50Hertz Energiewende Outlook 2035 Abschlussbericht. Entwicklungspfade der Energiewende und deren Folgen

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1 50Hertz Outlook 2035 Abschlussbericht Entwicklungspfade der und deren Folgen

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3 50Hertz Outlook 2035 Abschlussbericht Entwicklungspfade der und deren Folgen Juni 206 Mit Unterstützung von: E-Bridge Consulting GmbH Baumschulallee Bonn Prognos AG Goethestraße Berlin RWTH Aachen Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft Schinkelstraße Aachen FGH GmbH Besselstraße Mannheim

4 4 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 INHALT Inhalt. Management Summary Motivation und Zielstellung Hintergrund und Fragestellung der Studie Methodisches Vorgehen Erstellung von -Szenarien für das Jahr Angewendete Simulationsverfahren Betrachtungsbereich und Abgrenzung im Jahr Fünf Szenarien der im Jahr Versorgungssicherheit in der Entwicklung von Lasten und Speichern Preisentwicklung von Prosumermodellen Zukünftiger Einsatz von Kleinspeichern Entwicklung erneuerbarer Energien Entwicklung des konventionellen Kraftwerksparks Kraftwerksleistungen und -technologien Standorte neu gebauter Gaskraftwerke Kraftwerkseinsatz und Handelsflüsse in Europa Erzeugung elektrischer Energie Handelsflüsse in Europa Einhaltung deutscher Klimaschutzziele Anteil der EE-Einspeisung am Stromverbrauch Energieeffizienz CO2-Emissionen Netzentwicklung Methodisches Vorgehen der Netzentwicklung Netzausbaubedarf bis HGÜ-Ausbau in der Regelzone von 50Hertz Treiber und Wirkungszusammenhänge des Netzausbaus Sensitivitätsrechnungen Allokation von Gaskraftwerken Anzahl an Kleinspeichern Braunkohlekraftwerke in Deutschland... 49

5 INHALT ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK Energiewirtschaftliche Bewertung Energiewirtschaftliche Einordnung Investitionskosten im Übertragungsnetz Kosten der konventionellen Erzeugung Investitionskosten in Erzeugungsleistung Schlussfolgerungen Anhang Projektteam Simulation von Kraftwerkspark und Strombedarf Verfahrensbeschreibung Annahmen Marktsimulationsverfahren Verfahrensbeschreibung Annahmen zu Wirkungsgraden von Kraftwerken Detaillierte Beschreibung der Szenarien Prosumerorientierte gemäß EEG-Pfad Wettbewerbliche Verzögerte Unvollständige Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis... 69

6 6 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 MANAGEMENT SUMMARY. Management Summary Die ist in vollem Gange, der weitere Entwicklungspfad ist jedoch ungewiss. Deutschland befindet sich mitten im Prozess der ; bereits heute werden bundesweit mehr als 30 Prozent des Stromverbrauchs aus erneuerbaren Energien erzeugt, in der 50Hertz-Regelzone waren es 205 schon 49 Prozent. Der weitere Entwicklungspfad der ist jedoch ungewiss: Wie schnell wird sich der Zubau der erneuerbaren Energien (EE) fortsetzen? Wird die durch Prosumermodelle mit Photovoltaik-(PV)-Anlagen und Kleinan lagen geprägt sein? Oder wird Stromerzeugung von großen erneuerbaren Anlagen an ertragreichen Standorten als Ergebnis von Ausschreibungen den größten Teil der Stromerzeugung aus EE ausmachen? 50Hertz versteht sich bei der Umsetzung der als ein Dienstleister für die Gesellschaft, der volkswirtschaftlich effizienten Lösungen verpflichtet ist. Daher untersucht das Unternehmen die möglichen zukünftigen Entwicklungen im vorliegenden 50Hertz Outlook Als Übertragungsnetzbetreiber möchte 50Hertz diejenigen Investitionen in das Übertragungsnetz in Nordostdeutschland tätigen, die für die Umsetzung der notwendig sind. Gleichzeitig versucht das Unternehmen, das Risiko von Investitionen zu minimieren, die sich zu einem späteren Zeit punkt als nicht mehr notwendig erweisen könnten. In Anbetracht der Unsicherheiten sollte der weitere Netzausbau daher möglichst flexibel die unterschiedliche Ausgestaltung der ermöglichen. Der 50Hertz Outlook 2035 soll hierzu einen Beitrag leisten und diese Unsicherheiten und Entwicklungspfade in Form von eigenen langfristigen Szenarien abbilden. Sowohl in Bezug auf die zeitliche Perspektive als auch die Ausprägung der Szenarien erweitert der Energie wende Outlook 2035 damit den Betrachtungsbereich des Netzentwicklungsplans. Die untersuchten möglichen Entwicklungspfade der bilden ein breites Spektrum ab. Im 50Hertz Outlook 2035 werden fünf Szenarien der entwickelt, die allesamt nicht unrealistisch sind: Das Szenario prosumerorientierte bildet eine Welt mit einer hohen Anzahl an Kleinspeichern, häufig kombiniert mit PV-Anlagen, ab. Das Szenario gemäß EEG-Pfad beschreibt den heutigen Entwicklungspfad, in dem die politischen Ziele durch die Kombination unterschiedlicher Technologien erreicht werden. Ein Szenario wettbewerb liche simuliert die Auswirkungen von technologie neutralen Ausschreibungsverfahren, die mög licherweise zu einer stärkeren Priorisierung von Anlagen an ertragreichen Standorten führen. Aber auch das Szenario verzögerte, bei dem die politischen Ziele nur verzögert umgesetzt werden können, und das Szenario unvollständige, bei dem mangelnde Akzeptanz die Erreichung von politischen Zielen verhindert, werden untersucht. Die Marktmodellierung zeigt: Während sich der gesamte Exportüberschuss Deutschlands deutlich reduziert, nimmt der Stromexport aus der Regelzone von 50Hertz weiter zu. Der derzeit zu beobachtende hohe Exportüberschuss Deutschlands wird sich deutlich reduzieren. In einigen Szenarien wird Deutschland sogar tendenziell zu einem Nettoimporteur elek trischer Energie. Die 50Hertz-Regelzone hingegen bleibt in allen -Szenarien deutlicher Nettostromexporteur. Denn, so zeigt die Marktmodellierung, in Ostdeutschland werden wenn die derzeitigen Ziele der Bundesregierung um gesetzt werden aufgrund der Flächenverfügbarkeit und des guten Angebots an Sonne und Wind im Jahr 2035 hohe Leistungen an Erneuerbare-Energien-Anlagen (EE-Anlagen) installiert sein. Die Notwendigkeit von Netzausbaumaßnahmen wurde umfangreich analysiert: Die in den kommenden Jahren von 50Hertz geplanten Netzausbaumaßnahmen erweisen sich als notwendig und robust. Für alle fünf untersuchten Szenarien wurden umfangreiche Netz analysen und Netzplanungen nach üblichen Planungs kriterien durchgeführt. Diese zeigen deutlich, dass bis zum Jahr 2035, unabhängig von der weiteren Entwicklung der, die aktuellen und die in den kommenden Jahren von 50Hertz geplanten Netzausbauprojekte2 (BBPlG3und EnLAG4- Maßnahmen) notwendig und damit robust sind. In Sensitivitätsrechnungen wurden zudem wichtige aktuelle gesellschaftliche Diskussionen untersucht, darunter ein möglicher flächen deckender Ausbau von Kleinspeichern, eine regional unterschiedliche Ansiedelung von Gaskraftwerken sowie ein frühzeitiger Braunkohleausstieg. Die Szenarien und Sensitivitätsuntersuchungen bilden damit ein wesentlich breiteres Spektrum ab als etwa der Netzentwicklungsplan. Ergebnis sämtlicher Sensitivitätsrechnungen: Die Robustheit der geplanten Netzausbaumaßnahmen von 50Hertz wird bestätigt. Auch bei einem Braunkohleausstieg bis zum Jahr 2035 Prosumer ist ein Kunstwort bestehend aus Producer und Consumer und beschreibt die Kombination von Verbrauchern, die auch selbst Strom erzeugen und gegebenenfalls speichern. 2 Liste der Ausbaumaßnahmen in Kapitel Bundesbedarfsplangesetz. 4 Energieleitungsausbaugesetz.

