Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Dieses Projekt konzentriert sich auf Marktgestaltungsinstrumente zur Unterstützung der Einführung von Stromspeichern im Versorgungsmaßstab in der Schweiz, um die Integration von Solar- und Windenergie zu unterstützen und gleichzeitig die Systemadäquanz aufrechtzuerhalten. Wir bewerten den Bedarf an zusätzlichen Speicherkapazitäten und ermitteln, für welche Zeithorizonte Speicher im Versorgungsmaßstab benötigt werden, indem wir groß angelegte numerische Modellierungen einsetzen, um sowohl den saisonalen als auch den täglichen Speicherbedarf zu bewerten. Anschließend befasst sich das Projekt mit der Gestaltung von Förderrichtlinien, die denen für die Erzeugung erneuerbarer Energien ähneln, um das Risiko von Speicherinvestitionen zu verringern und die Kosten durch innovative, auf Speicheranlagen zugeschnittene Förderverträge zu senken. Um schließlich Förderverträge effizient zu vergeben und eine hohe Realisierungsrate zu gewährleisten, untersuchen wir das Auktionsdesign und die Faktoren, die die Nichtrealisierung beeinflussen, was in der Vergangenheit ein häufiges Problem bei Auktionen war. Unsere Arbeit zu Auktionen ist nicht nur auf Speicheranlagen anwendbar, sondern auch auf PV-Auktionen, Wasserkraftwerke und Kraftwerke mit strategischer Reserve.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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This project focuses on market design instruments to support the uptake of utility-scale electricity storage in Switzerland to support the integration of solar and wind energy while maintaining system adequacy. We evaluate the need for additional storage capacities and determine on which time horizons utility scale storage is needed by employing large-scale numerical modeling to assess both seasonal and diurnal storage requirements. Subsequently, the project addresses the design of support policies, akin to those applied in renewable generation, to de-risk storage investments and reduce costs through innovative support contracts tailored for storage assets. Lastly, to efficiently allocate support contracts and ensure a high realization rate, we study auction design and the factors influencing non-realization, which has been a frequent problem with auctions in the past. Our work on auctions is applicable not only to storage but also to PV auctions, hydro reserve and strategic reserve power plants.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Ce projet se concentre sur les instruments de conception du marché pour soutenir l'adoption du stockage de l'électricité à l'échelle de l'utilité en Suisse afin de soutenir l'intégration de l'énergie solaire et éolienne tout en maintenant l'adéquation du système. Nous évaluons le besoin de capacités de stockage supplémentaires et déterminons à quel horizon le stockage à l'échelle de l'utilité est nécessaire en utilisant une modélisation numérique à grande échelle pour évaluer les besoins de stockage saisonniers et diurnes. Ensuite, le projet aborde la conception de politiques de soutien, semblables à celles appliquées à la production d'énergie renouvelable, afin de réduire les risques liés aux investissements dans le stockage et de réduire les coûts grâce à des contrats de soutien innovants adaptés aux actifs de stockage. Enfin, pour allouer efficacement les contrats de soutien et garantir un taux de réalisation élevé, nous étudions la conception des enchères et les facteurs influençant la non-réalisation, qui a été un problème fréquent avec les enchères dans le passé. Nos travaux sur les enchères s'appliquent non seulement au stockage, mais aussi aux enchères photovoltaïques, aux centrales électriques à réserve hydroélectrique et à réserve stratégique.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Ein erneuerbares Energiesystem, das stark von Solar- und Windenergie geprägt ist, erfordert wirksame Speicherlösungen, um die Variabilität dieser Ressourcen auszugleichen. Die bestehende Wasserkraft der Schweiz stellt zwar erhebliche Speicherkapazitäten bereit, dennoch bleibt der Bedarf an zusätzli-chem Speicher – und dessen optimale Zusammensetzung – unsicher. Angesichts der begrenzten Möglichkeiten zum weiteren Ausbau der Wasserspeicherung ist es entscheidend zu prüfen, welche alternativen Speichertechnologien (wie Batterien, Wärmespeicher, Gas oder Wasserstoff) im schweizerischen Kontext tragfähig sein könnten. Das Projekt geht daher drei zentralen Fragen nach: Wie viel zusätzlicher Speicher wird die Schweiz in einem erneuerbaren Energiesystem der Zukunft benötigen? Welche politischen Instrumente können solche Investitionen wirksam unterstützen? Und wie lassen sich Auktionsdesigns verbessern, um Förderverträge effizient zu vergeben? Seit Beginn des Projekts lag der Schwerpunkt der Arbeiten auf zwei Bereichen: dem Speicherbedarf (WP1) und dem