dena-leitstudie Integrierte Energiewende

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1 dena-leitstudie Integrierte Energiewende Präsentation der Kernergebnisse des Gutachterberichts ewi Energy Research & Scenarios ggmbh Abschlusskonferenz, Berlin 4. Juni 218 fotolia / rcfotostock

2 ewi ER&S 218 Mio. t CO 2 ä Um das Klimaziel erreichen zu können, ist eine deutliche und schnelle Transformation aller Sektoren notwendig Mio. t Entwicklung Treibhausgasemissionen in Deutschland : 95 Mio. t -16% (2) -27% (217) % (25) Historisch Historisch 95%-Pfad Historisch 95%-Pfad Historisch Trend 95%-Pfad Trend Trend 2

3 ewi ER&S 218 Mio. t CO 2 ä Um das Klimaziel erreichen zu können, ist eine deutliche und schnelle Transformation aller Sektoren notwendig Mio. t Entwicklung Treibhausgasemissionen in Deutschland : 95 Mio. t -16% (2) -27% (217) % (25) -95% (25) Historisch 8%-Pfad Trend Trend 3

4 ewi ER&S 218 Mio. t CO 2 ä Auch ein ambitioniertes Weiter-so (Referenzszenario) wird die Ziele deutlich verfehlen. Entwicklung Treibhausgasemissionen in Deutschland : 95 Mio. t -16% (2) -27% (217) % (25) Referenz (RF) 2-8% (25) EL8 / TM8-95% (25) EL95 / TM Historisch "Ambitioniertes Weiter-so" Trend Trend 4

5 ewi ER&S 218 Mio. t CO 2 ä Wie kann die Energiewende gelingen? Szenarien Referenz (RF) Klimaziele Elektrifizierung (EL) 8% 95% Technologiemix (TM) 8% 95% Ambitionierte Fortschreibung historischer und aktueller Trends in Politik und Technik in den Sektoren Gebäude, Industrie und Verkehr Klimaziele nicht bindend Rasche und weitgehende Elektrifizierung der Sektoren Gebäude, Industrie und Verkehr Klimapfade mit zwei Ambitionsniveaus Breite Variation neuer Technologien und Energieträger in den Sektoren Gebäude, Industrie und Verkehr Klimapfade mit zwei Ambitionsniveaus Aber: CO 2 -Preis in allen Sektoren 15 EUR/tCO CO2-Preis RF Historie % -7% -8% -75% -95% Historie Trend EL8/TM8 EL95/TM95 5

6 ewi ER&S 218 Wie haben wir die Szenarien analysiert? Bottom-up! Mit dem Wissen von über 6 Praxispartnern, 4 Fachgutachtern, dena und ewi ER&S. Transformationspfade ewi Energiesystemmodell DIMENSION+ und ef.ruhr Stromnetzmodell RF Gebäude EL TM RF PtH Strommarkt Sekundärenergie (Strom, Wärme, PtX) Erneuerbare Energieträger Industrie EL TM PtG/ F/H2 Verkehr RF EL Primärenergie (Öl, Gas, Kohle, KWK Bioenergie, etc.) Fossile Energieträger TM Energieinfrastruktur (insb. Stromnetze) Prof. Radgen Icons by Freepik from Logos bei den jeweiligen Unternehmen, Verbänden bzw. Institutionen 6

7 ewi ER&S 218 Prozent Historie Gebäudesektor: Bessere Energieeffizienz durch stärkere Sanierung und moderne Heiztechnik RF EL8 TM8 Mio. Stk. RF EL8 TM8 EL/TM: Höhere Sanierungsraten im Gebäudesektor notwendig EL: Höhere Sanierung u. a. durch den verstärkten Zubau el. Wärmepumpen EL: Wärmepumpen dominieren den Gebäudebereich TM: Breiter Mix an Heiztechnologien, insb. Gas, WP und Öl 3, 2,5 Jährliche Sanierungsraten* 1,6-2, Anzahl Heizungstechnologien** , 15 1,5 1, 1, 1, 1,4 1,5 5, * Durchschnittliche Vollsanierungsäquivalente für Wohngebäude Gas Öl El. WP Fernwärme Pellet ** Anzahl installierter primärer Heizungstechnologien in Wohngebäuden 7

8 ewi ER&S 218 Historie RF EL8 TM8 TWh/a Gebäudesektor: In allen Szenarien sinkt der Bedarf an Endenergie. Für die Klimaziele muss die Endenergie zunehmend CO 2 -neutral werden. Endenergiebedarf des Gebäudesektors EL: Szenario mit geringstem Endenergiebedarf EL: Fast kein Öl und Gas mehr TM: Öl und Gas spielen noch eine bedeutende Rolle Öl und Gas werden CO 2 -neutral (Biofuel/ -gas/ PtX) Gas** Öl** Biomasse Strom Fernwärme ** Konventionell, biogen und synthetisch 8