7 MANAGEMENT SUMMARY ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK sind die in den kommenden Jahren von 50Hertz geplanten Netzausbaumaßnahmen notwendig. Größter Treiber für den Netzausbaubedarf ist die Einspeisung aus Windkraftanlagen. Die regionale Ansiedlung neuer Gaskraftwerke ist indes nicht relevant für den Netz ausbaubedarf. Gesamtfazit Der Netzausbau bei 50Hertz kann überwiegend durch Verstärkung und Erweiterung bestehender Leitungen erfolgen. Windkraftanlagen sind der maßgebliche Treiber für Netzausbaubedarf im Übertragungsnetz von 50Hertz. Die Allokation von Gaskraftwerken dagegen ist nicht von hoher Relevanz für den Netzausbaubedarf. Bei der Standortentscheidung von Gaskraftwerken sollten daher eine sichere und günstige Gasversorgung sowie netzdienliche Aspekte (unter anderem Erbringung von Systemdienstleistungen) im Vordergrund stehen. Die bisherige Netzentwicklungsplanung des Übertragungsnetzes von 50Hertz ist robust für ein breites Spektrum an Szenarien. Auch in einer mit vielen Prosumern entsteht hoher Übertragungsbedarf. Um eine prosumerorientierte wahrscheinlich werden zu lassen, sind signifikante Kostendegressionen bei PV-Anlagen und Klein speichern notwendig. Zudem sind die hierdurch in den Verteil netzen anfallenden Investitionen zu untersuchen. Auch im Fall einer prosumerorientierten mit einer hohen Anzahl an Kleinspeichern (Annahme für 2035: 2, Mio. Kleinspeicher) kombiniert mit PV-Anlagen herrscht maß geblicher Übertragungsbedarf. Die in den kommenden Jahren von 50Hertz geplanten Projekte sind grundsätzlich in allen untersuchten Szenarien notwendig. Der darüber hinaus notwendige Netzausbaubedarf ist allerdings in der prosumerorientierten im Vergleich zu anderen Szenarien des Outlooks 2035 am geringsten. Die Summe aus Investitionskosten in Kraftwerksleistung, Investitionskosten in Übertragungsnetze und Brennstoffkosten des konventionellen Kraftwerkspark ist in diesem Szenario zudem vergleichbar mit anderen pfaden. In manchen Szenarien entsteht darüber hinaus langfristig Bedarf für zusätzliche Netzausbaumaßnahmen. In einer prosumerorientierten fallen diese am geringsten aus. Der im Vergleich der Szenarien höchste Leitungsausbau im Übertragungsnetz wird in dem Szenario einer wettbewerblichen mit hoher Leistung an Windkraftan lagen erforderlich. In den kommenden Jahren fällt in allen Szenarien ein ähnlicher Ausbaubedarf in den Übertragungs netzen an. Der Netzausbau findet bei 50Hertz fast ausschließlich in bestehenden Trassen statt, einzige Ausnahme bildet die geplante HGÜ5-Leitung. In allen Szenarien kann der überwiegende Anteil des notwendigen Netzausbaus durch Netzverstärkungen sowie Neubau in bestehender Trasse erfolgen. Lediglich für die neue HGÜLeitung von Wolmirstedt nach Isar sowie von Güstrow nach Wolmirstedt wird eine neue Trasse erforderlich. Die heutige Länge des 50Hertz-Übertragungsnetzes steigt darum nur leicht an von derzeit rund Kilometer auf rund bis Kilometer in Die Abkürzung HGÜ steht für Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (siehe Exkurs auf Seite 45).

