Energy BrainReport Standardszenario zur Strompreisentwicklung bis 2040 LESEPROBE

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1 Energy BrainReport Standardszenario zur Strompreisentwicklung bis 2040 LESEPROBE

2 INHALT 1. Zusammenfassung 5 2. Rahmenbedingungen des deutschen Strommarktes Energiemarkt Deutschland Erzeugungskapazitäten konventionelle und erneuerbare Kraftwerke Kraftwerkspark konventioneller Technologien 15 Leseprobe Erneuerbare Energien und Stromspeicher Stromverbrauch Nachfrage und das europäische Verbundnetz Stromnachfrage in Deutschland Deutschland als Stromim- und -exporteur Szenariobeschreibung 35 Leseprobe 3.1. Stromnachfrage und Kraftwerkspark Ausbau erneuerbarer Energien Brennstoffpreise Modellbeschreibung Power2Sim Studienergebnisse Strompreise in Deutschland am Großhandelsmarkt Auslastung und Betrieb konventioneller Kraftwerke Analyse der Residuallast 61 Leseprobe 6. Anhang Modellergebnisse Deutschland 64 Quellenverzeichnis 66 Kurzportrait Energy Brainpool 68

3 2.2.1 KRAFTWERKSPARK KONVENTIONELLER TECHNOLOGIEN [ ] Abbildung 1: Inbetriebnahme regelbarer, fossiler Kraftwerke in Deutschland 7000 Installierte Kapazität in MWnetto Kernenergie Braunkohle Steinkohle Gas Öl Quelle: Energy Brainpool (2015) Die Zusammensetzung des Kraftwerksparks ist das Ergebnis von langfristigen Investitionsentscheidungen. Da Kraftwerke, abhängig vom eingesetzten Energieträger und der Auslastung, mehr als 35 Jahre lang Strom produzieren können, wurden viele derzeitig laufende Kraftwerke auf Grund sehr verschiedener Entscheidungsgrundlagen geplant und gebaut. Vor allem bei Steinkohlekraftwerken wurden die Entscheidungen zu einer Zeit getroffen, in der sich die Rahmenbedingungen für Steinkohle völlig von den heutigen unterschieden. Durch die Verringerung der Subventionen für den Abbau von Kohle, gestiegene Weltmarktpreise sowie die Einführung eines CO 2-Zertifikatehandels in der EU unterlagen die Grenzkosten der Stromerzeugung aus Kohle innerhalb des letzten Jahrzehnts starken Schwankungen. Generell verändert sich das Bild der Stromerzeugung zunehmend. Der Ausbau erneuerbarer Energien führt zur Verdrängung von fossilen Erzeugungstechnologien, wie z. B. auf Basis von Erdgas. So ist der Anteil der konventionellen Kraftwerke an der Gesamterzeugung auf ca. 70 % in 2014 zurückgegangen, 2005 lag er noch bei 85 % (siehe Abbildung 2). 15

4 Abbildung 2: Bruttostromerzeugung konventioneller Energieträger in Deutschland 700 Bruttostromerzeugung in TWh * Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Mineralöl Erzeugung (gesamt) * vorläufig Quelle: Eurostat (2015) und AGEB (2015) Der Anteil der konventionellen Kraftwerke an der gesamten Stromerzeugung Deutschlands wird auch in Zukunft weiter sinken. Hintergrund dafür sind mehrere Faktoren: der politisch und gesellschaftlich motivierte Ausstieg aus der Kernenergie, der den Neubau von Kernkraftwerken unmöglich macht und die bestehenden Kernkraftwerke schrittweise in den kommenden Jahren vom Netz gehen lässt; zunehmende Einspeisung durch erneuerbare Energien mit Einspeisevorrang und damit Verdrängung der Stromproduktion von fossilen Kraftwerken; fehlende Wirtschaftlichkeit von Neuinvestitionen in fossile Kraftwerke auf Grund sinkender Vollbenutzungsstunden (als Folge der Einspeisung fluktuierender erneuerbarer Energien und sinkender Strompreise). Somit verringern sich in den kommenden Jahren die Kraftwerkskapazitäten auf Basis der Verbrennung von Kernenergie. Bei der kurzfristigen Kraftwerkseinsatzplanung konkurrieren die noch verfügbaren konventionellen Kapazitäten außerdem mit der Erzeugung aus erneuerbaren Energien. Nach dem Vermarktungsmechanismus des EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) können Letztere den produzierten Strom je nach Marktsituation zu Grenzkosten weit unter 0 EUR/MWh anbieten und können so fossil befeuerte Kraftwerke verdrängen. Fundamental gesehen wird so die Stromerzeugung aus fossilen Kraftwerken in den Stunden, in welchen erneuerbare Energien Strom erzeugen, durch diese verdrängt. [ ] 16

5 3. SZENARIOBESCHREIBUNG Das Energy-Brainpool-Szenario verwendet für die Entwicklung wesentlicher Parameter die Studie EU energy, transport, and greenhouse gas emissions trends to 2050 (Capros 2013). Diese Studie wurde im Auftrag der Europäischen Kommission erstellt und zeigt ein langfristiges Szenario der Entwicklung der Mitgliedstaaten der Europäischen Union (EU-28). Für die Modellierung von Strompreisen ist die Entwicklung der Im- und Exportsituation des betrachteten Landes von eklatanter Bedeutung. Vor allem für Deutschland, welches von einem intensiven Stromaustausch mit seinen Nachbarländern geprägt ist, stellt die Situation in den Strommärkten der Nachbarländer einen wichtigen Einflussfaktor auf die Strompreise dar und muss entsprechend berücksichtigt werden. Bei einer Zunahme der Erzeugung aus erneuerbaren Energien kann davon ausgegangen werden, dass der Stromaustausch weiter ansteigen wird. Die verwendete Studie bietet eine abgestimmte Entwicklung des Energiesektors bis zum Jahr Da alle Länder der EU-28 modelliert wurden, ist das Ergebnis ein konsistentes Szenario, welches einen Entwicklungspfad für alle diese Länder aufzeigt, unter Beachtung des gegenwärtigen landesspezifischen Entwicklungsstandes sowie wichtiger Richtlinien und Ziele der Europäischen Union. Die Preisentwicklungen, die der Studie EU energy [..] trends to 2050 zugrunde liegen, berücksichtigen auf Grund des Zeitpunktes der Veröffentlichung nicht die Entwicklungen in den letzten Jahren. Aus diesem Grund wird für diese auf den aktuelleren World Energy Outlook 2014 (IEA 2014) zurückgegriffen. Der Word Energy Outlook bietet verschiedene Szenarien für die Preisentwicklungen für die Energieträger Steinkohle, Erdgas und Erdöl sowie CO 2-Emissionszertifikate: Current Policies Scenario (Fortschreibung aktueller Trends) New Policies Scenario (Einführung weiterer Maßnahmen zum Klimaschutz) 450 Scenario (Deutliche Reduktion der weltweiten CO 2-Emissionen) Für das Energy-Brainpool-Szenario wird das New Policies Scenario verwendet unter der Annahme, dass sich der Klimaschutz weiterentwickelt, jedoch die sehr ambitionierten Ziele zur Begrenzung der Erderwärmung weltweit nicht umgesetzt werden. Dieses Szenario wird von Energy Brainpool in der aktuellen politischen Lage als das realistischste der genannten Szenarien eingestuft. Beide verwendeten Studien sind in Abbildung 3 dargestellt. 35

6 Abbildung 3: Verwendete Studien zur Szenarienerstellung EU ENERGY [..] TRENDS TO 2050 (2013) Reference Scenario World Energy Outlook (2014) New Policies Scenario Quelle: eigene Darstellung Die folgenden Abschnitte beschreiben detailliert die zugrunde liegenden Annahmen und Entwicklungen des deutschen und europäischen Strommarktes bis zum Jahr 2040, die für dieses Szenario verwendet werden. Dabei wird die Annahme getroffen, dass der Energy-only-Markt auch in Zukunft zur Ermittlung der Einsatzreihenfolge der Kraftwerke und damit zur Strompreisbildung angewendet wird. Ein möglicher Kapazitätsmarkt wird nicht berücksichtigt. 36

7 5.3 ANALYSE DER RESIDUALLAST Wie in Kapitel 3.1 beschrieben wächst im Energy-Brainpool-Szenario die Stromnachfrage. Der Anstieg der Erzeugung aus erneuerbaren Energien ist demgegenüber jedoch deutlich größer, weshalb die Residuallast bis zum Jahr 2040 deutlich absinkt. Die maximale Residuallast ist vor allem davon abhängig, wie viel Winderzeugung in Zeiten hoher Nachfrage zur Verfügung steht, weshalb sie über die Jahre schwanken kann. Die Residuallast ist dabei definiert als der Stromverbrauch abzüglich der Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien, der Produktion von Must-run-Kraftwerken sowie der im Modell berechneten Stromimporte. Die Entwicklung von Verbrauch (grün) und Residuallast (purpur) ist in Abbildung 4 dargestellt. Abbildung 4: Entwicklung des stündlichen Stromverbrauchs (grün) und der Residuallast (purpur) Quelle: Power2Sim Die modellierte Last verläuft harmonisch mit einem deutlich ausgeprägten saisonalen Zyklus. Dies ergibt sich vor allem durch die Temperatursensitivität der Nachfrage. Die saisonal unterschiedlich hohe Einspeisung von Strom aus Solarenergieanlagen führt zusätzlich zu einer deutlichen Abnahme der Residuallast in den Sommermonaten. Ab 2025 bleibt die Residuallast erst konstant und steigt danach wieder an, da viele Anlagen nach 20 Jahren keine EEG-Vergütung mehr erhalten und damit nicht mehr als Must-Run-Kraftwerke betrachtet werden. Die so erzeugten Strommengen werden nicht zur Berechnung der Residuallast verwendet, da die Anlagen bei negativen Preisen abschalten und so keinen Strom erzeugen. Darüber hinaus nimmt die Einspeisung aus Windenergie über den gesamten Zeitraum zu. Das stochastische Erzeugungsverhalten von Windkraftanlagen weitet den Bereich, in dem die Residuallast schwankt, deutlich aus. So sorgen große Einspeiseleistungen für eine mitunter vollständige Verbrauchsdeckung durch erneuerbare Energien, über einen Zeitraum von mehreren Stunden bzw. einzelnen Tagen. [ ] 61

8 IMPRESSUM Autoren: Alexander Fernahl Philipp Götz Dr. Johannes Henkel Tobias Federico Herausgeber: Energy Brainpool GmbH & Co. KG Brandenburgische Straße 86/ Berlin Tel.: +49 (30) Fax: +49 (30) April 2015 Energy Brainpool GmbH & Co. KG, Berlin Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne die Zustimmung des Herausgebers unzulässig und strafbar. Das gilt vor allem für Vervielfältigungen in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrokopie oder ein anderes Verfahren), Übersetzung und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Für die Richtigkeit und Vollständigkeit der Inhalte findet eine Haftung ohne Rücksicht auf die Rechtsnatur des Anspruchs nicht statt. Sämtliche Entscheidungen, die auf Grund der bereitgestellten Informationen durch den Leser getroffen werden, fallen in seinen Verantwortungsbereich. 68

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