Die Leitszenarien des BMU Langfristige Entwicklungspfade in der Energieversorgung

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1 Die Leitszenarien des BMU Langfristige Entwicklungspfade in der Energieversorgung Energiewende zwischen Konzept und Umsetzung Konferenz der Europäischen Akademie Bad Neuenahr-Ahrweiler Wissenschaftszentrum Bonn 3./4. Juni 213 Dr. Joachim Nitsch

2 Energiepolitische Zielsetzungen im Energiekonzept der Bundesregierung Minderung der THG-Emissionen: -4% -55% -7% -8 bis - 95% (bezogen auf 199) Effizienzstrategie: Minderung des Primärenergie- Verbrauchs (bezog. auf 28) - 2% - 5% Minderung des Stromverbrauchs: - 1% - 25% Minderung des Endenergieverbrauchs Verkehr: - 1% - 4% Reduzierung des Wärmebedarfs (22) bzw. des Energiebedarfs (25) von Gebäuden: - 2% - 8% EE Ausbaustrategie: Anteil der EE am (Brutto-) Endenergieverbrauch: 18% 3% 45% 6% Anteil der EE am Bruttostromverbrauch: 35% 5% 65% 8% Kernenergieabbau: -1% (bis Ende 222)

3 Leitstudien für das BMU seit 24 Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global Schlussbericht BMU - FKZ 3MAP146 DLR Stuttgart mit IFEU Heidelberg, Wuppertal Institut, Fraunhofer IWES Kassel und IfnE Teltow Projekt Langfristszenarien., Leitszenarien 29; Leitszenarien 21 ; Schlussbericht zum Gesamtprojekt ( Leitstudie 211 ); März 212 Arbeitsgemeinschaft Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart Institut für Technische Thermodynamik, Abt. Systemanalyse und Technikbewertung Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), Kassel Ingenieurbüro für neue Energien (IFNE), Teltow 4 zielorientierte Szenarien zur Umsetzung des THG-Reduktionsziels -8% bis 25 Szenarien 211 A, B und C mit unterschiedlicher Verwertung hoher EE-Angebote nach 23 Bearbeiter: Joachim Nitsch, Thomas Pregger, Tobias Naegler, Dominik Heide, Diego Luca de Tena, Franz Trieb, Yvonne Scholz, Kristina Nienhaus (DLR) Norman Gerhardt, Michael Sterner, Tobias Trost, Amany von Oehsen, Rainer Schwinn, Carsten Pape, Henning Hahn, Manuel Wickert, (IWES) Bernd Wenzel (IFNE) 29. März 212 Szenario 211 A mit Zielverfehlung bei Strom- Effizienz und Kompensation durch EE 1 zielorientiertes Szenario zur Umsetzung des THG-Reduktionsziels 95% (bis 26) = 1% Vollversorgung mit EE Derzeit: Aktualisierung Szenario 213

4 Modellierter Zielpfad der energiebedingter CO 2 -Emissionen - entsprechend der angestrebten THG-Minderung von 4% bis 22 und 8-95% bis 25-1 THG-, CO2-Emissionen, [Mio t CO2äq/a] CO2 - Ist temp.bereinigt Zielpfad Basis Zielpfad Maximal 212: -22% 22: -44% 25: - 85% SZEN211\CO2-ZIEL; (26: - 1%)

5 Primärenergieverbrauch*) 25 in den Leitstudien Szenarien ( Erfüllung der Unterziele des Energiekonzepts unter Berücksichtigung von Freiheitsgraden) - Alle Szenarien , ,4 (212: 11,7) EE Anteil (%) Wasserkraft, Geothermie Solarstrahlung Primärenergie, PJ/a % - Szenarien 52,8 54,5 53,6 53, %- Szenario 66,8 83, 725 Windenergie Biomasse, biogener Abfall Erdgas Mineralöl Steinkohle, Sonstige Braunkohle Kernenergie 4 SZEN11/PRIM-SZE; A 25 A' 25 B 25 C 25 THG95 26 THG95 *) einschließlich nichtenergetischem Verbrauch Wirkungsgradmethode: Wind- und Solarstrom = 1% Primärenergie Wirkungsgradmethode

