Perspektiven der KWK bei sich langfristig verändernden Wärmesenken (oder warum wir die KWK noch eine ganze Weile brauchen werden)

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1 Perspektiven der KWK bei sich langfristig verändernden Wärmesenken (oder warum wir die KWK noch eine ganze Weile brauchen werden) Dr. Hans-Joachim Ziesing Veranstaltung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) im Rahmen der Berliner Energietage 2011, Berlin, 18. Mai 2011

2 Agenda Stand der KWK-Nutzung in Deutschland und Stellung in Europa KWK-Ausbauziele 2020 und deren Realisierung Zum Nutzen der KWK Klimaschutzziele im Energiekonzept der Bundesregierung und deren Auswirkungen auf die KWK Schlussfolgerungen zu den Perspektiven der KWK

3 Agenda Stand der KWK-Nutzung in Deutschland und Stellung in Europa KWK-Ausbauziele 2020 und deren Realisierung Zum Nutzen der KWK Klimaschutzziele im Energiekonzept der Bundesregierung und deren Auswirkungen auf die KWK Schlussfolgerungen zu den Perspektiven der KWK

4 Struktur und Entwicklung der KWK in Deutschland in der allgemeinen Versorgung und in der Industrie 2003 bis 2009 Einheit Allgemeine Versorgung Nettostromerzeugung TWh netto 498,1 498,8 497,5 505,1 488,4 488,6 446,5 dar.: KWK-Strom TWh netto 50,3 52,4 52,3 54,0 51,9 53,8 50,5 Anteil KWK % 10,1 10,5 10,5 10,7 10,6 11,0 11,3 Industriekraftwerke Nettostromerzeugung TWh netto 44,1 44,2 46,0 46,9 49,0 45,5 42,5 dar.: KWK-Strom TWh netto 23,5 22,9 25,6 25,8 25,8 25,7 26,6 Anteil KWK % 53,3 51,9 55,7 55,0 52,6 56,4 62,5 Zusammen Nettostromerzeugung TWh netto 542,3 543,0 543,5 552,0 537,4 534,1 489,0 dar.: KWK-Strom TWh netto 73,8 75,3 77,9 79,8 77,6 79,5 77,0 Anteil KWK % 13,6 13,9 14,3 14,5 14,4 14,9 15,8 Anteile an der gesamten Stromerzeugung Allgemeine Versorgung 91,9 91,9 91,5 91,5 90,9 91,5 91,3 % Industriekraftwerke 8,1 8,1 8,5 8,5 9,1 8,5 8,7 Anteile an der KWK-Stromerzeugung Allgemeine Versorgung 68,1 69,5 67,1 67,7 66,8 67,7 65,5 % Industriekraftwerke 31,9 30,5 32,9 32,3 33,2 32,3 34,5 Quelle: Statistisches Bundesamt.

5 Gesamte KWK-Stromerzeugung in Deutschland im Jahr 2009 Statistisch erfasst: Allgemeines Versorgung Industriekraftwerke 50,5 TWh 26,6 TWh Anlagen außerhalb der statistischen Erfassung: Fossile Kraftwerke Biomasse-Anlagen Insgesamt 2,9 TWh 5,6 TWh 85,6 TWh Anteil an der Bruttostromerzeugung: 14,4 % Quellen: Statistisches Bundesamt; Schätzung Öko-Institut.

6 KWK-Nutzung in den Ländern der EU-27 im Jahr 2009: Prozent der Brutto-Gesamtelektrizitätserzeugung

7 Agenda Stand der KWK-Nutzung in Deutschland und Stellung in Europa KWK-Ausbauziele 2020 und deren Realisierung Zum Nutzen der KWK Klimaschutzziele im Energiekonzept der Bundesregierung und deren Auswirkungen auf die KWK Schlussfolgerungen zu den Perspektiven der KWK

8 Zur Erinnerung: Ziel des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes (KWKG) KWKG 1 Zweck des Gesetzes ist es, einen Beitrag zur Erhöhung der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme- Kopplung in der Bundes-republik Deutschland auf 25 %.im Interesse der Energie-einsparung, des Umweltschutzes und der Erreichung der Klimaschutzziele der Bundesregierung zu leisten.

9 Die für die Zielerreichung des KWKG notwendige Steigerung KWK-Stromerzeugung und KWK-Leistung Notwendige Steigerung der Stromerzeugung: - heutige KWK-Stromerzeugung 85 TWh - heutige gesamte Stromerzeugung: 620 TWh - Stromerzeugung 2020 (angenommen) 590 TWh - KWK-Stromerzeugung 2020 (bei 25 %) 150 TWh - KWK-Erzeugung bis TWh das erfordert eine zusätzliche KWK-Leistung - bei 5000 h/a 13 GW - aber: bei angepasstem flexibleren Betrieb kann auch mit deutlich geringeren Auslastungen mit entsprechend höherem Leistungsbedarf gerechnet werden.

10 Wie ist die derzeit zu erwartende Entwicklung? In Bau, in Planung (unsicher) und in Förderung In Bau befindliche Anlagen >100 MW el mit Fernwärmeleistung: rund MW (meist auf Steinkohlenbasis) In Planung befindliche Anlagen >100 MW el mit Fernwärmeleistung: etwa MW (etwa 2/3 auf Steinkohlen- und 1/3 auf Erdgasbasis) Anträge beim BAFA nach KWKG (vom bis ): knapp mit einer elektrischen Leistung von lediglich etwa MW, darunter: *meist hocheffiziente KWK-Anlagen mit elektrischer Leistung kleiner/gleich 2 MW mit zusammen etwa 360 MW. * nur etwas mehr als 800 MW bei hocheffizienten Neuanlagen.

11 Agenda Stand der KWK-Nutzung in Deutschland und Stellung in Europa KWK-Ausbauziele 2020 und deren Realisierung Zum Nutzen der KWK Klimaschutzziele im Energiekonzept der Bundesregierung und deren Auswirkungen auf die KWK Schlussfolgerungen zu den Perspektiven der KWK

12 Primärenergieeinsparung durch KWK gegenüber getrennter Erzeugung von Strom und Wärme 2003 bis Primärenergieeinsparung in % Allgemeine Versorgung 20,4 21,3 22,3 24,4 24,6 23,2 21,5 Industriekraftwerke 19,2 16,8 18,4 17,1 18,1 17,5 17,4 Insgesamt 19,9 19,6 20,8 21,6 22,0 21,0 19,9 Gesamtnutzungsgrad KWK in % Allgemeine Versorgung 74,5 75,6 76,8 78,7 78,7 77,0 75,7 Industriekraftwerke 81,0 78,3 79,0 77,4 78,5 77,9 77,4 Insgesamt 77,1 76,7 77,7 78,2 78,6 77,4 76,4 Quelle: Statistisches Bundesamt; eigene Berechnungen.

13 Energieeinsparung durch KWK im Vergleich zur getrennten Wärme- und Stromerzeugung (Modellrechnung) Kraft-Wärme-Kopplung auf Erdgasbasis -10 versus getrennte Erzeugung: Öl- /Erdgaskessel plus Mix öffentliche Wärmekraftwerke versus getrennte Erzeugung: Öl- /Erdgaskessel plus Mix aller Kraftwerke Kraft-Wärme-Kopplung auf Steinkohlenbasis -7 versus getrennte Erzeugung: Öl- /Erdgas-NT-Kessel plus modernes Steinkohlenkraftwerk versus getrennte Erzeugung: Erdgas-BW-Kessel plus Erdgas- GuD-Kraftwerk Energieeinsparung durch Kraft-Wärme-Kopplung versus getrennte Erzeugung in %

14 Emissionsminderung durch KWK im Vergleich zur getrennten Wärme- und Stromerzeugung (Modellrechnung) Kraft-Wärme-Kopplung auf Erdgasbasis versus getrennte Erzeugung: Öl- /Erdgaskessel plus Mix öffentliche Wärmekraftwerke versus getrennte Erzeugung: Öl- /Erdgaskessel plus Mix aller Kraftwerke -15 Kraft-Wärme-Kopplung auf Steinkohlenbasis 9 versus getrennte Erzeugung: Öl- /Erdgas-NT-Kessel plus modernes Steinkohlenkraftwerk versus getrennte Erzeugung: Erdgas-BW-Kessel plus Erdgas- GuD-Kraftwerk CO 2 -Emissionsreduktion durch Kraft-Wärme-Kopplung versus getrennte Erzeugung in %

15 Agenda Stand der KWK-Nutzung in Deutschland und Stellung in Europa KWK-Ausbauziele 2020 und deren Realisierung Zum Nutzen der KWK Klimaschutzziele im Energiekonzept der Bundesregierung und deren Auswirkungen auf die KWK Schlussfolgerungen zu den Perspektiven der KWK

16 Langfristige Emissionsziele für Deutschland Klimaschutzpolitische Ziele der Bundesregierung: Reduktion der Treibhausgasemissionen vs. 1990: bis % bis bis 95 % Das bedeutet eine Reduktion von 1.247,9 Mio. t CO 2äquiv über 919,7 Mio. t CO 2äquiv und 958,3 Mio. t CO 2äquiv. 2010* auf 750 Mio. t CO 2äquiv und auf 250 bis 60 Mio. t CO 2äquiv Gegenüber 2010 sind also die Treibhausgasemissionen bis 2050 noch um rund % oder um etwa Mio. t CO 2äquiv. zu vermindern!

17 und sektorale Ziele Senkung des Wärmebedarfs des Gebäudebestandes mit dem Ziel eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestandes bis 2050 Steigerung der Energieproduktivität bis 2050 um den Faktor 2,4 Senkung des Stromverbrauchs bis 2050 gegenüber 2008 (615 TWh) um 25 % (460 TWh) Anteil der erneuerbaren Energien 2050 am Bruttoendenergieverbrauch 60 % (2020: 18 %) sowie am Bruttostromverbrauch 80 % (2020: 35 %)

18 ihre Auswirkungen auf den zulässigen Primärenergieverbrauch nach Energieträgern,

19 ihre Auswirkungen auf die KWK-Wärme Die 2050 noch zulässigen Emissionen von 250 bzw. 60 Mio. t CO 2äquiv. sind erheblich weniger als die CO 2 - Emissionen nur der Elektrizitätswirtschaft bzw. nur wenig mehr als die prozessbedingten CO 2 -Emissionen der Industrie. Dieses Ziel ist nur zu erreichen durch eine drastische Steigerung der Energieeffizienz und der forcierten Nutzung erneuerbarer Energien. Das erfordert eine massive Reduktion des Energiebedarfs in allen Sektoren, vor allem auch beim Wärmebedarf der Gebäude. Damit werden die für den Betrieb der KWK-Anlagen grundlegenden Wärmesenken zunehmend kleiner.

20 ihre Auswirkungen auf den Endenergieverbrauch im Bereich der Haushalte und im GHD-Sektor

21 ihre Auswirkungen auf die Energieträgerstruktur im Bereich der Haushalte und im GHD-Sektor

22 sowie ihre Auswirkungen auf den KWK-Strom Notwendiger Rückgang der fossil basierten Strom-/Wärmeerzeugung Annahme: Anteil der CO 2 -Emissionen an den Gesamtemissionen sei in der Elektrizitätswirtschaft (einschl. Wärme) 2050 wie 2010 Ergebnis: Zulässige CO 2 -Emissionen in der E+W- Wirtschaft 2050: 82 bzw. 20 Mio. t CO 2 (z.vgl. 2010: 314 Mio. t CO 2 ) Dies Emissionsniveau erlaubt (ohne CCS) nur noch eine Stromerzeugung auf fossiler Basis von 110 bzw. 30 (Steinkohle) und 240 bzw. 60 TWh (Erdgas). Folge: Auch der angebotsseitige Spielraum für Strom aus fossil basierten KWK-Anlagen wird zunehmend enger.

23 Agenda Stand der KWK-Nutzung in Deutschland und Stellung in Europa KWK-Ausbauziele 2020 und deren Realisierung Zum Nutzen der KWK Klimaschutzziele im Energiekonzept der Bundesregierung und deren Auswirkungen auf die KWK Schlussfolgerungen zu den Perspektiven der KWK

24 Zunächst: wie sieht die wirtschaftliche Bewertung von Investitionen in neue KWK-Anlagen aus? Unter Referenzbedingungen und ohne CO 2 -Einpreisung überschreitet keine der untersuchten KWK-Anlagen ohne Förderung die Wirtschaftlichkeitsschwelle. Die Situation verbessert sich mit dem Emissionshandel und einer vollständigen CO 2 -Einpreisung. Von der CO 2 -Einpreisung profitieren die KWK-Anlagen von den im Vergleich zu dem zugrunde gelegten (Steinkohle-) Grenzkraftwerk durchweg spezifisch geringeren Emissionen. Mit Förderung und CO 2 -Einpreisung überschreiten viele Anlagen - vor allem bei höheren Zertifikatspreisen - die Wirtschaftlichkeitsschwelle. Das 25%-Ziel wird aus heutiger Sicht jedoch ohne eine Anpassung des Förderregimes nicht erreichbar sein.

