Langfristige Entwicklungspfade in der Energieversorgung

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1 Langfristige Entwicklungspfade in der Energieversorgung Dr. Joachim Nitsch, Dr. Thomas Pregger, Tobias Naegler Einige Ergebnisse des Vorhabens: Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global DLR-ITT, Abt., Stuttgart Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), Kassel Ingenieurbüro für neue Energien (IFNE), Teltow Energiespeicher Schlüsselkomponente für nachhaltige Energiekonzepte. Stuttgart, März 212

2 Energiepolitische Zielsetzungen im Energiekonzept der Bundesregierung Minderung der THG-Emissionen: -4% -55% -7% -8 bis 95% (bezogen auf 199) 4 Szenarien Anteil der EE am (Brutto-) 1 Szenario (26) Endenergieverbrauch: 18% 3% 45% 6% Anteil der EE am Bruttostromverbrauch: 35% 5% 65% 8% Minderung des Primärenergieverbrauchs: - 2% - 5% Minderung des Stromverbrauchs: - 1% - 25% Minderung des Endenergieverbrauchs Verkehr: -1% - 4% Reduzierung des Wärmebedarfs (22) bzw. des Primärenergiebedarfs (25) von Gebäuden: -2% - 8%

3 Primärenergieverbrauch*) 25 in den Szenarien Alle Szenarien ,3 9, EE Anteil (%) Wasserkraft, Geothermie Solarstrahlung Primärenergie, PJ/a , ,8 54,5 53,6 53, 66, , 725 Windenergie Biomasse, biogener Abfall Erdgas Mineralöl Steinkohle, Sonstige Braunkohle Kernenergie 4 SZEN11/PRIM-SZE; A 25 A' 25 B 25 C 25 THG95 26 THG95 *) einschließlich nichtenergetischem Verbrauch Wirkungsgradmethode

4 Bandbreite des EE-Ausbaus in den Szenarien bis 26 Endenergie erneuerbare Energien, PJ/a Geothermie Solarstrahlung Windkraft Biomasse, biog. Abfälle Wasserkraft Szenario 211A Szenario 211THG SZEN 11; EE-END2; Endenergie nach Verwendung (PJ/a) Szenario A Strom*) Wärme Kraft stoffe Gesamt Szenario THG Strom*) Wärme Kraft stoffe Gesamt *) einschl. Wärmeerzeugung und Elektromobilität

5 Bandbreite des Wachstums der EE-Stromerzeugung in den Szenarien 211 Stromerzeugung erneuerbare Energien, TWh/a Szen A Szen A' Szen B Szen C Szen THG95 17% 41% EE- Vollversorgung aller Sektoren SZEN11/ STR-VGL;

6 Bandbreite des Wachstums der EE-Stromleistungen in den Szenarien Installierte Leistungen, GW Untergrenze (Szenario C) Obergrenze (Szenario THG95) Wasser 4,4 4,7 4,9 5,1 5,2 5,3 4,9 5,1 5,2 5,3 Biomasse 6,9 9, 1, 1,4 1,4 1,4 1, 1,4 1,4 1,4 Wind 28,8 49, 7,2 77,5 81, 86, 77,8 97,7 115,3 141,8 Fotovoltaik 24,8 53,5 61, 63,3 67,2 72, 67,9 75,2 81,8 86,4 Geothermie,1,3 1, 1,8 2,7 3,9 1, 2,2 4,9 8,6 EE-Importsaldo,4 3,6 6,8 9, 12,9 5,4 14, 29, 44, Summe 65, 116,8 15,7 164,8 175,5 19,5 167, 24,5 246,5 296,4 Summe Inland 65, 116,4 147,1 158, 166,5 177,6 161,6 19,5 217,5 252,4 Die (längerfristige) Struktur des Ausbaukorridors stellt einen Ausblick auf empfehlenswerte Beiträge der einzelnen EE-Technologien aus heutiger Sicht dar. Sie wird stetig neu anzupassen sein. Die eigentliche Botschaft lauten: EE sind in einer intelligenten Kombination aller Einzeltechnologien und Energiequellen in der Lage, innerhalb eines absehbaren Zeitraums die energetische Vollversorgung moderner Industriegesellschaften sicher zu stellen.

7 Entwicklung der Gesamtleistung stromerzeugender Anlagen im Szenario 211 A - Szenario 211 A - Bruttoleistung Kraftwerke, GW Europ. Verbund EE Photovoltaik Wind Offshore Wind an Land Andere Speicher EE-Wasserstoff Geothermie Höchstlast Gesicherte Leistung Laufwasser Biomasse KWK fossil Erdgas, Öl Kond. Braunkohle Kond. Steinkohle Kond. Kernenergie SZEN11/ S-LEIS-A;

8 Notwendiger Umbau der Kraftwerksstruktur bis 23 (Szenario 211 A) 16 Erneuerbare Energien Kernenergie Stilllegungen, Neubau und Saldo, GW Stilllegungen Zubau Saldo Erdgas, Öl Steinkohle Braunkohle SZEN11/AB-ZUBAU; Zubau bis 22 (GW) im Bau Braunkohle 3 3 Steinkohle 11 9,5 Erdgas, groß 9 ~ 3 Gesamt 23 davon in KWK 12 zusätzlich Gas- BHKW 4? Stilllegungen, fossil: 35 GW

9 18 16 Nominal Real (Geldwert 27) Ökonomische Rahmenbedingungen Ölpreis (Jahresmittelwert), $ 29/b Pfad A: "Deutlich" Pfad B: "Mäßig" WEO 21 New Policy WEO 21 Current Pol. 16 preis11/oelpr-11; Ölpreis 22 (A) ~ Ölpreis 211 (real) Nominal 22: 13 $/b (A); 117 $/b (B) Nominal 23: 18 $/b (A); 152 $/b (B) Nominal 25: 32 $/b (A); 245 $/b (B) Gegenüber früheren Leitstudien kaum verändert Quellen: BMWi 21; BMU 21; WEO 21 Anlegbare Stromkosten (= Gestehungskosten des fossil-nuklearen KW-Mixes des jeweiligen Jahres) Pfad A, B eigene Berechnung; Pfad C ~ Stromkosten nach [EWI/Prognos/GWS 21/211] Pfad Externe Kosten : ungefähre Klimaschadens- Kosten bereits heute voll integriert (~ 75 /t CO2) notwendiger Preis, wenn Klimaschutz marktgetrieben erfolgen soll Anlegbare Stromkosten; ct/kwh (29) Pfad A: Deutlich Pfad B: Mäßig Pfad C: Sehr niedrig Externe Kosten (75 /t CO2) BMU/Preise/Strompreis;

10 Jährliche Investitionen für strom- und wärmeerzeugende Anlagen (EE und fossil) Mittelwerte von 5-Jahresabschnitten - Szenario 211 A - 2 EE-Strom Fossil Kraftwerke*) EE-Wärme Fossile Heizanlagen Stromseitig 21 23: Investitionen, Mio. EUR(29)/a Fossil: 4 Mrd. EE: 24 Mrd. Ges.: 28 Mrd. Wärmeseitig 21 23: Fossil: 15 Mrd. EE: 13 Mrd. Ges.: 28 Mrd *) einschl. 2,5 GW Pumpspeicher bis SZEN11/INV-GES; gesamtwirtschaftlich gleichwertig

11 Stromerzeugungskosten ohne und mit Ausbau erneuerbarer Energien 15 - Preispfad A - 12 Stromkosten; ct/kwh (29) 9 6 2,1 ct/kwh 3 Konventionelle Kraftwerke EE-Anlagen Bestand EE-Anlagen + konv. KW BMU/Preise/Strokos2; EE-Anteil (%): 6,

12 Ausgaben aller Energieverbraucher bei unterschiedlichen Strategien - Preispfad A - Gesamtausgaben Energieverbraucher *), Mrd. EUR (29)/a Gesamt 21: ~ 2 Mrd. Strom ~ 85 Mrd. Brennstoffe ~ 7 Mrd. Kraftstoffe ~ 45 Mrd. *) ohne MWSt Fossil ohne Effizienz Fossil mit EFF nach Szenario A Szenario A EFF + EE SZEN11/KOSGES-A;

13 Einige abschließende Empfehlungen/Anregungen Stromsektor: EE-Strom als wichtigste zukünftige Primärenergie erlaubt/verlangt zukünftig verstärkten Einsatz in Prozesswärme, in Kühlung, in Überschuss- Nutzung in Wärmespeichern, im Verkehr und schließlich Überführung in chemische Energieträger. EE- Strom kann so im Wärme- und Verkehrssektor fossile Energieträger substituieren. Ein pauschales Stromeinsparziel ist daher nicht zweckmäßig. Der Ausrichtung des konventionellen KW-Zubaus (und von Speichern) muss sich ausschließlich an der flexiblen, effizienten Deckung der Residuallast orientieren. Wärmesektor: Solarkollektormarkt muss sehr viel dynamischer wachsen; Marktausweitung solarer Wärme und von Erd- bzw. Umgebungswärme muss substantiell auch im Prozesswärmemarkt erfolgen. Dafür ist Instrumentenausweitung unumgänglich. Eine verbesserte Langfristplanung von Wärmeversorgungen durch die verbindliche Einführung flächendeckenden und einheitlich strukturierte kommunale Wärmenutzungspläne bzw. Energiekonzepte sind unerlässlich. Im Verkehr müssen deutliche Effizienzsteigerungen und wirksame Verlagerung-/Vermeidungskonzepte mit Ausbaustrategien für EE- Kraftstoffe und E- Mobilität ausbalanciert werden; derzeit besteht hier ein Ungleichgewicht. Technologieoffenheit bei neuen Antrieben und Kraftstoffen ist empfehlenswert; vorschnelle Festlegung ist derzeit nicht notwendig; EE muss längerfristig allen Verkehrsträgern zugänglich sein. Instrumente/Politik: EEG ist weiterhin zielführend und unverzichtbar; mittelfristig ist vollkostenbasierte Preisbildung am Strommarkt erforderlich. Nur mit effektiver Emissionshandel (d.h. deutlich höheren Preisen für CO 2 -Emissionszertifikate; Ausweitung auf alle Energienutzer) ist eine marktgetriebene Klimaschutzpolitik möglich. Der ökologische und ökonomische Nutzen kontrolliert steigender Energiepreise sollte von der Energiepolitik mehr herausgestellt werden (Wirkung auf Effizienzsteigerung; Energieangebot mit besseren Qualitäten).