Klima und Wetter Grundlagen und Risiken für die Nutzung Erneuerbarer Energien

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1 Klima und Wetter Grundlagen und Risiken für die Nutzung Erneuerbarer Energien Prof. Dr. Peter Höppe, Leiter Geo Risks Research/Corporate Climate Centre, Munich Re DMG Fortbildungstag, München, 7. November 2014 Munich Re Führender globaler Rückversicherer Führende Rolle im Bereich der Versicherung von Schäden durch Naturkatastrophen Seit 40 Jahren Geo-Risiko-Forschung mit heute 35 Naturwissenschaftlern (5 Meteorologen) 2

2 Munich Re NatCatSERVICE Die größte globale Schaden-Datenbank für Naturkatastrophen Die Datenbank heute: Alle Schadenereignisse global seit 1980, für ausgewählte Länder seit 1970 Alle großen Katastrophen seit 1950 Zusätzlich alle wichtigen historischen Ereignisse seit 79 AD Ausbruch des Vesuvs (3.000 historische Datensätze) Aktuell mehr als Ereignisse dokumentiert 3 NatCatSERVICE Schadenereignisse in Deutschland Anzahl der Ereignisse Anzahl Geophysikalische Ereignisse (Erdbeben,Tsunami, Vulkanische Aktivität) Meteorologische Ereignisse (Tropischer Sturm, außertropischer Sturm, konvektiver Sturm, lokaler Sturm) Hydrologische Ereignisse (Überschwemmung, Massenbewegung) Klimatologische Ereignisse (Extremtemperaturen, Dürre, Waldbrände) 2014 Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, Geo Risks Research, NatCatSERVICE Stand Februar

3 NatCatSERVICE Schadenereignisse in Deutschland Gesamtschäden und versicherte Schäden Mrd. EUR 20 Gesamtschäden (in Werten von 2013)* Versicherte Schäden (in Werten von 2013)* *Inflationsbereinigt durch das jeweilige Landes CPI 2014 Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, Geo Risks Research, NatCatSERVICE Stand Februar % der versicherten Naturkatastrophenschäden seit 1980 waren wetterbedingt Versicherte Schäden* 1000 Mrd. US$ 12% 71% 10% 7% *in Werten von 2013 Geophysikalische Ereignisse (Erdbeben, Tsunami, Vulkanausbruch) Meteorologische Ereignisse (Sturm) Hydrologische Ereignisse (Überschwemmung, Massenbewegung) Klimatologische Ereignisse (Temperaturextreme, Dürre, Waldbrand) 2013 Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, GeoRisikoForschung, NatCatSERVICE Stand Januar 2013

4 NatCatSERVICE Gewitter bedingte Stürme in Deutschland Anzahl der Ereignisse Anzahl Sturzflut Tornado Hagel Sturm Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, Geo Risks Research, NatCatSERVICE As at September 2014 NatCatSERVICE Gewitter bedingte Stürme in Deutschland Gesamtschäden und versicherte Schäden Mrd EUR 5 4 Gesamtschäden (in Werten von 2013)* Versicherte Schäden (in Werten von 2013)* *Schäden angepasst nach Landes -CPI Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, Geo Risks Research, NatCatSERVICE As at September 2014

5 Hagelschläge am 27. und 28. Juli 2013 in Deutschland Teuerste Hagelschläge weltweit, viertteuerste Naturkatastrophe in D Hagelkörner mit Durchmessern bis zu 8 cm (Tennisball 7 cm) Die teuerste Naturkatastrophe weltweit 2013 für die Versicherungswirtschaft! Region Gesamtschäden Versicherte Schäden Todesopfer Baden-Württemberg, NRW, Niedersachsen 3,6 Mrd. 2,8 Mrd. - Source: New York Times 9 Starkes Unwetter Ela in Nordrhein-Westfalen am 9. Juni 2014 Besonders betroffen Düsseldorf, Windgeschwindigkeiten bis 144 km/h Region Gesamtschäden Versicherte Schäden Todesopfer Nordrhein-Westfalen 880 Mio. 650 Mio. 6 10

