Wettbewerbsfähige und klimaverträgliche Elektrizitätsversorgung- Technologien auf dem Prüfstand

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1 Wettbewerbsfähige und klimaverträgliche Elektrizitätsversorgung- Technologien auf dem Prüfstand Prof. Dr.-Ing. A. Voß Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Universität Stuttgart VSE Symposium 2009 Energietechnologien für die Stromzukunft Baden, Mai 2009 Prof. Dr.-Ing. A. Voß Wettbewerbsfähige und klimaverträgliche Elektrizitätsversorgung

2 Elektrizität in Europa Bruttostromerzeugung in Europa (EU-27) bis 2006 erwartete Entwicklung Bruttostromerzeugung in der EU-27 [TWh] Kernenergie Öl Erneuerbare Energie Kohle Erdgas Andere Quelle: EU-Kommission (2009) Klima

3 Kraftwerkszubaubedarf in der EU Quelle: VGB Klima

4 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) Klima

5 CO2-Emissionen in Europa: Ausgewählte Länder (2006) CO2 je Einwohner [t/capita] ,3 4,9 9,7 4,0 8,0 energiebedingte CO2-Emissionen 2 je je Einwohner CO2-Emissionen 2 der Stromerzeugung je je Einwohner 6,1 5,9 5,2 2, ,7 0,9 0,22 Dänemark Deutschland EU-27 Frankreich Schweden Schweiz Quelle: Eigene Berechnungen nach EU-Kommission (2009) und EUROSTAT (2009). CO 2 der Stromerzeugung umfasst hier jeweils Emissionen aus öffentlicher Strom- u. Wärmeerzeugung Klima

6 Industrie-Strompreise in der EU in 2007 Irland Deutschland Großbritannien Italien Niederlande Österreich Ungarn EU-27 Tschech. Rep. Polen Belgien Spanien Portugal Frankreich Finnland Schweden Strompreis ohne Steuern / Abgaben Steuern / Abgaben Quelle: Eurostat (2008), neue Erhebungsmethodik cent/kwh MWh < Jahresverbrauch < MWh Klima

7 Treiber der Entwicklung der Energieversorgung Versorgungssicherheit Nachhaltigkeit Wirtschaftlichkeit Umwelt- und Klimaschutz Klima

8 Fossil befeuerte Kraftwerke Steam Power Plant Combined Cycle Power Plant Integrated Gasification Plant 47% 58% 45% Referenzkraftwerk 600 MW Deutschland CCPP Mainz-Wiesbaden, 400 MW Puertollano, 320 MW Wirkungsgradentwicklung und Reduktion der CO 2 -Emissionen η ΔC % Basis % -11% 2020 >50% >-16% η ΔC % Basis % -11% 2020 >62% >-16% η ΔC % Basis % -11% 2020 >50% >-16% Klima

9 Carbon-Capture and Storage -Kraftwerke CO 2 -Emissionen Wirkungsgrad 85-90% 7-12%- Punkte Erhöhung der Stromerzeugungskosten um % Klima

10 Weiterentwicklungen bei der Kernenergie Generation I Generation II Generation III Generation III+ verschiedene kommerzielle fortgeschrittene Prototypen Leistungsreaktoren Leistungsreaktoren evolutionäre Konzepte Generation IV - Shippingport - LWR-DWR, SWR - ABWR - ESBWR - EPR Einsatz ab Dresden, Fermi I - CANDU - N 4 - SWR AP Magnox - VVER/RBMK - WWER - CANDU-6/9 - APR Steigerung der Wirtschaftlichkeit Verbesserte Anlagensicherheit -Beherrschung von Kernschmelzunfällen -Gegen Einwirkungen von außen Bessere Uranausnutzung Signifikante Reduktion der Langzeit-Radiotoxizität der Abfälle Klima

11 Windenergie: Entwicklung Nennleistung 30kW 80kW 250kW 600 kw Leistung Europa [MW] kw 5000kW Spez. Investitionskosten [ 07/kW] Leistung Deutschland [MW] Spezifischen Investitionskosten [ 07/kW] Leistung [MW] Quelle: Bundesverband WindEnergie e.v. Klima

12 Spez. Investitionskosten [ 2005/kW] Lernkurve Windenergie Wirtschaftlichkeitsgrenze ca /kw rd Mrd. global Empirische Daten Lernkurve (PR = 0,902) ca GW Kumulierte Windenergie-Leistung weltweit [GW] ca GW GW Kraftwerksleistung weltweit (2005) Klima

13 Photovoltaik: Technologische Entwicklung Mono- und multikristalline Si-Zellen heute marktbeherrschende Zelltypen Modulwirkungsgrade: % Spez. Investitionskosten: /kw p (Freiflächenanlagen) /kw p (Dachanlagen) Kostenreduktion durch Produktverbesserungen, verbesserte Herstellverfahren, Mengeneffekte in der Produktion Dünnschichtsolarzellen Cadmiumtellurid (CdTe) Mikokristallines und amorphes Silizium CIS-Zellen Klima

14 Stromerzeugung aus Biomasse Biomasse Stromerzeugung aus Biomasse EU 27 EU Mitverbrennung in Biomasse Kohle-KW Verbrennung Biomasse Vergasung Biomasse Anaerobe Fermentation Biomasse (Biogas) Dampfkraft- Biomasse Anlage ORC- Biomasse Anlage Gasturbine Biomasse Motor- Biomasse BHKW TWh Strom Biomasse und Wärme Begrenztes Potenzial (270 TWh) Nutzungskonkurrenzen Klima

15 Stromerzeugungskosten 150 CO2-Zertifikatsk. (20 EUR/t CO2) Stromgestehungskosten (2020) Stromgestehungskosten (2012) [EUR2007/MWhel] Steinkohle Erdgas GuD Kernenergie Kohle CCS Wind onshore Wind offshore Biomasse Photovoltaik Klima

16 Stromerzeugungskosten CO2-Zertifikatsk. (20 EUR/t CO2) 150 Stromgestehungskosten (2020) Stromgestehungskosten (2012) [EUR2007/MWhel] Steinkohle Erdgas GuD Kernenergie Kohle CCS Wind onshore Wind offshore Biomasse Photovoltaik Klima

17 Wege zu einer wettbewerbsfähigen und klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung Stromerzeugungsoptionen und politische Rahmenbedingungen Klima

18 Charakterisierung der Szenarien Referenzszenario (REF) Fortschreibung der derzeitigen Energiepolitik Auslaufen der Kernenergienutzung keine weiteren Klimaschutzziele THG- Reduktionsziele: 2010: -21% 2020: -40% 2030: -50% Präferenz Erneuerbare Energien Steigende Beiträge Erneuerbarer Energien i. Primärenergie 16% in 2020 ii. Stromerzeugung 25-30% in 2020 Auslaufen der Kernenergienutzung, keine CO 2 -Abtrennung CO 2 -arme Kohlenutzung CO 2 -Abtrennung u. Entsorgung zugelassen Auslaufen der Kernenergie (PEE) (CKN) Effiziente Ressourcennutzung (ER) Kosteneffiziente Erreichung der Reduktionsziele Kernenergie: Laufzeitverlängerung (ERL) Kernenergie: Ausbau möglich (ERN) Klima

19 Preisentwicklung fossiler Energieträger [ 2000/GJ] [$2007/bbl (Öläquivalent)] Erdöl Erdgas Steinkohle Erdöl Klima

20 Primärenergieverbrauch nach Energieträgern Primärenergieverbrauch [PJ] REF PEE CKN ERL ERN REF PEE CKN ERL ERN Steinkohle Braunkohle Kernenergie Mineralöle Naturgase Importsaldo Strom Wasserkraft Windenergie Biomasse, Müll Geothermie Solar Photovoltaik Klima

21 Energieintensität des Bruttoinlandsproduktes PEV/BIP [MJ/EUR2000] Anm.: PEV nach Wirkungsgradmethode REF PEE CKN ERL ERN Klima

22 Nettostrombereitstellung nach Energieträgern 700 Nettostrombereitstellung [TWh] REF PEE CKN ERL ERN REF PEE CKN ERL ERN Steinkohle Braunkohle Kernenergie Heizöl Erdgas Wasserkraft Windenergie Photovoltaik Geothermie Biomasse, Müll Importsaldo Klima

23 CO 2 Emissionen 2030 CO 2 Emissionen in Mio t abgetrennte CO2 Menge Stromerzeugung andere 0 REF PEE CKN ERL ERN Klima

24 Anteil der Importe fossiler Energieträger am Primärenergieverbrauch in Prozent Anteil am PEV [%] REF PEE CKN ERL ERN Klima

25 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 ] * 242* 19* -56* Mittlere Stromgestehungskosten 2030 [Cent 00 /kwh] 4,8 5,5 7,1 4,6 3,3 4,7* 5,4* 5,8* 5,4* 2,1* Klima

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Klima