Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Schweizer Wasserkraft – Auslaufmodell oder Zukunftsmusik? Roger Pfammatter, SWV

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

1

[Testanlage Windturbine am Nufenenpass; Bild: Swiss Winds]

Kurzporträt SWV (1/2) SWV = Fach- und Interessenverband der Wasserwirtschaft Gegründet: 1910; Fokus: Wasserkraft und Hochwasserschutz, finanziert v.a. durch Mitglieder, primär mittlere und grosse Wasserkraftproduzenten (~ 90% CH-Produktion WK)

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

2

1

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Kurzporträt SWV (2/2) Fachzeitschrift «Wasser Energie Luft»

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

Webseite www.swv.ch

3

Inhalt

Schweizer Wasserkraft – Auslaufmodell oder Zukunftsmusik? I. II. III. IV.

Rolle der Wasserkraft gestern und heute Entwicklung in der Energie- (Strom-) Strategie Herausforderungen der Zukunft Fazit

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

4

2

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Wasserschloss Schweiz Schweiz verfügt über viel Wasser und Gefälle = erneuerbare Energiequelle Nutzbare hydromechanische Leistung P ist das direkte Produkt von Nutzwassermenge Q (m3/s) x Nutzfallhöhe H (m) – CH mit langer Erfahrung in effizienter, zuverlässiger Nutzung

P = ρ·g·Q·H P [kW], Q [m3/s], H [m]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

5

Wasserkraft: Wichtigster Trumpf Wasserkraft seit jeher wichtigster energiepolitischer Trumpf der CH Industrialisierung vor allem mit Wasserkraft (statt Kohle); bis Ende 19. Jh. mechanische Nutzung, dann innovative Entwicklung von Turbinen, Elektrizität und Übertragung

Oberschlägiges Wasserrad zum Antrieb einer Erzstampfe in Basel nach Kupferstich aus dem 16. Jh.

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

Fünfstrahlige Vertikal-Peltonturbine zur Stromproduktion der FM Gougra in Chippis/VS im 21. Jh.

6

3

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Wasserkraft: Pionierleistungen im 19. und 20. Jahrhundert

Drehstromanlage zur Stromübertragung über 175 km vom Zementwerk Lauffen am Neckar bis nach Frankfurt, Zeichnung um das Jahr 1891

Bau des KW Laufenburg am Hochrhein als damals grösstes Flusskraftwerk der Schweiz, 1914 in Betrieb genommen (Sammlung KW Laufenburg)

Eher rustikale Methoden bei Fundationsarbeiten fürs Stauwehr KW

Referat Laufenburg Energie-Apéros Aargau, Januar am Hochrhein im Jahre 19122017 (Sammlung KW Laufenburg)

Baustelle für den Staudamm des Lago di Lei der Kraftwerke Hinterrhein, ca. im 7 Jahre 1957 (KHR)

Wasserkraft: von der Pionierzeit zur Konsolidierung 100 Jahre Aufschwung der Wasserkraftnutzung Rasanter Zubau Wasserkraft v.a. 1950-1970, aufgrund ebenso rasantem Anstieg der Nachfrage nach Strom; heute bei rund 90% des vorhandenen Ausbaupotenzials

[Graphik: eigene Darstellung SWV; Datenquelle: BFE, 2016)

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

8

4

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Wasserkraft: 90/10-Regel des Kraftwerkparks Heute liefern wenige grosse Anlagen fast die gesamte Produktion/Leistung 90% Produktion und 94% Leistung stammen von 14% Anlagen (186 Zentralen > 10 MW) [98% Produktion und 99% Leistung stammen von 30% Anlagen (416 Zentralen > 1 MW)]

[Karte: eigene Darstellung SWV, Daten 2016]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

9

Wasserkraft: Grundpfeiler der Versorgungssicherheit I Entwicklung Stromverbrauch und Produktionsanteile 1950–2015 Wasserkraft bis ca. 1965 mit 100%, heute immer noch rund 60%-Anteil der CHJahresproduktion (Rest im Wesentlichen: Kernkraft plus andere Thermische, PV/Wind)