Auktionsdesign (WP3). In WP1 wurde das numerische Modellierungsframework weiterentwickelt, indem die Abbildung der Speichertechnologien erweitert, mehrere Wetterjahre zur Erfassung der Variabilität integriert und die Erlösstruktur des Speicherbetriebs verfeinert wurden. Diese methodischen Verbesserungen erhöhen die Robustheit unserer Analysen, und Zwischenergebnisse wurden bereits auf mehreren Konferenzen vorgestellt. In WP3 wurden zwei wesentliche Arbeitsschritte ab-geschlossen: Erstens eine umfassende Untersuchung zur Rolle von Auktionen bei der Förderung des Ausbaus erneuerbarer Energien, zweitens eine theoretische Analyse zum Vergleich verschiedener Auk-tionsformate mit besonderem Augenmerk auf die Realisierung von Projekten. Diese Arbeiten schlagen zudem ein neues Auktionsdesign vor und sind in einem Manuskript zusammengeführt, das zur Einrei-chung bei einer internationalen wissenschaftlichen Fachzeitschrift bereitsteht.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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A renewable energy system dominated by solar and wind generation requires effective storage solutions to manage the variability of these resources. Switzerland’s existing hydropower provides substantial electric storage capacity, yet the need for additional storage – and its optimal composition – remains uncertain. Given the limited potential to expand hydro storage, it is crucial to assess which alternative storage technologies (e.g., batteries, thermal storage, gas, or hydrogen) could be viable in the Swiss context. This project therefore addresses three central questions: How much additional storage will Switzerland require in a high-renewable future? What policy mechanisms can effectively support such investments? And how can auction designs be improved to allocate support contracts efficiently? Since the beginning of the project, work has concentrated on two areas: storage needs (WP1) and auction design (WP3). For WP1, we advanced the numerical modelling framework by extending the representation of storage technologies, integrating multiple weather years to capture variability, and refining the profit structure of storage operation. These methodological improvements enhance the ro-bustness of our assessment, and intermediate results have already been presented at several confer-ences. For WP3, we completed two major steps. First, a comprehensive study on the role of auctions in promoting renewable energy expansion. Second, a theoretical analysis comparing different auction for-mats, with particular attention to project realization. This work also proposes a new auction design and has been consolidated into a manuscript ready for submission to an international scientific journal.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Un système énergétique dominé par la production solaire et éolienne nécessite des solutions de stock-age adaptées pour en gérer la variabilité. Bien que l'hydroélectricité existante en Suisse offre une capacité de stockage substantielle, l'ampleur du besoin supplémentaire—ainsi que sa composition optimale—reste incertaine. Étant donné le potentiel limité d'expansion du stockage hydraulique, il est es-sentiel d'évaluer quelles autres technologies de stockage (p. ex. batteries, stockage thermique, gaz ou hydrogène) pourraient être pertinentes dans le contexte suisse. Le projet se penche ainsi sur trois questions principales : Quelle quantité de stockage supplémentaire sera nécessaire dans un système fortement renouvelable ? Quels instruments de politique publique peuvent soutenir efficacement ces inves-tissements ? Et comment améliorer la conception des enchères afin d’attribuer les contrats de soutien de manière efficiente ? Depuis son lancement, le projet se concentre sur deux axes : les besoins en stockage (WP1) et la conception des enchères (WP3). Dans le cadre du WP1, le modèle numérique a été enrichi par une représentation élargie des technologies de stockage, l’intégration de plusieurs années météorologiques pour mieux refléter la variabilité, ainsi que l’amélioration de la structure de rentabilité des opérations de stockage. Ces évolutions méthodologiques renforcent la robustesse de l’évaluation, et des résultats intermédiaires ont déjà été présentés lors de plusieurs conférences. Dans le cadre du WP3, deux étapes principales ont été réalisées : premièrement, une analyse approfondie du rôle des enchères dans le déploiement des énergies renouvelables. Deuxièmement, une étude théorique comparant différents for-mats d'enchères, avec une attention particulière à la réalisation effective des projets. Ce travail propose également une nouvelle approche de conception d’enchères et a été consolidé sous la forme d'un ma-nuscrit prêt à être soumis à une revue scientifique internationale.
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