Szenario Modellierung am Beispiel DESERTEC. Research Days, Bad Boll,

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1 Szenario Modellierung am Beispiel DESERTEC Franz Trieb Research Days, Bad Boll, Folie 1

2 DESERTEC Vision: HGÜ-Stromautobahnen verbinden gute Produktionsstandorte mit großen Verbrauchszentren Folie 2

3 Studien MED-CSP TRANS-CSP AQUA-CSP Ermittlung der erneuerbaren Energiepotentiale für die nachhaltige Produktion von Elektrizität und Trinkwasser in 50 Ländern Europas, Nordafrikas und des Mittleren Ostens unter Berücksichtigung der Option solarthermischer Kraftwerke. Folie 3

4 Insgesamt 50 Länder untersucht.. Europa (EU) Skandinavien West Europa Ost Europa Süd-Ost Europa Westliches Asien Nordafrika Arabische Halbinsel Middle East & North Africa (MENA) Folie 4

5 Nachfragemodelle Folie 5

6 Ermittlung der Nachfragepotenziale Historische und aktuelle Nachfrage Historisches und zukünftiges Bevölkerungswachstum Historisches und zukünftiges Wirtschaftswachstum Historische und zukünftige Korrelation von Wirtschaft, Bevölkerung und Energiebedarf (Grad der Entkopplung Effizienzpotenziale) voraussichtliche Entwicklung des Energiebedarfs (unter den jeweils getroffenen Annahmen) Folie 6

7 TRANS-CSP: Strombedarf in Europa (ohne Elektromobilität) Gross Electricity Consumption [TWh/y] Europa Bevölkerung: 600 Mio. konstant Wirtschaft: /cap/a Effizienz: Modernisierung Year Difference to Trend Norway Sweden Finland Iceland Denmark United Kingdom Ireland Germany Switzerland France Netherlands Luxembourg Belgium Austria Portugal Spain Italy Greece Bosnia-Herzegovina Serbia & Montenegro Croatia Macedonia Slovenia Turkey Romania Hungary Bulgaria Slovak Republic Czech Republic Poland Folie 7

8 MED-CSP: Strombedarf im Mittleren Osten und Nordafrika (MENA) Gross Electricity Consumption [TWh/y] MENA Bevölkerung: Mio. Wirtschaft: /cap/a Effizienz: überwiegend modern Year Diff.to Trend Morocco Algeria Tunisia Libya Egypt Yemen UAE Saudi Arabia Qatar Kuwait Bahrain Oman Syria Lebanon Jordan Israel Iraq Iran Folie 8

9 Technologieoptionen und Angebotspotenziale Folie 9

10 Portfolio technischer Möglichkeiten (z.b. Strom) Effizienz Kohle, Braunkohle Erdöl, Erdgas Kernspaltung, Kernfusion Wasserkraft Biomasse Solarthermische Kraftwerke Geothermie (Hot Dry Rock) Windenergie Photovoltaik Wellen / Gezeiten ideal gespeicherte Energieträger speicherbare Energieträger fluktuierende Energieträger unterschiedliche Rollen im zukünftigen Energiemix Folie 10

11 Ermittlung der Angebotspotenziale Räumliche Verteilung der Ressourcen Zeitliche Schwankungen des Angebots, Ausgleichseffekte Flächenausbeute, Landbedarf Ausschlussflächen Technische und wirtschaftliche Potenziale Potenzielle Anteile im zukünftigen Energiemix Folie 11

12 Erneuerbare Energiepotenziale in Europa, Mittlerer Osten, Nordafrika Biomasse (0-1) Geothermie (0-1) Solar (10-250) Max Windkraft (5-50) Wasserkraft (0-50) Min Stromertrag in GWh/km²/a Folie 12

13 Zielfunktion und Leitplanken Es kommt nicht darauf an, die Zukunft vorauszusagen, sondern darauf, auf die Zukunft vorbereitet zu sein. Perikles, (um v. Chr.) Folie 13

14 Definition einer Zielfunktion: z.b. Nachhaltigkeit sicher verschiedene, sich ergänzende Quellen und Reserven Lastdeckung nach Bedarf langfristig verfügbare Ressourcen bereits sichtbare und zeitnah ausbaubare Technologie kostengünstig niedrige Kosten keine langfristigen Subventionen umwelt- und sozial kompatibel geringe Emissionen Klimaschutz geringe Risiken fairer Zugang HGF 2001 Global zukunftsfähige Entwicklung Folie 14

15 Beispiele für Leitplanken harte Leitplanken Ressourcenpotenziale Ressourcenverfügbarkeit Umweltverträglichkeit Versorgungssicherheit veränderliche Leitplanken Energiepolitik Tarifstruktur Konkurrenzfähigkeit Technologieoptionen Folie 15

16 Versorgungsmodelle, Auswirkungen und Schlussfolgerungen Folie 16

17 Ökonomische Potenziale vs. Bedarf in EU-MENA > Solar Elektrizität [TWh/a] Wie sieht ein nachhaltiger Mix aus? Geothermal Wasserkraft Wind Biomasse Wellen, Gezeiten Entsalzung MENA 2000 Europa 0 Potenziale Bedarf 2000 Bedarf 2050 Folie 17

18 Installierte Leistung und Spitzenlast in EUMENA Installierte Leistung [GW] h/a 2000 h/a Ferntransport Entsalzung Photovoltaik Wind 2000 Geothermie Wasserkraft 1600 Biomasse Wellen / Gez Solarth. Kraftw. Öl und Gas 800 Kohle 400Nuklear Gesicherte Leistung Spitzenlast 100 % Verfügbarkeit + 25 % Reservekapazität Folie 18

19 Deutschland 2050 Die Rolle variabler und flexibler Energiequellen in einem 90% EE Szenario. Installierte Leistung: Photovoltaik: Wind Onshore: Wind Offshore: Laufwasserkraft : DESERTEC: Import Norwegen Geothermie: Biomasse: Abfälle: Erdgas: 45 GW 40 GW 27 GW 6 GW 16 GW 4 GW 4 GW 7 GW 4 GW 63 GW var. EE flex. EE flex. konv. Leistung (MW) Leistung (MW) Kohle Gas Kernkraft Datum Sommerwoche Datum Winterwoche Wasserstoffspeicher Pumpspeicher Gasturbinen Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore DESERTEC Norwegen Import Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last Wasserstoffspeicher Pumpspeicher Gasturbinen Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore DESERTEC Norwegen Import Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last Folie 19

20 Kraftwerkspreise sinken mit steigender Kapazität Investition [ /kw] Installierte Leistung [MW] weto 2005 Folie 20

21 Brennstoffpreise : Erdgas Russland x 4.6 Rohöl x 5.9 Kraftwerkskohle Australien x Folie 21

22 Der beste Zeitpunkt für EE Investitionen ist? 120 Specifische Stromkosten (relativ) Fall 1 Fall 2 Fall 3 Fossil Zeitschritt (ca. 10a) 1. Sobald die EE Technologie verfügbar ist? 2. Wenn Brennstoffpreise über EE Basiskosten ansteigen? 3. Wenn EE konkurrenzfähig sind? Folie 22

23 Der beste Zeitpunkt für EE Investitionen ist? 120 Erneuerbare Energieanteile (relativ) Fall 1 Fall 2 Fall Zeitschritt (ca. 10a) 1. Sobald die EE Technologie verfügbar ist? 2. Wenn Brennstoffpreise über EE Basiskosten ansteigen? 3. Wenn EE konkurrenzfähig sind? Folie 23

24 Der beste Zeitpunkt für EE Investitionen ist? Gesamte Stromkosten (relativ) = (spezifische Stromkosten x Stromanteil) Fall 3 Fall 2 Fall 1 Fall 0 Fossil Zeitschritt (ca. 10a) 1. Sobald die EE Technologie verfügbar ist!! 2. Wenn Brennstoffpreise über EE Basiskosten ansteigen? 3. Wenn EE konkurrenzfähig sind? Folie 24

25 Das EEG: Kosten pro kwh für Haushaltskunden in Deutschland Steuern EEG Steigerung seit 2000 Erzeugungskosten im Jahr 2000 Erneuerbare Energien in Zahlen, BMU 2011 Folie 25

26 Robuste Szenarien (im Sinne von Perikles) 1. Nachhaltigkeit als Zielfunktion 2. Qualität und Stabilität als Weg 3. Leitplanken als Orientierung 4. Kurzfristige Trends und langfristige Wirkungen 5. Konsistenz 6. Bezahlbare Transformationskosten 7. Zielgerichtete Instrumente und Rahmenbedingungen Folie 26

27 Vielen Dank! Energy Policy 42 (2012) Energy Policy 39 (2011) Folie 27