Bearbeitungsteam: DLR - Institut für Technische Thermodynamik, Stuttgart Joachim Nitsch, Wolfram Krewitt, Michael Nast, Peter Viebahn

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1 Aufbau einer nachhaltigen Energieversorgung - Zielstellung, Strategie, Szenarien und die Bedeutung von Windenergie als ein Baustein. DBU Tagung Zukunft der Windenergie Konflikte, Perspektiven, Lösungen Osnabrück 21. Juni 24 Einige Ergebnisse des Forschungsvorhabens Ökologisch optimierter Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Bearbeitungsteam: DLR - Institut für Technische Thermodynamik, Stuttgart Joachim Nitsch, Wolfram Krewitt, Michael Nast, Peter Viebahn Institut für Energie- und Umweltforschung (ifeu), Heidelberg Sven Gärtner, Martin Pehnt, Guido Reinhardt, Regina Schmidt, Andreas Uihlein unter Mitarbeit von Karl Scheurlen (IUS Potsdam) Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie, Wuppertal Claus Barthel, Manfred Fischedick, Frank Merten

2 Zielsetzung der Szenarienerstellung Ermittlung zweckmäßiger Ausbaupfade der EE bis zum Jahr 25 Wechselwirkungen der Strategien Nutzungseffizienz, Umwandlungseffizienz und Ausbau Erneuerbarer Energien abbilden; Berücksichtigung von Potenzialrestriktionen und erreichbaren Zubaugradienten; zeitliche Entwicklung der EE-Beiträge und strukturelle Veränderungsnotwendigkeiten getrennt nach Strom-, Wärme- und Kraftstoffmarkt darstellen Ökologische Bewertung der Ausbauszenarien Strukturelle Auswirkungen der aus Naturschutzsicht reduzierten Potenziale darstellen; vermiedene Klimagasemissionen, erforderlicher Ressourceneinsatz, Flächenbedarf nach Sektoren im zeitlichen Verlauf ermitteln Ökonomisch - strukturelle Bewertung der Ausbauszenarien Ermittlung volkswirtschaftliche Wirkungen: Spezifische Kosten der Stromerzeugung und Gesamtkosten der Stromnutzung im Vergleich, spezifische Wärme- und Kraftstoffkosten Investitionsvolumina und Differenzkosten des Ausbaus aller erneuerbarer Energien Strategie für einen ökologische optimierten Ausbaupfad erneuerbarer Energien unter Beachtung volkswirtschaftlicher und sozialer Aspekte

3 Wirkungen der Teilstrategie Effizienzsteigerung "Effizienz" Nichtenerg. Verbrauch Wandlungs- und Leitungsverluste Primärenergie, [ PJ/a ] Verkehr Industrie GHD Private Haushalte oeko/pev-bas2.pre; Zusätzl. Verbrauchsminderung: Strom = - 45 PJ (27%) Wärme = PJ (33%) Verkehr = PJ (42%) Endenergie = PJ (34%) Primärenerg. = PJ (31%)

4 Kraftwerksbauten (Ersatz + Zubau) ab 21 in zwei Szenarien - Szenario Referenz - - Szenario NaturschutzPlus I - Installierte Leistung, GWel ,3 32,9 47,7 68,3 88,2 98,8 19,9 131,1 125,4 119,7 Installierte Leistung, GWel Kond. - KW Kohle BHKW +BZ Gas Kond. - KW Gas BHKW+BZ Biomasse HKW Kohle Wind HKW Gas Übrige Erneuerbare EE von 6% (2) auf 19 % (25) CO 2 von 335 auf 33 Mio. t/a Kond-KW (Kohle, Gas) Wind - Offshore HKW (Kohle, Gas) Fotovoltaik BHKW + BZ (Gas) Wasser, Geothermie BHKW + BZ (Biomasse) Import Erneuerbare EE von 6% (2) auf 68% (25) CO 2 von 335 auf 75 Mio. t/a Wind - Onshore

5 Leistungsbereitstellung auf Stundenbasis im Jahr 25 oben: Sommerwoche, unten: Winterwoche REG Überschüsse Restnachfrage (fossil) REG Import Sonstige Import solarthermische Kraftwerke REG Inland KWK (fossil) GW GW Datum Datum

6 Kraftwerksbauten (Ersatz und Zubau) im Zeitraum 2 bis 22 - Basis: Alterstruktur 2; Abbau Kernenergie, Szenario Naturschutzplus I - Bruttoleistung (GW) Kohlen Erdgas EE Gesamt Kondensations Kraftwerke 5,1 6,9 12, Öffentliche Heizkraftwerke 6,2 3,3 9,5 Industrielle Heizkraftwerke (> 1 MW) 3,3 2,9 6,2 Dezentrale Block-Heizkraftwerke 7, 4,7 11,7 Summe thermische Kraftwerke 14,6 2,1 4,7 39,4 Windenergie 32,2 Übrige Erneuerbare Energien 7,4 Gesamte Leistung 14,6 2,1 44,3 79, Stromerzeugung 22 (TWh/a) Stromerzeugung 2 (TWh/a) Differenz 22 2 *) (TWh/a) *) Zusätzlich: TWh/a Kernenergie; 66 TWh/a vermieden wegen erhöhter Nutzungseffizienz

7 Fahrplan für den Ausbau erneuerbarer Energien nach Sektoren 7 Anteile am jeweiligen Verbrauch, (%) Strom Brennstoffe Kraftstoffe PEV (WM) PEV (SM) oeko/fahrplan;

8 Kostenverlauf neuer EE- Referenzanlagen (Technologiegruppen) Stromgestehungskosten, EUR/kWh,16,14,12,1,8,6, Wind Photovoltaik Geothermie Stromimport Biomasse Biogas Mittelwert BASIS I oeko/kost2; :,186 EUR/kWh 23:,71 EUR/kWh Wasser Deutliche Kostendegression möglich und bereits eingetreten: 199 2: Von ca. 17 ct/kwh auf knapp 1 ct/kwh 2-22: von knapp 1 ct/kwh auf 6,5 bis 7 ct /kwh Bis 25 erreichbare Werte: 5,5 ct/kwh (nicht optimal nur bis etwa 7 ct /kwh!)

9 Kosten- und Mengenverlauf der Windenergie,12 24.,24 42.,1 2.,2 35. Stromkosten, EUR/kWh,8,6, ,16,12, Install. Leistung, MW,2 4., Leistung Land Leistung Offshore Kosten Land Kosten Offshore Gesamt Mix Gesamt Neu Leistung oeko/wind-k2;

10 Bandbreite der mittleren Stromkosten als Funktion der Brennstoffpreise - jeweilige Gesamtsysteme bei gleicher Versorgungssicherheit - - Mittelwerte der gesamten Stromerzeugung; einschl. HS-Verteilung - Stromgestehungskosten, ct/kwh 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 335 *) Förderung technischer Innovation Subventionierung fossiler Energien Referenz (Dominanz fossil) CO 2 - Rückhaltung Ausbauszenarien (EFF + EE + FOS) Nur EE- Neuanlagen *) CO2 -Emissionen Obere Preisvariante Untere Preisvariante Vier Preisvarianten unten und mittel : Korridor zukünftiger Brennstoffpreise oben : zusätzlich 15 /t CO 2 ab 21 CO 2 -arm : CO 2 -freie Kohle Kond. Kraftwerke ab 22 2, oeko/ko-vergl;

11 CO 2 Vermeidungskosten der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien 2 - "mittlere" Preisentwicklung fossiler Energien EUR/t CO2 Fotovoltaik Wind Onshore Wind Offshore 1) Wasser > 1 MW Wasser < 1 MW Geothermie Solartherm. KW -4 Biomasse-HKW oeko/co2-ver;

12 Investitionen in strom- und wärmeerzeugende Anlagen bis 25 Jährliche Investitionen, Mio. EUR/a Szenario NaturschutzPlus I - Wasser Wind Fotovoltaik EE-Import Kollektoren Biomasse Geothermie Längerfristig stabile (Inlands-) Märkte zwischen 12 und 14 Mrd. /a (mit Berücksichtigung von Biokraftstoffen zwischen 18 und 2 Mrd. /a) Exportmärkte in ähnlicher Größe! oeko/inv-np1;

13 Differenzkosten des Zubaus erneuerbarer Energien - Ausbauszenarien; obere Preisvariante Strom Wärme Differenzkosten, Mio EUR/a Wasser Wind Fotovoltaik Import Kollektoren Erdwärme Biomasse Summe Biomasse Geothermie Summe oeko/dif-tech;

14 Spezifische Differenzkosten der Stromerzeugung aus EE 1,8 - Szenario NaturschutzPlus I - Kumulierte Differenzkosten ( Mrd. EUR) Differenzkosten, ct/kwh,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8-1 -1,2 Untere Variante Mittlere Obere CO2-arm -1,