Zur Wirtschaftlichkeit neuer KWK-Anlagen

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1 Zur Wirtschaftlichkeit neuer KWK-Anlagen Dr. Hans-Joachim Ziesing FÖS/IKEM - Stadtwerke-Workshop Berlin, 10. Mai 2011

2 Struktur und Entwicklung der KWK in Deutschland 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.

3 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.

4 KWK-Nutzung in den Ländern der EU-27 im Jahr 2008: KWK-Stromerzeugungsanteil 6,4 35,6 33,6 33,6 24,0 21,1 16,9 15,3 14,2 12,7 12,5 12,5 11,9 11,9 11,0 10,0 9,6 9,6 9,5 8,6 7,0 6,7 46,1 0,3 0,0 3,1 1,9 6, Großbritannien Dänemark Finnland Lettland Niederlande Slowakei Ungarn Polen Österreich Tschechien Litauen Belgien DEUTSCHLAND Portugal Luxemburg EU-27 Bulgarien Rumänien Schweden Italien Estland Spanien Slowenien KWK Anteil an der Stromerzeugung in % Irland Frankreich Griechenland Zypern Malta Quelle: Eurostat, 7/2010,

5 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 2010* 2äquiv. 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!

6 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 %)

7 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.

8 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.

9 Quartalspreise für Strom gemäß KWK-Gesetz : Ein unsicheres Element in der wirtschaftlichen Kalkulation

10 Grenzübergangswerte für Erdgasimporte von 1991 bis 2010

11 EEX-Terminmarkt für Strom 2009 bis 2010 mit Lieferzeit im Januar 2012 und 2013

12 EEX-Terminmarkt für CO 2 von 2008 bis 2010 mit Lieferzeiten im Mitte Dezember 2011 bis 2013

13 KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIX Einfluss der CO 2 -Bepreisung /MWh (KWK) Cogix (Future Y+1) Cogix ohne CO2 (Future Y+1) M M M M M M M M01 Quelle: Matthes/Ziesing, Wirtschaftlichkeit von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen. Studie für den Verband kommunaler Unternehmen e.v. (VKU). Berlin, Januar 2011.

14 Ein Navigator: KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIX Aussagekräftige Orientierung für Anlagenbestand & Neubau COGIX (Anlegbarer) Barwert bei 12,0%, 15 Jahren und 5500 h/a Wirtschaftlichkeitsbereich für Neuinvestitionen (Anlegbarer) Barwert bei 8,0%, 15 Jahren und 5500 h/a /MWh el 50 /kw(el) Jan 03 Jul 03 Jan 04 Jul 04 Jan 05 Jul 05 Jan 06 Quelle: Matthes/Ziesing, Wirtschaftlichkeit von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen. Studie für den Verband kommunaler Unternehmen e.v. (VKU). Berlin, Januar Jul 06 Jan 07 Jul 07 Jan 08 Jul 08 Jan 09 Jul 09 Jan 10 Jul 10 0

15 Details zur Wirtschaftlichkeitsrechnung Entwicklung wirtschaftlichkeitsrelevanter Parameter sowie wesentliche Annahmen zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit von KWK-Anlagen Fördermaßnahmen zugunsten der KWK Behandlung des Emissionshandels nach 2012 Ergebnisse mit und ohne Förderung

16 Annahmen zu den Brennstoffeinstandspreisen 1. Bei den Mini-KWK bis zu den 2 MW BHKW werden die Gaspreise lt. Eurostat für die entsprechenden Verbrauchergruppen unterstellt (von 40 bis 66 Euro/MWh). 2. Bei den großen KWK-Anlagen auf Erdgasbasis werden die Importpreise für Erdgas im Durchschnitt der Jahre 2007 bis 2009 zzgl. 4 Euro/MWh für Strukturierung u.ä. angesetzt (rund 25 Euro/MWh + 4 Euro/MWh). 3. Für das untersuchte Biomasse-HKW wird von Brennstoffeinsatzkosten von 40 Euro/MWh ausgegangen. 4. Bei Kraftwerkskohle wird der Durchschnitt der Kosten für die entsprechende Drittlandskohle in den Jahren 2006 bis 2009 angenommen (rund 85 Euro/t SKE bzw); zzgl. Transportkosten von 10 Euro/t SKE ergeben sich 95 Euro/t SKE frei Kraftwerk, entsprechend knapp 12 Euro/MWh Brennstoffeinsatzkosten.

17 Annahmen zu den spezifischen Wärmeerlösen 1. Grundüberlegung: Wärmeerzeugung aus KWK-Anlagen konkurriert mit einer Wärmeerzeugung aus anderen Anlagen 2. Bei Mikro- und Mini-KWK-Anlagen wird der Erdgaspreis unter Berücksichtigung eines Jahresnutzungsgrades von 90 % bei einem alternativ eingesetzten Brennwertkessel zugrunde gelegt. Verteilungskosten bleiben außer Betracht. 3. Beim 2 MW-BHKW wird der entsprechende Erdgaspreis unter Berücksichtigung des Jahresnutzungsgrades eines alternativ eingesetzten Heizkessels abzüglich spezifischer Verteilungskosten für das Nahwärmenetz von 10 Euro/MWh unterstellt. 4. Bei den großen Anlagen (30 MW und mehr) wird von den unterstellten Brennstoffeinsatzkosten ausgegangen und mit einem Wärmefaktor von 1,3 gerechnet; daraus folgen spezifische Wärmeerlöse von 38 Euro/MWh.

18 Annahmen zu den spezifischen Stromerlösen 1. Grundüberlegung: Bei den Stromerlösen wird eine vollständige Einpreisung der Kosten für die entstehenden CO 2 -Emissionen angenommen. Dabei wird unterstellt, dass sich die Einpreisung nach einem Steinkohlenkraftwerk als Grenzkraftwerk richtet (Annahme: 1 kg CO 2 /kwh). 2. Bei den Mikro-und Mini-KWK und den 2 MW BHKW werden jeweils die Strompreise lt. Eurostat für die entsprechenden Verbrauchergruppen unterstellt ( grid parity ). 3. Für die großen Anlagen (30 MW und mehr) werden die Futures für 2012 mit einem mittleren Wert von etwa 55 Euro/MWh zugrunde gelegt. Unter Abzug eines eingepreisten CO 2 -Betrags von 15 Euro/t CO 2 (entsprechend 15 Euro/MWh) wird mit 40 Euro/MWh gerechnet.

19 Annahmen zum Emissionshandel nach 2012 in Anlehnung an EU-ETS-Richtlinie 2009/29/EC vom % Auktionierung der Stromerzeugung der KWK-Anlagen von Beginn an 2. Für die Wärmeerzeugung gilt ein Wärmebenchmark in Höhe von einheitlich 224 g CO2/kWh 3. Für die Zuteilung im Jahr 2013 wird dieser Benchmark mit 80% (0,8) multipliziert; dieser Multiplikator reduziert sich bis 2027 auf null. 4. Im Ergebnis bedeutet diese Regelung, dass von 2027 an auch die Wärmeerzeugung aus der Kraft-Wärme-Kopplung vollständig der Auktionierung unterliegt. 5. Für neue KWK-Anlagen wird der lineare Reduktionsfaktor von 1,74% angewendet.

20 Zusammenfassung wesentlicher Annahmen zur wirtschaftlichen Bewertung von KWK-Anlagen Technische Kennziffern Fixe Kosten Variable Kosten/Erlöse Allgemein KWK- Förderung Planungshorizont Einheit Jahre Realzinssatz/Diskontierungssatz % Preis CO 2 -Emissionsrechte /t CO 2 Micro- Mini- Mini- Biomasskohle Stein- KWK auf Erdgasbasis KWK KWK KWK 0,005 0,05 0, Stromkennzahl (leistungsbezogen) kw el /kw th 0,41 0,58 0,60 0,76 0,75 0,91 1,05 2,00 0,75 0,38 Nettoleistung elektrisch MW el 0,005 0,050 0,170 2,0 30, ,0 320 Jahresnutzungsdauer elektrisch (netto) h/a Jahresnutzungsdauer thermisch (netto) h/a Brennstoffausnutzung %/100 0,89 0,85 0,85 0,85 0,85 0,86 0,80 0,75 0,80 0,75 Brennstoffverbrauch GWh/a 0,117 0,961 3,200 32, Spez.Investitionskosten (einschl.bauzinsen) /kw el Investitionen (einschl.bauzinsen) Mio. 0,025 0,125 0,289 2, Personalaufwand Personen 0,004 0,007 0,011 0, Spezifische Personalkosten 1000 /P*a Instandhaltung % der Inv. 5,0 5,0 5,0 5,0 2,0 2,0 2,0 2,0 5,0 1,5 Verwaltung,Versicherung (p.a.) 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Brennstoffkosten (ggf. inkl. Verteilungskosten) Stromerlöse - ohne CO 2 -Einpreisung /MWh Vermiedene Netzkosten Wärmeerlöse (frei Kraftwerk) Sonstige Kosten (strombezogen) /MWh el 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Sonstige Kosten (wärmebezogen) /MWh th 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 KWK-Zuschläge lt. KWKG2009 ct/kwh 5,11 5,11 2,99 2,18 1,77 1,55 1,51 1,50 1,50 1,50 Absoluter Barwert (8 %; Laufzeit) 0,011 0,108 0,145 1,247 13,3 39,8 129,3 229,5 2,5 62,7 Mio. Absoluter Barwert (12 %; Laufzeit) 0,009 0,091 0,129 1,108 11,8 35,3 114,8 203,9 2,3 55,7 10/15/20 8; 12 kein CO 2 -Handel 15; 25; 35

21 Kapitalwerte von KWK-Anlagen (Auktionierung: Referenzfall ohne CO 2 -Einpreisung und ohne Förderung)

22 Kapitalwerte von KWK-Anlagen (Auktionierung: Referenzfall mit 100%-CO 2 -Einpreisung, ohne Förderung)

23 Kapitalwerte von KWK-Anlagen (Auktionierung: Referenzfall mit 100%-CO 2 -Einpreisung, mit Förderung)

24 Kapitalwerte von KWK-Anlagen (Auktionierung: Ungünstige Variante mit 100%-CO 2 -Einpreisung, mit Förderung)

25 Ein kurzes Fazit zur Wirtschaftlichkeit Unter Referenzbedingungen und ohne CO 2 -Einpreisung überschreitet keine der untersuchten KWK-Anlagen ohne Förderung die Wirtschaftlichkeitsschwelle. Die Situation verbessert sich unter Berücksichtigung des Emissionshandels 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 fast alle Anlagen - vor allem bei höheren Zertifikatspreisen - die Wirtschaftlichkeitsschwelle. Die bestehenden Risiken für das 25%-Ziel machen ein kontinuierliches Monitoring und ggf. eine Anpassung des Förderregimes notwendig.

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

27 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.

28 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.

29 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Hans-Joachim Ziesing Fasanenstraße 62 D Berlin

30 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: