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Fachartikel
08. November 2022

Energetisches Gesamtsystem

Netzbewirtschaftung im Querverbund

Querverbundunternehmen unterliegen einem enormen Veränderungsdruck: Sie müssen einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende leisten und gleichzeitig die Versorgungssicherheit und die Weiterentwicklung der bestehenden Netze gewährleisten. Dazu muss der Fokus auf die Entwicklung des Gesamtsystems gelegt werden. Die Einführung eines Gesamtprozesses sowie definierte Erhaltungsstrategien können die Unternehmen darin unterstützen, dass dieser Wandel gelingt. Ebenso muss eine Berichterstattung aufgebaut werden, z. B. in Form eines Netzzustandsberichtes, der die entscheidungsrelevanten Informationen sachgerecht offenlegt.
Anja Herlyn 

In der Schweiz gibt es rund 2300 Wasserversorgungsunternehmen (gemäss Annahme des SVGW: Gesamtzahl Wasserversorger ca. 10% höher als Anzahl Gemeinden; [1]), ca. 800 Stromversorgungs- [2], 100 Gasversorgungs- [3] und ca. 70 Fernwärmeversorgungsunternehmen [4], die die Haushalte und Industrie mit Wasser und Energie versorgen. Viele dieser Unternehmen bewirtschaften mehrere Netze; sie werden als «Querverbundunternehmen» bezeichnet. Die häufigste Form des Querverbundes ist dabei die Kombination der Bewirtschaftung eines Wasserversorgungs- und eines Elektrizitätsnetzes.
Werden mehrere Energienetze innerhalb eines Unternehmens bewirtschaftet, werden diese im Sprachgebrauch als «Multienergienetzbetreibende» bezeichnet. Ein Grossteil der Gasversorgungsunternehmen ist Teil von Unternehmungen, die gleichzeitig mindestens noch ein weiteres Energienetz (Elektrizitätsnetz oder Fernwärmenetz) betreiben. Ähnliches gilt für Fernwärmeversorgungsunternehmen.

Figur 1 illustriert die vielfältige Landschaft der schweizerischen Energieversorgungsunternehmen. Gemäss unseren Recherchen gibt es aktuell knapp 100 Organisationen, die mehr als ein Energienetz bewirtschaften. Ca. 40 Organisationen betreiben drei unterschiedliche Netze. Dabei handelt es sich oft um Organisationen grösserer Gemeinden oder Städte. Da die Einzugsgebiete, insbesondere diejenigen der Gasnetze, teils deutlich über die Gemeindegrenzen der Organisationen hinausgehen, kann davon ausgegangen werden, dass die 40 «Triple»-Energieversorgungsunternehmen den Grossteil der Schweizer Bevölkerung versorgen. Weitere 55 Organisationen bewirtschaften zwei unabhängige Netze. Eine Vielzahl der Unternehmen betreibt zudem eine öffentliche Wasserversorgung.

Gemäss der «Langfristigen Klimastrategie der Schweiz» strebt der Bund Netto-Null-Treibhausgasemissionen bis 2050 an [5]. Für diese Transition sind enorme Anstrengungen in allen Sektoren und Bereichen der Energieversorgung erforderlich. Für die Multienergieunternehmen bedeutet dies, dass sie voraussichtlich weniger Energie und in anderer Form als heute an die Endkunden verkaufen werden, dafür aber deutlich mehr Netzinfrastruktur ausbauen, unterhalten und erneuern müssen.

Insbesondere die rund 100 Unternehmen, die mehrere Energienetze bewirtschaften, stehen vor der grossen Herausforderung, medienübergreifende Strategien zu entwickeln, welche die Versorgungssicherheit gewährleisten und gleichzeitig wirtschaftliche Lösungen ermöglichen, die das Risiko einer teuren «Überversorgung» durch konkurrierende Netze unterschiedlicher Energieformen vermeiden.

Exemplarisch am Beispiel des Versorgungsunternehmens Energie Wasser Bern (ewb) soll aufgezeigt werden, welche konkreten Massnahmen in organisatorischer und struktureller Hinsicht in den letzten Jahren umgesetzt wurden bzw. angestrebt werden, um diesen Herausforderungen zu begegnen.