9 ewi ER&S 218 TWh/a Industriesektor: Wachsende Industrieproduktion erfordert stetige Steigerung der Energieeffizienz ohne mit ohne mit ohne mit Endenergiebedarf Industrie ohne/mit Energieeffizienz EL: Anstieg Strom u.a. aufgrund von Elektrolyseverfahren in der Chemie (z. B. Ammoniak) 112 TM: Weiterhin breiter Energiemix mit zunehmendem Anteil von Gas RF - 25 EL95-25 TM95-25 Gas** Öl** Kohle Erneuerbare Strom Wasserstoff Andere ** Konventionell, biogen und synthetisch 9

10 ewi ER&S Benzin Diesel BEV Diesel Methan H2 FCV Kerosin Index Index Verkehrssektor: Steigende Verkehrsnachfrage vs. effizientere Antriebe Personenverkehr relativ konstant Güterverkehr langfristig zunehmend Sinkender Kraftstoffverbrauch für alle Technologien nötig Effizienzzuwachs zwischen 2 % und 3 % 14 Entwicklung Verkehrsleistung 14 Entwicklung Kraftstoffverbrauch PKW LKW (>12 t) Luft Personenverkehr Güterverkehr

11 ewi ER&S 218 Mio. Stk. Historie Verkehrssektor: Unterschiedliche Antriebe für unterschiedliche Anwendungen Historie RF EL8 TM8 RF Historie EL8 RF EL8 TM8 TM8 EL: BEV und H 2 -PKW dominieren den Markt TM: Mix aus BEV, H 2, Gas und Benzin EL: BEV für Kurstrecken, H 2 FCV für Langstrecken TM: Gas-LKW zusätzlich im Markt 5, 4, Anzahl PKW Anzahl LNF/LKW 4, 3, ,3 3,3 43 3,3 3, 2,8 3, 3 2,5 2, 2, 2 1,5 1, 1 1,,5,, Benzin* Benzin PHEV Diesel* Diesel PHEV Methan* Methan PHEV H2 FCV BEV * Inklusive Mild- und Vollhybride 11

12 ewi ER&S 218 TWh/a Verkehrssektor: Energiebedarf sinkt in allen Szenarien. Gas, Wasserstoff, Strom und Öl bilden den Energieträgermix. Historie RF EL8 TM EL: Strom und Wasserstoff zentrale Energieträger EL/TM: Kaum noch Benzin und Diesel TM: Gas gewinnt an Bedeutung Kraftstoffe werden CO 2 -neutral (Biofuel/ -gas/ PtX) Benzin** Diesel** Kerosin** Gas** LNG** Wasserstoff Strom ** Konventionell, biogen und synthetisch 12

13 ewi ER&S 218 Mio. t CO 2 ä THG-Emissionen: Klimaziele für 23 (-55 %) und 25 (-8 %) werden in beiden Szenarien (EL und TM) erreicht THG-Emissionen nach Sektoren 12 EL: stärkere CO 2 -Minderung in Gebäude/ Verkehr TM: stärkere CO 2 -Minderung in Energiewirtschaft EL8: Gebäude und Verkehr fast CO 2 -frei TM8: Energiesektor fast CO 2 -frei % 4 2 RF EL8 TM8 RF EL8 TM8 EL95 TM % 95% Energie Verkehr Gebäude Industrie Andere 55% 8% 95% 13

14 ewi ER&S 218 Mio. t CO 2 ä 95 %-CO 2 -Ziele: Große Innovationen und CCS in der Industrie. Gebäude, Verkehr und Energiewirtschaft werden klimaneutral Mio. t CO 2 ä THG-Emissionen nach Sektoren THG-Emissionen Industrie Gebäude, Verkehr, Energiewirtschaft: CO 2 -frei Industrie: Innovative Prozesse und CCS Effizienz Prozessemissionen Kohlenutzung CCS RF EL8 TM8 EL95 TM95 EL8 EL Energie Verkehr Gebäude Industrie Andere 8% 95% Stahl Steine & Erden Sonstige Industrie Glas & Keramik Chemie Prozessemissionen schraffiert 14

15 ewi ER&S 218 TWh/a Die Stromnachfrage verdoppelt sich in EL und steigt in TM um 43% bis 25. Stromnachfrage nach Sektoren H 2 DE x2 89 H 2 DE % +1% 12 TWh 8 TWh RF EL8 TM8 RF EL8 TM Verkehr Gebäude Industrie PtX Andere 15

16 ewi ER&S 218 RF EL8 TM8 RF EL8 TM8 EL95 TM95 RF EL8 TM8 EL95 TM95 TM95 TWh/a TWh/a GW EE-Stromerzeugung muss sich für die Klimaziele bis 23 mehr als verdoppeln und bis 25 mehr als vervierfachen. Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien Installierte EE-Kapazität >x4 EE-Anteil: 1 72 % (EL) bis 91 % (TM) EE-Anteil: % (EL) bis 73 % (TM) in Kapazität144 >x Wasserkraft Biomasse/Biogas Wasserkraft Wind Onshore Biomasse/Biogas Wind Offshore Wind Onshore Photovoltaik Wind Offshore Photovoltaik 16

