Wer steht hinter dem SWEET Projekt EDGE?

Hinter dem SWEET-Projekt EDGE steht ein breites Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Implementierungspartnern und unterstützenden Organisationen, das vom Schweizer Bundesamt für Energie (BFE) gefördert wird. Hier sind die Hauptakteure, die das SWEET EDGE-Projekt tragen:

Projektkoordination und -leitung:

Das Konsortium wird gemeinsam von der Universität Genf (speziell die Forschungsgruppe Erneuerbare Energiesysteme) und dem EPFL Laboratory of Cryospheric Sciences (Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne) koordiniert. Die Projektleiter sind Prof. Evelina Trutnevyte von der Universität Genf und Prof. Michael Lehning von der EPFL & SLF Davos.

Forschungspartner:

Das EDGE-Team umfasst insgesamt 15 Forschungsteams. Zu den beteiligten Forschungseinrichtungen und Schlüsselpersonen gehören:

• Universität Genf (Prof. Evelina Trutnevyte, Dr. Vanessa Burg, Dr. Janine Schweier, Dr. Annelen Kahl)
• EPFL (Prof. Michael Lehning, Prof. Claudia Binder, Prof. Philippe Thalmann)
• ETH Zürich (Prof. Gabriela Hug, Prof. Giovanni Sansavini, Prof. Tobias Schmidt, Prof. Bjarne Steffen)
• Universität Bern (Prof. Isabelle Stadelmann-Steffen, Prof. Philipp Schütz)
• Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) (Prof. Regina Betz, Prof. Jürg Rohrer)
• Paul Scherrer Institut (Dr. Oliver Kröcher)
• Berner Fachhochschule (Prof. Christof Bucher)
• Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) (Dr. Vanessa Burg)
• Hochschule Luzern (Prof. Philipp Schütz)
• SUNWELL (Dr. Annelen Kahl)
• Universität Basel (Prof. Hannes Weigt)
• Basler & Hofmann AG (Peter Toggweiler)

Implementierungspartner:

Es sind 20 Implementierungspartner beteiligt. Diese Partner stammen aus der Wirtschaft und tragen dazu bei, die Forschungsergebnisse in die Praxis umzusetzen, beispielsweise in Pilot- und Demonstrationsprojekten (P&Ds) in Städten, im Mittelland und in den Alpen. Beispiele sind AEW Energie AG, Axpo Solutions AG, Gemeinde Davos, Siemens Schweiz Smart Infrastructure, Swisspower AG und Zukunftsregion Argovia.

Unterstützende Partner und Beirat: 

Das Projekt wird von einer Vielzahl weiterer Organisationen und Experten unterstützt. Der Beirat besteht aus sechs Experten, die das Konsortium bei Entscheidungen beraten.

Das EDGE-Projekt läuft von 2021 bis 2027. Es ist Teil des SWEET-Programms des BFE, das Innovationen zur Umsetzung der Energiestrategie 2050 und der Klimaziele der Schweiz fördern soll.

Wie wurde SWEET Projekt EDGE entwickelt?

Das SWEET Projekt EDGE wurde als Teil des SWEET-Programms ("SWiss Energy research for the Energy Transition") des Schweizer Bundesamtes für Energie (BFE) entwickelt. Das SWEET-Programm wurde Anfang 2021 ins Leben gerufen und läuft bis 2032 mit dem Ziel, Innovationen zu beschleunigen, die für die Umsetzung der Schweizer Energiestrategie 2050 und das Erreichen der Klimaziele entscheidend sind. EDGE ist eines von vier ausgewählten Konsortien des SWEET Call 1-2020 zum Leitthema "Integration erneuerbarer Energien in ein nachhaltiges und widerstandsfähiges Schweizer Energiesystem".

Die Entwicklung des Projekts basiert auf einer klaren Vision und spezifischen Zielen.

Vision und Hauptziel:

Die übergeordnete Vision von EDGE ist es, das Wachstum lokal erzeugter, dezentraler erneuerbarer Energien in der Schweiz zu beschleunigen. Das Projekt soll wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, um aufzuzeigen, dass das Schweizer Energiesystem bis 2035 und 2050, wenn ehrgeizige Anteile erneuerbarer Energien erreicht sind, technisch und wirtschaftlich optimal und sicher gestaltet und betrieben werden kann und gut auf den europäischen Märkten positioniert ist.

Konzeptionelle Ansätze:

Das EDGE-Konsortium zielt darauf ab, über generische Designs dezentraler erneuerbarer Systeme hinauszugehen und eine regionalisierte Analyse durchzuführen, die auf die Schweizer Städte, das Mittelland und die Alpen zugeschnitten ist. Es wird davon ausgegangen, dass diese drei Regionen aufgrund ihrer unterschiedlichen raumzeitlichen Potenziale für erneuerbare Energien sowie ihrer einzigartigen sozioökonomischen, politischen und kulturellen Bedingungen unterschiedliche Designs und Förderstrategien erfordern. Die Analyse umfasst die Sektoren Strom, Mobilität und Wärme.

Verbindung von Forschung und Innovation:

Das Projekt kombiniert Forschung mit Innovation in drei Clustern von Pilot- und Demonstrationsprojekten (P&Ds). Diese P&D-Cluster befinden sich in:

• Städtischen Gebieten: Kantone Bern, Luzern und Aargau (einschliesslich Aarau, Baden und Lenzburg).
• Mittelland: Waldkirch, St. Gallen.
• Alpen: Davos und Bagnes-Verbier (Graubünden und Wallis).

Das gegenseitige Lernen aus diesen P&Ds soll Rückkopplungsschleifen zwischen Theorie und Praxis gewährleisten und die Ergebnisse für die Beschreibung realistischer nationaler Wege für die erfolgreiche Umsetzung einer nahezu oder vollständig erneuerbaren Schweiz bis 2050 nutzen.

Interdisziplinärer Ansatz:

Da das Energiesystem als soziotechnisches System betrachtet wird, bringt das EDGE-Konsortium ein breites Spektrum an inter- und transdisziplinärem Fachwissen zusammen. Dies reicht von Technologieentwicklung über Systemmodellierung, Politikwissenschaft, Management, Ökonomie, Nachhaltigkeitswissenschaft bis hin zur Energiepraxis, um die effizientesten Massnahmen zu identifizieren.

Projektkoordination und -laufzeit: 

Das SWEET EDGE-Projekt läuft von 2021 bis 2027. Es wird gemeinsam von der Universität Genf (Prof. Evelina Trutnevyte) und der EPFL Lausanne (Prof. Michael Lehning, Labor für Kryosphärenwissenschaften) koordiniert.

Herausforderungen.

Die Entwicklung dieses ambitionierten Projekts war jedoch mit einer Reihe von Herausforderungen verbunden, die sich auf technische, wirtschaftliche, politische und soziale Aspekte erstrecken:

Regionale Spezifik und Komplexität des Energiesystems.

Eine zentrale Herausforderung war die Notwendigkeit, über generische Designs hinauszugehen und eine regionalisierte Analyse durchzuführen, die auf die unterschiedlichen spatio-temporalen Potenziale, sozioökonomischen, politischen und kulturellen Bedingungen der Schweizer Städte, des Mittellands und der Alpen zugeschnitten ist. Das Energiesystem wird dabei als ein soziotechnisches System betrachtet, das ein breites Spektrum an inter- und transdisziplinärem Fachwissen erfordert.

Die Integration von Forschung und Innovation durch Pilot- und Demonstrationsprojekte (P&Ds) in diesen drei Regionen soll zwar gegenseitiges Lernen ermöglichen, bringt aber auch die Herausforderung mit sich, theoretische Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen und realistische nationale Wege abzuleiten.

Technische Herausforderungen und Netzintegration.

Die geplante Leistung aller Photovoltaik-Anlagen (PV) von 40-50 GW übersteigt die heutige maximale vertikale Netzlast (ca. 8-10 GW) um das Fünffache. Dies erfordert, dass Leistungsspitzen dezentral absorbiert oder vermieden werden müssen, anstatt das Verteilnetz flächendeckend auszubauen.

Veraltete Regelungen und Normen:

Das Diskussionspapier des Projekts hebt hervor, dass die derzeitigen Stromversorgungsstrukturen, wie Tarifstrukturen oder Regelleistungskonzepte, für den künftigen massiven PV-Ausbau ungeeignet und zu unflexibel sind. Auch das Anti-Islanding-Schutzkonzept, das PV-Anlagen bei Netzstörungen trennt, ist veraltet und muss angepasst werden, um netzstützende Funktionen zu ermöglichen.

Windenergieausbau:

Trotz Potenzial ist die Umsetzung von Windenergie in den Alpen und im Mittelland schwierig, was zum Teil an der Akzeptanz für Windkraftanlagen liegt. Auch technische Aspekte wie die Auswirkungen des gebirgigen Geländes auf den Wind sowie der Transport und die Installation von Ausrüstung müssen untersucht werden.

Biomasse-Zugänglichkeit:

Holzige und nichtholzige Biomasse in den Alpen kann schwer zugänglich und schwierig zu transportieren sein.

Erhöhter Strombedarf und Kernenergieausstieg:

Die Verpflichtung zur Netto-Null-Emissionen bis 2050 erfordert die Elektrifizierung der Sektoren Heizung, Mobilität und Industrie, was zu einem Anstieg des Stromverbrauchs von 56 TWh auf 75 TWh bis 2050 führen wird, zusätzlich zum geplanten Kernenergieausstieg.

Abhängigkeit von Wetterprognosen:

Ein System mit hohen Anteilen an PV und Wind erfordert genaue Wettervorhersagen für eine effiziente Steuerung und optimierte Nutzung flexibler nationaler Ressourcen.

