Hans-Jochim Ziesing Felix Christian Matthes

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1 Ermittlung der Potenziale für die Anwendung der Kraft-Wärme-Kopplung und der erzielbaren Minderung der CO 2 -Emissionen einschließlich Bewertung der Kosten Forschungsvorhaben für das Umweltbundesamt Präsentation anläßlich des Verbändegesprächs zur Zwischenüberprüfung des Kraft-Wärme- Kopplungsgesetzes am 11. April 26 im Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

2 Agenda 1. Ziel des Forschungsvorhabens 2. Zur Frage der Wirtschaftlichkeit 3. Entwicklung des Marktes für KWK-Anlagen 4. Schlussfolgerungen

3 Inhalte des UBA-Forschungsvorhabens Zur Entwicklung der Kraft-Wärme-Kopplung in Deutschland (statistischer Überblick) Allgemeine wirtschaftliche und politische Rahmenbedingungen für die KWK und Perspektiven für die Wettbewerbsfähigkeit der KWK Entwicklung des Marktes für neue KWK-Anlagen Perspektiven der Wirtschaftlichkeit von KWK-Anlagen Mittel- und längerfristige Potenziale sowie Hemmnisse für den Einsatz der KWK Dynamische Modellsimulationen zur Wirkung verschiedener Instrumente auf die Entwicklung der KWK Empfehlungen

4 Das wirtschaftliche Problem: Stromund Erdgaspreise zur Jahrhundertwende Jan 98 Mrz 98 Mai 98 Jul 98 Sep 98 Nov 98 Jan 99 Mrz 99 Mai 99 Jul 99 Sep 99 Nov 99 Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan 1 Mrz 1 Erdgas-importe Erdgas (Jahresabgabe: 116,3 GWh) 25 Erdgas (Jahresabgabe: >5 GWh) Strom (Sonderabnehmer Hochspannung) Quellen: EEX; VIK. Januar 1998 = 1

5 Grenzübergangspreises für Steinkohle vom 1. Quartal 2 bis 3. Quartal , ,26 5 Euro je t SKE ,9 37, Quelle: BAFA. I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV I II III

6 Grenzübergangspreises für Erdgas vom 3. Quartal 2 bis 4. Quartal , ,8 12, ,4 2,8 3. Vj 2 4. Vj 2 1. Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj 23 Grenzübergangswerte Erdgas in /kwh 4. Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj 25 Quelle: BAFA.

7 Baseload-Preis Strom an der EEX vom 3. Quartal 2 bis 4. Quartal ,6 32,2 31,2 3, 28,5 24,7 24,6 2,8 22,4 23,3 21,6 2,7 2,9 21,4 17, 1 59,8 38,5 41,5 43,9 26,5 29,4 29,7 Quelle: EEX 3. Vj 2 4. Vj 2 1. Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj 24 Euro je MWh 2. Vj Vj Vj Vj Vj Vj Vj 25

8 Entwicklung der Preise für Fernwärme, Erdgas und HEL von 1998 bis Januar 2 = Fernwärmepreisindex Erdgas (Jahresabgabe: 116,3 GWh) Erdgas (Jahresabgabe: >5 GWh) Heizöl, leicht (Erzeugerpreisindex) JFMAMJ JASONDJ FMAMJ JASONDJ FMAMJ JASONDJ FMAMJ JASONDJFMAMJ JASONDJFMAMJ JASONDJFMAMJ JASONDJFMAMJ JASOND

9 Für die Wirtschaftlichkeitsrechnungen untersuchte KWK-Anlagen Mikro-KWK-Anlagen:,8 kw el /6 kw th Mikro-KWK-Anlagen: 3 kw el /15 kw th Mikro-KWK-Anlagen: 9,5 kw el /28,5 kw th BHKW auf Erdgasbasis: 5 kw el /1 kw th BHKW auf Erdgasbasis: 2 MW el /2,56 MW th Erdgas-GuD-Anlage: 23,8 MW el /32,6 MW th Erdgas-GuD-Anlage: 1 MW el /1 MW th Steinkohlen-Gegendruckanlage: 2 MW el /285,7 MW th Erdgas-Gasturbine: 1 MW el /16,8 MW t

10 Zentrale wirtschaftliche Parameter der untersuchten KWK-Anlagen Einheit Nachr.: me-kopplungsanlagen Kondensa tionskraft BHKW-EG BHKW-EG GuD-EG GuD-EG SK-GEG GT-Erdgas Mikro-KWK Mikro-KWK Mikro-KWK EG-GuD Steinkohle Braunkohle 1*5 kw el 2*1 kw el 23,8 MW el 1 MW el 2 MW el 1 MW el,8 kw 3 kw 9,5 kw 8 MW el 7 MW el 8 MW el Elektrische Nettoleistung MW el(netto),5 2, 23,8 1, 2, 1,,8,3, Thermische Nettoleistung MW th(netto),1 2,56 32,6 1, 285,7 16,8,6,15,285 Stromkennzahl -,5,78,73 1,,7,6,13,2,33 Jahresnutzungsdauer h/a Brennstoffausnutzung (neue Anlage) % Spezifische CO 2 -Emissionen t CO 2 /TJ Spezifische Investitionskosten Euro/kW Personalaufwand Personen/a, Verwaltung/ Versicherung % der Inv.kosten 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, Instandhaltung 6, 5, 5, 5,6 7, 4, 5, 5, 5, 2,5 1,8 2,1 Brennstoffpreis /MWh Planungszeitraum Jahre Anlegbarer Wärmeerlös (abnehmerseitig)./. Nah- und Fernwärmeverteilkosten Spezifischer Wärmeerlös (frei Kraftwerkseinspeisung) /MWh th

11 Stromerzeugungskosten: große KWK; CO 2 -Preise: /2 /t; 12 % Zins Stromerzeugungskosten in ct/kwh bei steigenden Energiepreisen ,7 ohne CO2-Einpreisung Bezugspreisband untere Wert 6,7 6,9 7,8 5,7 6,4 2 /t CO2-Einpreisung Bezugspreisband oberer Wert 6,6 8,5 9,2 9,2 5,5 4,5 6,2 5,5 5,6 7,1 4,4 6,3 BHKW-Eg 2MW GuD-Eg 23,8MW GuD-Eg 1MW SK-GEG 2MW GT-EG 1MW Eg-GuD-Kond. 8MW SK-Kond. 7MW BK-Kond. 8MW

12 Stromerzeugungskosten: kleine KWK; CO 2 -Preise: /2 /t; 12 % Zins 3 steigende Preise sinkende Preise 25 24,8 24,1 unteres Preisband oberes Preisband Stromerzeugungskosten in ct/kwh , 1, 2,5 2,2 16,7 16,5 12,3 11,7 5 Mikro-KWK,8 kw Mikro-KWK 3 kw Mikro-KWK 9,5 kw BHKW-EG 5 kw

13 Variable Stromerzeugungskosten: große KWK; CO 2 -Preise: 2 /t; 12 % Zins 8 7 Neue/mod. Bestandsanlage unteres Preisband Alte Bestandsanlage oberes Preisband 7, Variable Stromerzeugungskosten in ct/kwh ,9 4,1 4,1 5,1 3,6 6, 4,6 5, 2,2 1,6 5,4 1 BHKW-EG 2 MW GuD-EG 23,8 MW GuD-EG 1 MW SK-GEG 2 MW GT-EG 1 MW

14 Kapitalwert (mit Kapitalkosten; ohne KWKG) nach Unternehmensangaben Kapitalwert in Mio KWK-Anlagen der Unternehmen

15 Kapitalwert (mit Kapitalkosten; mit KWKG) nach Unternehmensangaben Kapitalweret in Mio KWK-Anlagen der Unternehmen

16 Kapitalwert (ohne Kapitalkosten; ohne KWKG) nach Unternehmensangaben Kapitalwert in Mio KWK-Anlagen der Unternehmen -63