AUSGANGLAGE UND ZIELKONFLIKTE

Die marktregulatorischen Randbedingungen der Versorgungsmedien sind unterschiedlich. Zusammengefasst gilt Folgendes:

Wasserversorgung

Bei der Wasserversorgung handelt es sich um einen Monopolbetrieb. Die Gebühren decken Betriebs- und Kapitalkosten. Es werden keine Gewinne erwirtschaftet. Die Spezialfinanzierung Rechnungsausgleich steht als Puffergefäss zur Verfügung. Zusätzlich erfolgt in einigen Kantonen eine gesetzlich vordefinierte Mindesteinlage in die Spezialfinanzierung Werterhalt, mit der anstehende Investitionen für die Erhaltung vorfinanziert werden, um bei Investitionsspitzen ausgeglichene Gebühren zu ermöglichen. Es gibt zwar eine rückläufige Tendenz beim Wasserverbrauch, die Kosten für den Betrieb der Infrastruktur bleiben jedoch unabhängig von der verkauften Wassermenge nahezu gleich.

Elektrizitätsversorgung

Für die Elektrizitätsversorgungsunternehmen besteht eine (Teil-)marktliberalisierung, d. h. bestimmte Kundensegmente können ihren Energiebedarf unabhängig vom Netzbetreibenden von verschiedenen Stromanbietern am freien Markt beziehen. Das Entgelt für die Netznutzung an den jeweiligen Netzbetreibenden wird dabei hauptsächlich verbrauchsabhängig verrechnet. Die Höhe der Entgelte wird von der ElCom überwacht. Zusätzlich erfordert die dezentrale Energieproduktion mit Photovoltaikanlagen, die Steigerung der E-Mobilität und der vermehrte Einsatz von Wärmepumpen eine fortlaufende Überprüfung und einen Ausbau des Netzes.

Gasversorgung

Gasversorgungen unterliegen noch keinen marktregulatorischen Vorgaben. Es wird jedoch ein ähnliches Modell wie im Strombereich angestrebt.

Fernwärmeversorgung

Auch für Fernwärmeversorgungen gibt es aktuell noch keine marktregulatorischen Vorgaben. Die Netze befinden sich mehrheitlich im Aufbau und spielen eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung der Energieversorgung. Wie bei den anderen Netzen befindet sich ein Grossteil der Infrastruktur als fixe, kostspielige Infrastruktur im Boden; d. h. es sind hohe Vorinvestitionen erforderlich, um den Endkunden eine Versorgung zu ermöglichen.

Diese deutlich unterschiedlichen Rahmenbedingungen wie auch die historische Entwicklung der Netze und ihres Betriebes haben dazu geführt, dass sich die organisatorischen Strukturen der Querverbundunternehmen an den einzelnen Medien (Infrastrukturnetzen) orientieren. Innerhalb dieser Infrastrukturnetze werden die Kernprozesse (Netzbewirtschaftung, Ausbau, Erhaltung und Betrieb) und die mit diesen Prozessen verknüpften Eigentümer-, Bewirtschafter-, Besteller- und Betreiberrollen (nahezu) unabhängig von den jeweiligen anderen Netzen wahrgenommen. Zentrale Supportprozesse unterstützen die einzelnen Fachbereiche in der Wahrnehmung ihrer Aufgaben.

Eine Internetrecherche bei 37 Multienergieversorgungsunternehmen zeigt, dass bei 50% dieser Organisationen im Bereich der Netze eine Gliederung nach Netzen erfolgt, während lediglich 20% entsprechend der Kernprozesse organisiert sind; für die restlichen Unternehmen konnte diese Information nicht ermittelt werden.

Aus unserer Sicht gibt es weitere Randbedingen, die eine nachhaltige Entwicklung der Netze und der Energieversorgung erschweren:

  • Konkurrenz zwischen den Medien (Gas, Fernwärme, Strom)
  • beschränktes Platzangebot im öffentlichen Raum für den weiteren Netzausbau
  • unterschiedliche Regulierung der Märkte (freier Markt versus Monopol)
  • unterschiedliche Vertragsarten, Gebühren- und Contracting-Modelle

LÖSUNGSMÖGLICHKEITEN

Nachfolgend werden Massnahmen aufgezeigt, die ein Querverbundunternehmen unterstützen können, ein Rollenverständnis bei der Wahrnehmung seiner Aufgaben zu entwickeln, welches das Gesamtsystem in den Fokus rückt und «reines Netzdenken» hinter sich lässt. Dabei handelt es sich um einen Change-Prozess, der von der Unternehmensführung initiiert, wahrgenommen und begleitet werden muss.

Prozesslandschaft mit klaren Schnittstellen und Verantwortlichkeiten

Eine Prozesslandkarte dient in erster Linie dazu, allen Beteiligten einen Überblick über die bestehenden Prozesse zu verschaffen. Dadurch wird der Fokus auf die Tätigkeiten im Unternehmen gelenkt. Schnittstellen zwischen den einzelnen Kernprozessen werden deutlich und Verantwortlichkeiten und Rollen abgegrenzt.

Am Beispiel der vereinfachten Prozesslandkarte «Gesamtprozess Infrastruktur» des Bereichs Netze von ewb (Fig. 2) wird z. B. deutlich, dass das Asset-Management den ersten Schritt im Gesamtprozess Infrastruktur darstellt. Hier laufen alle Informationen, die für weiterführende Entscheidungen im Hauptprozess wichtig sind, zusammen. Das Asset-Management definiert (aufgrund der Inputs) übergeordnet über alle Medien, welche Entwicklungs-, Erweiterungs- und Erneuerungsprojekte ausgelöst werden. Dabei wird das Gesamtsystem optimiert und die Finanzplanung, die Rückmeldungen aus dem Betrieb der Anlagen sowie die Koordination im öffentlichen Raum berücksichtigt. Dies ist ein zeitaufwendiger Prozess, der jedoch eine effiziente Umsetzung der Folgeprozesse ermöglicht. Die vorausschauende Koordination mit der Strasseneigentümerin (vertreten durch das Tiefbauamt der Stadt Bern) ist in diesem Zusammenhang zentral. Zusätzlich bündeln die Verantwortlichen der einzelnen Fachleitungen (Elektrizität, Gas, Fernwärme, Wasser etc.) im Rahmen des «Querschnittsprozesses» die relevanten Informationen aus ihren Fachbereichen und geben diese an das Asset-Management und an andere Prozesse des Gesamtprozesses weiter.

Stärkung Asset-Management

Mit der Einführung des Gesamtprozesses Infrastruktur wurde das Asset-Management innerhalb des Unternehmens gestärkt. Personelle Ressourcen wurden aufgebaut mit einem klaren Anforderungsprofil in Bezug auf technische, konzeptionelle Fähigkeiten an den Assets sowie auf entsprechende Sozialkompetenzen. Eine Aufgabe des Asset-Managements ist die Integration der verschiedenen Bedürfnisse der Verantwortlichen nachfolgender Prozessschritte aller Netze. Diese Integration muss erfolgen unter Berücksichtigung übergeordneter Entwicklungsziele (wie z. B. der Netzentwicklung), finanzieller Randbedingungen und der Rückmeldungen aus dem Netzbetrieb. Hierfür ist die Erarbeitung einer Erhaltungs- und Instandhaltungsstrategie zwingend erforderlich.

Die Erfahrungen aus anderen Fachbereichen, etwa aus Tiefbauämtern grösserer Städte und Kantone, zeigt dabei: Wird das Asset-Management oder Erhaltungsmanagement nicht als eigenständige Rolle, sondern als Bestandteil eines eher operativ ausgerichteten Pflichtenhefts angesehen, kann diese zentrale Aufgabe schlecht erfüllt werden. Entweder werden die Tätigkeiten auf Grund von operativen Verpflichtungen immer als untergeordnet betrachtet und/oder sie können aufgrund der organisatorischen Einbindung in den Betrieb oder die Projektierung nicht neutral wahrgenommen werden.

Die Positionierung als eigenständige Organisationseinheit entlang des Gesamtprozesses Infrastruktur unterstreicht die Bedeutung des Asset-Managements. In kleineren Unternehmen oder als Übergangslösung kann eine Stabstelle für die Aufgaben des Asset-Managements geschaffen werden.

