Die Rolle der erneuerbaren Energien in den Leitszenarien des BMU und die globale Perspektive

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1 Die Rolle der erneuerbaren Energien in den Leitszenarien des BMU und die globale Perspektive Sichere Stromversorgung und Erneuerbare Energien Konferenz der Europäischen Akademie Wissenschaftszentrum Bonn März 21 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart

2 Zielsetzungen zur Reduktion der energiebedingten CO 2 Emissionen bis *) Minderung gegenüber 199 CO2-Emissionen, [Mio t CO2/a] : - 4% *) 25: bisher 8% Ist-temperaturbereinigt E-Report IV REF 25 LEIT 28 SZEN E3 (28) LEIT 29 aktuell: - 9% (THG 85%) LEIT9\CO2;

3 Teilstrategie I: Deutliche Steigerung der Energieeffizienz Technische Effizienzpotenziale (Basis: Enquete-Kommission 1998) Ziel: Verdopplung der Energieproduktivität BIP/PEV bis 22 gegenüber 199 Industrie 2-25% Handel, Gewerbe, Dienstleistungen 35-4% Private Haushalte, Strom 4 5% Private Haushalte, Raumwärme bis zu 7% Verkehr bis zu 5% Strombereitstellung (Kraft-Wärme-Kopplung) bis zu 7% Index (199 = 1) Mittleres Wachstum, %/a LEIT29 BIP 1,6 1,4 BIP/PEV 1,9 3, Der Energieeinsatz kann in Deutschland (und anderen Industrieländern) bis 25 mindestens halbiert werden bei gleichem Komfort, gleicher Mobilität und noch wachsendem Bruttosozialprodukt. 1 8 PEV BIP BIP/PEV LEIT1/BIP-PEV;

4 Wirtschaftliche Stromeinsparpotenziale: 11 TWh/a ~ 2% des Stromverbrauchs; Kostenersparnis ~ 9 Mrd. /a - Wirtschaftliche Stromeinsparpotenziale % (u. a. Prozesswärme; eff. Pumpen u. Antriebe) Mögliche Einsparungen Inform. + Kommunik. Nettostromverbrauch, TWh/a % (u.a. Stromheizung; WW, Kühlgeräte, Heizungspumpen; Leerlaufverluste 23% (u.a. Beleuchtung, Kühlung, Pumpen) Beleuchtung Raumheizung Prozesswärme Mechanische Energie LEIT8/STR-EFF; Industrie Haushalte GHD Verkehr Quelle: Stromsparen ist wichtig für den Klimaschutz. UBA, August 27

5 Die Umsetzung von Effizienzpotenzialen ermöglicht eine deutliche Reduktion der Energienachfrage (Endenergie) und des Energieeinsatzes (Primärenergie) - Leitszenario Trend Andere Verluste Umwandl. verluste Strom Energiemengen, PJ/a NE-Verbrauch Verkehr Private Haushalte Kleinverbraucher Industrie LEIT9/ENDSTRU, Jahre 2, 25 und 28 sind temperaturbereinigt

6 Struktur des Bruttostromverbrauchs und Beitrag neuer Stromverbraucher Bruttostromverbrauch, [TWh/a] LEITSZENARIO 28; Variante E Übriger Verbrauch *) Wasserstofferzeugung Elektromobilität Endenergie "konventionell" *) Eigenverbrauch Kraftwerke; Netzverluste; Pumpstrom; Exportsaldo; Übriger Umwandlungssektor. Disponible Stromverbraucher LEIT/STR-END;

7 Teilstrategie II: Deutliche Steigerung des Beitrags der erneuerbaren Energien - Leitszenario 29-6% Endenergie erneuerbare Energien, PJ/a ,8% 352 Geothermie Solarstrahlung Biomasse, biog. Abfälle Windkraft Wasserkraft Anteil an gesamtem Endenergieverbrauch ,8% % % LEIT9/EE-END;