6 Effizienzstrategie : Deutliche Reduktion des Energieverbrauchs in allen Sektoren - Szenario 211 A Übrige Verluste Umwandl. verluste Strom NE-Verbrauch Energieverbrauch, PJ/a Verkehr Industrie GHD Private Haushalte SZEN11/ENDSTRUK; Sektorale Reduktionsziele bis 25: Reduktion Endenergie : -,4%/a Die Umsetzung der Effizienzstrategie stockt derzeit in allen Bereichen (Gebäude, Strom, Verkehr) Industrie : - 33% GHD: - 5% Haushalte: - 5% Verkehr: - 4% Endenergie: - 42% - 1, %/a Strom: - 25% Wärme: - 55% Primärenergie: - 48% - 1,2 %/a

7 Zukünftiger Stromverbrauch konventionelle und neue Verbraucher Bruttostromverbrauch, [TWh/a] Szenario 211 A mit -85%- Szenario CO2-Minderung 211 A - bis Übriger Verbrauch *) Wasserstofferzeugung Elektromobilität Wärmepumpen Verkehr, Schiene GHD**) Private Haushalte**) Endenergie Industrie SZEN11/STR-END; *) Eigenverbrauch Kraftwerke; Netzverluste; Pumpstrom; Exportsaldo; Übrig. Umwandlungssektor. **) ohne Wärmepumpen Der Stromverbrauch neuer Verbraucher hängt von der angestrebten CO 2 -Minderung und damit vom EE-Gesamtanteil ab. Konventionelle Verbraucher reduzieren ihren Verbrauch gemäß der Zielsetzung des Energiekonzepts um rund 25% bis zum Jahr 25 Stromverbrauch in den - 85% CO 2 -Szenarien A, B, C ( ~ 6% EE-Anteil an PEV *) ) in 25: TWh/a je nach Art des EE-Stromeinsatz im Verkehr und Wärmebereich *) ohne nichtenergetischen Verbrauch Stromverbrauch im -1% CO 2 -Szenario: in 25 (77% EE-Anteil an PEV ): 837 TWh/a; in 26 (1 % EE-Anteil): 15 TWh/a EE-Strom (Solarstrahlung; Wind) wird die Hauptprimärenergiequelle

8 Bruttostromverbrauch, TWh/a EE- Stromerzeugung, TWh/a Szenario 211 A Szenario 211 B Szenario 211 C Szenario 211 A' Szenario THG95 Szenario 213 Ist Szenario 211 A Szenario 211 B Szenario 211 C Szenario 211 A' Szenario 211 THG95 Szenario 213 Ist 22% 42% Bandbreite von Stromverbrauch ~ 7% ~ 5% CO 2 = - 1%: EE- Vollversorgung aller Sektoren CO 2 = - 85%: EE- Anteile an ges. Endenergie ~ 7% (an Strom ~ 9%, an Wärme ~ 65%; an Kraftstoffen ~ 55%) und EE-Stromerzeugung Anteil Strom an der EE-Gesamterzeugung: Direkte Beiträge von EE-Wärme und von biogenen Kraftstoffen sind relativ eng begrenzt

9 Entwicklung der Gesamtleistung stromerzeugender Anlagen im Szenario 211 A Bruttoleistung Kraftwerke, GW Szenario 211 A Europ. Verbund EE Photovoltaik Wind Offshore Wind an Land Andere Speicher EE-Wasserstoff Geothermie Laufwasser Biomasse KWK fossil Erdgas, Öl Kond. Braunkohle Kond. Steinkohle Kond. Kernenergie SZEN11/ S-LEIS-A; Leistung (GW) Gesicherte Leistung: ~ 74 GW Höchstlast: ~ 6 GW*) *) unter Berücksichtigung von Effizienz und Lastmanagement KWK