Positive Auswirkungen eines gestärkten Asset-Managements

Der bei ewb eingeführte «Gesamtprozess Netze» und die gleichzeitige Stärkung des Asset-Managements wirken sich bereits heute sichtbar positiv aus:

  • Die Prozesse setzen den Beteiligten klare Vorgaben für ihre Aufgaben. Ebenso wird der Handlungsbedarf unterschiedlicher Medien rechtzeitig an zentraler Stelle erkannt und priorisiert. Die resultierenden Vorhaben können so mit der notwendigen Sorgfalt koordiniert und geplant werden.
  • Die dadurch hervorgerufene Effizienz spiegelt sich messbar in kürzeren Projektlaufzeiten, einem grösseren Volumen realisierter Vorhaben und einer verbesserten Termineinhaltung wider. Ebenso werden Kreditvorgaben besser eingehalten. Problemlose Abnahmen weisen zudem auf eine verbesserte Qualität der erstellten Anlagen hin.
Strategische Steuerung und Controlling

In einer «idealen Welt» können wir die Entwicklung unserer Netze gezielt steuern, d. h. wir kennen, wie ein Pilot in seinem Cockpit, das Ziel unserer Reise und können anhand zuverlässiger Messwerte erkennen, ob wir noch auf Kurs sind oder diesen korrigieren müssen.

Die Bewirtschaftung der Infrastrukturen lässt sich zwar derzeit noch nicht so präzise steuern, aber eine Dokumentation der Entwicklung der Infrastrukturen zusammen mit ausgewählten Kostenkennzahlen ermöglicht es, einen Zusammenhang zwischen Inventar, Zustand und getätigten Investitionen darzustellen. Dabei handelt es sich um eine retrospektive Sicht, die Hinweise auf künftige Entwicklungen gibt (s. auch Artikel von Herlyn et al. zum Infrastrukturbericht im Aqua & Gas 3/2020, [6]).

Da Netzinfrastrukturen sehr langlebig sind, können Veränderungen nur über einen langen Zeitraum wahrgenommen werden. Umso wichtiger ist es, dass eine Organisation entsprechende Datenbewirtschaftungskonzepte erstellt und gezielt Information erfasst, nachführt und beurteilt.

Ewb hat begonnen, die Entwicklung verschiedener Kennzahlen in internen und externen Berichten zu dokumentieren. Beispielsweise wird die Entwicklung der Netze im Netzzustandsbericht jährlich (Erstausgabe 2018) zusammenfasst. Weitere Aspekte wie beispielweise die CO2-Emmisionen aus der Produktion von Wärme und Strom werden im Geschäfts- und Nachhaltigkeitsbericht festgehalten. So können aus strategischer Sicht die Wirkung von Massnahmen überprüft und gegebenenfalls die strategischen Vorgaben angepasst werden.

Positive Nebeneffekte

Die systematische Aggregation der vorhandenen Informationen hatte zudem die folgenden positiven Nebeneffekte:

  • Informationslücken wurden sichtbar. Beispielweise initiierte ewb nach der ersten Erstellung des Netzzustandsberichtes die systematische Zustandserfassung der Sonderbauwerke, nachdem aufgefallen war, dass entsprechende Zustandsinformationen fehlten. Diese sind heute, zwei Jahre später, bekannt (Fig. 3). Erforderliche Massnahmen werden nun mit anderen Erhaltungsmassnahmen koordiniert und umgesetzt.
  • Die langjährige Entwicklung des Inventars hinsichtlich seines Umfangs und Wiederbeschaffungswerts (WBW) sowie seiner Kosten kann heute dargestellt werden. Diese vermeintlich trivialen Aussagen zum Inventar können ohne eine gezielte, fortlaufende Erfassung von Kennwerten mit heutigen GIS-Systemen oft nicht getroffen werden, weil diese nur die aktuelle Situation darstellen. Am Beispiel der Figuren 4 und 5 werden die grossen Bemühungen zum Ausbau des Fernwärmenetzes sichtbar. Gleichzeitig wurde das Gasnetz im betrachteten Zeitraum effektiv nicht mehr weiter ausgebaut, jedoch unter der Vorgabe, dass kein Rückbau des Gasnetzes stattfindet, instandgehalten.
Prognose

Zukünftig soll die Entwicklung des Zustands der Infrastrukturen prognostiziert und unter Anwendung von definierten Erhaltungsstrategien die Kosten für die Erhaltung abgeschätzt werden. Diese Prognosemodelle erlauben es, strategische Entscheide zu treffen und die dazu erforderlichen finanziellen und personellen Ressourcen bereitzustellen.

Vorteile des Netzzustandsberichtes

Das Instrument des Netzzustandsberichtes bringt mehrere Vorteile mit sich:

  • Der Netzzustandsbericht schärft das Bewusstsein der Verantwortlichen für die Bedeutung der Erhaltung der Infrastrukturen. Dies hat bereits dazu geführt, dass die zur Erhaltung zur Verfügung gestellten Mittel seit Einführung des Netzzustandsbericht bei ewb substanziell gestiegen sind.
  • Er ermöglicht Vergleiche zwischen den unterschiedlichen Teilinventaren.
  • Er identifiziert Risiken und unterstützt die Verantwortlichen unterschiedlicher Führungsebenen darin, strategische Entscheidungen zur Entwicklung und Bewirtschaftung der Netze zu treffen.
Optimierung des Gesamtsystems

Es wurde bereits angesprochen, dass sich in einem Energiequerverbundunternehmen unterschiedliche Energienetze gegebenenfalls innerhalb der eigenen Organisation konkurrenzieren. Durch eine insbesondere zwischen Fernwärme- und Gasnetz abgestimmte Ausbau- und Erneuerungsplanung lassen sich diese Zielkonflikte weitgehend vermeiden, und indem langfristige Versorgungsrichtpläne kommuniziert werden. Ebenfalls müssen die Zielnetzplanungen periodisch aktualisiert und die dazu erforderlichen Massnahmen vorausschauend an Dritte (Städte, Gemeinden, weitere Betreiber von Ver- und Entsorgungsnetzen) kommuniziert werden. Eine interne Koordination der eigenen Massnahmen vereinfacht die Planungskoordination mit weiteren Werkeigentümern und der Stadt als Eigentümerin des öffentlichen Grunds.

Neben der Netzbewirtschaftung werden von ewb noch weitere Dienstleistungen angeboten, die unabhängig vom gesetzlich vorgegebenen Versorgungsauftrag zum Leistungsportfolio von ewb gehören. Dazu zählen u. a. die Erstellung von Anlagen im Contracting-Modell, z. B. Nahwärmeverbund- und Photovoltaikanlagen. Hier besteht ein Marktpotenzial, das sich unternehmerisch nutzen lässt. Bei ewb sind diese Geschäftsbereiche strikt voneinander abgegrenzt, was entscheidend ist für eine Beurteilung der Wirtschaftlichkeit und der Zukunftsfähigkeit dieser Anlagen.

FAZIT

Querverbundunternehmungen unterliegen einem enormen Veränderungsdruck. Sie müssen einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende leisten und gleichzeitig die Versorgungssicherheit gewährleisten. Der politische Wille der Transition hin zu einer Energie- und Wärmeversorgung mit Netto-Null-Treibhausgasemissionen ist sehr stark. Daher ist es umso wichtiger, die anstehenden Investitionen, die neben dem Aufbau neuer Netze auch den Erhalt und die Bewirtschaftung der bestehenden Netze umfassen, in einer Gesamtsicht klar zu kommunizieren. Ebenso müssen geleistete Massnahmen dokumentiert und entsprechende Steuerungs- und Controlling-Mechanismen aufgebaut werden. Um eine solche Gesamtsicht wahrzunehmen, müssen innerhalb einer Organisation Werkeigentümerrollen (Bauherr und Betreiber) für alle bewirtschaften Netze gestärkt werden. Eine zentrale Rolle spielt das Asset-Management, das einen ersten Schritt im Gesamtprozess darstellt. Hier laufen alle Informationen zusammen: die verschiedenen Bedürfnisse der Verantwortlichen nachfolgender Prozessschritte aller Netze sowie übergeordnete Entwicklungsziele. Auf diese Weise werden die Voraussetzungen geschaffen, um Synergien bei der Erstellung und Instandsetzung von Anlagen durch eine flexible Koordination zu nutzen.

Bibliographie

[1] SVGW (2015): Für eine sichere und nachhaltige Trinkwasserversorgung - Branchenbericht der schweizerischen Wasserversorgung
[2] ElCom (2022:) Tätigkeitsbericht der ElCom 2021
[3] VSG: Gas in Zahlen Ausgabe 2020 
[4] VFS: fernwaerme-schweiz.ch (aufgerufen am 31.8.2022)
[5] Bundesrat (2021): Langfristige Klimastrategie der Schweiz 
[6] Herlyn, A. et al. (2020): Investieren wir richtig in die Infrastrukturen? – Ein Infrastrukturbericht hilft, Geldmittel zielgerecht einzusetzen. Aqua & Gas 3/20: 19–26

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