8 Ausbauszenario mit verstärktem Photovoltaikzubau ( Leitszenario 21 Stromerzeugung erneuerbare Energien, TWh/a ,5% Europäischer Verbund Geothermie Fotovoltaik Biomasse, biog. Abfälle Wind Offshore Wind Onshore Wasser 16% - Leitszenario 29-PV+ - 4% Leitszenario 29 Szenarien des Energiegipfels EE KV 66% 24: 83% 25: ~9% LEIT1/ STR-23;11.2.1

9 Die Stromerzeugungsstruktur wird sich bis 25 völlig verändern - Leitszenario 29 - Bruttostromerzeugung, [TWh/a] Große Kond. - Kraftwerke werden in einigen Jahrzehnten nur noch für Reserve und Regelung benötigt Dezentral/regionale KWK- und EE-Anlagen werden dominieren 593 Europ. Verbund EE Photovoltaik Kostengünstiger Wind EE-Strom aus Offshore dem europäisch. Stromverbund Wind an stabilisiert die Stromversorgung Land Geothermie Laufwasser Biomasse, biogen. Abfälle KWK, Gas, Kohle Erdgas, Öl Kond. Braunkohle Kond. Steinkohle Kond. Kernenergie Leit9/STRSTR5; ohne Pumpspeicher-Kraftwerke

10 EE- Leistungen wachsen diejenigen fluktuierender EQ am stärksten - Leitszenario 29 - Bruttoleistung, GW Gesicherte Leistung Höchstlast der nicht disponiblen Verbraucher 18 Europ. Verbund EE Photovoltaik Geothermie Wind Offshore Wind an Land Laufwasser Biomasse KWK Gas KWK Kohle, Müll Erdgas, Öl Kond. Braunkohle Kond. Steinkohle Kond. Kernenergie PV/ = 11 WIND Übrige = 39 EE FOS = 11 KOND FOS = 2 KWK LEIT9/ STRLEIS; Gesamte Höchstlast 28 = 78 GW

11 Modellierte Leistungsbereitstellung auf Stundenbasis (25) Unter- Überschuss = (Erzeugung EE + fossile KWK) (geregelte Nachfrage) Unter- Überschuss in GW Unterschuss Stunde des Jahres Überschuss Quelle: L. Brischke: Modell einer zukünftigen Stromversorgung Deutschlands mit hohen Anteilen regenerativer Energien auf der Basis eines Mehrknoten Netzes. Dissertation Universität Stuttgart, 24.

12 Die Wärmeversorgung wird sich bis 25 stark wandeln infolge Effizienzsteigerung (umfassende Gebäudesanierung) und Ausweitung netzgebundener Wärme - Leitszenario 29-6 Endenergieeinsatz für Wärme [PJ/a] *) *) 12% *) temperaturbereinigt Anteil netzgebundener Wärme % % 3.5 Erdwärme Solarwärme Biomasse, KWK und direkt Industrielle KWK fossil Fern- Nahwärme fossil Erdgas, direkt Kohle, direkt Heizöl, direkt Strom, direkt und WP LEIT9/WAERM;

13 Struktur des Energieverbrauchs im Verkehrssektor - Leitszenario 29 - Endenergieverbrauch Verkehr, PJ/a % , Wasserstoff Biokraftstoffe Strom Erdgas Kerosin Benzin Diesel LEIT9/VERKEHR1;

14 Wie entwickeln sich die Energiepreise? (Beispiel Ölpreis) 14 Nominal Ölpreis (Jahresmittelwert), $ 27/b Quellen: DIW 27; BMWi 28; BMU 28; EP29; WEO 28,29 CO 2 Preise ( /t) A: B: C: preise/oelpr-3; Real (Geldwert 27) Pfad A: "Deutlich" Pfad B: "Mäßig" Pfad C: "Sehr niedrig" WEO 28 Referenz WEO 29 Referenz