10 Kraftwerksneubauten (Ersatz und Zubau) im Zeitraum 213 bis 22 - Basis: Alterstruktur 212; Kernenergieabbau entsprechend Ausstiegskonzept bis Ende Bruttoleistung (GW) Kohlen Erdgas EE Gesamt Kondensations Kraftwerke 6,4 6, 12,4 Öffentl. und industr. HKW (>1 MW) 5, 6,8 11,8 Dezentrale (Block- ) Heizkraftwerke - 3,4 4,2 7,6 Summe thermische Kraftwerke 11,4 16,2 4,2 31,8 Windenergie (Onshore, Offshore) 34,8 34,8 Übrige Erneuerbare Energien (EE) 5,1 5,1 Gesamte Leistung Neubau Gesamte Leistung Stilllegung 11,4 28,4 16,2 9,5 89,1 31, 116,7 Stromerzeugung 22 (TWh/a) Stromerzeugung 212 (TWh/a) Differenz *) (TWh/a) *) zusätzl: Rückbau Kernenergie bis 22: - 4,1 GW ( - 32 TWh/a) Geringere Höchstlast wg. Effizienz/ Lastmanagement: 2 GW (- 34 TWh/a) Zubau Pumpspeicher : 1,4 GW 73,

11 Lastverlauf in Deutschland im Jahr 22 (nach Basisszenario aus Leitstudie 21) GW MW h Last Photovoltaik Quelle: DLR 211, Simulationen mit REMix

12 Residuallasten (Last nach Abzug der Stromerzeugung aus PV und Wind) in 22 und 25 MW GW GW MW h Anteil EE an Jahreserzeugung 4% Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo) Geordnete Jahresdauerlinie h Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo) Einige 1 h/a GW MW MW GW h Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo) Anteil EE an Jahreserzeugung 85% Geordnete Jahresdauerlinie h Annahme: Keine Netzrestriktionen innerhalb Deutschlands Restlast (PV, Wind, Wasser, Geo) ~ 35 h/a

13 Entwicklung der Energieverbrauchsstruktur im Wärmesektor - Szenario 211 A - Endenergieeinsatz für Wärme, PJ/a EE-Anteil =11% (212: 11,7%) % % % % 2856 Wasserstoff via KWK Geothermie, Umweltwärme Solarkollektoren Biomasse Kohle direkt Heizöl direkt Erdgas direkt Industrielle KWK, fossil Fern- und Nahwärme, fossil Strom SZEN11/WAERM-GE; Die Nutzung großer EE-Wärmeanteile erfordert verstärkt Nahwärmenetze

14 Jährliche Investitionen für strom- und wärmeerzeugende Anlagen (EE und fossil) Mittelwerte von 5-Jahresabschnitten 2 - Szenario 211 A - EE-Strom Fossil Kraftwerke*) EE-Wärme Fossile Heizanlagen Kumuliert Investitionen, Mio. EUR(29)/a Stromseitig: Fossil: 4 Mrd. EE: 24 Mrd. Ges.: 28 Mrd. Wärmeseitig: Fossil: 15 Mrd. EE: 13 Mrd. Ges.: 28 Mrd *) einschl. 2,5 GW Pumpspeicher bis SZEN11/INV-GES; Investitionen in Infrastrukturen (Netze, Speicher) sind deutlich geringer als in Umwandlungsanlagen (ca %)

15 Zukünftige Energiepreise im Spannungsfeld von Nachfrage und Klimaschutz Beispiel: Ölpreis Importpreise, EUR (21)/GJ Importpreise von Öl (inflationsbereinigt) Kaum Effizienzsteigerung = steigende Nachfrage Hohe Effizienzsteigerung = sinkende Nachfrage Kosten von CO2-Zertifikaten, EUR(21)/t CO 2 -Zertifiktatspreise (inflationsbereinigt) IST SZEN C: Effektiv SZEN B: Mäßig SZEN A: Unzulänglich Effektiver Klimaschutz Unzulänglicher Klimaschutz Jahresmittelwerte Ölpreise + CO 2 -Preise Quellen: BMWi 212; WEO 212; eigene Berechnungen Preise/CO2-preis; A) Erfolglose Klimaschutzstrategie = geringe CO 2 -Preise und hohe Nachfrage nach fossiler Energie Importpreise, EUR (21)/GJ P i /G B) Erfolgreiche Klimaschutzstrategie = hohe CO 2 -Preise und sinkende Nachfrage nach fossiler Energie (Spezifische) Energiepreise werden in jedem Fall steigen!! Aktiver Klimaschutz ist die volkswirtschaftlich effektivere Strategie!!