17 Kapitalwert (ohne Kapitalkosten; mit KWKG) nach Unternehmensangaben Kapitalwert in Mio KWK-Anlagen der Unternehmen

18 Kapitalwert von KWK-Investitionen im Referenz-Szenario: Varianten Angaben in Mio. Ohne CO2- Kosten BHKW 2 MW Erdgasbasis 1-5 MW 8-12 MW Steinkohle 4 MW 32 MW Zinssatz 8 %; keine CO 2 -Zertifikatspreise -,5-6,9 18,5 122,4 154,1 Zinssatz 12 %; keine CO 2 -Zertifikatspreise -,8-11,8 1, 5, 28,2 CO 2 -Zertifikatspreis: 1 /t CO 2 ; Zinssatz: 8 % -,5-15,5-5, 21, 1,3 Mit CO2-Vollkosten (Auktionierung) CO 2 -Zertifikatspreis: 1 /t CO 2 ; Zinssatz: 12 % -,8-18,6-17,6-3,7-93,5 CO 2 -Zertifikatspreis: 2 /t CO 2 ; Zinssatz: 8 % -,5-24, -28,4-8,3-151,6 CO 2 -Zertifikatspreis: 2 /t CO 2 ; Zinssatz: 12 % -,8-25,4-36,3-111,4-215,1 CO 2 -Zertifikatspreis: 3 /t CO 2 ; Zinssatz: 8 % -,5-32,6-51,9-181,7-34,4 CO 2 -Zertifikatspreis: 3 /t CO 2 ; Zinssatz: 12 % -,8-32,2-55, -192, -336,7 Mit CO2-Realkosten nach ZuG 27 CO 2 -Zertifikatspreis: 1 /t CO 2 ; Zinssatz: 8 % -,5-5, 24,5 121,9 1,6 CO 2 -Zertifikatspreis: 1 /t CO 2 ; Zinssatz: 12 % -,8-1,2 5,8 49,6-14,4 CO 2 -Zertifikatspreis: 2 /t CO 2 ; Zinssatz: 8 % -,5-3, 3,6 121,4 47,2 CO 2 -Zertifikatspreis: 2 /t CO 2 ; Zinssatz: 12 % -,8-8,6 1,6 49,2-56,9 CO 2 -Zertifikatspreis: 3 /t CO 2 ; Zinssatz: 8 % -,5-1, 36,6 12,9-6,3 CO 2 -Zertifikatspreis: 3 /t CO 2 ; Zinssatz: 12 % -,8-7, 15,4 48,8-99,5

19 Kapitalwert von KWK-Investitionen im Referenz-Szenario bei 8 % Zins Kapitalwert in Mio keine CO2-Zertifikatspreise Auktion: CO2-Zertifikatspreis: 1 /t CO2 Auktion:CO2-Zertifikatspreis: 2 /t CO2 Auktion:CO2-Zertifikatspreis: 3 /t CO2 ZuG 27: CO2-Zertifikatspreis: 1 /t CO2 ZuG 27: CO2-Zertifikatspreis: 2 /t CO2 ZuG 27: CO2-Zertifikatspreis: 3 /t CO (Eg) BHKW 2 MW (Eg) 1-5 MW (Eg) 8-12 MW (Eg) 4 MW (Sk) 32 MW -6

20 Kapitalwert von KWK-Investitionen im Referenz-Szenario bei 12 % Zins 1 Kapitalwert in Mio keine CO2-Zertifikatspreise Auktion: CO2-Zertifikatspreis: 1 /t CO2 Auktion:CO2-Zertifikatspreis: 2 /t CO2 Auktion:CO2-Zertifikatspreis: 3 /t CO2 ZuG 27: CO2-Zertifikatspreis: 1 /t CO2 ZuG 27: CO2-Zertifikatspreis: 2 /t CO2 ZuG 27: CO2-Zertifikatspreis: 3 /t CO (Eg) BHKW 2 MW (Eg) 1-5 MW (Eg) 8-12 MW (Eg) 4 MW (Sk) 32 MW

21 Vergleich der Umfragen (1) Modernisierte Anlagen Ersetzte Alt- Anlagen VKU-Umfrage IER-Gutachten gesamt davon BHKW gesamt davon BHKW Anzahl Elektrische Leistung MW Thermische Leistung MW Gesamtstromerzeugung GWh KWK-Nettostromerzeugung GWh Elektrische Leistung MW Thermische Leistung MW Gesamtstromerzeugung GWh KWK-Nettostromerzeugung GWh Erfassungsanteil VKU-Umfrage an IER-Bilanz Modernisierte Anlagen Ersetzte Alt- Anlagen Anzahl 56,7% 75,% Elektrische Leistung MW 74,2% 84,6% Thermische Leistung MW 75,2% 81,1% Gesamtstromerzeugung GWh KWK-Nettostromerzeugung GWh 59,6% 61,6% Elektrische Leistung MW 84,7% Thermische Leistung MW 67,6% Gesamtstromerzeugung GWh KWK-Nettostromerzeugung GWh 49,3%

22 Vergleich der Umfragen (2) Jahr Referenzsystem Strom in [kg CO 2 ]/MWh Mio. t CO 2 (ggü. 1998) Insgesamt 8,6 9,1 1,2 12, 12,8 14,5 Davon Bestandsanlagen 5,8 6, 6,6 5,3 5,5 6, Modernisierte Anlagen 2,4 2,6 3, 6,2 6,8 7,8 kleine KWK-Anlagen,5,5,6,5,6,7 Zum Vergleich: VKU-Umfrage (Stichtag Ende 25) Referenzsystem Strom Modernisierte Anlagen 556 3,3 Mio. t 771 5, Mio. t nachr.: Stromproduktion der modernisierten Anlagen VKU-Umfrage (KWK-Strom) 8,7 TWh VKU-Umfrage (Strom gesamt) 12,6 TWh IER (KWK-Strom) 14,6 TWh Hochrechnung der CO2-Minderung auf KWK-Stromproduktion nach IER Modernisierte Anlagen von 3,8 Mio. t von 5,8 Mio. t bis 5,5 Mio. t bis 8,4 Mio. t

23 Vergleich der Umfragen (3) Erfassungsgrade VKU-/IER-Umfrage gibt es noch KWK-Investitionen jenseits des KWKG Modernisierte und Neuanlagen beide Datenbasen kompatibel (noch) kein Abgleich mit Statistiken möglich Bestandsanlagen nach IER 2,55 Mio. t CO 2 durch Brennstoffwechsel 5,6 1, Mio. t CO 2 durch erhöhte KWK- Stromerzeugung (abhängig vom Referenzsystem g CO 2 /kwh) kompatibel mit den Statistiken?

24 Vergleich der Umfragen (4) Quellen/Berichtskreis Einheit Statistisches Bundesamt/VIK: Industrie, insgesamt a TWh brutto 3,9 28,2 25,3 25,5 26, 24,7 25,4 k.a. TWh netto 28,7 26,3 23,5 23,7 24,2 23, 23,5 22,9 AGFW-Unternehmen b TWh netto 2,7 28,1 28,2 29,3 28,4 28,7 29,6 29,1 Summe TWh netto 49,4 54,3 51,7 53, 52,6 51,6 53,2 52, Statistisches Bundesamt: Allgemeine Versorgung TWh netto 5,3 52,4 VDN: Förderfähige KWK-Strommengen TWh netto 52,4 54,9 Nachrichtlich: IER-Angaben c TWh netto Nachrichtlich: IER-Angaben d TWh netto 37,e 58,4 57,2 a) Angaben für 1995 bis 21 nach Schätzungen des VIK zur KWK-Bruttoerzeugung; die Nettoerzeugung für diese Jahre wird hier mit einem Eigenverbrauchsanteil von 7% geschätzt; für 22 und 23 wird nur die Nettostromerzeugung ausgewiesen; die Bruttowerte werden in diesem Fall entsprechend der Relation der gesamten industriellen Bruttostromerzeugung zur gesamten industriellen Nettostromerzeugung differenziert nach Einsatzbrennstoffen geschätzt.- b) Soweit bei den Umfragen der AGFW erfasst.- c) Angaben geschätzt auf Basis IER (25), Abb d) vom KWKG erfasste Anlagen nach IER (25), Tab e) ab April 22. Quellen: Statistisches Bundesamt; VIK; AGFW; VDN; IER.

25 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Felix Chr. Matthes Öko-Institut Büro Berlin Novalisstraße 1 D-1115 Berlin f.matthes@oeko.de Dr. Hans-Joachim Ziesing DIW Berlin Abteilung EVU Königin-Luise-Straße 5 D Berlin hziesing@diw.de

26 Modernisierungen und Neubau von KWK- Anlagen in Deutschland von 199 bis Elektrische Leistung in MWbrutto

27 KWK-Stromerzeugung von und zwischen IER und VDN GWh Zuwachs Zuwachs IER VDN IER VDN Kategorie Kategorie Kategorie Kategorie Kategorie 5a Kategorie 5b Insgesamt

28 Vergütung der förderfähigen KWK-Strommengen bis 21 nach VDN-Schätzung 7 6 Brennstoffzellen 5 Kleine KWK-Anlagen bis zu 5 kw Mio. kwh Quelle: VDN, September 25. Neue kleine KWK- Anlagen bis 2 MW Modernisierte Anlagen Neue Bestandsanlagen Alte Bestandsanlagen

29 Veränderungen des KWK-Stroms von 23 auf 24 nach Stat. Bundesamt und AGFW Einheit Allgemeine Versorgung Industriekraftwerke Zusammen Stromerzeugung insgesamt lt. StaBuA TWh brutto 532,9 533,3 48,2 48,3 581,1 581,6 TWh netto 498,1 498,8 44,1 44,2 542,3 543, dar.: K-W-K lt. StaBuA TWh netto 5,3 52,4 23,5 22,9 73,8 75,3 Nachrichtl.: KWK-Strom lt. AGFW TWh netto 29,6 29,1 29,6 29,1