6 NatCatSERVICE Schadenrelevante Naturereignisse global Relative Veränderungen der Anzahlen der Ereignisse pro Naturgefahr Relative Anzahl 500% 400% 300% 200% 100% 0% Geophysikalische Ereignisse (Erdbeben,Tsunami, Vulkanische Aktivität) Meteorologische Ereignisse (Tropischer Sturm, außertropischer Sturm, konvektiver Sturm, lokaler Sturm) Hydrologische Ereignisse (Überschwemmung, Massenbewegung) Klimatologische Ereignisse (Extremtemperaturen, Dürre, Waldbrände) 2014 Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, Geo Risks Research As at February Munich Re: Erste Warnungen vor den möglichen Folgen des Klimawandels bereits 1973

7 Impact World Economic Forum Klimawandel ist eines der größten globalen ökonomischen Risken Bewertung von 31 vorgegebenen Risiken basierte auf einer Umfrage bei mehr als 700 Führungskräften und Entscheidungsträgern Likelihood Source: World Economic Forum Klimastatus (NOAA): September 2014 April, Mai, Juni, August und September 2014 waren global die jeweils wärmsten Monate seit Beginn der Temperaturmessungen! 2014 war bisher das wärmste Jahr! 14

8 Kohlendioxid (CO 2 ) das bedeutendste Treibhausgas CO 2 ist das bedeutendste Treibhausgas CO 2 verbleibt im Mittel mehr als 100 Jahre in der Atmosphäre Der größte Anteil der CO 2 -Emissionen entsteht durch die Verbrennung fossiler Energieträger => Der Schlüssel zum Klimaschutz und gleichzeitig zu nachhaltiger Energieversorgung liegt in Erneuerbaren Energien Was sind Erneuerbare Energien? Als erneuerbare Energien, regenerative Energien oder alternative Energien werden Energieträger bezeichnet, die im Rahmen des menschlichen Zeithorizonts praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell erneuern. (Quelle: Wikipedia)

9 Arten von Erneuerbaren Energien Sonnenenergie (Thermisch, PV) Windenergie Biomasse Wasserkraft Wellenenergie Geothermische Energie Gezeitenenergie Primäre Energiequelle ist jeweils die Sonne Energieausbeute vom Klima abhängig Primäre Energiequellen sind Erdwärme und Gravitationskräfte Energieausbeute nicht vom Klima abhängig Treibhausgas-Emissionen der Energieproduktion Gramm CO 2 - Äquivalent pro kwh* *Emissionen während des gesamten Lebenszyklus 0 Braunkohle Steinkohle Öl Gas Kernenergie Sonne Geothermie Parabolspiegel Sonne Wasserkraft Photovoltaik Wind

10 Potenziale für erneuerbare Energien Globaler Primärenergieverbrauch: ca. 500 EJ/a 1 Physikalisches Energieangebot: ca Technisches Potenzial (heute): ca. 5 Sonnenstrahlung (nur Kontinente) 1750 Wind ,65 0,5 0,2 0,4 0,1 0,15 Quelle: Dr. Joachim Nitsch, DLR, Stuttgart Globale Verteilung der Potenziale für Sonnenenergie (Fotovoltaik) Globale Verteilung der mittleren jährlichen Globalstrahlung Quelle: G. Czisch,

11 Globale Verteilung der Potenziale für Sonnenenergie (Solarthermie) Globale Verteilung der mittleren jährlichen direkten Sonnenstrahlung Quelle: G. Czisch, Globale Verteilung der Potenziale für Windenergie Jahreserträge von Windkraftanlagen Globale Verteilung der mittleren jährlichen Volllaststunden Quelle: G. Czisch,

12 Globale Verteilung der Potenziale für Windenergie Jahreserträge von Windkraftanlagen Globale Verteilung der saisonalen Schwankungen (Verhältnis der Volllaststunden Juli/Januar) der Stromproduktion aus Windkraftanalgen Quelle: G. Czisch, Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Stromerzeugung in Mrd. kwh (TWh) /Jahr 24

