Energielandschaft 2050: Elektrisch und innovativ

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1 Fraunhofer IWES Energiesystemtechnik BNetzA Wissenschaftsdialog Dr. Stefan Bofinger Bonn, 21. September 216 Energielandschaft 25: Elektrisch und innovativ

2 Langfristige Klimaziele Anforderungen an die Umsetzung der Energiewende Ambitionierte Klimaziele 25 von minus 8% bis 95% gegenüber 199 Für Energiesektor sehr großer Einfluss auf noch zulässige Emissionen 14 Emissionen [Mio. t CO2-Äqu.] ? 199 DE 25 DE Emissionen [Mio. t CO2-Äqu.] % 25-85% Ef f Flugverkehr energetische Emissionen Rest int. Schiffsverkehr nichtenergetische Emissionen

3 Wieviel Strom brauchen wir zukünftig? Neue Stromverbraucher? Bisheriger Bestandteil der Szenarien: Elektromobilität und Wärmepumpen Power-to-Gas Was kommt alles noch? Oberleitungs-Lkw Wärmepumpen in der Industrie und Fernwärme Power-to-Heat Elektrische Verfahren in der Industrie

4 Wieviel Strom brauchen wir zukünftig? Neue Stromverbraucher? Bisheriger Bestandteil der Szenarien: Elektromobilität und Wärmepumpen Power-to-Gas Was kommt alles noch? Oberleitungs-Lkw Wärmepumpen in der Industrie und Fernwärme Power-to-Heat Elektrische Verfahren in der Industrie

5 Vergleich von 4 Zielszenarien 25 mit -8% Treibhausgase Sehr große Bandbreite des Strombedarfs zur Zielerreichung Gründe?

6 Treiber für die Höhe des Strombedarfs Definition -8% Treibhausgase / Biomasse / Effizienz

7 Alternativen zu EE-Strom? Begrenzte Alternativen zu einer nationalen Erzeugung auf Basis von Windkraft und PV Große Bandbreiten des Treibers Verfügbarkeit von Biomasse Langfristige Rolle der Biomasseimporte? Begrenztes technisch -ökonomisches Potenzial für Solarthermie Rolle Stromimporte? Je weniger Biomasse verfügbar ist, um so mehr Windkraft und PV müssen ausgebaut werden

8 Was ist eigentlich Sektorkopplung? Power X oder Verkehr Strom Wärme? Roadmap Gesamtsystem (Projektbeispiel) Endenergieverbrauch [TWh] 534 TWh Phase 1: Ausbau EE Phase 2: Ausbau Infrastruktur Phase 3: Verstärkte Interaktion EE-Strom als zukünftiger Primärenergieträger und Haupttreiber! TWh EE-Anteil Wärme + Kälte Konventionell Wärme + Kälte Strombasiert Stromverbrauch PtG Stromverbrauch konventionell Verkehr konventionell Verkehr Strombasiert 1% 8% 6% 4% 2% 2 %

9 Welche Schlüsseltechnologien sind erforderlich? Große Vielfallt an Technologien aber zwei grundsätzliche Einteilungen: 1. E-Mobilität und Wärmepumpen auch unter Graustrommix 2. PtH und PtG: Verfügbarkeit von Stunden mit 1%EE-Strom Hohe Effizienz Geringe Effizienz Wind / PV E-Mobilität Wärmepumpen Pt H Pt G Pkw: BEV, PHEV, REEV; OH-Lkw, Dezentral. Luft-WP, Sole- WP; Groß-WP in der Industrie und in Wärmenetzen, Elektrodenkessel in der Industrie und in Wärmenetzen; dezentral Heizstäbe, H2, PtG, PtL, Neue el. Verfahren in der Industrie

10 Interaktion EE-Strom-Wärme und Verkehr Fokus 25, sowie Entwicklung dahin und Konsequenzen Randbedingungen Wir kann Europa und Deutschland kostenminimal seine Mindestklimaziele (-8% CO 2 ) erreichen? Was heißt das für den Wärmemarkt, Verkehrssektor und den Technologiemix? Kurzfassung: Endbericht:

11 Bedeutung neuer Stromverbraucher? Strombilanz: Bandbreite von zwei IWES- Klimaschutz -szenarien (DE) Unterscheidung in Neue und Alte Verbraucher? Aus: Projekt "Sektorübergreifende Energiewende" für Agora Energiewende (in Bearbeitung) Stromver brauch/-erzeugung [TWh/a] Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher 21-83% Szenario -95% Szenario Power-to-Liquid Netzverluste Power-to-Gas Oberleitungs-Lkw Speicherverluste E-Pkw Herkömml. Verbrauch Klimatisierung Wärmepumpen EE-Abregelung Power-to-Heat / Industrie-WP Müll-HWK, Klärgas Netzverluste Speicherverluste GT Herkömml. Verbrauch GuD EE-Abregelung Müll-HWK, KWK Klärgas GT Netto-Import GuD KWK Laufwasser Netto-Import Wind-Offshore Laufwasser Wind-Offshore Wind-Onshore Wind-Onshore PV PV

