Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement?

Transkript

1 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement? Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v., München 11

2 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement? Situation heute Die Energiewende - Ziele für Deutschland und Bayern Potential erneuerbarer Energien Energieautarkie, Leistungsautarkie Energiemanagement Fazit 2

3 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement Situation heute Die Energiewende - Ziele für Deutschland und Bayern Potential erneuerbarer Energien Energieautarkie, Leistungsautarkie Energiemanagement Fazit 3

4 Energiebilanz in Deutschland Quellen: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen BDEW-Projektgruppe Nutzenergiebilanzen IfE / TU München 4 Gesamte Nutzenergie: PJ (31,3 %)

5 Primärenergiebedarf Bayern PJ = 557 TWh Umwandlungsverluste: 748 PJ Endenergie: PJ 5 Quelle: StMWIVT, Energiebilanz Bayern 2009, Stand

6 Stromverbrauch Mögliche Szenarien 1) Referenz Stabiles und moderates Wachstum Steigende Nachfrage nach Energiedienstleistungen Zunehmende Komfortansprüche und Ausstattungsgrade Steigerung der Energieeffizienz entspricht der historischen Entwicklung; kein Strukturbruch 2) Erhöhte Technikeffizienz Sozio-ökonomische Rahmenbedingungen wie in Sz. 1 Verbraucherverhalten wie in Szenario 1 Beste verfügbare Technik bei Neuanschaffung oder Ersatz von Geräten und Anlagen 3) Positive Entwicklung Sozio-ökonomische Rahmenbedingungen wie in Sz. 1 Entwicklung der Technikeffizienz wie in Szenario 2 Bewusstere und sparsamere Nutzung von Energie ändert den Bedarf an Energiedienstleistungen 6

7 Vergleich des Stromverbrauchs der Szenarien Stromverbrauch in TWh Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Industrie GHD Haushalte Verkehr Szenario 1: Stromverbrauch +20 % Szenario 2: Stromverbrauch +2 % Szenario 3: Stromverbrauch -4 % Der Stromeinsatz in Industrie und Verkehr steigt in allen drei Szenarien. In Haushalten und GHD nimmt der Stromverbrauch ab. Die Bedeutung von Strom nimmt relativ zum gesamten Endenergieeinsatz zu. Die CO 2 -Emissionen können bis 2050 um 64 % verringert werden (Szenario 3). Die politischen Ziele für die einzelnen Sektoren werden auch in Szenario 3 nicht erreicht. 7

8 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement Situation heute Die Energiewende - Ziele für Deutschland und Bayern Potential erneuerbarer Energien Energieautarkie, Leistungsautarkie Energiemanagement Fazit 8

9 Das Energiekonzept 2010 der Bundesregierung 9 Quelle: Prof. Dr.-Ing. H.-J. Wagner, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft, Institut für Energietechnik der Ruhr-Universität Bochum, 2011

10 Bayerisches Energiekonzept Energie innovativ Zielvorgaben Quelle: Bayerische Staatsregierung: Energiekonzept Energie innovativ, 2011

11 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement Situation heute Die Energiewende - Ziele für Deutschland und Bayern Potential erneuerbarer Energien Energieautarkie, Leistungsautarkie Energiemanagement Energiemanagement Fazit 11

12 Erneuerbare Energien in Deutschland Bestand und Ausbaupotenzial Geothermie Strom Wärme *) Ist-Zustand 7,5 MW (2010) 1) el 27,7 GWh el 5,6 TWh th Langfristiges Wasserkraft GW Potenzial 1) el 90 TWh el Ist-Zustand (2010) TWh Biomasse 1) (Energieerzeugung 4,4 GW th gesamt) 21,0 TWh 1) BMU: Erneuerbare Energien in Zahlen, 2011 Prognose 2020 *) einschließlich oberflächennaher Ist-Zustand Geothermie 2) 5,5 GW 126,4 25,8 TWh 36,8 TWh 1) BMU: Erneuerbare (2011) Energie 1) in Zahlen, 2011 el 34,2 TWh TWh KS th 2) FfE: KW21(ohne Pumpspeicher-KW) Prognose Photovoltaik 172,5 56,9 TWh ) el 105,0 TWh TWh KS Ist-Zustand (2010) 1) th 15,3 GW 14,4 TWh Potenzial 2) 340,0 TWh Prognose ) Br 55,2 GW 52,0 TWh 1) BMU: Erneuerbare Energien in Zahlen, Windkraft 2011, 2) FfE, (Onshore) Energiezukunft Deutschland Lotsenprojekt, Potenzial 3) 3) DLR Leitstudie 2011, Szenario 200,0 A, FfE, GW interne 188,0 TWh Daten Ist-Zustand (2010) 1) 28,4 GW 39,8 TWh 1) FfE EEG-Datenbank, Stand Dez ) BMU Leitstudie 2011, Leitszenario A 3) FfE Regionenmodell Prognose ) 43,7 GW 52,4 TWh 1) FfE EEG-Datenbank, Stand Dez ) BMU Leitstudie 2011, Leitszenario A 12

13 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement Situation heute Die Energiewende - Ziele für Deutschland und Bayern Potential erneuerbarer Energien Energieautarkie, Leistungsautarkie Energiemanagement Fazit 13

14 Vorteile von GuD-Kraftwerken: Wirkungsgrad und Regelbarkeit Beispiele Leistung GuD 2 x 400 MW Wirkungsgrad ~ % CO 2 -Emissionen Investitionskosten * Bauzeit Lebensdauer 350 kgco 2 /MWh 800 /kw Ne tto 2 Jahre 25 Jahre GuD Irsching 4 E.ON Regelbarkeit 10 % pro Minute Volllaststunden Stunden * Inklusive Bauherreneigenleistung und allen Nebenkosten GuD Lingen - RWE 14 Quellen: RWE, E.ON

15 Energielücke - Restlastgänge 4,0 3,5 Restlast Wind PV Biomasse KWK Wasser 7,0 6,0 Restlast Wind PV Biomasse KWK Wasser Last in MW 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Last in MW 5,0 4,0 3,0 2,0 0,5 1,0 0,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00259 Mo Di Mi Do Fr Sa So 0,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00260 Mo Di Mi Do Fr Sa So Zeit Zeit 3,5 3,0 Restlast 4,0 3,0 Restlast 2,5 2,0 Last in MW 2,0 1,5 1,0 Last in MW 1,0 0,0-1,0-2,0 0,5-3,0 0,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00261 Mo Di Mi Do Fr Sa So -4,0 FfE BMWi-0002 Flexibilisierung von DEA_00262 Mo Di Mi Do Fr Sa So Zeit Zeit 15

16 Lastgang 2010 gemäß Leitszenario 16 PV = 16 GW, Wind = 28 GW; 0 Stunden negative Restlast; 5900 Volllaststunden zur Restlastdeckung; 0 GWh Überschussstrom

17 Lastgang 2030 gemäß Leitszenario 17 PV = 63 GW, Wind = 65 GW; 821 Stunden negative Restlast; 3400 Volllaststunden zur Restlastdeckung; ca GWh Überschussstrom

18 Herausforderungen für ein 100 % Szenario Ausbau Regenerativer in 2030 (in Anlehnung an Leitszenario) mit: 60 GW PV mit rd. 60 TWh, 65 GW Wind mit rd.130 TWh und weiteren Regenerativen sowie KWK Überschussstrom: 8 TWh Restlastgang 110 TWh, das entspräche 16 GW Biogasreaktoren. Dafür genötigte man km² Ackerfläche (die Anbaufläche beträgt km²)* Ausbau Regenerativer in 2050 (Szenario starker Ausbau EE) mit: 80 GW PV mit rd. 80 TWh 140 GW Wind mit rd. 270 TWh und weiteren Regenerativen sowie KWK Überschuss 100 TWh Restlastgang 60 TWh Neben dem Ausbau regenerativen Energie sind Speicher, Power to Heat, Power to Gas, Demand Response vor allem aber rationellere Energienutzung durch Effizienzsteigerung notwendig 18 *in Deutschland ( km²), werden bereits 10 % genutzt

19 Vergleich des Kraftwerksparks verschiedener Studien Restlastsituation Verschiedene Kraftwerksparks* Auch in Zukunft ist ausreichende Kraftwerksleistung notwendig, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Leistung kann auch durch Ertüchtigung der Bestandsanlagen erhalten werden. * Nur reiner Kondensationsanteil 19

20 Effizienzsteigerung durch Stromanwendung Die Effizienz der Stromanwendung wird durch kontinuierliche Verbesserungen in der Strombereitstellung immer höher. Stromanwendung ist vor Ort emissionsfrei, das mindert die Immissionen insbesondere in den besonders belasteten Ballungsräumen. Die Reinigung von Abgasen oder die Abtrennung von CO 2 ist in großen zentralen Anlagen technisch und wirtschaftlich einfacher möglich. Die Bedeutung von Strom wird in Zukunft weiter zunehmen, weil er einen wichtigen Beitrag zur energiepolitisch unverzichtbaren Diversifizierung des Primärenergieträgermixes leistet. 20

21 Effizienzsteigerung durch Wärmeschutz 21 Wärmeschutz betrifft nicht nur Wohngebäude Aktuelles FfE-Forschungsprojekt mit detaillierten Vor-Ort-Aufnahmen zeigt: In Industriebetrieben ist noch deutliches Potenzial durch die Dämmung von betriebstechnischen Anlagen vorhanden Bereits durch Dämmung ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen können Wärmeverluste deutlich reduziert werden Erneuerung bestehender Dämmung kann hoch wirtschaftlich sein und zusätzlich das Einsparpotenzial erhöhen

22 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement Situation heute Die Energiewende - Ziele für Deutschland und Bayern Potential erneuerbarer Energien Energieautarkie, Leistungsautarkie Energiemanagement Fazit 22

23 Lernende Energie-Effizienz-Netzwerke (LEEN) Die FfE ist inzwischen im sechsten Energie-Effizienz-Netzwerk aktiv, mit dem Ziel wirtschaftliche Effizienzpotenziale aufzuzeigen und bei der Umsetzung zu unterstützen Das Lernende Energieeffizienznetzwerk München-Oberbayern ist auf dem Weg das geplante Ziel zu übertreffen 102 % Energieverbrauchsentwicklung 100 % 98 % 96 % 94 % 92 % 90 % Zielsetzung Zielerreichung voraussichtl. Zielerreichung Ø Industrie 2,2 % 1,0 % 0,8 % pro Jahr 7,0 % 8,2 % Zielpfad > bei konstanter Produktion Effizienzziel 7% 88 % Jahr 23

24 Teilnehmer aus vier aktiven Lernenden Energieeffizienz-Netzw 24

25 Potentiale der CO 2 -Vermeidung bis 2050 CO 2 -Vermeidungskosten [ /t CO 2 ] Gebäudezu- und -abgänge (Wohnungen u. GHD) Wind Onshore Biodiesel im Kraftverkehr (LKW, Busse, Zugmaschinen, etc.) Wind Offshore Photovoltaik Biomasse Sanierung (Dämmung) und Heizungsmodernisierung (Pellets) im Sektor HH CO 2 -Vermeidungspotential [Mt CO 2 /a] Sanierung (Dämmung) und Heizungsmodernisierung (Pellets) im Sektor GHD E-Mobilität ggü. Benzin (1.140 /t CO 2 ) E-Mobilität ggü. Diesel (1.556 /t CO 2 ) Potential industr. Querschnittstechnologien Pumpen - 7,0 Mt CO 2 /a El. Antriebe - 11,6 Mt CO 2 /a Druckluft- 1,6 Mt CO 2 /a Beleuchtung - 1,9 Mt CO 2 /a CO 2 -Vermeidungskosten [ /t CO 2 ] Gebäudesanierung (Dämmung) Wohnungen 1 %- Sanierung 10 Wohnungen von 1 auf 2 % (310 / t CO 2 ) GHD von 1 auf 2 % (260 / t CO 2 ) GHD 1%- Sanierung CO 2 -Vermeidungspotential [Mt CO 2 /a] 25 Quelle: FfE, 2012

26 Zukunftssichere Energieversorgung durch Energiemix und Energiemanagement Situation heute Die Energiewende - Ziele für Deutschland und Bayern Potential erneuerbarer Energien Energieautarkie, Leistungsautarkie Fazit 26

27 Fazit 100 % Regenerativ ist unter derzeitigen Bedingungen nicht machbar Es wären eine Vielzahl großtechnischer Speicher notwendig und Biogas-Kraftwerke müssten den Restbedarf decken, dies wäre jedoch nur durch große Einschnitte in die bestehende Landwirtschaft möglich 27 Eine Energieautarkie wird in einigen Regionen realisierbar sein, eine Leistungsautarkie, d.h. zu jeder Sekunde soviel Strom zu produzieren, wie notwendig ist, wird auf absehbare Zeit nicht möglich sein und macht auch nicht Sinn. Allerdings bestehen nach wie vor sehr große Einsparpotenziale in der Industrie im GHD und in Haushalten Beste Technik ist heute schon kostendeckend einsetzbar Verdoppelung sogar Verdreifachung der Effizienzsteigerung ist in LEEN- Netzwerken möglich (50 Betriebe in der Region zeigen dies gerade) Ein intelligentes Energiemanagement kann die Integration regenerativer Energien verbessern. Dämmung vermeidet unnötigen Ressourcenverbrauch in allen Sektoren und ist endlich konsequent und systematisch umzusetzen

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. W. Mauch +49 (89) Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 28