Energiewirtschaft 2050

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1 Energiewirtschaft 2050 Netzsicherheitsbeirat Wien, 8. November 2011 Heinz Stigler Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation der Technischen Universität Graz Netzsicherheitsbeirat 1 von 31

2 Wesentliche Problemstellungen Weltbevölkerung steigt Lebensstandard steigt Weltweite Energienachfrage steigt Konkurrenz um Welt-Energievorkommen EU ist Primärenergie-arm Klimaproblematik 2 von 30

3 Bevölkerungspyramide 3 von 30

4 Prognose Weltbevölkerung 4 von 30

5 Weltbevölkerung nach Regionen Quelle: World Energy Outlook von 30

6 Entwicklung Weltenergiebedarf Quelle: World Energy Outlook von 30

7 Messung CO 2 -Emissionen Mauna Loa 7 von 30

8 Warum jetzt handeln? 8 von 30

9 CO2-Stabilisierung Energievermeidung Energieeffizienz Exergienutzung Europäische Energien Erneuerbare Energien Marktorganisation Netze Aufgabenstellungen 9 von 30

10 CH: Endenergienachfrage nach Energieträgern BAU / Neue Politik 10 von 30

11 CH: Strom-Nachfrage und Deckungsbedarf 11 von 30

12 CH: Strom-Angebot und Effizienzeinsparungen 12 von 30

13 CH: Elektrizitätsnachfrage nach Verwendungszweck 13 von 30

14 Aufkommen: 1689,2 PJ Öl: 695,7 PJ Kohle: 170,5 PJ Raffinerie Energieflussbild 2005 nichtenerget. Verbrauch Export, Lager Eigenbedarf, Verluste V D Nutzenergie: 666,6 PJ Gas: 402,9 PJ Kokerei Hochofen H,WW Iö RES: 189,1 PJ HW KWK M Strom: 73,4 PJ Wasserkraft: 157,6 PJ thkw WKW EDV,B,El Umwandlungs- Verluste: 140,7 PJ Anwendungs- Verluste: 438,6 PJ Datenquelle: Österreichische Energieagentur 14 von 30

15 Aufkommen: 1741,5 PJ Öl: 729 PJ Kohle: 178,5 PJ Gas: 413,8 PJ RES: 189,1 PJ Strom: 73,4 PJ Kokerei Raffinerie Wasserkraft: 157,6 PJ Hochofen Exergieflussbild 2005 HW KWK thkw WKW nichtenerget. Verbrauch Export, Lager Eigenbedarf, Verluste V D H,WW Iö M EDV,B,El Umwandlungs- Verluste: 191,3 PJ Nutzexergie: 374,4 PJ Anwendungs- Verluste: 722 PJ 15 von 30

16 Flußbild der technischen Arbeitsfähigkeit 1956 W C M B feste Brennstoffe flüssige Brennstoffe Erdgas, Kohlegas Strom Rohwasserkraft Nutz- Exergie Verluste Quelle: Bundesministerium für Handel und Wiederaufbau, von 30

17 Physikalisches Modell: z.b. Wasserkraft Monatl. Erzeugung aus Wasserkraft [TWh] 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Modellierung der Laufwasserkraft-Erzeugung in Österreich basierend auf Abflussdaten RAV Min/Max Q50 Q25/Q75 Q10/Q90 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 17 von 30

18 Windkraft-Modellierung 1,0 Simulierte monatliche Stromerzeugung aus Windkraft in Deutschland, basierend auf Windmessdaten an 12 Standorten Einspeisung bezogen auf die installierte Leistung in MW/MW 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 jan feb mar apr mai jun jul aug sep okt nov dez Mittelwert q0 (Min) q5 q25 q50 q75 q95 q1 (Max) Datenquelle: OEMAG 18 von 30

19 PV- und Wind-Erzeugungscharakteristiken Erzeugungsfaktoren Wind und PV für eine NUTS Ebene ES und CZ % in s V A R s e d il te n - A r to k g s fa n g u u e E rz Monat Wind - Spanien Wind - Tschechien PV - Spanien PV - Tschechien Die monatliche Charakteristik der RES-Einspeisung wird europaweit auf NUTS2-Ebene modelliert. 19 von 30

20 Wohlfahrtsökonomisch erforderliche Marktorganisation Voraussetzungen: Spitzenlastbepreisung Zwei-Perioden mit bestimmter Zeitvorgabe Nachfrage ist vorhersehbar Nachfrage in der Periode bleibt konstant Variablen Betriebskosten b linear von erzeugter Menge abhängig Kapazitätskosten β linear von installierter Kapazität abhängig 20 von 30

21 Lastdiagramm und Nachfragekurven Netzsicherheitsbeirat 21 von 31

22 Wohlfahrt - Ermittlung Wohlfahrt in der Schwachlastperiode Wohlfahrt in der Starklastperiode (inklusive Kapazitätskosten) 22 von 30

23 Wohlfahrtsökonomische Preis-Verhältnisse Maximieren der Wohlfahrt Optimale Preise 23 von 30

24 Gesamtes realwirtschaftliches Modell 24 von 30

25 ATLANTIS Systemabbildung Regelzone B (Marktgebiet B) Regelzone (Marktgebiet) D Regelzone A (Marktgebiet A) G G G Import Import MCP(A) Regelzone C Lastfluss im vermaschten Netz Engpass Engpass Engpass Redispatch Regelleistung einschalten ausschalten p PDSM p p NTC NTC MCP(B) MCP(C) q q q Marktsystem, Wirtschaft,... Elektro technik, Physik, Klima,... Elektrizitäts unternehmen im Zeitverlauf (Kraftwerke, Handel, Bilanz, GuV,...) Markt 25 von 30

26 Leistungsdeckung zur Jahreshöchstlast Beispiel: Netzbereich AT+DE, Jan gesicherte Leistung gesicherte Leistung mit Wartungsoptimierung Summenwahrscheinlichkeit Last Reserve Kernkraftausstieg in DE Leistung in GW 26 von 30

27 Marktgebiete und Handelsflüsse 27 von 30

28 Einordnung der Funktion heutiger Strombörsen Bsp. Strombörse für SEE: Jänner 2020 Marktpreis Strombörse Jänner 2020 Off-Peak Szenariogebiet: Südosteuropa BAU -Basisszenario blau: Angebot (Überschusskapazitäten) schwarz: Nachfrage (unter eigenen Erz.Kosten) 28 von 30

29 Verbundnetz : Hin-und-Her-Übersetzung Verbundnetz Brüssel: transmission network Binnenmarkt-Richtlinien etc. Brüssel: transmission network Übertragungsnetz ursprüngliche Funktion des Verbundnetzes im Begriff verloren! (s.a.: NTC, PDTF.) 29 von 30

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 30 von 30