12 Bedeutung neuer Stromverbraucher? Strombilanz: Bandbreite von zwei IWES- Klimaschutz -szenarien (DE) Unterscheidung in Neue und Alte Verbraucher? Schwierig, aber wichtig um Effizienzziele definieren zu können Aus: Projekt "Sektorübergreifende Energiewende" für Agora Energiewende (in Bearbeitung) Stromver brauch/-erzeugung [TWh/a] Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher 21-83% Szenario -95% Szenario Power-to-Liquid Power-to-Gas Oberleitungs-Lkw E-Pkw Klimatisierung Wärmepumpen Power-to-Heat / Industrie-WP Netzverluste Speicherverluste Herkömml. Verbrauch EE-Abregelung Müll-HWK, Klärgas GT GuD KWK Netto-Import Laufwasser Wind-Offshore Wind-Onshore PV

13 Zusammenwirken der Komponenten über den Strommarkt Hohe Bedeutung von neuen flexiblen bzw. hybriden Verbrauchern zur Aufnahme des fluktuierenden EE-Stromangebotes Erneuerbare Erzeugung Konventionelle Erzeugung GW Erzeugung und Strombedarf in Deutschland 25 - Meteo-Jahr 26, 15./16. Kalenderwoche Last Mo Di Mi Do Fr Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa So Wochentag Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore Biomasse Laufwasser Netto-Export Netto-Import Residuallast RL - Im + Ex PSW-Turbine Batteriespeicher Gas GuD/GT BHKW Gas - KWK Wärmepumpen E-Mobilität Klimatisierung Batteriespeicher PSW-Pumpe PtH PtG Abregelung

14 These 1: Wir können doch den Überschussstrom des Stromsektors nutzen? In den vergangen Jahren Diskussion zu 1. Ziele im Stromsektor einen EE-Anteil zu erreichen 2. Ausbau von Wind- und PV um diese Stromsektor-Ziele zu erreichen 3. Negative Residuallast Überschussstrom als Abfallprodukt in anderen Sektoren nutzen Aber EE-Strom muss extra für Verkehr und Wärme/Industrie zugebaut werden Es gibt keinen Überschuss andere Sektoren müssen auch die Kosten tragen. Leistung [GW] Ablösung von Volllaststunden [h] Residuallast - Export Export Import Must-Run-Units Leistung [GW] /9 27/9 29/9 1/1 3/1 5/1 7/1 Tag/Monat Geothermie Holz-/Müll-HKW Wasserkraft Onshore-Wind Offshore-Wind Photovoltaik Last Import/Export

15 These 2: EE-Strom ist doch im Überfluss verfügbar? Technisches EE-Potenzial: PV Dachflächen + Freiflächen: ca GW Offshore GW Onshore GW Hohes Potenzial aber Akzeptanz EE-Strom hohe Effizienz in der Nutzung wesentlich

16 These 3: Alle Anwendungen sind zukünftig strombasiert? EE-Strom wird zentraler Primärenergieträger Es geht weniger um die Frage Alternativen zur Stromnutzung? sondern Wo kann eine effiziente Stromnutzung sinnvoll kombiniert werden mit anderen EE-Ressourcen für eine Dekarbonisierung? 2 Beispiele im Bereich der Wärmenetze KWK-Wärme Wärmepumpe Heizwerk Solarthermie KWK-Wärme Elektrodenkessel Heizwerk Wärmeerzeugung (in GW) Wärmeerzeugung (in GW) Jan. 31. Jan. 2. Mrz. 2. Apr. 2. Mai. 2. Jun. 2. Jul. 1. Aug. 1. Sep. 1. Okt. 1. Nov. 1. Dez. 1. Jan. 1. Jan. 31. Jan. 2. Mrz. 2. Apr. 2. Mai. 2. Jun. 2. Jul. 1. Aug. 1. Sep. 1. Okt. 1. Nov. 1. Dez. 1. Jan.

17 Wichtigste Erkenntnisse Klimaziele nur mit Strom im Wärme- und Verkehrsbereich umsetzbar Windkraft und PV tragende Säulen Strom sollte möglichst direkt genutzt werden (Effizienz und Kosten) Effizienzanwendungen - Wärmepumpen, Elektromobilität Strom zu Wärme Biomassenutzung fokussieren Nischen in den Sektoren Strom-Wärme-Verkehr dort wo man mit Strom nicht direkt hinkommt

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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