Szenarien zur langfristigen Entwicklung des Stromverbrauchs. Florian Ess Strommarkttreffen Berlin,

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1 Szenarien zur langfristigen Entwicklung des Stromverbrauchs Florian Ess Strommarkttreffen Berlin,

2 Agenda 01 Motivation und Status-quo 02 Methodik 03 Ergebnisse 04 Fazit 2018 Prognos AG 2

3 Agenda 01 Motivation und Status-quo 02 Methodik 03 Ergebnisse 04 Fazit 2018 Prognos AG 3

4 Mio. t CO2-eq Motivation Energie- und klimapolitische Ziele Energiekonzept: Reduktion der THG-Emissionen um % bis Abfall & Abwasser Landwirtschaft Industrieprozesse Diffuse Emissionen aus Brennstoffen Übrige Feuerungsanlagen & sonstige kleine Quellen Verkehr Verarbeitendes Gewerbe Energiewirtschaft Beitrag des Stromverbrauchs? Effizienz Stromverbrauch Transformation von Effizienz und erneuerbaren Energien in andere Sektoren Flexibilität Kosteneffizienz? i.d.r. tiefe Vermeidungskosten von Effizienzmaßnahmen Infrastruktur, sunk costs Versorgungssicherheit? Effizienz Stromverbrauch Flexibilität (neuer) Stromverbraucher Quelle: UBA (2016), Emissionsquellen und UBA (2017), Treibhausgasemissionen seit 1990 nach Gasen, eigene Darstellung 2018 Prognos AG 4

5 PJ MJ/ TWh Stromverbrauch: ex-post-entwicklung Entwicklung des Stromverbrauchs seit 1990 Endenergieverbrauch Strom 1990 bis nach Sektoren ,9 0, ,7 0,6 0,5 0, Private Haushalte GHD Industrie Verkehr Endenergieverbrauch Strom Stromintensität Quelle: BMWi (2018), Gesamtausgabe der Energiedaten Datensammlung des BMWi, eigene Berechnungen/Darstellung 2018 Prognos AG 5

6 Stromverbrauch: Status-quo Status-quo: Verbrauch nach Sektoren und Anwendungen Endenergieverbrauch Strom in TWh Raumwärme 15,9 21,5 Warmwasser 149,9 128,7 224,9 Industrie Verkehr Private Haushalte GHD 55,7 74,2 207,2 84,4 46,7 9,0 Prozesswärme Klimatisierung Sonstige Prozesskälte Mechanische Energie IKT Beleuchtung 11,3 Quelle: BMWi (2017), Energiedaten 2018 Prognos AG 6

7 Agenda 01 Motivation und Status-quo 02 Methodik 03 Ergebnisse 04 Fazit 2018 Prognos AG 7

8 Methodik: Modellierung des Energiesystems Private Haushalte, GHD** Anwendungen Energieträger Emissionen Energieträger Prozesse Branchen Emissionen Modelle Modell VIEW* Gesamtwirtschaft (42 Länder) Internationale Energiepreise Gebäude Modell Verkehr Industrie Modell Strommarkt EU / DE REGINA regionalökonomische Modellierung Modal Split Verkehrsmengen Antriebstechnologien Energieverbrauch Emissionen kraftwerksscharf stündlich Strompreise Wirtschaftlichkeit Emissionen * VIEW: Versatile Integrated Economic World makroökonomisches Modell ** GHD: Gewerbe, Handel, Dienstleistungen 2018 Prognos AG 8

9 Stromverbrauch p.a. Methodik: Modellierung der Energienachfragesektoren Modellierung Energieverbrauch (schematisch) M (Mengen) und ε (spezifischer Energieverbrauch) EED( t) = M i, j, k, l, m( soc, t) i, j, k, l, m( tech, t) i, j, k, l, m i j k l m Energieträger Sektor Gebäude, Geräte, Heizungssysteme, Fahrzeugtypen, Produktionsprozesse, etc. Kohortenindex (d.h. Jahr der Investition, etc.) sonstige Unterkategorien Stromverbrauch nach Kohorten Bsp. Kühlschränke Investitionszyklen und -rationalitäten Wesentliche Einflussparameter: Mengentreiber (z.b. Bevölkerung, Wohnfläche, BWS) Techn. Fortschritt (z.b. Effizienz Elektrogeräten) politische Instrumente Instrumente über techn. Maßnahmen abgebildet Maßnahmenwirkung auf Bestand oder Neuzugänge Jahr Quelle: eigene Darstellung 2018 Prognos AG 9

10 Methodik: Lastprofile Lastprofile des Stromverbrauchs Basis der Modellierung: anwendungsspezfischer Stromverbrauch und aggregierte Lastprofile pro Anwendung Aggregation und Kalibration/Validierung mit Gesamtlastprofil Abbildung von flexiblen Stromverbrauchern integriert in der Kraftwerksmodellierung (Flex-Modul) Anwendungen Sektoren Gesamtprofil Quelle: eigene Darstellung 2018 Prognos AG 10

11 Energie Methodik: Energieszenarien Energieszenarien Szenarien können im Allg. in Referenzszenarien und Zielszenarien unterschieden werden Referenzszenarien: weiter wie bisher Zielszenarien: mögliche Entwicklung, z.b. zur Erreichung der Klimaziele hier dargestellt sind Ergebnisse aus der Studie Klimpfade für Deutschland (BCG & Prognos 2018) und den Datengrundlagen für eine System Adequacy-Analyse der Schweiz (Prognos 2016) Energieszenarien keine Prognose und keine (!) Prophezeiungen wenn-dann-aussagen bzw. wasmuss-geschehen-damit-aussagen Empirische Daten, ex-post. Entwicklung Szenario 1 Szenario 2 etc. Szenarien können nur im Vergleich bewertet werden Exploration des Feldes der Möglichkeiten aus heutiger Perspektive Einflussfaktoren Prognos AG 11

12 Agenda 01 Motivation und Status-quo 02 Methodik 03 Ergebnisse 04 Fazit 2018 Prognos AG 12

13 TWh Ergebnisse Deutschland: Szenario N80 Stromverbrauch bleibt langfristig auf dem heutigen Niveau Szenario N80: Stromverbrauch nach Sektoren Elektrifizierung IND-Sektor? Oberleitungs-Lkw? synthetische Fuels? Jahre PHH GHD IND VER Quelle: Prognos & BCG, Klimapfade für Deutschland (2018), eigene Darstellung 2018 Prognos AG 13

14 TWh TWh TWh Ergebnisse Deutschland: Szenario N80 Neue Stromverbraucher kompensieren Verbrauchsrückgang im klassischen Stromverbrauch Stromverbrauch nach Anwendungen Klassische Stromverbraucher Jahr Jahr Beleuchtung Raumwärme und Warmwasser Prozesswärme Kühlen und Lüften IKT Mechanische Energie und Sonstige Elektromobilität und Wärmepumpen Straßenverkehr Raumwärme und Warmwasser WP Quelle: Prognos & BCG, Klimapfade für Deutschland (2018), eigene Darstellung 2018 Prognos AG 14

15 Ergebnisse Deutschland: Szenario N80 Vergleich Tagesstruktur bisher und 2050 Effizienz im klassischen Stromverbrauch und Flexibilität neuer Stromverbraucher GWh/h Stunde Stunde Quelle: Prognos & BCG, Klimapfade für Deutschland, 2018 (Szenario N80), eigene Darstellung 2018 Prognos AG 15

16 GWh/h GWh GWh/h Ergebnisse Regionaler Stromverbrauch, Beispiel Schweiz Szenario POM (vgl. ES 2050) Nordwestschweiz (2014) Stromverbrauch nach Grossregionen Jahr 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Stunde Nordwestschweiz (2037) Nordwestschweiz Espace Mittelland Genferseeregion Zürich Ostschweiz 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Stunde Quelle: Prognos (2016), Datengrundlagen für eine System Adequacy-Analyse der Schweiz 2018 Prognos AG 16

