Energieversorgung in Europa- Herausforderungen, Optionen, Perspektiven

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1 Energieversorgung in Europa- Herausforderungen, Optionen, Perspektiven Prof. Dr.-Ing. A. Voß Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Universität Stuttgart 73. Jahrestagung der DPG Hamburg, März 2009 Prof. Dr.-Ing. A. Voß Energieversorgung in Europa

2 Energiesituation - Ausgangslage Energieversorgung Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

3 Energie in Europa (EU-27) Primäenergieverbrauch in der EU-27 [EJ/a] Feste Brennstoffe Öl Gas Kernenergie 80 Erneuerbare Energie Andere Importabhängigkeit [%] Energieintensität des BIP [toe/tsd ] ,6 53, % -18% Quelle: EU-Kommission (2009) Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

4 Elektrizität in Europa Bruttostromerzeugung (EU-27) in 2006: 3354 TWh Erzeugungskapazitäten (EU-27) in 2007: 855 GW Bruttostromerzeugungin der EU-27 [TWh] Kernenergie Kohle Öl Erdgas Erneuerbare Energie Andere Öl 7% Andere 6% Kernenergie 16% Wasser 15% Wind 6% Kohle 21% Gas 29% Quelle: EU-Kommission (2009) Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

5 Bruttoelektrizitätserzeugung in Europa: Struktur in ausgewählten Ländern (2006) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% EU27 DE FR IT ES PL NL CZ AT DK HU Others Biomass Wind Hydro Pumped St. Nuclear Others Gas Oil Lignite Hard Coal Source: EUROSTAT (2008) Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

6 Kraftwerkszubaubedarf in der EU Quelle: VGB Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

7 Energiesituation - Ausgangslage Energieversorgung CO 2 -Emissionen und Klimaschutz Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

8 Energiebedingte CO 2 -Emissionen in der EU-27 Energiebedingte CO 2 -Emissionen [Mill. t] Sonstige Haushalte u. GHD Verkehr Industrie Energiewirtschaft Summe: 3963 Mill. t 16,5% 24,4% 16,6% 39,8% 2006 Sektoraler Anteil an den energiebedingten CO 2 -Emissionen [%] Quelle: EU-Kommission (2009). Ohne Internationale Bunker. Ohne LULUCF. Sonstige umfasst die Kategorien Landwirtschaft, Nicht Klassifizierte Emissionen sowie Diffuse Brennstoffemissionen Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

9 CO 2 -Emissionen in Europa: Ausgewählte Länder (2006) ,3 9,7 CO2 energiebedingte Emissionen CO der 2 -Emissionen Energieumwandlung je Einwohner je Einwohner CO2 2 -Emissionen der Stromerzeugung je je Einwohner CO 2 je Einwohner [t/capita] ,9 4,0 8,0 2,8 6,1 5, ,7 0,9 0 Dänemark Deutschland EU-27 Frankreich Schweden Quelle: Eigene Berechnungen nach EU-Kommission (2009) und EUROSTAT (2009). CO 2 der Stromerzeugung umfasst hier jeweils Emissionen aus öffentlicher Strom- u. Wärmeerzeugung Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

10 Nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development) Brundtland Kommission: Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht befriedigen können. Ziel Die Verbesserung der ökonomischen und sozialen Lebensbedingungen aller Menschen, der heute und zukünftig lebenden, mit der langfristigen Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen in Einklang zu bringen. Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

11 Nachhaltige Energieversorgung was ist darunter zu verstehen? Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

12 Nachhaltigkeit und die Nutzung vorratsbegrenzter Ressourcen Ist die Nutzung vorratsbegrenzter Ressourcen (z.b Erdöl und Kohle) mit dem Nachhaltigkeitsprinzip vereinbar? Die Bereitstellung von Energiedienstleistungen erfordert neben dem Einsatz von Energieträgern immer auch den von nichtenergetischen Rohstoffen und Materialien. Stand der Technik bestimmt die technisch-wirtschaftlich verfügbare Energie- und Rohstoffbasis. Eine Nutzung vorratsbegrenzter Ressourcen erfordert eine Gegenleistung: die Ausweitung der technisch-wirtschaftlich verfügbaren Ressourcenmenge. Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

13 Effiziente Ressourcennutzung und Ökonomie Haushälterischer Umgang mit knappen Ressourcen ist ein zentraler Aspekt von Nachhaltigkeit. Auch das allgemeine ökonomische Prinzip zielt auf die Minimierung des Ressourcenverbrauchs ab. Kosten und Preise dienen dabei als Maß für die Ressourceninanspruchnahme. Vollkosten, die die Umweltinanspruchnahme erfassen, sind ein Maß für den gesamten Ressourcenverbrauch. relative Nachhaltigkeit Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

