Der Beitrag der Solarthermie für die Wärmewende Aktuelle Studien

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1 Der Beitrag der Solarthermie für die Wärmewende Aktuelle Studien Prof. Dr. Hans-Martin Henning Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg» Ohne Solarthermie keine Energiewende «Berliner Energietage 2018 Berlin, 9. Mai 2018

2 Inhaltsübersicht Studie Projekt»Energiesysteme der Zukunft (ESYS)«Hintergrund, Methodik Ergebnisse Was sagen andere Untersuchungen? Zusammenfassung, Fazit Folie 2

3 Inhaltsübersicht Studie Projekt»Energiesysteme der Zukunft (ESYS)«Hintergrund, Methodik Ergebnisse Was sagen andere Untersuchungen? Zusammenfassung, Fazit Folie 3

4 Treibhausgasemissionen Deutschland Historische Entwicklung und Ziele 4 Basierend auf: Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen. Umweltbundesamt (UBA) Dessau, März 2017

5 Endenergie Deutschland Zusammensetzung Endenergie in den vier Nutzungsbereichen Quelle: Energiedaten, Gesamtausgabe, BMWi, Stand Februar Quelle:»Sektorkopplung«Optionen für die nächste Phase der Energiewende. acatech Deutsche Akademie der Technikwissenschaften et. al. November 2017

6 Energiebedingte CO 2 -Emissionen Deutschland 21% Strom 44% Brenn-Kraftstoffe für Gewerbe/Industrie 19% Niedertemperaturwärme Verkehr 16% 6 Eigene Darstellung basierend auf Daten aus: Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen. Umweltbundesamt (UBA) Dessau,

7 ESYS-Arbeitsgruppe Sektorkopplung AG»Sektorkopplung«im BMBF- geförderten Projekt»Energieysteme der Zukunft (ESYS)«, durchgeführt von den deutschen Wissenschaftsakademien unter Federführung von acatech (Leitung Prof. Eberhard Umbach, Prof. Hans-Martin Henning) Veröffentlichungen November 2017 Download 7

8 Leitgedanken ESYS-Arbeitsgruppe»Sektorkopplung«Die drastische Absenkung der Treibhausgasemissionen der Energieversorgung, ist nur erreichbar, wenn die Emissionen in allen Verbrauchssektoren signifikant reduziert werden. Wie kann dies bei der Wärmeversorgung des Gebäudebereichs gelingen, wo heute immer noch überwiegend fossile Energieträger Erdgas und Heizöl eingesetzt werden? Und wie im Bereich der Mobilität, die dominant auf fossilen Kraftstoffen basiert? Welche Möglichkeiten bieten sich in der Industrie, wo ebenfalls heute die meisten Prozesse fossile Energieträger nutzen? Gibt es dafür übergreifend wirkende Entwicklungen und Rahmenbedingungen? 8

9 Regenerative Energien Modell»REMod«Modell zur Simulation und Optimierung der Entwicklung nationaler Energiesysteme Einbeziehung aller Verbrauchssektoren und Energieträger Minimierung der Transformationskosten Stundengenaue Modellierung 9

10 Methodisches Vorgehen Optimierung von Ausbau, Sanierung, Ersatz Monte-Carlo Zielfunktion: minimale kumulative Gesamtkosten Bestand und Altersstruktur Kraftwerke und EE (PV, Wind, ) Gebäude und Heizungstechnik, Solarthermie Fahrzeugflotte, Verkehr Prozesse in Industrie und Gewerbe Zeitschrittsimulation des Gesamtsystems von 2014 bis 2050 in Stundenschritten Ausbau, Sanierung, Ersatz Kraftwerke und EE (PV, Wind, ) Gebäude und Heizungstechnik, Solarthermie Fahrzeugflotte, Verkehr Prozesse in Industrie und Gewerbe Speicher (Strom, Wärme) Power-to-X-Techniken CO 2 -Grenzen (jahresscharf) eingehalten? 10

11 Inhaltsübersicht Studie Projekt»Energiesysteme der Zukunft (ESYS)«Hintergrund, Methodik Ergebnisse Was sagen andere Untersuchungen? Zusammenfassung, Fazit 11

12 Untersuchte Randbedingungen Zielwert energiebedingte CO 2 -Emissionen, sonstige Freie Optimierung; keine gesetzten Randbedingungen Bestimmte Randbedingungen vorgegeben 12

13 Stromerzeugung Installierte Leistung 13

14 Stromnutzung Originäre Stromnutzung und Sektorenkopplung heutiger Wert 14

15 Primärenergie 15

16 Niedertemperaturwärme Zusammensetzung Heizungstechnologien 16

17 Energetische Sanierung Gebäude Drei betrachtete Sanierungsstandards 17

18 Solarthermie Installierte Leistung (GW th ) (1 GW 1,43 Mio. m²) 18

19 Energieflussdiagramm -85 % offen Solarthermie: rd. 23 % Niedertemperaturwärme 19

20 Inhaltsübersicht Studie Projekt»Energiesysteme der Zukunft (ESYS)«Hintergrund, Methodik Ergebnisse Was sagen andere Untersuchungen? Zusammenfassung, Fazit 20