15 EE-Anlagen werden stetig kostengünstiger (Beispiel: Stromerzeugung).2 - LEITSZENARIO 29; Neuanlagen - Jeweiliger Technologiemix Wasser Stromgestehungskosten, EUR(25)/kWh Wind Onshore Wind Offshore Fotovoltaik Geothermie Europ. Verbund Feste Biomasse Biogase Mittelwert LEIT8/STR-KOS1;

16 Fazit: Nur Erneuerbare Energien ermöglichen mittelfristig eine kostenstabile und weitgehend rohstoffpreisunabhängige Energieversorgung 16 - LEITSZENARIO 28; Preispfad A mit CO2-Aufschlag 14 Stromkosten (MS-Ebene) ct(25)/kwh EE-neu Gesamt nur fossil Gesamt Leitszen LEIT8/KOS-AMIT;

17 Kumulierte Differenzkosten (Zehnjahresabschnitte) des gesamte EE-Ausbaus -Leitszenario 29-PV (Preispfad A) - Kumulierte Differenzkosten, Mrd.EUR (25) Volkswirtschaftliche Vorleistungen Volkswirtschaftliche Rendite Strom ohne PV Fotovoltaik (PV) Strom ohne PV Wärme Kraftstoffe Leit-9/Dif-kum4; bis

18 Zunahme des globalen Primärenergieverbrauchs seit Beginn der Industrialisierung 5 12 Milliarden t ROE/a Primärenergieverbrauch, EJ/a Trad. Nutzung von Biomasse "Neue" erneuerbare Energien Wasserkraft Kernenergie Erdgas Mineralöl Kohlen Verzehnfachung in 1 Jahren c:\global\weltpev.pre;

19 Die gute Nachricht: Die Sonne kann uns mit unendlich viel Energie versorgen Globaler Primärenergieverbrauch 26: 491 EJ/a = 11 7 Millionen t ROE/a 1 Strahlung (nur Kontinente) 175 Wind 2 2 Biomasse 2 Geothermie 5 1 Wasser Wellen, Gezeiten 3,65,5,2,4,1,15 Physikalisches Energieangebot: ca. 2 Technisches Potenzial (heutige Technologien): ca. 5

20 Beispiel: Technisches Potential solarthermischer Kraftwerke auf,4% der Saharafläche kann Europas (EU 25) heutiger Stromverbrauch und auf 2,% der gegenwärtige globale Stromverbrauch bereitgestellt werden Welt EU25 LEIT/CSP-Fläche;

21 Szenario einer globalen zukünftigen Energieversorgung ( Energy (R)evolution *) Szenario "Energy (R)evolution" globaler Primärenergieverbrauch EJ/a Mögliche Effizienzsteigerungen gegenüber Trendentwicklung (WEO 28) Zusätzliche Effizienz Meeresenergie Solarstrahlung Strom+Wärme Geothermie Strom+Wärme Wind Biomasse modern Biomasse traditionell Wasser Kernenergie Gas Öl Kohle global/szen/pevglob3; *) DLR Stuttgart, Ecofys Utrecht im Auftrag von Greenpeace und EREC, 28 Stetiger Ausbau aller EE

22 Globaler Primärenergieverbrauch: Nur ein Rückgang bei den industrialisierten Ländern schafft die notwendigen Spielräume für Zuwachs in den übrigen Ländergruppen Szenario "Energy (R)evolution" 6 globaler Primärenergieverbrauch EJ/a Südamerika Afrika Mittlerer Osten Übriges Asien Indien China Transitionsländer OECD Pazifik OECD Europa OECD N - Amerika global/szen/pevland; ,4 27, 26,2 25,4 21, 15,6 1,6 Mrd. t CO 2 /a

23 Wachstum des globalen Markts für erneuerbare Energien nach Technologien im Klimaschutzszenario: Energy [R]evolution - Strom- und Wärmeerzeugung Wellenenergie Investitionen, Mrd. EUR / Jahr Szenario: "Energy (R)evolution" Anteil deutscher Unternehmen: ~ 19 Mrd Mrd Erdwärme Solartherm. Kollektoren Solartherm. Kraftwerke Fotovoltaik Biomasse, Biogas Wind Wasser Arbeit/INVGLO-2;

24 I: Schlussfolgerungen für die deutsche Klimaschutzstrategie Erneuerbare Energien (EE) werden in der Stromversorgung bis 22 einen Anteil von mindestens 35% erreichen. Parallel müssen jedoch deutlich intensivere Effizienzerfolge erreicht werden. Das EE-Gesamtziel für 22 von 18% Anteil kann übertroffen werden. Eine 1% - EE-Stromversorgung bis 25 erscheint möglich. Die derzeitige deutsche Kraftwerksplanung ist nicht kompatibel mit den Anforderungen des Klimaschutzes und des Ausbaus von EE. Neue fossile Kraftwerkskapazität sollte nur auf Erdgasbasis bereitgestellt werden, dabei ist ein hoher Anteil dezentraler KWK- Anlagen (kleinere HKW, BHKW) anzustreben. Bei einer Laufzeitverlängerung von Kernkraftwerken gibt es über die im Bau befindlichen Anlagen keine Spielräume für neue fossile Kraftwerke, wenn das EE-Ausbauziel beibehalten werden soll. Für einen wirksamen Klimaschutz und zur Entlastung der Erdgasnachfrage muss eine durchgreifende Strategie zugunsten deutlicher Strukturveränderungen im Wärmebereich entwickelt werden. Eine forcierte Altbausanierung und parallel eine Ausweitung von Nahwärmeversorgungen (KWK, EE) müssen im Mittelpunkt dieser Strategie stehen. Die Nutzung von Biomasse hat eindeutige ökologische Potenzialgrenzen. Die Nutzung sollte vorrangig stationär in Anlagen hoher Effizienz (Kraft- Wärme-Kopplung) stattfinden. Im Verkehrsektor ist eine umfassende Effizienzsteigerung und im Güterverkehr eine deutliche Verlagerung auf klimaschonendere Verkehrsmittel (Bahn, Schiff) Voraussetzung für eine ökonomisch sinnvolle Nutzung von Biokraftstoffen, Elektroantrieben und längerfristig von Wasserstoff.

25 II: Die wesentlichen Schlussfolgerungen für die globale Situation Die Erwartungen an erneuerbare Energien (EE) sind in allen Konzepten der zukünftigen Energieversorgung beträchtlich. Trotz erfreulicher Wachstumstendenzen in einigen regionalen Märkten muss eine globale Wachstumsdynamik jedoch erst noch aufgebaut werden. Nur in Verbindung mit einer grundsätzlichen Trendumkehr beim globalen Energieverbrauchswachstum kann ein wirksamer und rechtzeitiger Klimaschutz gewährleisten werden. Grenzen technischer Potenziale stellen keine Einschränkung für die Nutzung von EE dar. Längerfristig kann auf nukleare und fossile Energien verzichtet werden. Die Intensität der EE-Nutzung wird hauptsächlich durch die Geschwindigkeit struktureller Veränderungen und die Qualität politischer Steuerungsinstrumente bestimmt. Eine sachgerechte Bewertung von Energiekosten muss zwingend die Kosten des erforderlichen Klimaschutzes berücksichtigen. Die dadurch jetzt erforderlichen Vorleistungen für EE und EFF werden in einem absehbaren Zeitraum zu beträchtlichen volkswirtschaftlichen Nutzen führen. Der Weltmarkt für erneuerbare Energien wird im nächsten Jahrzehnt mindestens mit 2%/a wachsen. Die globalen EE-Anlageninvestitionen werden dadurch von derzeit ~ 14 Mrd. /a auf ~ 45 Mrd. /a in 22 und ~ 6 Mrd. /a in 23 steigen. Bei weiterem erfolgreichen Engagement der deutschen EE-Branche und entsprechender politischer Flankierung kann der Gesamtumsatz der deutschen EE-Branche bis 23 auf ~7 Mrd. /a steigen.