Grünbuch Energieeffizienz

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Ursula Martin
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1 Grünbuch Energieeffizienz Eine Bewertung Heinrich Busch, Mitglied des DVGW-Präsidiums

2 Der DVGW ein Innovationsverein Technisch und wissenschaftlich Etwa Mitglieder Das größte nationale Netzwerk im Gas- und Wasserfach Vom Gesetzgeber benannt

Eingangsthesen Vorhandene Infrastrukturen müssen wirtschaftlich und intelligent genutzt werden. Die Weiterentwicklung der Effizienzpolitik muss technologieneutral erfolgen.

3 Eingangsthesen Vorhandene Infrastrukturen müssen wirtschaftlich und intelligent genutzt werden. Die Weiterentwicklung der Effizienzpolitik muss technologieneutral erfolgen. Verbrennungstechniken sind nicht per se ineffizient. Die Sektorenkopplung erfordert mehrdimensionale Betrachtungen. Die Effizienz des Gesamtsystems und nicht einzelner Komponenten ist ausschlaggebend. Die effiziente Bereitstellung von Energie ist die Herausforderung. CO2-Minderung und Klimaschutz als Leitgrößen des politischen Handelns. Die Verwendung von Erdgas ermöglicht bereits heute Effizienzsteigerungen. Es stehen erneuerbare Gase bereit, um die Dekarbonisierung zu vollziehen.

000 km Hoher Grad an Vermaschung praktisch flächendeckend vorhanden Auf- und Ausbau in den letzten

4 Eine bereits vorhandene Infrastruktur: Das deutsche Gasnetz Das deutsches Gasnetz (dargestellt in der Druckstufe >4 bar) Dazu kommen noch die kommunalen Netze z.b. in den Städten und Gemeinden < 4 bar Länge: km Hoher Grad an Vermaschung praktisch flächendeckend vorhanden Auf- und Ausbau in den letzten 2 bis 3 Dekaden Moderne Technologien und Materialien (Kunststoffe, Verbundmaterialien)

Überkapazität an Erzeugungsstrukturen Akzeptanz Versorgungssicherheit Umweltschutz Anzahl der korrektiven Eingriffe zur Sicherung der Netzstabilität

5 Die Herausforderungen der Stromversorgung Akzeptanz ist schwer zu erreichen Wirtschaftlichkeit Umbau des Übertragungsnetzes (26 Mrd. ) Umbau der Verteilnetzebene (16-20 Mrd. ) Energetische Sanierung des Gebäudebestandes kostet 1-2 Bill. Überkapazität an Erzeugungsstrukturen Akzeptanz Versorgungssicherheit Umweltschutz Anzahl der korrektiven Eingriffe zur Sicherung der Netzstabilität nimmt zu Kraftwerke stehen nicht im Geld Europäischer Binnenmarkt funktioniert unzureichend Nutzung der Braunkohle nimmt zu Vorhalteleistung kommt aus alten Kraftwerken CO 2 -Ausstoß nimmt zu EE-Ausbau stößt auf Akzeptanzprobleme

Der Wandel in Erzeugung und Verbrauch ist eine große

volatile Erzeugung flächendeckende Infrastruktur

= Verbrauch Verbrauch nah am Standort Verbrauch fern vom

6 Der Wandel in Erzeugung und Verbrauch ist eine große Herausforderung für die Energiewende Kalkulierbare Grundlast volatile Erzeugung flächendeckende Infrastruktur unvollständige Infrastruktur Erzeugung = Verbrauch Erzeugung = Verbrauch Verbrauch nah am Standort Verbrauch fern vom Standort wenig Speicherbedarf Hoher Speicherbedarf Perspektivisch 100% erneuerbar möglich