WK 60%

PV 1.7% Wind 0.2%

[Quelle: Elektrizitätsstatistik 2015, BFE 2016)

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

10

5

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Wasserkraft: Grundpfeiler der Versorgungssicherheit II Stromversorgung ist mehr als Jahresproduktion – Monatliche Verteilung Monatliche Erzeugung und Verbrauch im Kalenderjahr; typischer Bedarfsüberhang im Winter (Import) und Überschuss im Sommer (Export); Speicher-KW für Überbrückung im Winter

[Quelle: Elektrizitätsstatistik 2015, BFE 2016]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

11

Wasserkraft: Grundpfeiler der Versorgungssicherheit III Stromversorgung ist mehr als Jahresproduktion - Stündliche Verteilung WK liefert: Zu-/Abschaltbare Leistung, Saisonspeicher für Umlagerung vom Sommer in den Winter, Stunden-/Tagesspeicher für Einlagerung überschüssiger Strom mit PSW

MW

MW

Dez Dez

2015

24 Uhr

1997 24 Uhr

12 Uhr Jan

12 Uhr

Jan

0 Uhr

0 Uhr

Belastungsdiagramme Schweizer Stromnetz im Tages- und Monatsverlauf [Quelle: Elektrizitätsstatistik 1997 und 2015, BFE 1998 und BFE 2016]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

12

6

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Wasserkraft: Beste Klima- und Umweltbilanz Beste Gesamtumweltbilanz

Geringste Treibhausgase

Bspl.: Kumulierter Energieaufwand pro kWh für verschiedene Stromerzeugungen

Emissionen CO2-eq. pro produzierte kWh für verschiedene Stromerzeugungen

[Quelle: Studie ESU Services / PSI, BFE 2013)

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

[Quelle: Studie ESU Services / PSI, BFE 2013)

13

Wasserkraft: Zentrale Beiträge an Hochwasserschutz Speicherseen reduzieren Abflussspitzen (und Schäden) um ca. 25% Beispiel : Konkretes Ereignis vom 10.10.2011 mit Rückhalt von 6 Mio. m3 in KWO-Seen; entspricht einem vermiedenen Anstieg des Seespiegels im Brienzersee von 20 cm

[Quelle: H.J. Walther, KWO, Referat KOHS-Tagung 2012]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

14

7

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Wasserkraft: Volkswirtschaftliche Bedeutung Schweizer Wasserkraft hat enorme volkswirtschaftliche Bedeutung Wasserkraft gehört zu ca. 90% Kantonen/Gemeinden, ist Volksvermögen von rund 40 Mrd. CHF, liefert Wertschöpfung von 2.3 Mrd. pro Jahr, und bietet 5’000 direkte Arbeitsplätze

88% in öffentlicher Hand

Kantone: Gemeinden: SBB: Private: Ausland:

[Quelle: Bericht «Volkswirtschaftliche Bedeutung EE», BFE 2013; Infografiken: VSE, 2015]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

57% 30% 1% 8% 4%

[Quelle: Infografik VSE, 2015; El.stat 2015, BFE, 2016]

15

Zwischenfazit I: Wasserkraft ist unser Trumpf

1. Die Wasserkraft war und ist das Rückgrat der Stromversorgung und der energiepolitische Trumpf der Schweiz: o Einheimisch o Erneuerbar und klimaschonend (beste Ökobilanz) o Flexibel und speicherbar (Minuten bis Monate) o Hocheffizient mit hohen Wirkungsgraden o Kostengünstig und bewährt/erprobt o Volkswirtschaftlich bedeutend o Gesellschaftlich akzeptiert 2. Die Wasserkraft hat alle Voraussetzungen, um dies auch in Zukunft zu bleiben – die Weichen sind aber richtig zu stellen

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

16

8

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Inhalt

Schweizer Wasserkraft – Auslaufmodell oder Zukunftsmusik? I. II. III. IV.

Rolle der Wasserkraft gestern und heute Entwicklung in der Energie- (Strom-) Strategie Herausforderungen der Zukunft Fazit

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

17

Energiestrategie 2050 März 2011: Einstieg in den Ausstieg als Seiltanz …

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

18

9

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Energiestrategie 2050: «Energie» ist mehr als Strom Endenergieverbrauch in der Schweiz nach Energieträger 1910 – 2015 ff. Anteil Strom heute bei rund 25% des Energieverbrauchs; dieser Anteil wird aber aufgrund Wachstum und Ersatz fossiler Energien ansteigen (Prognose ETHZ: bis 2050 auf 38-46%)

2015 2050

25%

38–46%

[Quellen: Gesamtenergiestatistik 2015; BFE 2016; Studie Energiezukunft Schweiz, ETHZ 2011]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

19

Energie- (Strom) Strategie: Zentrale Rolle für Wasserkraft Energiestrategie 2050: Grosser Bedarf zusätzlicher erneuerbarer Strom Bis 2050: Einsparung durch Effizienzsteigerung 24 TWh/a (~ 1/3 heutiger Verbrauch) und Ersatz 24 TWh/a; Wasserkraft: Erhalt 36 TWh/a und Zubau 3.2 TWh/a; Massnahmen?

Einsparungen Verbrauch

Ersatz AKW mit EE

[Quelle: Wege in die Stromzukunft, VSE 2012]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

20

10

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Strommarkt: Preiszerfall Dramatischer Zerfall der Europäischen Strompreise 2008-2016 Energie- und klimapolitische Entwicklungen in Europa sowie die Abschwächung EUR vs. CHF führen zu Zerfall der Jahresdurchschnittspreise in der Schweiz um -66% Preise CH, Mittelwert Swissix Base pro MWh: 2008: 74 EUR / 118 CHF 2015: 32 EUR / 35 CHF 2016: 38 EUR / 40 CHF

swissix in CHF - 66%

Dez. 16

Preise D, Mittelwert Phelix Base pro MWh: 2016: 29 EUR / 31 CHF

[Quelle: Avenir Suisse auf Basis EPEX Spot, SNB; ergänzt SWV, 2017]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

21

Strommarkt: Preiszerfall – die Einflüsse (Bspl. D)

Wichtigste Einflussfaktoren auf Europäischen Strompreis und deren Entwicklung am Beispiel Deutschland 2008-2014 [Quelle: C. Huber et al., Axpo Energiewirtschaft, 2015]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

22

11

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Strommarkt: Teil-Marköffnung Schweiz Wasserkraft muss am verzerrten europäischen Strom-«Markt» bestehen Zyklisches Verhalten des Strompreises nicht neu; seit der Teilliberalisierung des CH-Strommarktes 2009 muss aber der Grossteil der Wasserkraft am «Markt» bestehen Grosshandelspreis Europa 2002-2016 in Euro/MWh vs. Gestehungskosten Wasserkraft Schweiz 100 90 80 70 60

Gestehungskosten WK CH 3.6 – 10.2 Rp./kWh Ø 6 Rp/kWh 33 – 93 €/MWh Ø 54 €/MWh

50 40 30

Marktpreise CH-weit: Gewinner und Verlierer

1

2 3

Jahresganglinien Abfluss an der Station Massa-Blatten, Mittleres Szenario [Quelle: SGHL, 2011, und Alpiq, 2015]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

33

Herausforderung 2: Auswirkungen Klimawandel II Durch Gletscherschwund entstehende Seen als Chance und Risiko In den nächsten Jahrzehnten entstehen gemäss Modellen Hunderte neue Seen im CHAlpenraum, rund 40 davon mit ansehnlichen Volumen > 10 Mio. m3 (~ Vol. Gelmersee)

