of the Swiss electricity transmission grid until 2050. In Swiss journal of economics and statistics 151 (2), pp. 125–165.

Die detaillierte Analyse der Entwicklung der Wasserkraft wird in Form eines WWZ-Workingpapers im Frühjahr 2016 fertiggestellt. Die anschliessende Analyse möglicher Investmentszenarien soll bis Sommer 2016 ebenfalls in Workingpaper-Form fertiggestellt werden.

Ebenso fliessen die Ergebnisse in das fortlaufende NFP70 Projekt ‚ The Future of Swiss Hydropower: An Integrated Economic Assessment of Chances, Threats and Solutions’ ein und werden im Rahmen des Whitepapers ‘Wasserkraft – Wiederherstellung der Wettbewerbsfähigkeit‘ des SCCER-CREST in den aktuellen politischen Entscheidungsprozess eingebracht.

 

Präsentationen und Konferenzen:

Das Papier wurde bisher an mehreren Forschungsseminaren und Konferenzen präsentiert:

·    CREST WP3 Workshop on Macroeconomic Modelling, Zürich (Zürich, 09/2014)

·    SAEE 6th Student Chapter Workshop (Zürich, 10/2014).

·    ENERDAY 2015 - 10th Conference on Energy Economics and Technology (Dresden, 04/2015)

·    EEM15 12th International Conference on the European Energy Market (Lissabon, 05/2015)

·    SSES Swiss Society of Economics and Statistics - Annual Congress 2015 (Basel, 06/2015)

Weiterhin wurden die Ergebnisse im Rahmen eines internen Workshops des SCCER-CREST mit dem Bundesamt für Energie zu aktuellen Themen der Schweizer Energiepolitik diskutiert.

Die geplante Fortführung der Investmentanalyse ist zudem für einen Vortrag bei der diesjährigen „13th International Conference on the European Energy Market“ angenommen.