GAZNAT: Langfristige Integration der grosstechnischen Gasspeicherung in der Schweiz

Partner: externe SeitePSI EEGcall_made, ETHZ (FEN), externe SeiteGaznatcall_made
Dauer: 04/2022 - 04/2023
Finanzierung: Gaznat
Projektleiter: PSI EEG
Projektteam: Dr. Alexander Fuchs, Dr. Adamantios Marinakis, Dr. Turhan Demiray

externe SeiteDr. Tom Kobercall_made und externe SeiteDr. Evangelos Panoscall_made bei PSI EEG

In diesem Projekt soll untersucht werden, wie ein grosser Gasspeicher (TWh-Skala) in das Schweizer Energiesystem integriert werden kann, unter Berücksichtigung der Schweizer Energiestrategie und der Klimaziele sowie der Ziele der Versorgungssicherheit. Konkret sollen in der Studie verschiedene Nutzungskonzepte von grossen Gasspeichern evaluiert werden, darunter:

• Strategische Reserve zur Abfederung von Versorgungsunterbrechungen unter Berücksichtigung von Änderungen der Gasverbrauchsmuster, einschließlich der Umstellung auf mehr Erdgasanwendungen (statt Öl),
• Bereitstellung von Flexibilität für das Energiesystem, einschließlich der Glättung von Verbrauchsspitzen, und für das Elektrizitätssystem in Kombination mit Gaskraftwerken zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit im Winter als Ergänzung der strategischen Wasserspeicherreserve, indem Änderungen der Strom- und Gasverbrauchsmuster berücksichtigt werden,
• Nutzung des Speichers für den Arbitragehandel.

Die verschiedenen Optionen werden mit Hilfe einer modellgestützten Szenarioanalyse untersucht, die letztlich Indikatoren für den technischen und wirtschaftlichen Vergleich der verschiedenen Optionen liefert. Bei der Betrachtung des schweizerischen Energiesystems werden internationale Entwicklungen ebenso berücksichtigt wie die langfristige Perspektive der Transformation des Energiesystems.

Im Rahmen von SWEET SURE lässt externe SeiteGaznatcall_made (ein Übertragungsnetzbetreiber für Gas) eine Studie über die langfristige Integration von grossen Gasspeichern in der Schweiz durchführen. Diese Szenarioanalyse steht im Zusammenhang mit dem laufenden SWEET-Projekt "Sustainable and Resilient Energy for Switzerland" (SURE), an dem Gaznat als Kooperationspartner beteiligt ist. Die Studie wird als spezielle Fallstudie im Rahmen von SURE betrachtet, die Energiesicherheit und -resilienz in der Schweiz behandelt.  

Die in diesem Projekt angewandte Methodik bezieht sich auf die Modellierung des gesamten Schweizer Energiesystems und der Gasnetzinfrastruktur (Übertragungsebene). Um die langfristigen Entwicklungen des schweizerischen Energiesystems und insbesondere die Rolle von Gasspeichern zu quantifizieren, wird das etablierte Schweizer TIMES-Energiesystemmodell (externe SeiteSTEMcall_made) verwendet und durch eine spezielle Modellierung des Gasnetzes durch die FEN der ETH Zürich ergänzt.

Das Gasnetzmodell von ETHZ-FEN besteht aus einem detaillierten Modell des europäischen Gasübertragungsnetzes, einschließlich der Netztopologie, der Kapazität und der nominalen historischen Gasversorgungs- und -nachfragemuster. Das Gasnetzmodul ist Teil des Multi-Energie-System-Dispatch-Tools FlexECO und verwendet ein Transportmodell für die grundlegende Simulation des Gasnetzes.

Das Modell verwendet ein flexibles Komponentenmodell und kann je nach den Erfordernissen des Szenarios erweitert werden, insbesondere im Hinblick auf

• die Modellaggregation eines Teils des Übertragungssystems, z. B. unter Verwendung eines vereinfachten europäischen Modells in Kombination mit einem detaillierten schweizerischen Modell,
• die Erweiterung des Transportmodells für bestimmte Flussszenarien zu einem Druck-/Durchflussmodell oder sogar zu einem instationären Flussmodell, z. B. zur Überprüfung kritischer Optimierungsergebnisse, und
• die Kopplung des Gasnetzes mit einem detaillierten Stromnetzmodell, z. B. zur Validierung der Sicherheit kritischer gemeinsamer Gas- und Stromnetzbeschränkungen, die im STEM-Modell ermittelt wurden.

Das Modell berücksichtigt natürlich die Sicherheitsgrenzen des Gasnetzes, die durch betriebliche Einschränkungen gekennzeichnet sind, und quantifiziert die Auswirkungen von Infrastrukturänderungen durch (Des-)Investitionen. Die Standortinformationen koppeln das Gasnetzmodell mit dem Stromnetz, um sektorübergreifende Synergien zu quantifizieren, z. B. die Nutzung von Gasturbinen zur Entlastung des Stromnetzes. Darüber hinaus kann das Gasnetzmodell auch ausgewählte Gasverteilungssysteme einbeziehen, die in diesem Projekt aber nicht im Vordergrund steht.