13 Erneuerbare Energien in Deutschland im Jahr 2014 Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung im 1. Halbjahr 2014: ca. 31% (mehr als jeder andere Energieträger) Derzeit installierte Leistungen (Stand: ) Photovoltaik: 37 GW Wind: 34,6 GW (Onshore: 34,0 GW; Offshore: 0,6 GW) Rekorde: 11. Mai 2014: Bei einem Gesamtbedarf von 59 GW wurden 73% aus erneuerbaren Energien gedeckt 9. Juni 2014: Solaranlagen lieferten eine Leistung von 23 GW; dies entsprach erstmals mehr als der Hälfte (51%) des deutschen Strombedarfs Quelle: Fraunhofer ISE, 2014 Weltweite Investitionen in erneuerbare Energien nach Technologie Investitionen nach Technologie (Mrd. $) Wind Solar Biomasse Geothermie Wasserkraft Bio-Kraftstoff Bio-Kraftstoff Wasserkraft Geothermie Biomasse Solar Wind Seit 2010 globale Investitionen über 200 Mrd US$ Größter Anteil an den Investitionen ist seit einigen Jahren Solarenergie (PV) Rückgänge der globalen Investitionen v.a. durch Rückgänge in Europa begründet Quelle: BNEF / UNEP Global Trends in Renewable Energy Investments

14 Beobachtung: Winderträge von vielen Windanlagen sind rückläufig Jahres-Winderträge in Deutschland als % vom Erwartungswert Im Vergleich zu früheren Jahren liegt die Windausbeute meist unter den Erwartungen Entscheidend für den Windertrag in einem Jahr ist die NAO und die damit verbundene Großwetterlage Positive NAO windreiche, milde und nasse Winter Quelle: BWE Bundesverband Windenergie Negative NAO kalte, trockene Winter Trend bei mittleren Windgeschwindigkeiten Arktischer Oszillationsindex (AO) in den letzten 20 Jahren (Quelle: Cohen et al., 2012) Positive Phase = windreiche, milde Winter in Europa Negative Phase = windarme, strenge Winter in Europa Signifikanter Rückgang der AO passt gut zu einem Rückgang der europäischen Wintertemperaturen seit ca Hält der Trend an, ist mit tendenziell weiter sinkenden Winderträgen in Mitteleuropa zu rechnen.

15 Klimawandel verringert Temperaturgradienten hohe-niedrige Breiten Veränderung des mittleren Windertrags Rückgang der mittleren Winde auch im Modell sichtbar Starke arktische Erwärmung verringert den mittleren Temperaturgradienten zu den niedrigen Breiten Signifikanter Rückgang des mittleren Windes seit den 90er Jahren in der Höhe, aber auch am Boden um ca. 5-15% besonders im Winter Mittlere Winde auf einer Höhe von ca. 5 km (500 hpa) zwischen 60 N-40 N und 140 W-0. Daten aus NCEP/NCAR Reanalysen. Angabe in m/s Quelle: Francis & Vavrus, Jahresgang der Auslastung von Windkraftanlagen in Deutschland, Veränderungen durch den Klimawandel Quelle: Gerstengarbe, PIK, Konferenz: Klimafolgen für Deutschland, 2012, HU Berlin

16 Veränderungen der Auslastung von Windkraftanlagen in Deutschland durch den Klimawandel Quelle: PIK, Konferenz: Klimafolgen für Deutschland, 2012 Projektion mittlerer Windgeschwindigkeiten (global) bis Ende des 21. Jahrhunderts Mittlere Windgeschwindigkeiten im Winter könnten in Mittel- und Nordeuropa langfristig zunehmen Averaged changes from a 19-member ensemble of CMIP3 GCMs in the mean of the daily averaged 10-m wind speeds for the period relative to (% change) for December to February (left) and June to August (right) plotted only where more than 66% of the models agree on the sign of the change. Black stippling indicates areas where more than 90% of the models agree on the sign of the change. (Source: SREX, 2012)

17 Erwartete Auswirkungen des Klimawandels für Erneuerbare Energien Windkraftanlagen: in den meisten Regionen leichte Zunahme der Auslastung zu erwarten, aber fast ausschließlich auf Winterhalbjahr beschränkt PV Effizienz sinkt mit steigenden Temperaturen Potenzielle Veränderungen von Sonnenscheindauer und Strahlungsintensität in notwendig hoher regionaler Auflösung noch weitgehend unklar Wasserkraftwerke: in vielen Regionen auf Grund sinkender Abflüsse Reduktion der Energieerzeugung vor allem im Sommerhalbjahr Biomasse: in den meisten Regionen mit ausreichender Wasserverfügbarkeit Anstiege der Produktivität Sturmschäden an Windkraftanlagen

18 Der letzte Winter (2013/14) brachte die aktivste Sturmsaison in UK seit mehr als 100 Jahren Frequency of very severe winter storms across the UK since 1900 (as defined by UK Jenkinson Gale Index 1 ) 1 UK Jenkinson Gale Jenkins Index (G): Based on a formula including wind flow and shear vorticity calculated numerically out of sea-level pressure at specific grid points around the British Islands. G > 50 is definied as a very servere storm No clear trend can be determined with respect to the frequency of severe storms in UK since 1900 Source: Cornes, R. (2014): Special Issue, Weather Sturmschäden an PV-Anlagen

19 Hagelschäden an PV-Anlagen ( ) Schäden durch Schneelast an PV-Anlagen

20 Schäden durch Blitzschlag an PV-Anlagen Typischer Überspannungsschaden im Kontaktbereich einer Siliziumphotovoltaikzelle Rolle der Versicherungswirtschaft Absicherung der hauptsächlichen Risiken für Investoren in Erneuerbare Energien Schadenursachen Diebstahl Blitzschlag / Überspannung Hagel Sturm Schneedruck Volatilität von Wind und Sonne Technische Langzeit-Performance Quelle: Munich Re 40

21 Pixelio/margot kessler pixelio/rainer sturm Neue Technologien Munich Re Versicherungslösungen Solar Leistungsgarantiedeckung für PV-Module Absicherung einer Leistungsverschlechterung von Photovoltaik-Modulen innerhalb einer 25-jährigen Deckungslaufzeit. Diese Leistungsgarantie sagt mindestens 90% der Leistung in den ersten zehn Jahren und mindestens 80% in den restlichen 15 Jahren zu. Die Versicherungslösung entlastet Modulhersteller von Kapitalvorsorgen für mögliche Garantiefälle und bringt Investoren Erleichterung bei der Finanzierung von Solaranlagen. Quelle: Munich Re 41 Neue Technologien Munich Re Versicherungslösungen Wind Erste Garantieversicherung für Windkraftanlagen Munich Re versichert die Garantieleistungen eines deutschen Windkraftanlagenbauers. Dieser gewährt seinen Kunden eine technische Garantie von fünf Jahren. Deckungsumfang: Absicherung von Serienschäden aufgrund Konstruktions-, Material- und Ausführungsfehler. Die Deckung wird für die Produktion von Komponenten oder für die Fertigstellungen von Anlagen abgeschlossen und läuft bis zum Ende des Garantiezeitraums. Die Absicherung des finanziellen Risikos schafft finanzielle Entlastung für den Anlagenbauer und durch zusätzliche Sicherheit Anreiz für Käufer und Investoren. Quelle: Munich Re 42

22 Neue Technologien Munich Re Versicherungslösungen Lack of sun Versicherung Gedecktes Risiko Versichertes Event Schaden- Definition Erforderliche Daten Signifikantes Unterschreiten der errechneten Leistung einer PV-Anlage aufgrund zu geringer Sonneneinstrahlung im Gebiet der installierten Anlage. Höhe der jährl. Globalstrahlung fällt unter einen vordefinierten Trigger, daher fällt die jährliche Leistung unter die geplante Leistung der PV-Anlage. Geplante jährliche Leistung abzüglich der aktuellen jährlichen Leistung eines Jahres innerhalb der Versicherungsperiode multipliziert mit dem Einheitspreis abzüglich eines vereinbarten Selbstbehalts. Daten der Globalstrahlung, gemessen an der nächsten Wetterstation (für mindestens 15 Jahre) Kenndaten der PV Anlage Quelle: Munich Re 43 Volatilität der Globalstrahlung in Deutschland: strahlungsarmes Jahr 2010, strahlungsreiches Jahr 2011

23 Klimawandel ist eines von nur zwei Strategischen Themen Die drei Säulen der Munich Re Klimastrategie RISIKOMESSUNG Analyse von Naturgefahren und Auswirkungen des Klimawandels GESCHÄFTSPOTENTIALE Führender Anbieter von Risikotransferlösungen für Erneuerbaren Energien / Neuen Technologien CO 2 Vermeidung / Klimaneutralität INVESTMENT Neue (direkt) Investitionsmöglichkeiten Initiierung und Begleitung von Lösungsansätzen / Projekten (z.b. MCII) 45 Munich Re als Investor in erneuerbare Energien (RENT) Windparks im Inland; Photovoltaik Anlagen in Italien, Spanien und Deutschland Netze Rückgrat der Versorgung, Basis für Smart Grid Photovoltaik Beteiligung an 42 Anlagen in Spanien und Italien Photovoltaik Erwerb von vier Anlagen in Italien Photovoltaik Erwerb von einer Anlage in Spanien (Teneriffa) (~ 100 MW) Beteiligung (~ 170 MW) (~ 30 MW) (~ 7 MW) Ziel: 8 Mrd. in Infrastruktur, Erneuerbare Energien und neue Technologien davon ca. 4 Mrd. Eigenkapital (2,5 Mrd. in Erneuerbare Energien, 1,5 Mrd. in Infrastruktur) und 4 Mrd. Fremdkapital. Bildquelle: pixelio.de

24 Munich Re: Risikotransfer-Lösungen für Erneuerbare Energien seit den 1970-ern Quelle: Munich Re 47 Klima und Energieerzeugung ein aktuelles Forschungsthema Themen: State-of-the-science and challenges in weather and climate for the energy sector Wind and solar resource assessments Wind and solar forecasting for energy operations Hurricane, heat waves, drought forecasting for the energy sector Climate change impact on energy resources, investments, demand and production Weather and climate data to inform energy finance and insurance

25 Services für Erneuerbare Energien Beispiel DWD Services für Erneuerbare Energien Beispiel UK Met Office

26 Zusammenfassung: Der Klimawandel stellt eines der größten Risiken für die Menschheit in diesem Jahrhundert dar Der Schlüssel zum Klimaschutz ist der rasche Umstieg auf Erneuerbare Energien Nahezu alle Erneuerbaren Energien werden von meteorologischen Parametern beeinflusst -> langfristiges Potenzial wird von den Klimabedingungen am jeweiligen Ort bestimmt Basis für Investitionen in Erneuerbare Energien sind möglichst hoch auflösende Klimadaten v.a. für Sonnenstrahlung und Windgeschwindigkeiten Investitionen in Erneuerbare Energien sind langfristiger Natur -> Analysen zu Veränderungen durch den Klimawandel sind von großer Bedeutung Wetterextreme (Blitzschläge, Hagel, Orkanböen, Starkniederschläge) können Schäden an Anlagen von Erneuerbaren Energien verursachen Versicherungsunternehmen unterstützen den Umstieg auf Erneuerbare Energien durch eigene Investitionen in diese und die Übernahme von zum Teil neuartigen Risiken für Investoren und Betreiber. Vielen Dank für Ihr Interesse Peter Höppe