17 ewi ER&S 218 TWh/a Konventionelle Stromerzeugung halbiert sich bis 23 und basiert bis 25 zunehmend auf klimaneutralen Energieträgern. Stromerzeugung aus konventionellen Kraftwerken 1 9 Konv. Anteil: 27 % bis 36 % Konv. Anteil: 9 % bis 28 % % bis -65 % Bis 25 zunehmend PtX- Gas und Biomethan Die Kohleverstromung geht bis 25 aus dem Markt RF EL8 TM8 RF EL8 TM8 EL95 TM Kernenergie Braunkohle Steinkohle Konv. Gas Biog. Gas Synth. Gas Konv. Öl Andere 17

18 ewi ER&S 218 GW Steigender Bedarf an gesicherter Leistung wird größtenteils durch Gaskraftwerke gedeckt. Beitrag zur gesicherten Leistung der Jahreshöchstlast nach Erzeugungsart Steigender Bedarf an gesicherter Leistung Bis 23: -1 GW Kernenergie -15 GW Kohle % Gaskraftwerke werden zunehmend mit klimaneutralen PtX- und biogenen Gasen befeuert EL8 TM8 EL8 TM Kernenergie Braunkohle Steinkohle Gas Öl Wasserkraft Biomasse Wind Onshore Wind Offshore Speicher Andere Stromimporte Leistungsbedarf %

19 ewi ER&S 218 TWh/a Erneuerbare, Erdgas und PtX-Importe bilden in 25 die tragenden Säulen des deutschen Primärenergiemix. Primärenergieverbrauch nach Energieträger EL/TM: -44 % bis -49 % EL/TM: ca. 5-6 % EE-Primärenergie (inkl. PtX- und biogenem Gas) % 8 %-Ziele: Erdgas und Mineralöl mit relevanten Anteilen %-Ziele: PtX- Importe ersetzen verbleibende fossile Brennstoffe % 48% 21% 37% % 29% 61% 51% RF EL8 TM8 RF EL8 TM8 EL95 TM Mineralöl Braunkohle Steinkohle Erdgas Uran Erneuerbare Andere Nettoimporte Strom Nettoimporte PtX 19

20 ewi ER&S 218 TWh/a 95 %-Ziele erfordern in beiden Szenarien den Einsatz bedeutender Mengen an strombasierten, klimaneutralen Brennstoffen. 1 In allen Zielszenarien spielen klimaneutrale Energieträger (PtX) eine wesentliche Rolle PtX-Bedarf je Szenario Je höher die Klimaziele, desto höher der Bedarf Je diverser der Technologiemix, desto höher der Bedarf Alle synthetischen Energieträger werden benötigt RF EL8 TM8 EL95 TM

21 ewi ER&S 218 TWh/a Deutschland wird PtX-Produzent, aber dauerhaft auch auf PtX-Importe angewiesen sein. PtX nach Herkunft 1 Substanzielle Mengen an PtX in Deutschland hergestellt Je größer der PtX-Bedarf, umso höher die PtX-Importe 95 %-Ziele: PtX-Importe aus Nicht-EU-Ausland RF EL8 TM8 EL95 TM95 25 Deutschland EU-Ausland Nicht-EU-Ausland 21

22 ewi ER&S 218 Kostendelta ggü. Referenzszenario [Mrd. EUR] Minderkosten Mehrkosten TM8 ist das günstigste Zielszenario. Die TM-Szenarien erreichen die CO 2 -Ziele kostengünstiger als die EL-Szenarien. Kumulierte Gesamtkosten des Energiesystems : Kostendelta ggü. Referenz EL8 TM8 EL95 TM95 Summe * Kapitalkosten für Kraftwerke, PtX-Anlagen, EE-Anlagen, Gebäudedämmung, Heizungen, Fahrzeuge und nahe Verkehrsinfrastruktur (Ladesäulen, etc.) sowie CCS jeweils Zubau ab 218. ** FOM-Kosten: Fixe Betriebs- und Wartungskosten der in * genannten neuzugebauten und bestehenden Anlagen. 22

23 ewi ER&S 218 Kostendelta ggü. Referenzszenario [Mrd. EUR] Minderkosten Mehrkosten Kapitalkosten für Neuinvestitionen sind der entscheidende Kostentreiber. Kumulierte Gesamtkosten des Energiesystems : Kostendelta ggü. Referenz Kapitalkosten* Infrastrukturkosten PtX-Importkosten Summe EL8 TM8 EL95 TM95 FOM-Kosten** Primäre Brennstoffkosten Stromimportkosten * Kapitalkosten für Kraftwerke, PtX-Anlagen, EE-Anlagen, Gebäudedämmung, Heizungen, Fahrzeuge und nahe Verkehrsinfrastruktur (Ladesäulen, etc.) sowie CCS jeweils Zubau ab 218. ** FOM-Kosten: Fixe Betriebs- und Wartungskosten der in * genannten neuzugebauten und bestehenden Anlagen. 23

24 Dr. Harald Hecking Geschäftsführer ewi Energy Research & Scenarios ggmbh 4. Juni () fotolia / Thorsten Schier