16 Stromkostenentwicklung von EE-Technologien bei weiter anhaltender Marktdynamik.25 Fotovoltaik 2:,7 /kwh Wasser Wind Onshore Wind Offshore Fotovoltaik Stromgestehungskosten, EUR(29)/kWh Feste Biomasse Biogase, Deponiegas Mittelwert alle EE Mittelwert ohne PV Mittelwert 212: 13,5 ct/kwh 22: 9 ct/kwh EE - Neuanlagen 25: 6 ct/kwh 212 (ohne Fotovoltaik): 1 ct/kwh Quellen Leitstudie 212; ISE 212 Szen11/STR-KOS2;

17 Die Zukunft der (Börsen-) Strompreise entscheidend sind Strommarktdesign und die nicht berücksichtigten bzw. verborgenen Kosten der derzeitigen Energieversorgung Anlegbare Stromkosten; -ct(21)/kwh Korrekter Preis für marktgetriebenen Klimaschutz Marktversagen Börsenpreis (Jahresmittel) Status quo 2 Grenzkosten, Klimaschutz Vollkosten, Klimaschutz Vollk. Klimaschutz, verzög. Volle Internalisierung Vollkosten, aktiver Klimaschutz Grenzkosten-Markt; aktiver Klimaschutz Tatenlosigkeit bzw. Blockade CO 2 -Preise bei aktivem Klimaschutz

18 Was kostet der EE-Ausbau im Stromsektor? Eine Frage des Blickwinkels! *) Minister Altmaier s Worst Case Rechnung Jeweils 1 Jahre kumuliert 41-5 Differenzkosten EE-Strom;Mrd. (21) Status quo *) kumuliert bis Grenzkosten, KLimaschutz -248 Vollkosten, KLimaschutz -119 Vollk. Klimaschutz verzögert bis Volle Internalisierung Korrekter Nutzen aus Sicht des Klimaschutzes

19 Aufgaben für die deutsche Klimaschutz- und Energiepolitik Stromsektor: EE-Strom als wichtigste zukünftige Primärenergie verlangt zukünftig verstärkten Einsatz in Prozesswärme, in Kühlung, in Überschuss- Nutzung in Wärmespeichern, im Verkehr und schließlich Überführung in chemische Energieträger. EE- Strom kann so im Wärme- und Verkehrssektor fossile Energieträger substituieren. Der Ausrichtung des konventionellen KW-Zubaus (und von Speichern) muss sich ausschließlich an der flexiblen, effizienten Deckung der Residuallast orientieren. Dabei ist KWK zu bevorzugen. Stromnetze müssen ausgebaut werden. Wärmesektor: Solarkollektor- und Geothermiemarkt muss sehr viel dynamischer wachsen. Dafür ist Instrumentenausweitung unumgänglich. Eine verbesserte Langfristplanung von Wärmeversorgungen durch die verbindliche Einführung flächendeckenden und einheitlich strukturierte kommunale Wärmenutzungspläne bzw. Energiekonzepte sind unerlässlich. Im Verkehr müssen deutliche Effizienzsteigerungen und wirksame Verlagerung- und Vermeidungskonzepte mit Ausbaustrategien für EE- Kraftstoffe und E- Mobilität ausbalanciert werden; derzeit besteht hier ein Ungleichgewicht. Technologieoffenheit bei neuen Antrieben und Kraftstoffen ist empfehlenswert; vorschnelle Festlegung ist derzeit nicht notwendig. Instrumente/Politik: EEG ist mit entsprechender Anpassung weiterhin zielführend ; mittelfristig ist vollkostenbasierte Preisbildung am Strommarkt erforderlich. Nur mit effektiver Emissionshandel (oder CO 2 -Abgabe) ist eine marktgetriebene Klimaschutzpolitik möglich. Der Nutzen und die Notwendigkeit nachhaltig angemessener Energiepreise ist von der Energiepolitik stärker zu vertreten: wirkungsvolle Anreize für verstärkte Effizienz; faire Marktbedingungen für EE bzw. für Bereitstellung von Energie mit nachhaltigen Eigenschaften. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit