Wind- und Sonnenenergie zur Stromerzeugung Erfahrungen in Deutschland

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1 Wind- und Sonnenenergie zur Stromerzeugung Erfahrungen in Deutschland Hermann-Josef Wagner Institut für Energiesysteme und Energiewirtschaft Ruhr-Universität Bochum, Deutschland IEWT, Wien,

2 Stromerzeugung Aktivitäten in Europa Deutsche Energieversorgung Ausbau von Wind- und Sonnennutzung Auswirkungen auf Strompreise und Netze Exkurs Ökobilanz Offshore Windpark Fazit Aufbau meiner Präsentation 2

3 Quelle: Fraunhofer IST et al. ; 02/2012 Quotensystem Einspeisevergütung Schweden Finnland Einspeiseprämien Kombination von Einspeisevergütung und Quotensystem Kombination von Einspeisevergütung und Einspeiseprämien Irland Estland Lettland Dänemark Litauen Niederlande Großbritannien Polen Deutschland Belgien Tschechien Slowakei Frankreich Österreich Ungarn Rumänien Portugal Spanien Italien Bulgarien Griechenland Unterschiedliche Fördersysteme für Strom aus Erneuerbaren Energien in der EU 3

4 Windenergienutzung weltweit (Werte gerundet) Gesamtkapazität Ende 2013 [GW] Anteil weltweit [%] China USA Deutschland 35 (2014: 38,6) 11 Spanien 23 7 Indien 20 6 Großbritannien 11 3 Italien 9 3 Frankreich 8 3 Kanada 8 2 Dänemark 5 2 Restliche Länder Total Zum Vergleich: Ende des Jahres 2003: Welt ca. 40 GW, Deutschland ca. 15 GW DEWI Magazin No.44, Februar 2014,, S. 36, Wind Energy Use in Germany Weltweite Windnutzung 4

5 Sonne, Wind & Wärme, 10/12 Offshore Windparks in Großbritannien, Irland, Frankreich und den Niederlanden (2012) 5

6 Quelle: Eurostat Durchschnittliche Stromkosten für Haushalte in Europa

7 Stromerzeugung Aktivitäten in Europa Deutsche Energieversorgung Ausbau von Wind- und Sonnennutzung Auswirkungen auf Strompreise und Netze Exkurs Ökobilanz Offshore Windpark Fazit Aufbau meiner Präsentation 7

8 Ziel des Ökostromausbaus: 2025 (2035) soll % (55-60 %) des Stromverbrauchs durch Ökostrom gedeckt werden Ausbauziel (Wind Offshore) bis 2020 (2030): 6,5 GW (15 GW) Begrenzung des Zubaus neuer Biogasanlagen auf 100 MW/Jahr (brutto) Begrenzung des jährlichen Ausbaus von Solar- und Windenergie auf maximal 2,5 GW (netto) Ökostromvermarktung: Direktvermarktung aller Neuanlagen mit einer Leistung von 500 kw und mehr Ab 2016 Direktvermarktung aller Neuanlagen mit einer Leistung von 100 kw und mehr Reduzierung der Förderung: Abbau von Überförderungen und Boni, stufenweise Reduzierung der Förderung Fördersätze (Wind Onshore) sinken an guten Standorten (z.b. Küste) zwischen 10 % und 20 % Industrieunternehmen: Energieintensive Unternehmen müssen 15 % der EEG-Umlage zahlen, dies gilt bis zu einer Obergrenze von 4 % gemessen an der Bruttowertschöpfung des jeweiligen Unternehmens Bei Großverbraucher, wie z.b. Aluminium- oder Stahlbetriebe kann diese Grenze bis auf 0,5 % sinken Eigenstromverbrauch: Bis 2016 bleiben Bestandsanlagen zur Eigenproduktion von Strom von der EEG-Umlage befreit Strom aus neuen Ökostromanlagen und aus umweltfreundlicher KWK wird mit 40 % belastet, alle übrigen zahlen die volle Umlage Anlagen bis 10 kw (z.b. Solaranlagen auf Hausdächern) bleiben von der EEG-Umlagen befreit Bahn: Zahlung von 20 % der EEG-Umlage Quelle: - VDI Nachrichten, 4.Juli, 2014, Nr. 27/ Reform des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes (EEG),

9 Photovoltaik 20 % (Kernenergie: 0,0%) (178 GW) Politisches Ziel (225 GW) (Szenario B) Ausbauziel der Kraftwerksleistungen in Deutschland für das Jahr

10 Quelle: Nordex AG Montage eines Windenergiekonverters mit Getriebe von der Nordex AG 10

11 Montage eines Generators einer Windkraftanlage ohne Getriebe 11

12 East Sea North Sea Sonne, Wind & Wärme, 10/12 Geplante und betriebene Offshore-Windparks in Deutschland (2012) 12

13 Foto: Helmut Müller; Sonne, Wind und Wärme 4/2012 Aufbringen eines Korrosionsschutzes am Fundament eines Offshore- Windenergiekonverters 13

14 Quelle der Daten 01/2015: Bundesnetzagentur/Photovoltaik Quelle der Daten bis 2013: BWK 5/2012 In Deutschland Ende 2014 installierte Leistung: ca. 38 GW Weltweit 07/2014 installierte Leistung: ca. 150 GW Weltweit erwartete installierte Leistung Ende 2014: 200 GW Photovoltaik erheblicher Zubau 14

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16 178 GW (netto) Kernenergie Quelle der Daten: Deutscher Bundestag, Drucksache 18/528, S.3, 2013 Leistungen in GW Fossile Kraftwerke Wasserkraftwerke Erneuerbare Energien (Wind, Sonne, Biomasse) Im Ausland unter Vertrag (2 GW) 89 GW (netto) 91 GW (netto) Kraftwerke Inland Revision (1 GW) Reserve für Systemdienstleistung* (5 GW) Ausfälle (4 GW) Fossil (4 GW) Wasserkraft (4 GW) Erneuerbare Energie (Wind, Sonne) Leistungsbilanz der deutschen Stromerzeugung

17 Gesamtpreis: 29,9 ct/kwh, davon staatlich vorgegeben: 52 % Zum Vergleich: Zu Beginn des Jahres 2000 noch 11,6 ct/kwh, zu Beginn des Jahres 2010 noch 21,3 ct/kwh 4,8 ct/kwh MwSt. 2,1 ct/kwh Stromsteuer 1,8 ct/kwh Konzessionsabgabe für Gemeinden Kraft-Wärme-Kopplung (0,2 ct/kwh) 6,7 ct/kwh EEG* Arbeitspreis: 21,4 ct/kwh 5,9 ct/kwh 4,7 ct/kwh Netznutzung** Erzeugung/Beschaffung * Davon Offshore-Haftungsumlage 0,3 ct/kwh ** Davon Netznutzung 5,7 ct/kwh und StromNEVumlage zur Befreiung energieintensiver Unternehmen von EEG und Umlage abschaltbarer Lasten 0,2 ct/kwh 3,7 ct/kwh Grundpreis bei kwh/a Grundpreis: (für Messung, Abrechnung, Netznutzung, Abschreibungen) rd. 15,80 /Monat (netto) Werte auf eine Nachkommastelle gerundet Quellen: Grundpreis, Beschaffung, Netznutzung unter Verwendung von Daten aus den Tarifen der Stadtwerke Velbert, November 2014 Konzessionsabgabe: Mittelwert Deutschland, hängt von der Größe der Gemeinde ab. November 2014 Strompreis: Haushalt mit einem Verbrauch von kwh/a 17

18 Source: Strom Spotmarktpreise im November

19 Bild: d/d2/karte_bbplg-vorhaben.png Stromleitungsvorhaben aus dem Bundesbedarfsplangesetz (BBPIG 2013) 19

20 Stromerzeugung Aktivitäten in Europa Deutsche Energieversorgung Ausbau von Wind- und Sonnennutzung Auswirkungen auf Strompreise und Netze Exkurs Ökobilanz Offshore Windpark Fazit Aufbau meiner Präsentation 20

21 Substituiertes Primärenergieäquivalent EAZ Betriebszeit Erntezeit Entsorgung Energetische Amortisationszeit (EAZ): + + = Primärenergieaufwand Substituierte für Bau, Betrieb und fossile Energie Entsorgung Primärenergieaufwand (KEA) für Bau, Betrieb und Entsorgung Baubeginn KEA H H KEA N KEA E Bau - P hase Inbetriebnahme Rückbau Energetische Amortisationszeit 21

22 Windpark alpha ventus Doti

23 Fundamente von Windkraftanlagen des Windparks alpha ventus Doti

24 Jackets 24

25 Fall Szenario Erz. Strom über 20a EAZ VDI EAZ Nutzung im Zähler CO 2 AZ VDI A Referenzsystem GWh 8,8 Monate 10,9 Monate 9,1 Monate B Gründung 40 Jahre GWh 6,1 Monate 8,2 Monate 6,3 Monate C Volllast GWh 9,5 Monate 11,8 Monate 9,9 Monate D Volllast GWh 8,1 Monate 10,1 Monate 8,5 Monate E Wartungseinsätze halbiert GWh 8,7 Monate 10,0 Monate 9,1 Monate Referenzsystem: Gründungslebensdauer 20 a Volllaststunden 3900 h/a Wartung: ½ Getriebe, 15 Rotorblätter, 120 Heli- & 180 Schiffstransporte 12x WEA Energetische Amortisationszeit 25

26 Vergleich mit deutschem Strommix (bei gleichmäßiger Bewertung) GWP [g CO 2 -Äquiv./kWh] GWP [g CO2-Äquiv./kWh] 665 AP [mg SO 2 -Äquiv./kWh] AP [mg SO2-Äquiv./kWh] EP EP [mg PO4-Äquiv./kWh] 4 22 POCP [mg C2H4-Äquiv./kWh] 87 POCP [mg C 2 H 4 -Äquiv./kWh] HTP [g DCB-Äquiv./kWh] HTP [g DCB-Äquiv./kWh] deutscher Strommix ab Hochspannungsleitung alpha ventus Einordnung der Ergebnisse 26

27 Stromerzeugung Aktivitäten in Europa Deutsche Energieversorgung Ausbau von Wind- und Sonnennutzung Auswirkungen auf Strompreise und Netze Exkurs Ökobilanz Offshore Windpark Fazit Aufbau meiner Präsentation 27

28 Anstieg weltweiter Windenergie- und Photovoltaikleistung In Europa gibt es verschiedene Fördersysteme für Erneuerbare Energien: Einspeisevergütungen/prämien, Steuervorteile, Quotensysteme Offshore-Windparks sind in Bau, sie generieren im Vergleich zu Onshore-Projekten mehr Energie, sind aber deutlich teurer Deutschland: Feste Einspeisevergütung für Strom von Erneuerbaren Energien über 20 Jahre oder eigene Vermarktung; Private Haushalte zahlen 6,7 -Cent/kWh EEG-Umlage, Unternehmen weniger CO 2 -Zertifikate erhöhen den Strompreis nur minimal, Förderung erneuerbarer Energien hingegen deutlich Gute Ökobilanz von Windenergieanlagen Fazit 28

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Bild: 29

30 Für die Diskussion 30

31 Über Deutschland: Fläche: km 2 82 Millionen Einwohner Bevölkerungsdichte: 230 Einwohner / km 2 Wiedervereinigung: 1990 BIP: US $ / Einwohner Konventionelle installierte Kraftwerksleistung: 84 GW Installierte Windleistung: 38 GW Installierte Photovoltaikleistung: 38 GW Energiepolitik: Ausbau erneuerbarer Energien, Ausstieg aus der Kernenergie, Ausstieg aus der deutschen Steinkohleförderung Einige Daten über Deutschland 31

32 In Cent/ kwh Quelle: BMU,EEG/KWK-G, Reuters Erneuerbarer Energieanteil bei Strompreisen von privaten Haushalten 32

33 Für Netzausbauvorhaben innerhalb eines Bundeslandes oder nach dem Energieleitungsausbaugesetz erfolgt die raumordnerische Beurteilung durch die jeweiligen Landesbehörden. Der verantwortliche Übertragungsnetzbetreiber stellt einen Antrag für einen Korridorverlauf, dessen Breite je nach Bundesland zwischen 500 und 5000 m variiert. Landesbehörden überprüfen dabei die Vereinbarkeit des geplanten Ausbaus mit Umweltauswirkungen. Im Anschluss erfolgt im Planfeststellungsverfahren die Genehmigung des spezifischen Trassenverlaufs und die einzusetzenden Technologien durch die zuständige Behörde. Am Ende des Planfeststellungsverfahrens steht der Planfeststellungsbeschluss. Dieser definiert alle relevanten Details der geplanten Ausbaumaßnahmen, wie den konkreten Verlauf der Trasse, oder die Übertragungstechnologie. Danach kommt das Genehmigungsverfahren. Quelle: Planung und Genehmigung von Ausbaumaßnahmen im deutschen Übertragungsnetz 33

34 Investitionsplan Betrag* [ /kw] Betriebskosten: 5,1 ct/kwh (Mittelwerte über 20 Jahre Betriebszeit)* Nabenhöhe < 120 m > 120 m Wartung, Reparaturen, Sonstiges 50 % Windkraftanlage, Transport zur Baustelle, Montage Pachtzahlungen für Grundstück 20 % Fundament 70 Netzanbindung 70 Baustellenerschließung (Wege) 40 Planung, Umweltmaßnahmen, Genehmigungen, Sonstiges 190 Betriebsführung (technisch und kaufmännisch) 20 % Rücklagen für Unvorhergesehenes 5 % Versicherungen 5 % Summe Quelle: Deutsche WindGuard GmbH; Kostensituation der Windenergie an Land in Deutschland, Stand 2013 * Werte gerundet Kosten einer 2 MW Onshore-Windenergieanlage 34

35 Land Status ab Beginn 2012 Prognose für zukünftige Leistung Netzausbau und Verbesserung Deutschland 29 GW Bis 2030: 45 GW Österreich 1 GW Bis 2020: 3 GW Frankreich 7 GW Bis 2020: 27 GW 40 GW Niederlande 3 GW Bis 2020/30: 6 GW Spanien 22 GW Potential: 40 GW Netzverbesserungen (einige 100 km) und mindestens 350 km Netzneubau mit einer hohen Spannungsebene bis 2020 Netzausbau unabhängig vom Ausbau der Windenergie notwendig Oberhalb von 7 GW ist eine Netzverbesserung und Ausbau notwendig Oberhalb von 3 GW ist eine Netzverbesserung notwendig Oberhalb von 13 GW ist eine Netzverbesserung notwendig Polen 2 GW Bis 2030: 2 GW 5 GW Oberhalb von 2,5 GW ist eine Netzverbesserung notwendig, oberhalb von 5 GW ist ein Netzausbau notwendig Ausbau von Windenergiekapazitäten und Stromnetzen in Europa 35

36 Ziele 2050 Treibhausgasemissionen insgesamt senken auf 20%* Handlungsfelder Wärme Maßnahmen Effizienzsteigerung Gebäudebereich, z.b. Steigerung Sanierungsrate auf 2% p.a. Anteil Regenerative Energien steigern auf 60% (Endenergie) 55% (Primärenergie) Primärenergieverbrauch senken auf 50%** (weniger Öl und Erdgas, Kohleverbrauch sehr gering) Stromverbrauch senken auf 75%** Endenergieverbrauch im Verkehr senken auf 60% bis 2050 *** * gegenüber 1990, ** gegenüber 2008, *** gegenüber 2005 Strom Verkehr Ausbau Regenerativer Energien Emissionsreduktion (CCS) Bau neuer Speicher Ausbau Stromnetze Effizienzsteigerung Industrie: Energiemanagementsysteme Elektromobilität CO 2 -Emissionsgrenzwerte Erhöhung Bio-Kraftstoffanteil Ausbau Schienennetz Energiekonzept - Überblick 36