Wirtschaftliche und finanzielle Herausforderungen.

Hohe CO2-Abgaben und Wohlfahrtskosten:

Zur Erreichung des Netto-Null-Ziels sind hohe CO2-Abgaben notwendig, insbesondere für Nicht-EHS-Emittenten. Die Gesamt-Wohlfahrtskosten für die Schweiz im Jahr 2050 liegen zwischen 3% und 3.8% des Haushaltskonsums. Diese Kosten steigen mit der Strenge der globalen Klimapolitik.

Kosten des Kapitals (CoC):

Die Politik beeinflusst die Kapitalkosten für Investitionen in erneuerbare Energien, aber ein ganzheitliches Verständnis dieser Kanäle fehlt oft. Auch makroökonomische Krisen können die finanziellen Ressourcen für Förderpolitiken untergraben.

Subventionsbedarf:

Die Erreichung des Ziels von 45 TWh erneuerbarer Stromerzeugung bis 2050 erfordert erhebliche Subventionen, da dies über ein rein wirtschaftlich optimales Niveau hinausgeht. 

Abhängigkeit von negativen Emissionen aus dem Ausland:

Die Wohlfahrtskosten hängen stark von der Verfügbarkeit negativer Emissionen ab, die im Ausland gekauft werden können. Ohne diese Möglichkeit könnten die Kosten erheblich steigen.

Politische und regulatorische Herausforderungen.

Fragmentierte Politiklandschaft:

Die Fragmentierung der Schweizer Energielandschaft auf kantonaler und Gemeindeebene kann zu höheren Transaktionskosten und ineffizienter Kapitalallokation führen, was den PV-Ausbau behindert.

Anreizsysteme und Gesetzgebung:

Es müssen Anreize und Gesetzesänderungen geschaffen werden, damit Betreiber von PV-Anlagen, Speichern und Elektrofahrzeugen sich netzdienlich verhalten. Dies beinhaltet auch die Relativierung des absoluten Einspeisevorrangs von Solarstrom.

Haftungsfragen:

Es ist zu klären, wer für Schäden haftet, die durch dezentrale, intelligente Systeme im Verteilnetz verursacht werden.

Marktintegration mit Europa:

Eine geringe Integration des Schweizer Stromsystems in den europäischen Markt und begrenzte Stromimporte im Winter würden die Strompreise für Endverbraucher fast verdoppeln und die Wohlfahrtskosten leicht erhöhen. Dies unterstreicht die Bedeutung von Vereinbarungen, die eine kontinuierliche Integration in den europäischen Strommarkt gewährleisten.

Koordinierung von Szenarien und Modellierung:

Das Projekt koordiniert die Szenario- und Modellierungsaktivitäten von vier SWEET-Projekten (Decarb-CH, EDGE, PATHFNDR, SURE), um vergleichbare Ergebnisse und zuverlässige Schlussfolgerungen zu gewährleisten.

Soziale Akzeptanz und gesellschaftliche Aspekte.

Akzeptanzprobleme bei grossen Anlagen:

Die Studie zeigt, dass Freiflächen-PV (z.B. alpine PV) durch die politische Debatte an Popularität verloren hat und die Bevölkerung polarisiertere Meinungen dazu entwickelt hat. Obwohl die Akzeptanz von erneuerbaren Energien generell hoch ist, gibt es bei Projekten Konflikte mit Natur- und Landschaftsschutzfragen.

Energieunabhängigkeit versus Importe:

Die Präferenz für nationale Energieunabhängigkeit kann zu kostspieligen und ineffizienten Lösungen führen. Trotz einer abnehmenden Opposition bleiben Stromimporte bei der Schweizer Bevölkerung unpopulär, obwohl sie eine offensichtliche Alternative zur heimischen Stromproduktion darstellen.

Ungleiche Verteilung der Auswirkungen:

Die wirtschaftlichen Auswirkungen der Energiewende könnten ungleichmässig auf Regionen, Industrien und Haushalte verteilt sein, was die Akzeptanz beeinflussen könnte.

Ziele des SWEET Projekt EDGE.

Das übergeordnete Ziel des SWEET Projekts EDGE ("Enabling Decentralized renewable GEneration in the Swiss cities, midlands, and the Alps") ist es, das Wachstum lokal erzeugter, dezentraler erneuerbarer Energien in der Schweiz zu beschleunigen. Das Projekt, das von 2021 bis 2027 läuft, wird vom Schweizer Bundesamt für Energie (BFE) im Rahmen des SWEET-Programms gefördert.

Die spezifischen Ziele und Ansätze von SWEET EDGE umfassen.

Entwicklung nationaler Szenarien und Implementierungspfade:

EDGE strebt an, neue Szenarien und Umsetzungspfade auf nationaler Ebene zu entwickeln, die hohe Anteile dezentraler erneuerbarer Energien bis 2050 vorsehen, einschliesslich Optionen für eine nahezu oder vollständig erneuerbare Schweiz. Dies beinhaltet die Erweiterung bestehender Energieszenarien mit einer ambitionierten Vision für erneuerbare Energien und die Verwendung von Modellen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung.

Optimales und sicheres Energiesystem:

Ein Kernziel ist es, sicherzustellen, dass das Schweizer Energiesystem bis 2035 und 2050 – wenn ehrgeizige Anteile erneuerbarer Energien erreicht werden sollen – technisch und wirtschaftlich optimal und sicher gestaltet und betrieben werden kann und gut auf den europäischen Märkten positioniert ist.

Massgeschneiderte regionale Lösungen:

Das Konsortium zielt darauf ab, über generische Designs dezentraler erneuerbarer Systeme hinauszugehen und eine regionalisierte Analyse durchzuführen, die auf die Schweizer Städte, das Mittelland und die Alpen zugeschnitten ist. Es wird angenommen, dass diese drei Regionen aufgrund ihrer unterschiedlichen raumzeitlichen Potenziale für erneuerbare Energien sowie ihrer einzigartigen sozioökonomischen, politischen und kulturellen Bedingungen unterschiedliche Designs und Förderstrategien erfordern. Die Analyse umfasst die Sektoren Elektrizität, Mobilität und Wärme.

Kombination von Forschung und Innovation durch Pilot- und Demonstrationsprojekte (P&Ds). Das Projekt verbindet Forschung mit Innovation in drei P&D-Clustern. Diese befinden sich in:

Städtische Gebiete: Kantone Bern, Luzern und Aargau (einschliesslich Aarau, Baden und Lenzburg)

Mittelland: Waldkirch, St. Gallen

Alpen: Davos und Bagnes-Verbier (Graubünden und Wallis)

Das gegenseitige Lernen aus diesen P&Ds soll Rückkopplungsschleifen zwischen Theorie und Praxis gewährleisten und die Ergebnisse für die Beschreibung realistischer nationaler Wege für die erfolgreiche Umsetzung einer nahezu oder vollständig erneuerbaren Schweiz bis 2050 nutzen.

Interdisziplinärer Ansatz:

Da das Energiesystem als ein soziotechnisches System betrachtet wird, bringt das EDGE-Konsortium ein breites Spektrum an inter- und transdisziplinärem Fachwissen zusammen. Dies reicht von Technologieentwicklung über Systemmodellierung, Politikwissenschaft, Management, Ökonomie, Nachhaltigkeitswissenschaft bis hin zur Energiepraxis, um die effizientesten Massnahmen zur Erschliessung des vollen Potenzials dezentraler erneuerbarer Energien zu identifizieren.

Analyse von Politik, Märkten und Finanzen:

EDGE untersucht Fragen zur Gestaltung von Strategien, Märkten und anderen Massnahmen zur Mobilisierung von Finanzmitteln sowie der gesellschaftspolitischen, kommunalen und marktwirtschaftlichen Akzeptanz. Dazu gehören Analysen der Wirksamkeit und Durchführbarkeit auf Bundes-, Kantons- und lokaler Ebene sowie die Identifizierung von Möglichkeiten zur Minimierung von Ungleichheiten, die sich aus der Energiewende ergeben können. Die Kosten des Kapitals (CoC) im Elektrizitätssektor sind dabei ein kritischer Faktor, der durch die Politik auf verschiedenen Ebenen beeinflusst wird.

Anpassung der Stromnetze:

Das Projekt untersucht, wie bestehende Verteilungs- und Übertragungsnetze angepasst werden könnten, um die Integration von erneuerbarer Elektrizität zu ermöglichen, und identifiziert optimale Nischen für Microgrids. Der Fokus liegt auf technisch-wirtschaftlicher Effizienz und Versorgungssicherheit, um die Schweiz angesichts unsicherer Entwicklungen auf den europäischen Märkten gut zu positionieren.

Das SWEET EDGE-Projekt wird von der Universität Genf (Prof. Evelina Trutnevyte) und der EPFL Lausanne (Prof. Michael Lehning) koordiniert. Es umfasst 15 Forschungsteams und 20 Umsetzungspartner.

Schwerpunkte des SWEET Projekt EDGE.

Die Schwerpunkte des Projekts umfassen.

Entwicklung nationaler Szenarien und Umsetzungspfade:

EDGE erstellt neue nationale Szenarien und Pfade, die hohe Anteile dezentraler erneuerbarer Energien bis 2050 vorsehen, einschliesslich Optionen für eine nahezu oder vollständig erneuerbare Schweiz. Dies beinhaltet die Erweiterung bestehender Schweizer Energieszenarien mit einer ambitionierten Vision für erneuerbare Energien und die Nutzung von Modellen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Ein Kernziel ist es, sicherzustellen, dass das Schweizer Energiesystem bis 2035 und 2050 technisch und wirtschaftlich optimal und sicher betrieben werden kann und gut auf den europäischen Märkten positioniert ist.

Massgeschneiderte regionale Lösungen:

Ein zentraler Ansatz ist die regionalisierte Analyse, die speziell auf die Schweizer Städte, das Mittelland und die Alpen zugeschnitten ist. Diese drei Regionen werden aufgrund ihrer unterschiedlichen raumzeitlichen Potenziale für erneuerbare Energien sowie ihrer einzigartigen sozioökonomischen, politischen und kulturellen Bedingungen betrachtet, da sie unterschiedliche Designs und Förderstrategien erfordern. Die Analyse deckt die Sektoren Elektrizität, Mobilität und Wärme ab.

Städtische Gebiete: 

Fokus auf Systeme mit hohem Energiebedarf pro Fläche, einschliesslich gebäudeintegrierter Photovoltaik (PV), anthropogener Biomasse und Fernwärmenetzen. Das Potenzial für Wärmepumpen ist gross, und die hohe Dichte des Wärmebedarfs eignet sich für breitere Wärmeerzeugung auf Bezirksebene durch Abwärme, Geothermie oder Müllverbrennungsanlagen. Die Elektrifizierung des Verkehrs kann die Verteilnetze zusätzlich belasten, aber Smart-City-Konzepte sind attraktiv. Pilot- und Demonstrationsprojekte (P&Ds) finden in den Kantonen Bern, Luzern und Aargau (inkl. Aarau, Baden, Lenzburg) statt.

Mittelland: 

Untersucht Systeme mit hohem, aber räumlich stärker verteiltem Energiebedarf. Schwerpunkte sind holzige und landwirtschaftliche Biomasse, PV und Windkraft. P&Ds werden in Waldkirch, St. Gallen, durchgeführt, wo ein Fokus auf die Erweiterung bestehender Biogasanlagen und die Erhöhung der Stromerzeugung durch Aufdach-PV liegt.

Alpen:

Der kleinste Energieverbraucher, aber mit Potenzial für Überschüsse, insbesondere durch Photovoltaik. Die Abstimmung von Platzierung und Ausrichtung kann PV dank hoher Wolkengrenze auch im Winter zu einer zuverlässigen Quelle machen. Das Windenergiepotenzial wird ebenfalls untersucht. P&Ds finden in Davos und Bagnes-Verbier statt, wobei bestehende Infrastrukturen wie Lawinenschutzbauten oder Dämme für PV genutzt werden.

Verbindung von Forschung und Innovation durch Pilot- und Demonstrationsprojekte (P&Ds):

Das Projekt kombiniert Forschung mit Innovation in drei P&D-Clustern. Das gegenseitige Lernen aus diesen P&Ds soll Rückkopplungsschleifen zwischen Theorie und Praxis gewährleisten und die Ergebnisse für die Beschreibung realistischer nationaler Wege für eine erfolgreiche Umsetzung einer nahezu oder vollständig erneuerbaren Schweiz bis 2050 nutzen.

Interdisziplinärer und soziotechnischer Ansatz:

Das Energiesystem wird als soziotechnisches System betrachtet. Das Konsortium bringt ein breites Spektrum an inter- und transdisziplinärem Fachwissen zusammen, von Technologieentwicklung über Systemmodellierung, Politikwissenschaft, Management, Ökonomie, Nachhaltigkeitswissenschaft bis hin zur Energiepraxis.

Analyse von Politik, Märkten und Finanzen:

EDGE untersucht die Gestaltung von Strategien, Märkten und anderen Massnahmen zur Mobilisierung von Finanzmitteln sowie die gesellschaftspolitische, kommunale und marktwirtschaftliche Akzeptanz. Dazu gehören Analysen der Wirksamkeit und Durchführbarkeit auf Bundes-, Kantons- und lokaler Ebene. Ein wichtiger Aspekt ist das Verständnis der Kosten des Kapitals (CoC) im Elektrizitätssektor, da die Politik diese auf verschiedene Weisen beeinflusst.

Anpassung und Integration der Stromnetze:

Das Projekt untersucht, wie bestehende Verteilungs- und Übertragungsnetze angepasst werden könnten, um die Integration von erneuerbarer Elektrizität zu ermöglichen, und identifiziert optimale Nischen für Microgrids. Ein Schwerpunkt liegt auf technisch-wirtschaftlicher Effizienz und Versorgungssicherheit, um die Schweiz angesichts unsicherer Entwicklungen auf den europäischen Märkten gut zu positionieren. Angesichts einer geplanten PV-Leistung von 40-50 GW, die die heutige maximale Netzlast um das Fünffache übersteigt, müssen Leistungsspitzen dezentral absorbiert oder vermieden werden, anstatt das Verteilnetz flächendeckend auszubauen. Dies erfordert die Relativierung des absoluten Einspeisevorrangs von Solarstrom und die Schaffung von Anreizen für netzdienliches Verhalten von PV-Anlagen, Speichern und Elektrofahrzeugen. Zudem werden Massnahmen zur Netzstabilität (z.B. leistungsbasierte Primär- und Sekundärregelung) und die Anpassung veralteter Schutzkonzepte (wie Anti-Islanding) untersucht.

Kommunikation und Wissenstransfer:

EDGE strukturiert interne und externe Kommunikationsaktivitäten, um den Wissens- und Technologietransfer zu unterstützen. Darüber hinaus koordiniert es die Szenario- und Modellierungsaktivitäten von vier SWEET-Projekten (Decarb-CH, EDGE, PATHFNDR und SURE), um vergleichbare Ergebnisse und zuverlässige Schlussfolgerungen zu gewährleisten.

Wie soll SWEET Projekt EDGE umgesetzt werden?

Die Umsetzung des SWEET EDGE Projekts erfolgt durch einen umfassenden, interdisziplinären Ansatz, der Forschung und praktische Anwendung miteinander verbindet.

Regionale Massgeschneiderte Lösungen (AG1-AG3):

EDGE geht über generische Modelle hinaus und führt eine regionalisierte Analyse durch, die speziell auf die Schweizer Städte, das Mittelland und die Alpen zugeschnitten ist. Es wird angenommen, dass diese drei Regionen aufgrund ihrer unterschiedlichen raumzeitlichen Potenziale für erneuerbare Energien sowie ihrer einzigartigen sozioökonomischen, politischen und kulturellen Bedingungen unterschiedliche Designs und Förderstrategien erfordern. Die Analyse umfasst die Sektoren Elektrizität, Mobilität und Wärme.

Städte (AG1):

Der Fokus liegt auf Systemen mit hohem Energiebedarf pro Fläche, einschliesslich gebäudeintegrierter Photovoltaik (PV), anthropogener Biomasse und Fernwärmenetzen. Das Potenzial für Wärmepumpen ist gross, und die hohe Dichte des Wärmebedarfs eignet sich für breitere Wärmeerzeugung auf Bezirksebene durch Abwärme, Geothermie oder Müllverbrennungsanlagen. Die Elektrifizierung des Verkehrs kann die Verteilnetze zusätzlich belasten, aber Smart-City-Konzepte sind attraktiv. In Städten wird erwartet, dass die Akzeptanz für finanzielle Anreize und regulatorische Faktoren höher ist als die Bereitschaft zur Zusammenarbeit mit der lokalen Gemeinschaft.

Mittelland (AG2):

Hier werden Systeme mit hohem, aber räumlich stärker verteiltem Energiebedarf untersucht. Schwerpunkte sind holzige und landwirtschaftliche Biomasse, PV und Windkraft. Das Windkraftpotenzial ist gross, aber die Umsetzung ist aufgrund geringer Akzeptanz schwierig. Lokale, dezentrale erneuerbare Energiesysteme im Mittelland könnten den eigenen Energiebedarf decken und möglicherweise Überschüsse in die Städte exportieren.

Alpen (AG3):

Obwohl der Energieverbrauch hier am geringsten ist, bieten die Alpen ein erhebliches Potenzial für Überschüsse, insbesondere durch Photovoltaik. Die richtige Platzierung und Ausrichtung kann PV dank der hohen Wolkengrenze auch im Winter zu einer zuverlässigen Quelle machen. Das Projekt untersucht das Potenzial für PV auf bestehenden Infrastrukturen wie Dämmen und Lawinenschutzbauten. Das Windenergiepotenzial wird ebenfalls untersucht, wobei die Auswirkungen des gebirgigen Geländes auf den Wind, Transport und Installation der Ausrüstung berücksichtigt werden. Alpendörfer benötigen oft individuelle Lösungen und Microgrids.

Pilot- und Demonstrationsprojekte (P&Ds) (AG4-AG6):

EDGE kombiniert Forschung mit Innovation in drei P&D-Clustern, die sich in den jeweiligen Regionen befinden:

Städtische Gebiete (AG4):

P&Ds werden in den Kantonen Bern, Luzern und Aargau (einschliesslich Aarau, Baden und Lenzburg) durchgeführt, um EDGE-Lösungen auf verschiedenen Ebenen und in verschiedenen Entwicklungsstadien zu demonstrieren. 

Mittelland (AG5):

Ein P&D findet in Waldkirch, St. Gallen, statt, wo eine bestehende Biogasanlage zu einem voll integrierten System erweitert wird, das zusätzliche Produktion (z.B. PV, Pyrolyse) und Verbraucher (z.B. landwirtschaftliche Maschinen) sowie Batteriespeicher umfasst.

Alpen (AG6):

P&Ds werden in Davos und Bagnes-Verbier (Graubünden und Wallis) durchgeführt, wobei bestehende Pläne für Infrastrukturaufbau oder -erneuerung mit EDGE-Komponenten wie Hochgebirgs-PV, PV auf Lawinenschutzbauten oder Dämmen ergänzt werden. Das gegenseitige Lernen aus diesen P&Ds soll Rückkopplungsschleifen zwischen Theorie und Praxis gewährleisten und die Ergebnisse zur Beschreibung realistischer nationaler Wege für eine erfolgreiche Umsetzung einer nahezu oder vollständig erneuerbaren Schweiz bis 2050 nutzen.

Entwicklung nationaler Szenarien und Umsetzungspfade (AG7):

EDGE entwickelt neue Szenarien und Pfade auf nationaler Ebene, die hohe Anteile dezentraler erneuerbarer Energien bis 2050 vorsehen, einschliesslich Optionen für eine nahezu oder vollständig erneuerbare Schweiz. Dies beinhaltet die Erweiterung bestehender Energieszenarien mit einer ambitionierten Vision für erneuerbare Energien und die Verwendung von Modellen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Die Ergebnisse zeigen, dass das Ziel von 45 TWh erneuerbarer Stromerzeugung (ohne Wasserkraft) technisch machbar ist und PV und Wind eine entscheidende Rolle spielen werden, mit erwarteten installierten Kapazitäten von 26.8 GW für PV und 8.4 GW für Wind bis 2050.

Politik, Märkte und Finanzen (AG8):

Das Projekt untersucht Fragen zur Gestaltung von Strategien, Märkten und anderen Massnahmen zur Mobilisierung von Finanzmitteln sowie der gesellschaftspolitischen, kommunalen und marktwirtschaftlichen Akzeptanz. Es werden Analysen zur Wirksamkeit und Durchführbarkeit auf Bundes-, Kantons- und lokaler Ebene durchgeführt. Die Kosten des Kapitals (CoC) im Elektrizitätssektor sind ein kritischer Faktor, der durch die Politik auf verschiedenen Ebenen beeinflusst wird. Die Analysen zeigen, dass zur Erreichung des Netto-Null-Ziels hohe CO2-Abgaben notwendig sind, insbesondere für Nicht-ETS-Emittenten. Die Wohlfahrtskosten für die Schweiz liegen zwischen 3% und 3.8% des Haushaltskonsums in 2050, abhängig von den internationalen Klimapolitiken.

Kommunikation und Wissens- und Technologietransfer (AG9, AG10, AG11):

EDGE strukturiert interne und externe Kommunikationsaktivitäten, um den Wissens- und Technologietransfer (WTT) zu unterstützen. Darüber hinaus koordiniert es die Szenario- und Modellierungsaktivitäten von vier SWEET-Projekten (Decarb-CH, EDGE, PATHFNDR und SURE), um vergleichbare Ergebnisse und zuverlässige Schlussfolgerungen zu gewährleisten. Regelmässige "Energy Drinks"-Events und Konferenzen bringen Wissenschaftler, politische Entscheidungsträger und Industriepartner zusammen, um Wissen auszutauschen und Netzwerke zu bilden.

Erste Ergebnisse.

Der kürzlich veröffentlichte Renewable Energy Outlook II (und sein Vorgänger von 2024) bietet wichtige Einblicke in die Fortschritte und Herausforderungen der Energiewende.

Technische Machbarkeit:

Das Ziel von 45 TWh erneuerbarer Stromerzeugung (ohne Wasserkraft) bis 2050 ist technisch machbar. Photovoltaik (PV) und Windkraft werden dabei eine entscheidende Rolle spielen. Die erwarteten installierten Kapazitäten müssten bis 2050 durchschnittlich auf 26.8 GW für PV und 8.4 GW für Wind ansteigen, gegenüber 6.4 GW PV und 0.1 GW Wind heute. Um dieses Ziel zu erreichen, sind jedoch erhebliche Subventionen notwendig.

Wichtigkeit der Winterproduktion:

Alpine PV und Windkraft sind entscheidend, um die Stromversorgung im Winter zu sichern und die Abhängigkeit von Importen zu minimieren. Akzeptanzstudien zeigen, dass Windkraft eine wichtigere Rolle spielen kann, und trotz Rückschlägen sollte alpine PV weiterhin gefördert werden, idealerweise in Verbindung mit bestehender Infrastruktur.

Marktintegration:

Eine vollständige Marktintegration der Schweiz in das europäische Stromsystem wäre vorteilhaft, da dies zu niedrigeren Investitionskosten und einer geringeren Abregelung erneuerbarer Erzeugung führen würde. Eine geringere Integration oder die Begrenzung von Winterimporten führt hingegen zu erheblich höheren Strompreisen und einem Anstieg der Stromversorgungskosten.

Makroökonomische Auswirkungen:

Die Erreichung des Netto-Null-Ziels bis 2050 ist mit begrenzten gesamtwirtschaftlichen Auswirkungen verbunden. Die durchschnittlichen Wohlfahrtskosten für die Schweiz liegen zwischen 0.63% und 0.75% des Haushaltskonsums bis 2050, abhängig von den internationalen Klimapolitiken. Dies bedeutet, dass das Konsumniveau des "Current policies"-Szenarios in den Netto-Null-Szenarien etwa drei bis vier Jahre später (2053 oder 2054) erreicht wird.