25 Nicht zu vernachlässigende Hemmnisse gegenüber dem weiteren KWK-Ausbau Hohes Investitionskostenniveau bei gestiegenen Rentabilitätsanforderungen Volatile Erdgaspreise, Unsicherheiten über die weitere Energiepreisentwicklung (Verhältnis Strom/Erdgas) Konkurrenz zur existierenden Erdgasversorgung (? Langfristig: Stromversorgung im Wärmebereich?) Marktstrukturelle Behinderungen (elektrizitätswirtschaftliche Disparität, Auskaufen von KWK- Projekten, Ausstiegspfad der Kernkraftwerke ) Mangelnde Informationen und Kenntnisse Unsicherheiten über die tatsächliche Umsetzung von Maßnahmen zur Erreichung der langfristigen klimaschutzpolitischen Ziele

26 Schlussfolgerungen (I) KWK-Anlagen weisen hinsichtlich Energieeffizienz und Emissionsminderung gegenüber der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme (unter bestimmten Voraussetzungen) deutliche Vorteile auf. KWK kann insoweit zur Erreichung von energieund klimaschutzpolitischen Zielen beitragen. Mit dem geltenden Fördersystem dürfte das Ziel eines Stromerzeugungsbeitrages von 25 % im Jahr 2020 aber nicht erreicht werden. Auf mittlere Sicht könnten KWK-Anlagen als Übergangsstrategien für mehr Energieeffizienz eine wichtige Rolle spielen. Die langfristigen Perspektiven der KWK hängen entscheidend von den klimaschutzpolitischen Zielen und deren wirksamer Verfolgung ab.

27 Schlussfolgerungen (II) Bei einer Emissionsminderung um 80 bis 95 % bis 2050 werden der KWK zunehmend die notwendigen Wärmesenken entzogen. Zugleich musst die fossil basierte Strom- und Wärmeerzeugung drastisch zurückgefahren werden. Dies gilt umso mehr, als das Ziel der Klimaschutzpolitik langfristig im Prinzip auf eine vollständige Dekarbonisierung hinaus läuft. Für den weiteren Ausbau zumindest der zentralen Fernwärmeversorgung sind die Langfristziele zu beachten, um kapitalintensive Investitionen in das Transport- und Verteilungsnetz zu vermeiden, deren Wirtschaftlichkeit sich zunehmend schwierigeren Bedingungen gegenüber sieht.

28 Schlussfolgerungen (III): Förderung des KWK-Ausbaus in einer Übergangsstrategie (I) Novellierung des KWKG durch Abbau der immanenten Begrenzungen Aufhebung der Begrenzung der Förderung auf neue KWK-Anlagen, die bis zum 31. Dezember 2016 den Dauerbetrieb aufnehmen. Verlängerung der Fristen in Abstimmung mit dem Auslaufpfad für Kernkraftwerke. Wegfall der Doppelbegrenzung der Förderdauer auf 6 Betriebsjahre für KWK-Anlagen der allgemeinen Versorgung bzw. 4 Jahre für Anlagen im industriellen Bereich oder Volllaststunden. Aufhebung der 6- /4-Jahresbegrezung bei Beibehaltung der Stunden-Grenze. Damit verstärkte Förderung strommarktorientierter und nicht wärmemarktausgerichteter Fahrweise.

29 Schlussfolgerungen (IV): Förderung des KWK-Ausbaus in einer Übergangsstrategie (II) Die Förderung nach dem geltenden KWK-G verbessert zwar die Bedingungen für einen wirtschaftlichen Betrieb zusätzlicher KWK-Investitionen. Aber: Angesichts bestehender Risiken und weiterer Hemmnisse keine Gewähr für die Realisierung des notwendigen Zubaus von KWK-Kapazitäten. Daher: Prüfung zugunsten einer maßvollen Erhöhung der Zuschlagzahlungen um ggf. 0,5 ct/kwh auf 2 ct/kwh (Anlagen größer 2 MW). Alternativ: Nutzung der im Rahmen des europäischen Emissionshandels erzielten Auktionierungserlöse zu zur Förderung von hocheffizienten, emissionsarmen KWK- Anlagen.

30 Vielen Dank, dass Sie mir zugehört haben

31 Zum Nachlesen Die Studie Dr. Felix Chr. Matthes und Dr. Hans-Joachim Ziesing, Wirtschaftlichkeit von Kraft-Wärme-Kopplungs- Anlagen. Studie für den Verband kommunaler Unternehmen e.v. (VKU). Berlin, Januar ist zu finden unter: