SZENARIEN UND RAHMENDATEN

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1 SZENARIEN UND RAHMENDATEN P. Markewitz, H. Heinrichs, B. Gillessen Forschungszentrum Jülich GmbH Institut für Energie- und Klimaforschung Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEK-STE) KonSTGas-Szenarien Workshop Berlin,

2 Gliederung Power to Gas Definition, Systemgrenzen Generelle Fragestellungen Szenarien Definition, Varianten Szenariorahmendaten und -annahmen KonSTGas Szenarien Workshop 2

3 Power to Gas Definition, Systemgrenzen KonSTGas Szenarien Workshop 3

4 Generelle Fragestellungen 1. Welchen Beitrag können Kurz- und Langzeitspeicher (PtG) im Zusammenspiel mit flexiblen Kraftwerken und dem Einsatz von Erneuerbaren Energien (volatil und nicht volatil) bezüglich Last- und Erzeugungsmenge leisten? 2. Welche Überschussstrommengen sind zu erwarten? (Must run, DSM, steuerbare Verbraucher, Export etc.) 3. Welche Auswirkungen ergeben sich aus dem Einsatz der Kurz- und Langzeitspeicher im Hinblick auf Stromerzeugung, Stromgestehungskosten, Speicherkosten, Gaspreise, Emissionen etc.? 4. Welche gas- und stromnetzseitigen Implikationen sind zu erwarten? (Netzausbau, Speicherbedarf und -auslegung, Verteilnetzproblematik, Gaszusammensetzung, CO 2 -quellen für Methanisierung etc.) 5. Wo (regional, räumlich) können Kopplungselemente zwischen dem Strom- und Gasnetz die Integration EE am besten (Menge, Kosten, ) unterstützen? 6. Welche kostenseitigen Auswirkungen sind aus volkswirtschaftlicher Sicht durch den Ausbau von PtG zu erwarten? 7. Welche Alternativen (z.b. Power to heat, Export) bestehen neben PtG die erwarteten Überschussstrommengen zu nutzen? Stellen diese Maßnahmen eine Konkurrenz oder eine Ergänzung dar? KonSTGas Szenarien Workshop 4

5 Szenarien - Definition KonSTGas Szenarien Workshop 5

6 Systemabbildung Regionale Auflösung der Strom- und Gasnachfrage, CO 2 -Quellen Zeitliche Auflösung der Strom- und Gasnachfrage (Stundenlastprofile) EU weite Einbettung (Strom- und Gasversorgung) Zeithorizont der Szenarien: heute bis 2050, Fokus: 2050 KonSTGas Szenarien Workshop 6

7 Energiekonzept der Bundesregierung (inkl. Update durch die Koalitionsvereinbarung) Ausstieg aus der Kernenergie (bis Ende 2022) Reduktion der THG Emissionen um 40% bis 2020, 55% 2030 und mind. 80% bis 2050 (verglichen mit den Emissionen von 1990) Primärenergieverbrauch, PEV um die Hälfte reduziert bis 2050KWK Verstromungsanteil: 25% bis 2020 Bruttostromverbrauch reduziert um 10% bis 2020 (25% bis 2050) Raumwärmebedarf reduziert um 20% bis 2020, klimaneutraler Gebäudebestand bis 2050 Anteil der Erneuerbaren, EE an PEV mind. 30% bis 2030 Anteil der EE in Stromerzeugung 40-45% (2025), 55-60% (2030), 80% bis (2050) (Ausbauziele Wind Offshore entsprechend der Koalitionsvereinbarung: 2020: 6,5 GW, 2030: 15 GW) Anteil EE am EEV des Transportsektors 10% bis 2020, 6 Mio. E-PKW bis 2030 (1 Mio. E- PKW bis 2020) KonSTGas Szenarien Workshop 7

8 Szenarienumfeld National Energieszenarien der Bundesregierung, NEP-Szenariorahmen Netze: - NEP (Strom, Gas) 2013/2014 bzw. Bundesbedarfsplan - ab 2025: Moderater Ausbau des Stromnetzes EU EU Roadmap 2050, EU Grünbuch 2012 (2030) Netze: - Bis 2025: Ten Years Development Plan (TYDP) ENTSO-E - Ab 2025: Electricity Highways 2050, ENTSO-E - Gas: Trans-European Network Plan (EU) KonSTGas Szenarien Workshop 8

9 Szenarienvarianten Variation der Erneuerbaren Anteile an der Stromerzeugung bis 2050: 80, 90 und 100% Langzeitspeicherbedarf!? Langzeitspeicherbedarf (Beispiel: VDE Studie) Quelle: VDE, Energiespeicher für die Energiewende (2012) Langzeitspeicher: großes Speichervolumen KonSTGas Szenarien Workshop 9