7 Wie sieht das Energiesystem der Zukunft aus? E-Mobility 2020 (2010) Elektro- Fahrzeuge (2010) Elektr. Energieversorgung 2050 (2013) Smart Energy 2020 (2010) Smart Heating Systemanalyse I (2011) Sanierungskonzepte MFH Politische Handlungsfelder (2011) Energiehorizonte Versorgungsqualität (2006) Übertragung elektrischer Energie (2010) Effizienz- & Einsparpotentiale (2008) Aktive Energienetze (2013) Synergieeffekte Gas-und Stromnetze (2013) Wasserstofftoleranzen Gasbeschaffenheit Systemanalyse II (2011) KWK- Modelica Simulation (2013) Energieversorgung 2020 (2005) Flexible Kraftwerke Dezentrale Energieversorgung 2020 (2007) Energiesystem der Zukunft Smart Gas Grids (2013) Innovative Gasanwendungstechnologien Energiemessung mit H 2-Anteil Klimaschutzpotentiale H 2/CH 4 (2013) Abgasführung Brennwertgeräte (2010) Energieforschung 2020 (2007) Smart Distribution (2008) Stromübertragung f. Klimaschutz (2011) Demand Side Integration Speicher- Bedarf Smart-Grids mit PtG Technoöknomische PtG Studie Erzeugung gasförmiger Brennstoffe (2009) Biologische Methanisierung Umweltwärmequellen RegioFlex Marktintegration EE (2013) Energie- und Klimaziele (2009) Spartenintegration (2006) Energiespeicherung (2008) Energiespeicherkonzepte (2013) Gaswärmepumpe mit Solarthermie Abfallstoff für Biogas Brennstoffe aus Biomasse BMU- Leitstudie NEP der ÜNB DENA Verteilnetzstudie BMWi Verteilernetzstudie Agora Speicher- Studie AEE Metaanalyse Stromspeicher R2B Trendstudie FfE Lastgang- Prognose

Erzeugung (Kraft-Wärme-Kopplung) In der Ausprägung nur leicht unterschiedliche spartenspezifische Ansätze: Umfang und Zeitpunkt

8 Gesamtergebnis der Meta-Analyse Grundsätzlicher Konsens und weitgehende Übereinstimmung in Positionen und Einschätzungen zum Energiesystem der Zukunft: Speicher (Power-to-Gas) Netze ( intelligente Betriebsmittel, spartenübergreifender Netzbetrieb) Erzeugung (Kraft-Wärme-Kopplung) In der Ausprägung nur leicht unterschiedliche spartenspezifische Ansätze: Umfang und Zeitpunkt Speicherbedarf Netzdienlicher Power-to-Gas-Einsatz Es gibt eine gemeinsame Vision der Fachwelt: Das Energiesystem der Zukunft besteht aus Strom und Gas!

9 Was bedeutet das für den Umbau der Energiesysteme HEUTE Erdgas Erdgasspeicher HD GuD HS KKW AKW Wind MD BHKW MS BHKW Wasser Biogas ND Endverbraucher (wärmegeführt) z.b. Brennwert NS PV 9

10 Energiesysteme ZUKUNFT- Systemgedanken entwickeln und Lösungen suchen.. Erdgas Erdgasspeicher HD GuD Lastverschiebung/Systemdienstleistung z.b. Transportverdichter HS KKW AKW Wind Biogas MD BHKW Power-to-Gas z.b. Wasserstoff, SNG MS BHKW (Biogas) Wasser ND Endverbraucher/Prosumer (wärme und stromgeführt durch intelligente Agenten) z.b. Micro-KWK NS PV 10

11 Nutzung beider Infrastrukturen ist effizienter als die Nutzung nur der Strominfrastruktur

12 Sektorenkopplung- Systemarchitektur Wärme Mobilität Industrie Strom Erdgas Erdgasspeicher HD HS KKW AKW Wind Biogas MD Power to gas MS BHKW (Biogas) Wasser ND Kraft-Wärme- Kopplung Brennstoffzelle NS PV 12

13 Sektorenkopplung aus Gassicht

14 Zwischenfazit Die Sektorenkopplung entwickelt sich zum zentralen Bestandteil der Energiewende. Das Energiesystem der Zukunft besteht aus Strom und Gas. Die Gasinfrastruktur bietet den Zugang in alle Sektoren. Systemische und technologieoffene Lösungen führen zu effizienten Strukturen. Die Power to Gas Technologie ist ein zentraler Baustein zur Kopplung der Sektoren. Regenerativ erzeugter Wasserstoff/Methan trägt zur Dekarbonisierung des Wärmemarktes bei. Die DVGW-Forschungsaktivitäten und die Zusammenarbeit zwischen DVGW und VDE führen zu einem effizienten und nachhaltigen Netzdesign. Die Anpassung der regulatorischen Vorgaben zum Ausbau der Netzkopplungselemente ist von hoher Bedeutung. Ein offener Dialog im Kontext der technischen Lösungen bietet weitreichenden Konsens.

15 Effizienzen von Gesamtsystemen, nicht nur von Komponenten Regenerative Primärenergien Sonne, Wind, Meeresströmungen, Biomasse, Geothermie Nicht - Regenerative Primärenergien Kohle Öl Erdgas Primärenergie Erdgas Kohle Therm. Großkraftwerke Erdgas Öl Erdgas (Fotovoltaik, Windkraft) Power to Gas, to X H 2 Speicher für Strom BHKW Transport, Wandlung (ggfs. Sekundärenergie) Power to Heat Speicher für Wärme Therm. Anlagen Gas Endenergie Strom Wärme Elektromotor Wärmepumpe Kältemaschine Heizdraht, Induktion Wärmetransformator Absorptionskältemaschine Motor Wärmepumpe Kältemaschine Heizungskessel Wärmepumpe Absorptionskältemaschine Wandlung KI PO NW KÄ HW NW NW HW KÄ KI PO NW KÄ NW HW KÄ Nutzenergien KI: kinetische Energie, z.b. el. Rührbesen HW: Hochtemperaturwärme z.b. für das Kochen oder für Prozesse KÄ: Kälte z.b. Kühlschrank PO: Potenzielle Energie, z.b. Aufzug NW: Niedertemperaturwärme z. B. Heizung, Warmwasser Nutzenergie Quelle: Prof. Schmitz, TUHH

16 Power-to-Gas erreicht schon heute Wirkungsgrade über 70%

17 Effiziente Klimaschutztechnik: Kraft-Wärme-Kopplung Die CO2-Einsparziele des aktuell gültigen Energiekonzeptes der Bundesregierung können übertroffen werden, durch: die Integration erneuerbarer Gase in die Erdgasinfrastruktur und die verstärkte Nutzung von KWK-Systemen im Wohngebäudesektor einer energetischen Sanierung im normalen Renovierungszyklus Die kombinierte Strategie führt zu einer Senkung der CO2-Emissionen im Jahr 2050 um 87 % gegenüber dem Jahr Die CO2-Vermeidungskosten können bis zum Jahr 2050 um rd. 72 Mrd. gesenkt werden. Die KWK in stromoptimierter Fahrweise kann einen wesentlichen Beitrag zur Füllung der Deckungslücken der fluktuierenden EE-Einspeisung leisten. Durch Klein-KWK-Systeme im Wohngebäudesektor kann im Jahr 2050 allein der Anteil an der zu sichernden Residualstromerzeugung (Arbeit) zu 43 % gedeckt werden. Weitere 36 % können durch Quartiers-KWK-Systeme gedeckt werden. Besonders vorteilhaft ist KWK zur Bereitstellung von Residualstromerzeugung in Ballungsräumen oder Regionen mit geringer volatiler EE-Stromerzeugung. 36% 43% Quelle: Verschiedene Forschungsprojekte ; dvgw-innovation.de

18 Mehrkosten für den Klimaschutz 2050 drastisch reduzierbar durch Klein- und Quartiers -KWK Mehrkosten für den Klimaschutz bei Wohngebäuden [ /t vemiedenes CO2] Konzepte der Bundesregierung (Schwerpunkt Dämmung, Elektroheizung) DVGW-Konzept (Gasbrennwert, Mikro- KWK, erneuerbare Gase, moderate Dämmung) DVGW-Konzept (nur 85% CO2- Zielerreichung) Quelle: Krause u.a.; Untersuchung des Beitrags der dezentralen Kraftwärmekopplung zur Deckung der Residuallast aus erneuerbaren Stromerzeugern und Stromverbrauch; 2015, Hrsg. DVGW e.v.

19 Fazit für das Grünbuch Energieeffizienz Das Grünbuch lässt nicht erkennen, dass es die effiziente Nutzung bestehender Infrastrukturen (insbesondere Gas) mitbedacht hat. Das Prinzip Efficiency First ist vom Grundsatz her richtig, in der Anwendung lediglich auf Einzelkomponenten aber nicht zielführend. Sektorkopplung wird im Grünbuch als Einbahnstraße angelegt. Die propagierte all electric world führt zu ineffizienten Infrastrukturen, mit geringerer Resilienz gegenüber Störungen. Das Grünbuch Energieeffizienz ist überarbeitungswürdig.

20 Dipl. Ing. Heinrich Busch Stadtwerke Essen AG Prokurist Rüttenscheider Straße Tel.: 0201/

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