Beispiel

Trift-See Beispiel

Neue Talsperre 85 Mio. m3, 500 MW

Corbassière -See Befestigung 50 Mio. m3, 500 MW

Ausschnitt aus modellierten Übertiefungen mit potenziellen Seen [Karte: eigene Darstellung SWV; Quelle: Häberli, / UNIZ, 2012]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

34

17

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Schutzansprüche

[Kraftwerk an der Aare; Bild: SWV] ReferatRupperswil-Auenstein Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

35

Herausforderung 3: Steigende Schutzansprüche I Sehr hohe Standards Gewässerschutz und Fischerei Bspw.: revidiertes GSchG verstärkt seit 1.1.2011 den Gewässerschutz weiter; Sanierungen Fischgängigkeit, Geschiebehaushalt und Schwall/Sunk bis 2030 für 1 Mrd. CHF Fischgängigkeit

Schwall-Sunk

Geschiebe

(Revitalisierung)

Handlungsbedarf Sanierungen Gewässerschutz gemäss Strategischen Planungen der Kantone [Quelle: Bericht «Renaturierung Schweizer Gewässer», BAFU, 2015]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

36

18

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Herausforderung 3: Steigende Schutzansprüche II Zunehmende Konflikte mit Landschafts-/Biotop-/Heimatschutz Bspw. BLN-Gebiete umfassen rund 21% der CH-Fläche, viele wurden über bestehende Wasserkraftanlagen gelegt und erschweren Erweiterungen/Neukonzessionierung

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

37

Hydrologie = f (Wasserkraft)

Heimfälle

Referat Energie-Apéros Aargau, [Staumauer Grande Dixence; Bild: zvg]

Januar 2017

38

19

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Herausforderung 4: Heimfälle I Ablauf Wasserrechtskonzessionen Schweiz Summenkurve heimfallende Jahresproduktion in TWh; in den Jahren 2015 bis 2050 sind rund 70% der Produktion neu zu regeln

Auswirkungen: - Zusätzliche Verluste aus Restwasservorschriften - Unsichere Restwertentschädigung der Investitionen - Überteuerte Heimfallverzichtsentschädigungen - Frage der Eigentümerschaft, Partnerwerkmodell - Offene Sicherstellung effizienter Weiterbetrieb - Forderungen nach Rückbau

25 TWh Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

39

Herausforderung 4: Heimfälle II Standortkantone Wasserkraft-Anlagen vs. Standorte Stromunternehmen Knapp 80% der CH-Wasserkraft kommt aus 5 Kantonen; die Unternehmungen und Investitionen kommen traditionell aber primär aus den Mittellandkantonen und Städten Lauf-KW Speicher-KW

Axpo IWB Alpiq

EWZ

AG 10%

Wichtigste WasserkraftUnternehmen

groupe e

SBB

9%

BKW

BE

Alpiq SA

22%

GR

TI 10%

VS 27%

Anteile wichtigste Standortkantone der WK-Anlagen an Produktionserwartung [Karte: eigene Darstellung SWV; Datenquelle: BFE, 2012]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

40

20

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Wirtschaftlichkeit

Referat Energie-Apéros 2017 [Stauseen Vieux Emosson undAargau, Emosson;Januar Bild: Alpiq]

41

Herausforderung 5: Unsichere Wirtschaftlichkeit I Sinkende Strompreise vs. immer teurere Investitionen Kurz- bis mittelfristig besteht keine Aussicht auf Anstieg der Grosshandelspreise; was längerfristig passiert ist offen und hängt vor allem von politischen Entscheiden ab

Kurz-/mittelfristig (bis 2020): Keine Aussicht auf Besserung

Entwicklung des Strompreises für Bandenergie für das Jahr 2020 im Zeitraum 2014 bis 2016 in EUR/MWh [Quelle: EEX am 9. August 2016]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

Längerfristig (bis 2050): Tendenziell steigend, v.a. Winter?

Szenarien für die möglichen Entwicklungen der Strompreise in EUR/MWh bis 2050 [Quelle: Pöyry-Studie zur flexiblen Erzeugung , VSE 2012]

42

21

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Herausforderung 5: Unsichere Wirtschaftlichkeit II Immer höhere Abgaben an öffentliche Hand, v.a. Wasserzinse Wasserzinse haben sich in realen Werten verdreifacht; mit 1.6 Rp/kWh ein bedeutender Kostenfaktor, der erwirtschaftet werden muss > Neuregelung ab 2020 als Chance nutzen Entwicklung des Wasserzinssatzes seit 1918 bis 2020 in CHF/kW

Entwicklung des maximalen Wasserzinssatzes im Vergleich zum teuerungsbereinigten Anfangswert [Datenquelle: BFE, 2016 und Piot/Pfammatter, 2017, eigene Darstellung]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

Jährliche Wasserzinseinnahmen der Kantone (und Gemeinden) 2016 total 550 Mio. CHF

Jährliche Wasserzinseinnahmen in Millionen Franken nach Kanton (Datenquelle: BFE, 2015; eigene Darstellung]

43

Zwischenfazit III: Viele Herausforderungen

1. Die einheimische Wasserkraft steht vor vielen, durchaus spannenden Herausforderungen: o Teure Instandhaltung, komplexe technische Fragen o Klimawandel als Chance und Risiko o Steigende Schutzansprüche o Heimfälle mit vielen Unsicherheiten o Wirtschaftlichkeit als Schlüssel 2. Die Herausforderungen sind anzunehmen und auch lösbar, vorausgesetzt es können genügend Erträge erwirtschaftet werden.

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

44

22

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Inhalt

Schweizer Wasserkraft – Auslaufmodell oder Zukunftsmusik? I. II. III. IV.

Rolle der Wasserkraft gestern und heute Entwicklung in der Energie- (Strom-) Strategie Herausforderungen der Zukunft Fazit

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

45

Fazit I: Ungleichgewicht

Sehr hohe Erwartungen an die einheimische Wasserkraft

Viele Herausforderungen, fehlende wirtschaftliche Anreize, ständig steigende Anforderungen und Abgaben

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

46

23

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Fazit II: Handlungsbedarf für Zukunftsmusik 1. Kurzfristig / Dringlich: Bestehende Wasserkraft nicht als gegeben hinnehmen, Kosten optimieren, Erträge für den Substanzerhalt sicherstellen: o Kostensenkung Betrieb und Instandhaltung (in Arbeit) o Dringliche Übergangsmassnahmen (Marktprämie) o Keine neuen Anforderungen ohne Entschädigung 2. Mittelfristig: Abkehr von einer Energiepolitik, welche die Wasserkraft diskriminiert statt deren Leistungen honoriert, u.a. durch: o Neues, ertragsbasiertes Wasserzinsmodell 2020ff. o Marktmechanismen zur Honorierung Wasserkraft o Konsequente Klimapolitik (Lenkungsabgaben) 3. Mittel- bis langfristig: Anpassen der Wasserkraftanlagen an die künftigen Anforderungen zur Nutzung Chancen und Reduktion Risiken, u.a.: o Steigerung Leistung, Robustheit und Flexibilität o Vergrösserung Speichervolumen (inkl. Multifunktion) o Weitere Optimierungen Betrieb und Instandhaltung

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

47

Fazit

Besten Dank für die Aufmerksamkeit !

Referat Energie-Apéros [Oberaarsee am Grimsel ; Bild:Aargau, KWO / R. Januar Bösch]

2017

48

24

Referat Energie-Apéros Aargau Januar 2017

Kontaktadresse

Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband SWV Webseite: www.swv.ch

Roger Pfammatter Geschäftsführer Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband SWV SWV Rütistrasse 3a 5401 Baden Tel.: 056 222 50 69 Fax: 056 221 10 83 [email protected]

Referat Energie-Apéros Aargau, Januar 2017

49

25