10 Bevölkerungs- und Wirtschaftsentwicklung ,40 82,00 81,70 80,40 79,00 76,80 73,60 Mio. Annahmen 12. Bevölkerungsvorausschätzung Variante 1-W2 (Statistisches Bundesamt): 12. BEV 1-W2 BIP Wachstum 0,8%/a KonSTGas Szenarien Workshop 10

11 Energie- und CO 2 -Zertifikatspreise Rohöl 1) /t Steinkohle- Kraftwerke 1) /tske Steinkohle frei Kraftwerk /tske Erdgas 1) ct/kwh 2,85 2,70 2,80 3,09 3,41 Braunkohle frei Kraftwerk /MWh th 5,65 5,93 6,23 6,54 6,86 Zertifikatspreise /tco ) ,4 79,8 Preisbasis: 2011, real 1) Grenzübergangspreise, 2) Wert für 2011 Orientiert an bis 2030: Szenariorahmen NEP 2014 (Ausnahme: Braunkohle) Ab 2030: Energieszenarien der Bundesregierung Rohöl 1) /GJ 14,80 13,93 16,91 20,03 23,65 Steinkohle- Kesselkohle 1) /GJ 3,12 2,76 3,00 3,31 4,00 Steinkohle frei Kraftwerk /GJ 3,37 2,99 3,25 3,57 4,32 Erdgas 1) /GJ 7,92 7,50 7,78 8,58 9,46 Braunkohle frei Kraftwerk /GJ 1,57 1,65 1,73 1,82 1,91 KonSTGas Szenarien Workshop 11

12 Rohölpreisentwicklung Preisbasis: 2008, real, Grenzübergangspreise Rohöl /t Preisbasis: 2011, real, Grenzübergangspreise KonSTGas Szenarien Workshop 12

13 Gaspreisentwicklung Preisbasis: 2008, real, Grenzübergangspreise Erdgas ct/kwh 2,85 2,70 2,80 3,09 3,41 Preisbasis: 2011, real, Grenzübergangspreise KonSTGas Szenarien Workshop 13

14 Steinkohle- und Braunkohlepreisentwicklung Preisbasis: 2008, real, Grenzübergangspreise Steinkohle /GJ 3,37 2,99 3,25 3,57 4,32 Braunkohle /GJ 1,57 1,65 1,73 1,82 1,91 Preisbasis: 2011, real, frei Kraftwerk KonSTGas Szenarien Workshop 14

15 CO 2 -Zertifikatspreise Preisbasis: Zertifikatspreise /tco Preisbasis: 2011 KonSTGas Szenarien Workshop 15

16 Gesamtprojekt Allgemeine Fragestellungen 1. Welchen Beitrag können Kurz- und Langzeitspeicher (PtG) im Zusammenspiel mit flexiblen Kraftwerken und dem Einsatz von Erneuerbaren Energien (volatil und nicht volatil) bezüglich Last- und Erzeugungsmenge leisten? 2. Welche Überschussstrommengen sind zu erwarten? (Must run, DSM, steuerbare Verbraucher, Export etc.) 3. Welche Auswirkungen ergeben sich aus dem Einsatz der Kurz- und Langzeitspeicher im Hinblick auf Stromerzeugung, Stromgestehungskosten, Speicherkosten, Gaspreise, Emissionen etc.? 4. Welche gas- und stromnetzseitigen Implikationen sind zu erwarten? (Netzausbau, Speicherbedarf und -auslegung, Verteilnetzproblematik, Gaszusammensetzung, CO 2 -quellen für Methanisierung etc.) 5. Wo (regional, räumlich) können Kopplungselemente zwischen dem Strom- und Gasnetz die Integration EE am besten (Menge, Kosten, ) unterstützen? 6. Welche kostenseitigen Auswirkungen sind aus volkswirtschaftlicher Sicht durch den Ausbau von PtG zu erwarten? 7. Welche Alternativen (z.b. Power to heat, Export) bestehen neben PtG die erwarteten Überschussstrommengen zu nutzen? Stellen diese Maßnahmen eine Konkurrenz oder eine Ergänzung dar? KonSTGas Szenarien Workshop 16

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! IHR ANSPRECHPARTNER Dr. Peter Markewitz Forschungszentrum Jülich GmbH (IEK-STE) Jülich Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Web:

18 INTEGRATION FLUKTUIERENDER ERNEUERBARER ENERGIE DURCH KONVERGENTE NUTZUNG VON STROM- UND GASNETZTEN KONVERGENZ STROM- UND GASNETZE Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufgrund eine Beschlusses des Deutschen Bundestages. Förderkennzeichen:

19 Backup KonSTGas Szenarien Workshop 19

20 Wohnflächenentwicklung (Mrd. m 2 ) KonSTGas Szenarien Workshop 20

21 Güterverkehrnachfrage (Mrd. tkm) KonSTGas Szenarien Workshop 21

22 Personenverkehrnachfrage (Mrd. Pkm) KonSTGas Szenarien Workshop 22