14 Nachhaltige Energieversorgung wenn das Potenzial für die Bereitstellung von Energiedienstleistungen für die nächste Generation größer wird Ausweitung der wirtschaftlich nutzbaren Energie- und Rohstoffbasis die mit der Energienutzung verbundenen Stofffreisetzungen die Assimilationskapazität der Umwelt als Senke nicht überschreiten die Energiedienstleistungen mit möglichst geringem Ressourcenaufwand, einschließlich der Ressource Umwelt bereitgestellt werden Relative Nachhaltigkeit von Energiesystemen lässt sich messen am gesamten Ressourcenverbrauch je Energieeinheit Vollkosten sind Maß für relative Nachhaltigkeit Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

15 Stromerzeugungssysteme auf dem Prüfstand der Nachhaltigkeit Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

16 Spezifischer kumulierter Energieaufwand (KEA) (ohne Brennstoff) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 [kwhprim/kwhel] Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD-Kraftwerk Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5 kw Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1 MW Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

17 Gesamter Rohstoff und Materialaufwand Eisen Kupfer Bauxit [kg/gwh el ] [kg/gwh el ] [kg/gwh el ] Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5 kw Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1 MW Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

18 Kumulierte Emissionen 1200 CO 2 [g / kwh]; SO 2, NOx [mg / kwh] Kohlendioxid Schwefeldioxid Stickoxide Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5 kw Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1MW Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

19 Externe Kosten 3,0 2,5 2,0 Basis: CO2-Vermeidungskosten 19 Euro/t Klimaschäden (Vermeidungskosten) Klimaschäden (Schadenskosten) Materialschäden Ernteverluste Gesundheitsschäden [ -Cent/kWh] 1,5 1,0 Basis: Schadenskosten 2,4 Euro/t 0,5 0,0 Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5kW Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1 MW Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

20 Vollkosten der Stromerzeugung Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5 kw Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1 MW 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 44,0 16,0 46,0 18,0 48,0 20,0 50,0 22,0 Stromgestehungskosten und Externe Kosten [ -Cent/kWh] Stromgestehungskosten Klimaschäden - Vermeidungskosten Externe Kosten (ohne Klimaschäden) Back-up-Kosten Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

21 Entwicklungsmöglichkeiten der Energieversorgung und politische Rahmenbedingungen in Deutschland Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

22 Charakterisierung der Szenarien THG-Reduktionsziele: 2010: -21% 2020: -40% 2030: -50% Referenzszenario (REF) Fortschreibung der Entwicklungen Auslaufen der Kernenergienutzung keine weitergehenden Klimaschutzziele Präferenz Erneuerbare Energien (PEE) Steigende Beiträge Erneuerbarer Energien - Primärenergie 16% in Stromerzeugung 25-30% in 2020 Auslaufen der Kernenergienutzung, keine CO 2 -Abtrennung CO 2 -arme Kohlenutzung (CKN) CO 2 -Abtrennung u. Entsorgung zugelassen Auslaufen der Kernenergienutzung Effiziente Ressourcennutzung (ER) Kosteneffiziente Erreichung der Reduktionsziele Kernenergie: Laufzeitverlängerung (ERL) Kernenergie: Ausbau möglich (ERN) Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

23 Primärenergieverbrauch nach Energieträgern Primärenergieverbrauch [PJ] REF PEE CKN ERL ERN REF PEE CKN ERL ERN REF PEE CKN ERL ERN Statistik Steinkohle Braunkohle Kernenergie Mineralöle Naturgase Importsaldo Strom Wasserkraft Windenergie Biomasse, Müll Geothermie Solar Photovoltaik Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

24 Energieintensität des Bruttoinlandsproduktes [MJ/ 2000] PEV/BIP [MJ/EUR 2000 ] Anm.: PEV nach Wirkungsgradmethode REF PEE CKN ERL ERN Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

25 Nettostrombereitstellung nach Energieträgern 700 Nettostrombereitstellung [TWh] REF PEE CKN ERL ERN REF PEE CKN ERL ERN REF PEE CKN ERL ERN Statistik Steinkohle Braunkohle Kernenergie Heizöl Erdgas Wasserkraft Windenergie Photovoltaik Geothermie Biomasse, Müll Importsaldo Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

26 Anteil der Importe fossiler Energieträger am Primärenergieverbrauch in Prozent Anteil am PEV [%] REF PEE CKN ERL ERN Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

27 Kumulierte Treibhausgasminderungskosten und mittlere Stromgestehungskosten der verschiedenen Szenarien Szenario Referenzszenario (REF) CO 2 -arme Kohlenutzung (CKN) Präferenz Erneuerbare Energien (PEE) Effiziente Ressourcennutzung: Laufzeitverlängerung (ERL) Effiziente Ressourcennutzung: Kernenergieausbau / Laufzeitverlängerung (ERN) * Moderate Energiepreise Kumulierte Minderungskosten bis 2030 [Mrd. Euro 00 ] * 138* -37* -122* Mittlere Stromgestehungskosten 2030 [Cent 00 /kwh] 4,4 5,4 7,4 4,2 2,8 4,2* 4,9* 6,4* 3,7* 2,7* Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

28 Schlussbemerkung Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima

29 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr.-Ing. A. Voß Herausforderung Energieversorgung Energie in Europa und Klima