Zur Erreichung des Netto-Null-Ziels sind hohe CO2-Abgaben erforderlich, insbesondere für Nicht-ETS-Emittenten.

Die Wohlfahrtskosten hängen stark von der Verfügbarkeit extern gekaufter negativer Emissionen ab. Ohne diese könnten die Kosten bis 2050 deutlich ansteigen (von 3% auf 5.4% im europäischen NZE-Szenario oder von 3.8% auf 6.3% im globalen NZE-Szenario).

Anpassung und Integration der Stromnetze:

Angesichts der erwarteten PV-Leistung von 40-50 GW, die die heutige maximale Netzlast um das Fünffache übersteigt, müssen Leistungsspitzen dezentral absorbiert oder vermieden werden, anstatt das Verteilnetz flächendeckend auszubauen. Dies erfordert die Relativierung des absoluten Einspeisevorrangs von Solarstrom und die Schaffung von Anreizen für netzdienliches Verhalten von PV-Anlagen, Speichern und Elektrofahrzeugen. Smart Metering wird als Instrument zur automatisierten Kontrolle des Verhaltens dezentraler Systeme gesehen und kann die Netzintegration erleichtern.

Öffentliche Akzeptanz:

Die Präferenzen der Bevölkerung sind zwischen 2022 und 2024 weitgehend stabil geblieben.

Das Thema Energieunabhängigkeit hat weiterhin hohe Priorität:

Die Akzeptanz für Freiflächen-PV (wie alpine PV) hat jedoch aufgrund der Politisierung im Rahmen des "Solarexpress" abgenommen. Stromimporte bleiben die unpopulärste Lösung, obwohl der Widerstand seit 2022 signifikant gesunken ist.

Schweizer Investitionen im Ausland: 

Mehr als die Hälfte aller Schweizer Investitionen in grossmassstäbliche Projekte erneuerbarer Energien fliesst in benachbarte und andere europäische Länder, während nur 1% in der Schweiz verbleibt. Fast 60% dieser Investitionen unterstützen Windtechnologien, hauptsächlich Onshore-Wind.

Ausblick.

Das SWEET EDGE Konsortium wird weiterhin wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, um die Energiewende in der Schweiz zu beschleunigen. Dazu gehört die Entwicklung eines "Recommender Tools", das Gemeinden bei ihrer Energieplanung unterstützt. Regelmässige Veranstaltungen wie die "Energy Drinks" und Konferenzen fördern den Austausch zwischen Wissenschaft, Politik und Industrie. Die zweite Schweizer Konferenz für dezentralisierte Energie fand im Mai 2025 in Bern statt, um weitere Lösungen für eine nachhaltige Energiezukunft zu diskutieren.

Schweizer Förderprogramm SWEET: 

«SWiss Energy research for the Energy Transition», Energiestrategie 2050.

Förderprogramm SWEET.

Disclaimer / Abgrenzung

Stromzeit.ch übernimmt keine Garantie und Haftung für die Richtigkeit und Vollständigkeit der in diesem Bericht enthaltenen Texte, Massangaben und Aussagen.

Quellenverzeichnis (Juli 2025):

https://www.sweet-edge.ch/de/home

https://www.sweet-edge.ch/de/news

https://www.sweet-edge.ch/de/events

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/overview

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-1

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-2

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-3

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-4

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-5

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-6

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-7

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-8

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-9

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-10

https://www.sweet-edge.ch/de/work-packages/wp-11

https://www.sweet-edge.ch/de/artikel-produkte/peer-review

https://www.sweet-edge.ch/de/artikel-produkte/strategiepapier-white-papers

https://www.sweet-edge.ch/de/artikel-produkte/in-den-medien

https://www.sweet-edge.ch/de/artikel-produkte/weitere-ergebnisse

https://www.sweet-edge.ch/de/overview

https://www.sweet-edge.ch/de/cities

https://www.sweet-edge.ch/de/midlands

https://www.sweet-edge.ch/de/alps

https://www.sweet-edge.ch/de/team

https://www.wsl.ch/en/projects/sweet-edge-enabling-decentralized-renewable-generation-in-the-swiss-cities-midlands-and-the-alps/

https://www.hslu.ch/en/lucerne-university-of-applied-sciences-and-arts/research/projects/detail/?pid=5759

https://rre.ethz.ch/research/academic-collaborations/edge.html

https://nexus-e.org/sweet-edge-enabling-decentralized-renewable-generation-in-the-swiss-cities-midlands-and-the-alps/

https://www.aramis.admin.ch/Texte/?ProjectID=49138

https://www.hslu.ch/de-ch/hochschule-luzern/forschung/projekte/detail/?pid=5759

https://www.alpenforce.com/sites/default/files/2022-02/EFGD22_Lehning.pdf

https://www.alpenforce.com/sites/default/files/2021-03/2021-01-20_EDGE_presentation-new.pdf