21 Was kostet die Energiewende? Fraunhofer ISE (2015); 85-%-Szenario Raumwärme: Rund 50 % des heutigen Wertes 21 Quelle: Was kostet die Energiewende? Studie Fraunhofer ISE, November 2015

22 Was kostet die Energiewende? Fraunhofer ISE (2015); 85-%-Szenario 2050: Solarthermie deckt rund 16 % des Bedarfs an Niedertemperaturwärme 22 Quelle: Was kostet die Energiewende? Studie Fraunhofer ISE, November 2015

23 Studie im Rahmen IEA Task 52 Untersuchte Szenarien Szenarien 1-4: Einfluss CO 2 -Zielwerte Absenkung energiebedingter CO 2 -Emissionen -60 %, -75 %, -85 %, -90 % Solarthermie-Kosten: 890 /m² (2014) 290 /m² (2050) Szenario 5: Auswirkung hoher Solarthermie-Kosten (ST-exp.) Absenkung energiebedingter CO 2 -Emissionen -85 % Solarthermie-Kosten: durchgängig 1200 /m² Szenario 6: besondere Annahmen zu Biomasse und Mobilität (Bio&Mob) Absenkung energiebedingter CO 2 -Emissionen -85 % Massiv höheres Biomassepotenzial Hoher Anteil E-Mobilität 23 IEA SHC Task 52: Solar Heat and Energy Economics in Urban Environments

24 Studie im Rahmen IEA Task 52 Solarthermie installierte Kapazität 24 IEA SHC Task 52: Solar Heat and Energy Economics in Urban Environments

25 Studie im Rahmen IEA Task 52 Bereitstellung Niedertemperaturwärme 2050 (in TWh) 25 IEA SHC Task 52: Solar Heat and Energy Economics in Urban Environments

26 Studie im Rahmen IEA Task 52 Bereitstellung Niedertemperaturwärme 2050 (anteilig) 26 IEA SHC Task 52: Solar Heat and Energy Economics in Urban Environments

27 BDI-Studie»Klimapfade für Deutschland«Solarthermiebeitrag für Raumwärme und Warmwasser 80-%-Pfad Solarthermiebeitrag 9 % (39 TWh) Bedarf Raumwärme und Warmwasser 416 TWh (Reduktion um 44 % bezogen auf heute) 95-%-Pfad Solarthermiebeitrag 11 % (41 TWh) Bedarf Raumwärme und Warmwasser 382 TWh (Reduktion um 49 % bezogen auf heute) 28 Quelle: Philipp Gerbert, Patrick Herhold, Jens Burchardt, Stefan Schönberger, Florian Rechenmacher, Almut Kirchner, Andreas Kemmler, Marco Wünsch. Klimapfade für Deutschland. Studie von Boston Consulting Group und Prognos im Auftrag des Bundesverbandes der deutschen Industrie BDI. 01/2018

28 Inhaltsübersicht Studie Projekt»Energiesysteme der Zukunft (ESYS)«Hintergrund, Methodik Ergebnisse Was sagen andere Untersuchungen? Zusammenfassung, Fazit 29

29 Zusammenfassung, Fazit Solarthermie in allen betrachteten Studien Teil der Lösung zur Deckung des Wärmebedarfs für Raumwärme, Warmwasser (und sofern betrachtet Niedertemperaturprozesswärme) Solarthermiebeitrag zu Niedertemperaturwärme zwischen rund 8 % und 23 % für Klimaschutzszenarien (d.h. Absenkung energiebedingter THG- Emissionen bis %, bezogen auf 1990) Korrespondierende installierte Leistung im Jahr 2050 rund GW (entsprechend rund Mio. m²) Anteil für Solarthermie in Wärmenetzen zwischen 25 % und 50 % (installierte Leistung) Je ambitionierter das Ziel, desto größer der Solarthermieausbau Kosten wichtig, aber nicht alleine entscheidend 30

30 vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystems ISE Hans-Martin Henning 31

31 Ein Vortrag im Rahmen der Diese Seite darf nicht entfernt werden. Für die in diesen Unterlagen bereit gestellten Informationen kann keine Haftung übernommen werden. Die Verantwortung für die Inhalte in diesem Vortrag, auch urheberrechtlicher Natur, liegen bei der Referentin/dem Referent. Bei Fragen oder Ansprüchen kontaktieren Sie diese bitte direkt. Eine kommerzielle Weiterverbreitung darf nur nach schriftlicher Genehmigung der Rechteinhaberin erfolgen Referent(in) / Veranstalter(in) Die Leitveranstaltung der Energiewende in Deutschland fand in 2018 vom 07. bis zum 09. Mai im Ludwig Erhard Haus in Berlin statt. Weitere Informationen und viele Vortragsunterlagen zu über 350 Vorträgen aus 57 Veranstaltungen im Rahmen der Berliner ENERGIETAGE 2018 finden Sie unter