17 Agenda 01 Motivation und Status-quo 02 Methodik 03 Ergebnisse 04 Fazit 2018 Prognos AG 17

18 Schlussfolgerungen und Ausblick Was zeigen Szenarien zur Entwicklung des Stromverbrauchs? Entwicklung des Stromverbrauchs Effizienzfortschritte können zusätzlichen Stromverbrauch (durch Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen, etc.) kompensieren Elektrifizierung des Industrie- und Verkehrssektors sowie die inländische Erzeugung synthetischer Brenn- und Treibstoffe sorgen langfristig für deutliche Abweichungen in Szenarien zum Stromverbrauch Beiträge des Stromverbrauchs zur Energiewende Reduktion des Stromverbrauchs Elektromobilität und Elektrifizierung der Wärmeversorgung: hohe Effizienz und Transformation hoher Anteile erneuerbarer Energien im Stromsektor auf den Wärme- und Verkehrssektor Flexibilisierung des Stromverbrauchs unterstützt die Integration erneuerbarer Energien Welche Voraussetzungen sind dafür zukünftig notwendig? Konsequente Umsetzung von Effizienzmaßnahmen nach dem Prinzip Efficiency first Maßnahmen zur Flexibilisierung des Stromverbrauchs, insbesondere bei hoher Elektrifizierung Digitalisierung und Möglichkeit der intelligenten Steuerung des Stromverbrauchs als zusätzliche wesentliche Voraussetzung 2018 Prognos AG 18

19 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit. Florian Ess St. Alban-Vorstadt 24 CH 4052 Basel Tel: Prognos AG 19

20 Back-up 2018 Prognos AG 20

21 MWh/h Stromverbrauch: Status-quo Lastprofil des Stromverbrauchs (Bsp. Februarwoche) Stunden entso-e Profil 2016 Gesamtlastprofil 2016 Vgl. Gesamtlastprofil 2012 (modelliert) Quelle: entso-e (2017), Power Statistics (Monthly Hourly Load Values), eigene Berechnung/eigene Darstellung 2018 Prognos AG 21

22 Methodik: Modellierung des Umwandungssektors Ökonomische Analysen BWS, Wechselkurse, Inflationsraten, Bevölkerung E n e r g i e s y s t e m m o d e l l e Primärenergiepreise Int. Preise, GÜP, Preise frei Kraftwerk, CO 2 -Preis Strom- und Wärmeverbrauch Strom-/Wärmebedarf nach Sektoren und Anwendungen Erneuerbare Energien EE-Ausbauszenarien, Wind-, Solar- und Wasser-Dargebot Modul Lastprofile Stündliche Lastprofile Modul EE-Profile Stündliche EE-Profile Eingangsparameter Kraftwerksblöcke (> 50 MW): Kraftwerksname, Inbetriebnahmejahr, Abschaltdatum, Netto-Wirkungsgrad, Emissionsfaktoren, etc. NTC-Matrix Stündlicher Stromverbrauch, EE-Erzeugung (inkl. LWK), Wärmelastprofile Flexibilitätsoptionen (z.b. Speicher, DSM) Brennstoff-/CO 2 -Kosten, Investitionskosten, O&M, Anfahrkosten, Wärmeerlöse Politischer Rahmen (z.b. Kernenergie, Marktdesign) K r a f t w e r k s m o d e l l Modellierung Kostenminimale Kraftwerkseinsatzplanung stündliche Optimierung Iterative Investitions-, Rückbauund Retrofitentscheidungen Flex-Modul: flexible Stromverbraucher Wasserkraft-Modul (PSW, Speicherkraftwerke) Zeithorizont: 2050 Backtesting der Ergebnisse mit historischen Zeitreihen Ergebnisse Stündlich, saisonal Regional, Marktgebiete Grosshandels- & Endkundenpreise Installierte Leistung Stromerzeugung (blockspezifischer Kraftwerkseinsatz) Brennstoffeinsatz CO 2 -Emissionen Deckungsbeiträge pro Kraftwerk Import-/Exportbilanz Speicherfüllstände Generation Adequacy F e r n w ä r m e - M o d u l WKK, Großwärmepumpen, Elektroheizer, Abwärme S o n s t i g e U m w a n d l u n g Raffinerien, H2, PtX 2018 Prognos AG 22

23 GWh/h Ergebnisse Flexible Stromverbraucher: Einsatz nach Strommarktsignalen Bsp.: Stromverbrauch flexibler Stromverbraucher im Februar Klassischer Stromverbrauch Wärmepumpen Elektromobilität Gesamte Stromnachfrage Quelle: Prognos & BCG, Klimapfade für Deutschland (2018), eigene Darstellung 2018 Prognos AG 23

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