8 8 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 MANAGEMENT SUMMARY. Management Summary The German energy transition is in full swing, but its future evolution is uncertain. Germany is currently in the middle of the energy transition ( ). Over 30 percent of national power consumption is already covered by renewable energy sources (RES). Within the 50Hertz control area, this already attained a share of 49 percent in 205. However, the further course of development of the energy transition is uncertain: how fast will RES continue to grow? Will the energy transition be characterised by prosumer models6 with photovoltaic (PV) installations and small storage units? Or will most of the renewable power be gener ated by large RES installations in productive locations as a result of tenders? 50Hertz considers itself to be a facilitator of the energy transition with a general interest mission that implies the development of cost-efficient solutions. That is why the company studies possible future developments in its recently published 50Hertz Outlook There is a risk of stranded investments due to the uncertain development of the energy transition. As part of its general interest mission, 50Hertz is committed to carry out the invest ments strictly necessary in the north-eastern German region, according to its legal mandate. The company wants to minimise the risk of investments that might prove unnecessary later. With a view to these uncertainties, future grid development should therefore be flexible enough to enable different energy transition models. The 50Hertz Outlook 2035 should con tribute to this by translating uncertainties and new developments into long-term scenarios. Both in relation to the time perspective and in relation to the characteristics of the scenarios, the 50Hertz Outlook 2035 expands the scope of the German national grid development plan. Possible future models of the energy transition depict a wide spectrum. In the 50Hertz Outlook 2035, five energy transition scenarios were developed, all of which are realistic: the prosumer-oriented energy transition scenario depicts a world with a high number of small storage units, often combined with PV installations. The energy transition in accordance with the EEG model scenario describes the actual developments where the political targets are achieved through the combination of different technologies. A competitive energy transition scenario simulates the impact of technology-neutral tender procedures that would very likely bring stronger support for installations at productive locations. Finally, a delayed energy transition scenario, where the political objectives would only be reachable with a delay and an incomplete energy transition scenario, where the lack of public acceptance prevents reaching the political targets, are also analysed. Results of market modelling show that in 2035 the total German surplus for export will be considerably reduced. The export of electricity from the 50Hertz control area how ever continues to increase. The German surplus for export that can be observed at present will drop substantially. In some scenarios, Germany will even tend to be a net importer of electrical energy. In contrast to this trend, the 50Hertz control area, clearly remains a net exporter of electricity in all energy transition scenarios. This is because market modelling shows that if the current objectives of the federal government are implemented, eastern Germany will have high capacities of RES installations in 2035 because of the available space and the high solar and wind output. The need for grid extension measures was analysed extensively: the grid extension measures planned by 50Hertz for the coming years are necessary and robust. For all five studied scenarios, extensive grid analyses and grid planning were carried out in accordance with the usual planning criterias. These results clearly indicate that by the year 2035, regardless of the further development of the energy transition, the grid extension projects7 50Hertz is currently realising or has planned for the coming years (projects under the BBPIG8 and EnLAG9) are necessary and therefore robust. Furthermore, sensitivity calculations were used to study the most important ongoing social discussions, including a possible nation wide increase in small storage units, a regionally diversified installa tion of gas power plants as well as an early phase- out of lignite power plants. As such, the scenarios and sensitivity analysis create a significantly wider range of possibilities than the national German grid development plan. Result of all sensitivity calculations: the durability of the grid extension measures planned by 50Hertz is confirmed. Even in case of a strong reduction of the installed capacity of lignite power plants by 2035, the grid extension projects planned by 50Hertz for the coming years are still necessary. Prosumer is an abbreviation of producer and consumer and describes that group of consumers which produces its own energy. List of extension measures in section Federal Requirement Plan Act. 9 Power Grid Extension Act. 6 7

9 MANAGEMENT SUMMARY ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK The main driver for the need for grid development is wind power. The regional installation of new gas power plants is not determinant for further grid extension. Wind power is the decisive driver for the need for grid development within the 50Hertz transmission system. The allocation of gas power plants, on the other hand, is not very relevant for further grid extension. As a result, the locations for the new gas power plants should be chosen according to a secure and favourable gas supply as well as grid-support aspects (incl. providing ancillary services). There is also a high transmission demand if the energy transition is achieved by strengthening the role of pro sumers. Even in case of a prosumer-oriented energy transition with a high number of small storage units (assumption for 2035: 2. million small storage units) combined with PV installations, the demand for transmission grid extension will be substantially high. The projects 50Hertz has planned the coming years are necessary in every analysed scenario. However, it is worth noting that the need for further grid extension in the prosumer-oriented energy transition model is much smaller when compared to other scenarios from the 50Hertz Outlook Interestingly, this scenario s total cost for investments in power plants and transmission grids and for fuel for conventional power stations is comparable to other energy transition models. Grid development at 50Hertz is almost exclusively limited to existing routes, with a few exceptions for the planned HVDC0 transmission line. In all scenarios, the majority of grid development measures, either through grid reinforcement or through new constructions, can use the existing routes. However, for the new HVDC transmission line from Wolmirstedt to Isar and from Güstrow to Wolmirstedt, a new route is needed. The current length of the 50Hertz transmission system only increases slightly, from the current 0,000 kilometres to between 0,300 and 0,500 kilometres in The abbreviation HVDC stands for High-voltage direct current. Final conclusion In almost all cases, grid development at 50Hertz can use the existing routes through grid reinforcement or new constructions. The current grid development planning for the 50Hertz transmission system is robust for a wide range of scenarios. In many scenarios, there is also a long-term need for additional grid extension measures. This applies to the least extend in a prosumer-oriented energy transition. In order to make a prosumer-oriented energy transition more likely, significant cost degression is required for PV installations and small storage units. Furthermore, the resulting investments that need to be made in the distribution systems should be further studied. By comparison, the scenario with the greatest need for the construction of new transmission lines is that of a competitive energy transition with a high capacity of wind turbine installations. All scenarios determine a similar need for trans mission system development in the years to come.

10 0 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 MOTIVATION UND ZIELSTELLUNG 2. Motivation und Zielstellung 2. Hintergrund und Fragestellung der Studie Die Umsetzung der ist in vollem Gange. Der Konsens in weiten Teilen der Gesellschaft hat die Frage des Ob? klar mit Ja! beantwortet. Alle Weichen für den weiteren Umbau der Energiewirtschaft sind gestellt. Die Frage des Wie? und damit die konkrete Ausgestaltung der in den kommenden zwei Dekaden ist aber noch offen. Das politische Ziel der Bundesregierung ist eine Reduktion der Emissionen um mindestens 40 Prozent bis 2020 und 80 bis 95 Prozent bis Das soll vor allem durch den Ausbau erneuerbarer Energien und eine Steigerung der Energieeffizienz erreicht werden. Der geplante Anteil von 80 Prozent der Stromerzeugung aus EE-Anlagen am Stromverbrauch kann auf ganz unterschiedliche Art und Weise erreicht werden. 50Hertz versteht sich als Dienstleister der Gesellschaft bei der Umsetzung der. Der Übertragungsnetzbetreiber möchte daher mit seiner Netzinfrastruktur flexibel unterschied liche Ausgestaltungen der ermöglichen, aber auch nur diejenigen Investitionen tätigen, die unbedingt notwendig sind. Im Hinblick auf die zukünftige Entwicklung der stellen sich eine Reihe von Fragen: Wie viele Windkraft- und PV-Anlagen gehen in den kommenden Jahren in Deutschland ans Netz? Welche Entwicklung gibt es bei Kleinspeichern? Etablieren sich sogenannte Prosumermodelle mit einer Kombination von PV-Anlagen und Kleinspeichern? Welche Rolle spielen Kohlekraftwerke in der? Wie entwickelt sich der Kraftwerkspark in Deutschland und Europa? Welche Rolle spielen die Übertragungsnetze in der? Die zentralen Fragestellungen des 50Hertz Outlooks 2035 lauten daher:. Welche Entwicklungspfade (Szenarien) der sind denkbar und dabei nicht unrealistisch? 2. Welche Konsequenzen für den Kraftwerkspark, den Kraftwerkseinsatz und die Leistungsflüsse in Deutschland und Europa ergeben sich bei unterschiedlichen Entwicklungspfaden? 3. Was sind die Treiber des Netzausbaus in der Zukunft und welche Wirkungszusammenhänge ergeben sich bei alternativen Entwicklungspfaden der? 4. Wie robust sind einzelne Netzausbaumaßnahmen von 50Hertz? Das heißt, wie sehr sind einzelne Maßnahmen auch in unterschiedlichen Szenarien notwendig und geeignet, um den erforderlichen Transport zu gewährleisten? Die Liste an offenen Fragen kann endlos weitergeführt werden und verdeutlicht die Unsicherheit der zukünftigen Entwicklung der in Deutschland und Europa. 2.2 Aus diesem Grund entwickelt 50Hertz den Outlook Die Studie kann zwar die oben genannten Fragestellungen nicht vollständig beantworten, hat aber zum Ziel, ein mögliches Spektrum an Entwicklungen der und deren Folgen abzubilden und daraus Rückschlüsse für volkswirtschaftlich sinnvolle Netzinvestitionen zu ziehen. Methodisches Vorgehen Für ein Spektrum an -Szenarien werden die Kraftwerksparkentwicklung, der Kraftwerkseinsatz inklusive der Leistungsflüsse in Europa und die Netzentwicklung von 50Hertz durch Simulationsverfahren abgebildet. Das methodische Vorgehen im 50Hertz Outlook 2035 liefert umfangreiche Ergebnisse. Das Spektrum an betrachteten Szenarien der ist weit gefasst. Es werden auch Szenarien betrachtet, die innovativ, aber dabei gleichzeitig nicht unrealistisch sind. Die Entwicklung der Last, erneuerbarer Energien sowie des konventionellen Kraftwerksparks werden in Simulationsverfahren abgebildet, um die Entwicklungen des Gesamtsystems in Deutschland und Europa mit deren Wechselwirkungen zu simulieren. Die Szenarioentwicklung bildet mit aussagekräftigen Grund prämissen und Szenarienbeschreibungen einen breiten Szenario rahmen ab, der in ein umfangreiches Zahlenwerk quantifiziert wird. Zusätzlich werden Wechselwirkungen innerhalb der Szenarien durch Simulationen berücksichtigt und damit die energiewirtschaftlichen Wirkmechanismen ganzheitlich abgebildet. Ins gesamt wurden drei Arten von Simulation im 50Hertz Energie wende Outlook 2035 durchgeführt: die Simulation der Entwicklung des Kraftwerksparks, die Simulation des Kraftwerks einsatzes sowie Netzsimulationen. Anschließend werden durch Sensitivitäten die gewonnenen Erkenntnisse umfassend überprüft.

11 MOTIVATION UND ZIELSTELLUNG ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK Erstellung von -Szenarien für das Jahr 2035 In einem ersten Schritt wurde eine handhabbare Anzahl konsistenter und ausreichend unterschiedlicher -Szenarien entwickelt. Dazu wurden auf Basis von Experteninterviews und Workshops Szenarien der Zukunft gezeichnet. Die Leitfrage dabei lautete: Wie sieht die Energielandschaft im Jahr 2035 aus? Die zahlreichen individuellen Vorstellungen der Zukunft wurden in fünf Szenarien der zusammengefasst. Durch diese fünf Szenarien wird das Spektrum der möglichen Ausgestaltungen der abgebildet. Insbesondere für das Szenario der prosumerorientierten stand die Frage im Vordergrund, welche Kosten sich für dezentrale Techniken einstellen müssen, um ein solches Szenario aus der Perspektive der Erzeugungs- und Übertragungsnetzkosten vergleichbar zu anderen eher zentraler geprägten Ansätzen zu Szenarienentwicklung Szenarienbilder gestalten. Für jedes der fünf Szenarien wurden anschließend quantitative Annahmen beispielsweise zu Investitionskosten, Primärenergiepreisen etc. abgeleitet. Ein volkswirtschaftliches Modell stellt dabei die Konsistenz der einzelnen Annahmen sicher. Die Ausbaupfade erneuerbarer Energien wurden abhängig von Investitions- und Stromgestehungskosten ermittelt. Die Szenarien bilden jeweils ein Zusammenspiel der Entwicklung von erneuerbaren Energien, konventionellen Kraftwerken, Lasten und Speichern ab. Welches Szenario letztendlich Realität wird, ist zum heutigen Zeitpunkt unsicher. Die quantifizierten Zahlen wurden durch Verteilungssimulationsmodelle für den Stromverbrauch (enthält die Treiber für Bevölkerungsprognosen, räumliche Entwicklung etc.) und die Allo kation von EE-Anlagen in Deutschland und der EU regionalisiert. Durchführung von Simulationen Interpretation der Ergebnisse Quantitative Annahmen Kraftwerkspark Prosumerorientierte gemäß EEG-Pfad Investitionskosten für Erzeugungstechnologien Nachfrage (inkl. regionaler Allokation) GW Simulation Kraftwerksparkentwicklung Prosumerorientierte gemäß EEG-Pfad Unvollständige Marktsimulation Prosumerorientierte gemäß EEG-Pfad Unvollständige Verzögerte 700 DSM (Demand-Side-Management) Verzögerte Wettbewerbliche Kraftwerkseinsatz Leistung an EE-Anlagen (inkl. regionaler Allokation) Wettbewerbliche 60 Netzausbau Preise für Primärenergie und CO2 Netzsimulationen Weitere Annahmen Konsistentes Set an Annahmen je Szenario Abbildung : Methodisches Vorgehen des 50Hertz Outlooks 2035 Wettbewerbliche Verzögerte Unvollständige

12 2 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 MOTIVATION UND ZIELSTELLUNG Angewendete Simulationsverfahren Die Wechselwirkungen innerhalb der Szenarien werden durch Simulationen weiter konkretisiert. Insgesamt werden drei Arten von Simulation im Outlook 2035 durchgeführt: Kraftwerksausbausimulation Annahmen zu Technologiepreisen, zur Lastentwicklung und zu der Entwicklung von EE-Anlagen erlauben die Simulation des noch notwendigen konventionellen Kraftwerksparks. Dabei wird untersucht, welche Kraftwerke in Bezug auf die Versorgungszuverlässigkeit technisch notwendig sind, aber auch deren Wirtschaftlichkeit in Deutschland und der EU bewertet. Vorgabe ist dabei ein Mindestmaß an gesicherter Leistung zur Spitzenlastdeckung in Deutschland. Die Versorgungssicherheit ist im Design der Szenarien als Vorgabe eingeflossen. Für jedes der fünf betrachteten Szenarien wird der wirtschaftlich sinnvolle und zur Spitzenlastdeckung notwendige konventionelle Kraftwerkspark im Jahr 2035 simuliert. Marktsimulation Die Abbildung des europäischen Elektrizitätsmarktes erfolgt mithilfe der Durchführung einer Markt simulation. Innerhalb der Marktsimulation wird unter anderem mit dem zuvor definierten Kraftwerksausbau, den technischen Restriktionen der Kraftwerke, den vorgegebenen EE-Einspeisungen sowie den Lastzeitreihen der stundenscharfe Kraftwerkseinsatz ermittelt. Im Ergebnis berechnet die Markt simulation den Einsatz eines jeden einzelnen Kraftwerks in Europa. Handelsflüsse zwischen Marktgebieten in Europa werden ebenfalls simuliert. Zielfunk tion ist die kostenminimale Lastdeckung. Der Kraftwerkseinsatz sowie die Handelsflüsse im Jahr 2035 werden in jedem der fünf Szenarien für 52 Wochen simuliert (8.736 Stunden / 364 Tage). Netzentwicklung Basis der Netzsimulationen sind stündliche Werte von Einspeisungen aus erneuerbaren Energien, Kraftwerkseinspeisungen, Lasten und Transite. Für diese Daten werden Lastflüsse im Modell des europäischen Übertragungsnetzes gerechnet. Nach anerkannten Planungsgrundsätzen der Übertragungsnetzbe treiber2 (ÜNB) werden die künftige Netzbelastung ermittelt und der dadurch notwendige Netzausbau bestimmt. Die für die notwendigen Netzausbaumaßnahmen werden für alle Szenarien ermittelt und durch weitere Sensitivitätsanalysen verifiziert Betrachtungsbereich und Abgrenzung Eine rein deutsche Analyse der wäre nicht sachgerecht. Daher werden auch angrenzende Marktge biete und Übertragungsnetze detailliert abgebildet. Im 50Hertz Outlook 2035 werden neben Deutschland auch die angrenzenden Marktgebiete in Bezug auf die Entwicklung des Kraftwerksparks, des Kraftwerkseinsatzes, der Handelsflüsse und auch der Netzbelastungen detailliert modelliert und simuliert (siehe Abbildung 2). Der 50Hertz Outlook 2035 analysiert die Entwicklungspfade der in einer mittel- bis langfristigen Perspektive. Die Netzentwicklung bezieht sich auf das Jahr 2035 und beschreibt die dann notwendige Netzinfrastruktur. Die Entwicklung bis zum Jahr 2035 wird nicht für jedes Jahr oder für Zeitscheiben einzeln betrachtet. Dies ist Aufgabe nachfolgender Untersuchungen. Im Rahmen der Studie können nicht direkt Rückschlüsse auf den Regulierungsrahmen und den Markteinsatz geschlossen werden. Durch die Analyse der Erzeugungs- und Übertragungsnetzkosten3 kann jedoch ein Beitrag zur Diskussion geleistet werden. Der Ausbau der Verteilnetze sowie der Umspannebene zwischen Verteil- und Übertragungsnetz war nicht Gegenstand der Untersuchung. Transiente Stabilitäts- und Kurzschlussstromuntersuchungen waren nicht Teil des Untersuchungsumfangs. Der Wärmemarkt und die dadurch eventuell entstehenden Nebenbedingungen für den Einsatz der Kraftwerke wurden nicht detailliert abgebildet, die konventionellen Kraftwerke speisen marktbasiert und flexibel ein. Siehe Kapitel Unter anderem NOVA-Prinzip siehe Kapitel Investitionskosten in Kraftwerke (konventionelle und EE-Anlagen), Brennstoffkosten, Investitionskosten in das Übertragungsnetz.

13 MOTIVATION UND ZIELSTELLUNG ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK Abbildung 2: Betrachtungsbereich des 50Hertz Outlooks 2035

14 4 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 ENERGIEWENDE IM JAHR im Jahr Fünf Szenarien der im Jahr 2035 Die Vielzahl an möglichen technologischen und gesellschaftlichen Entwicklungen in Deutschland und Europa führt zu einem breit gefächerten Spektrum an Szenarien der im Jahr Es sind drei grundsätzlich unterschiedliche Entwicklungspfade möglich, wie die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung für die Umsetzung der 4 erreicht werden können: Prosumerorientierte Sinkende Weltmarktpreise und technologische Entwicklungen führen zu einem starken Zubau von PV-Anlagen in Deutschland und Europa. Die Kombination von Kleinanlagen mit Speichern im Haushaltsbereich mit aktiver Steuerung prägt dieses Szenario und ermöglicht beispielsweise auch die Optimierung der Nutzung des durch eigene Kleinanlagen erzeugten Stroms. In einem solchen Szenario der überwiegt eine stärker regionale Sichtweise. Stromerzeugung und -verbrauch erfolgen teilweise in räumlicher Nähe zueinander, der überre gionale Stromhandel mit dem europäischen Ausland steht nicht im Vordergrund. Systemdienstleistungen werden auch aus dem Verteilnetz erbracht, die Schnittstelle zwischen Verteilnetz- und Übertragungsnetzbetreibern hat eine große Bedeutung. Die Konvergenz von Gas, Strom- und Wärmeerzeugung findet im Bereich von Haushalten auf niedrigen Spannungsebenen statt. Durch sinkende Batteriepreise wird der Anteil von Elektromobi- lität besonders in Ballungsräumen stark steigen, ein größeres Potenzial an Lastflexibilisierung wird erwartet. gemäß EEG-Pfad In diesem Szenario der wird die heutige Politik der fortgesetzt; die Ziele bezüglich des Ausbaus der erneuerbaren Energien werden durch einen ausgewogenen Technologiemix erreicht. Wie in der Vergangenheit besteht die dann aus der Kombination einer Vielzahl unterschiedlicher Maßnahmen und Technologien. Es wird sowohl der Ausbau von Großanlagen gefördert, beispielsweise durch Ausschreibungsmodelle, aber auch Kleinanlagen und Prosumer modelle finden Unterstützung. Darüber hinaus werden die Elektromobilität und eine höhere Konvergenz von Wärmeund Stromerzeugung angereizt. Wettbewerbliche In einer wettbewerblichen wird der Ausbau der erneuerbaren Energien beispielsweise durch freie technologie offene Ausschreibungen gesteuert und somit der Bau von Großanlagen an ertragreichen Standorten angereizt. Dadurch kommt es zu einem verstärkten Ausbau von großen Wind- und PV-Parks. Diese werden zudem nicht nur in Deutschland, sondern verstärkt auch in Europa an den Standorten errichtet, die hohe Erträge liefern. Der europäische Stromhandel wird forciert, Energie wird weiträumiger transportiert, die findet Politische Ziele werden erreicht durch... Politische Ziele werden nicht erreicht, da... Prosumer orientierte gemäß EEG-Pfad Wettbewerb liche Energie wende Verzögerte Unvollständige... einen starken Zubau von PV-Kleinanlagen.... eine Kombination vieler unterschied- licher Technologien.... große Wind energieanlagen an ertragreichen Standorten.... die geplante Kombination verschiedener Technologien verzögert umgesetzt wird.... mangelnde Akzeptanz beispielsweise der hohen Kosten eine vollständige verhindert. Abbildung 3: Szenarien des 50Hertz Outlooks iel der Bundesregierung ist es, in bis 60 Prozent der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und in Prozent der Stromerzeugung aus Z erneuerbaren Energien zu erhalten.

15 ENERGIEWENDE IM JAHR 2035 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK auf hohen Spannungsebenen statt. In diesem Szenario ist der Anteil an kleinteiliger, verbrauchsnaher, aktiver Stromerzeugung auf niedrigen Spannungsebenen sehr gering. Prosumermodelle in Kombination mit Speichern spielen kaum eine Rolle, da diese unwirtschaftlich sind. Alle drei genannten -Szenarien erfüllen die Ziele der Bundesregierung und stehen daher im Fokus von 50Hertz. Nicht zuletzt spiegeln auch die Bemühungen zur Emissionsminderung und die Diskussion über das Klimaschutzabkommen von Paris 2055 ein übergreifendes Interesse an der. Insbesondere die jüngsten Diskussionen zu Batterieentwicklungen lassen eine prosumerorientierte nicht unwahrscheinlich erscheinen. Im Folgenden werden diese Szenarien als Transformationsszenarien bezeichnet. Allerdings gehören zu einem breiten Spektrum an -Szenarien auch Entwicklungspfade, bei denen die politischen Ziele verzögert oder gar unvollständig erreicht werden. struktur darstellen. Das Szenario der verzögerten wird aus dem Szenario der gemäß EEG-Pfad abgeleitet. Unvollständige Mangelnde Akzeptanz der mit der verbundenen Kosten könnte auch zu einer unvollständigen führen. Unvollständig bedeutet dabei, dass es zwar zu einem weiteren Ausbau der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien kommt, jedoch wird das Ziel von 80 Prozent Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in 2050 nicht erreicht. In diesem Szenario wird angenommen, dass der Anteil auf einem Niveau von etwa 50 Prozent stagniert, was aber auch wiederum einen jährlichen Zubau von mehreren Gigawatt bedeutet, um Anlagen mit ablaufender technischer Nutzungsdauer zu ersetzen. Der Rückbau konventioneller Kraftwerke ist in diesem Szenario nicht so stark ausgeprägt. Im Folgenden sind die zugrunde gelegten Annahmen zu Investitionskosten, Stromgestehungskosten, Brennstoffpreisen und CO2-Preisen dargestellt. Verzögerte Die geplante Kombination verschiedener technologischer Ansätze zur Erreichung der politischen Ziele kann verzögert eintreten. Gründe für eine solche Verzögerung können mangelnde Akzeptanz von Kosten oder Eingriffe in die Landschaft für Infra- [Euro / kw] 205 Prosumerorientierte Energie wende 2035 Braunkohle ohne CCS Gas (GuD7) Steinkohle Wind Onshore Wind Offshore Restliche EE Photovoltaik EEG-Pfad 2035 Wettbewerbl Verzögerte 2035 Unvollständige 2035 Tabelle : Spezifische Investitionskosten von Kraftwerkstechnologien 2035 bkommen der 2. UN-Klimakonferenz, Paris, , A Die Abkürzung CCS steht für Carbon Capture and Storage. 7 Die Abkürzung GuD steht für Gas- und Dampf-Kombikraftwerk. 5 6

16 6 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 ENERGIEWENDE IM JAHR 2035 Die Kosten für konventionelle Kraftwerkstechniken wurden als real konstant angenommen. Praktisch liegt hier die Annahme zugrunde, dass steigende Kosten durch eine wachsende Effizienz der Herstellungsverfahren ausgeglichen werden. Ins besondere bei der Entwicklung der Technologiekosten für Photovoltaik spiegelt sich das Design der Zielszenarien wider. Eine weiterhin ambitionierte Kostenentwicklung bei Modulen und Wechselrichtern und der deutliche Trend zur Standardisierung der Montage ( Plug and Play ) bei der Photovoltaik führen dazu, dass sehr ambitionierte Kostenniveaus erreicht werden können. Die deutliche Steigerung der Wirkungsgrade unterstützt diese Entwicklung. Der weltweit anhaltende Zuwachs an Produktionskapazitäten wird fortgesetzt. Für den Fall der verzögerten und unvollständigen ist die stagnierende Technologiekostenentwicklung bei PV-Anwendungen aufgrund einer deutlich langsameren Verbreitung eine Hauptursache der Verzögerung. Bei der Onshore-Windenergie sind aufgrund der Erfahrungen der letzten Jahrzehnte weniger starke Kostenfortschritte zu erwarten. Günstiger werdenden Produktionsverfahren steht eine weiterhin deutliche Vergrößerung der Anlagenkonzepte gegenüber, sodass die Kostensenkung langfristig etwas stagniert. Die Potenziale zur Kostensenkung der Offshore-Windenergie sind mit großen Unsicherheiten versehen. Insbesondere bei der Verankerung und Installation der Anlagen im Meer besteht großes Potenzial zur Einsparung gegenüber heutigen Konzepten. Die wettbewerbliche würde deutlich profitieren, wenn in der Offshore-Windenergie beispielsweise durch Floating-Konzepte nochmals deutliche Kostenfortschritte realisiert werden könnten. Bleiben bei der Offshore-Technologie umfang reiche Kostensenkungen aus, wird die Technik (wie im Prosumerszenario unterstellt) deutlich weniger stark an Bedeutung gewinnen. Die Investitionskosten wirken sich als ein wesentlicher Treiber unmittelbar auf die Stromgestehungskosten der einzelnen Technologien aus. Entsprechend den Annahmen zur üblichen Verzinsung bei den einzelnen Techniken sinken auch die Stromgestehungskosten. Die Stromgestehungskosten (LCOE) wurden nach den üblichen Verfahren8 unter Berücksichtigung aller fixen und variablen Kosten berechnet. Neben den Kosten werden bei der LCOE-Berechnung aber auch Erträge betrachtet. Beispielsweise wird bei Windkraftanlagen durch steigende Anlagenhöhen und größere Rotoren (bei gleicher Generatorleistung) von steigenden Volllaststunden ausgegangen. Bei der Photovoltaik sinken vor allem im Prosumerszenario die Volllaststunden langfristig. Um die hohe Zahl an Installationen zu erreichen, wird davon ausgegangen, dass auch weniger geeignete Standorte insbesondere bei Dachanlagen realisiert werden müssen. Bei den konventionellen Technologien wird vereinfacht von konstanten Volllaststunden ausgegangen. 205 Prosumerorientierte 2035 EEG-Pfad 2035 Wettbewerbl Verzögerte 2035 Unvollständige 2035 Braunkohle ohne CCS 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 Gas (GuD) 7,8 7,8 7,8 7,8 7,8 7,8 Steinkohle 8,9 8,9 8,9 8,9 8,9 8,9 9,7 3, 4,5 6,9 5, 7,9 5, 7,9 5,8 9,4 7,0 0,7 Wind Onshore 6,6 9,7 4,3 6,3 4,3 6,3 4,3 6,3 4,3 6,3 4,3 6,3 Wind Offshore 2,0 8, 7,6 6,9 8, 8, Restliche EE 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 [Cent / kwh] Photovoltaik Tabelle 2: Stromgestehungskosten von Kraftwerkstechnologien Eine Anleitung zur Berechnung befindet sich zum Beispiel unter:

17 ENERGIEWENDE IM JAHR 2035 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK [Euro (202) / MWh] Kraftwerksgas 30,3 25,8 27,0 33,3 35,2 36,5 Kraftwerkskohle Binnenland 4,6 7, 0, 2,4 4,6 6,7 Uran 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 Braunkohle 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 Heizöl schwer 45,9 32,0 30,4 3,7 33,4 34,8 Heizöl leicht 70,2 47,0 68, 8, 86,0 9, Prosumerorientierte Energie, EEG-Pfad, wettbewerbliche Verzögerte Unvollständige Tabelle 3: Annahmen Brennstoffkosten [Euro / t] Tabelle 4: CO2-Preise Die Annahmen zu den Brennstoffpreisen orientieren sich lang fristig an dem Current-Policy-Szenario des World-Energy Outlook der International Energy Agency (IEA) 204. Hier wird für alle international gehandelten Energieträger langfristig von einer Verschlechterung der Lagerstätten und damit wieder von einem Anstieg der Preise ausgegangen. Die CO2-Preise in den vollständigen -Szenarien orientieren sich an den Grenzvermeidungskosten für CO2, bei denen von einer Reduktion der energiebedingten CO2- Emissionen von 80 Prozent gegenüber 990 in Europa ausgegangen wird. Nach den Beschlüssen von Paris und dem Ziel, die Erderwärmung auf unter 2 C zu begrenzen, ist die Annahme als sehr optimistisch zu bezeichnen. Eine Minderung der gesamten Treibhausgasemissionen von über 80 Prozent in der EU ist zur Erreichung dieses Ziels notwendig. Höhere CO2-Preise wären die Folge. In den Szenarien mit verzögerter beziehungsweise unvollständiger wird der CO2-Preis deutlich weniger stark steigen, weil kein ambitionierter Klimaschutz verfolgt wird oder das Gut CO2 nicht konsequent verknappt wird.

18 8 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 ENERGIEWENDE IM JAHR Versorgungssicherheit in der Eine Flexibilisierung der Nachfrage nach elektrischer Energie und erneuerbaren Energien kann die notwendige gesicherte Leistung zur Deckung der Versorgungssicherheit nur begrenzt bereitstellen. Der Großteil der gesicherten Leistung wird auch in Zukunft in allen -Szenarien maßgeblich durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt werden müssen. Exkurs: Versorgungssicherheit in der Stromversorgung Der Begriff der Versorgungssicherheit in dieser Analyse beschreibt die Fähigkeit des Energieversorgungs systems, die Verbrauchslast zu jedem Zeitpunkt sicher und zuverlässig zu versorgen. Es muss dazu ausreichend Kraftwerksleistung zur Verfügung stehen. Regelbare Kraftwerke wie Gas- oder Kohlekraftwerke leisten dazu einen großen Beitrag, da sie nur in wenigen Stunden des Jahres nicht zur Verfügung stehen. Erneuerbare Energien dagegen speisen nur zu einem geringen Anteil ihrer installierten Leistung zuverlässig ein, da die Einspeisung von Wind und Sonne abhängig ist. In Zukunft ist daher trotz sehr hoher Leistungen erneuerbarer Energien noch immer ein konventioneller Kraftwerkspark notwendig. Die -Szenarien unterscheiden sich nicht in der Versorgungssicherheit. Die Versorgungssicherheit ist im Design der Szenarien als Vorgabe mit eingeflossen. Unterschiedlich ist jedoch die Art der Bereitstellung der gesicherten Leistung. In einer prosumerorientierten wird aufgrund der hohen Anzahl an Speichern und der Möglichkeit zur aktiven Steuerung der Beitrag von Demand-Side-Management (DSM) an der gesicherten Leistung mit 2,8 GW am höchsten sein. In einer wettbewerblichen ist aufgrund der europä ischen Perspektive der Beitrag des Auslands an der gesicherten Leistung in Deutschland mit 5,6 GW am höchsten. GW ,9 03,3 02,7 0,2 2,9 5,6 0,0 0,2 90 2,8 0,8 79,7 79,6 0, ,3 Beitrag zur gesicherten Leistung Jahreshöchstlast 93,5 93,4 4,2 4,9 9,8 8, 9,6 9,6 69,9 70,8 Verzögerte Unvollständige Prosumerorientierte Konventionelle Kraftwerke gemäß EEG-Pfad DSM Erneuerbare Energien Wettbewerbliche Ausland Abbildung 4: Beitrag verschiedener Technologien zur gesicherten Leistung 2035

19 ENERGIEWENDE IM JAHR 2035 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK Das politische Eingriffserfordernis zur Erreichung dieses Ziels, beispielsweise wie der Zubau von Gasturbinen zur Leistungsabsicherung angereizt werden kann, wird im Rahmen der Studie nicht betrachtet. Speziell bei dargebotsabhängiger Einspeisung aus erneuerbaren Energien ist es schwierig, eine Aussage über die nicht zur Verfügung stehende Leistung zu treffen. Eine allgemeine Vorgehensweise, die sich bei Windenergie, Photovoltaik, Laufwasser und Biomasse/Biogas anwenden lässt, beruht auf einer Auswertung historischer Einspeisungen, die auf die installierte Leistung bezogen werden. Erneuerbare Energien tragen somit nur zu einem Teil ihrer installierten Leistung zur Versorgungs sicherheit bei, da sie nur mit einer gewissen, meist sehr geringen, Wahrscheinlichkeit gesichert einspeisen (siehe Tabelle 5) Wind Onshore % % % Wind Offshore 2 % 2 % 2 % Photovoltaik 0 % 0 % 0 % Biomasse 65 % 65 % 65 % Laufwasser 25 % 25 % 25 % Rest 65 % 65 % 65 % Tabelle 5: Anteil der installierten Leistung je EE-Anlagen nach Technologie, der zur gesicherten Leistung beiträgt In Szenarien mit einer deutlich stärkeren europäischen Vernetzung und einer daraus folgenden sinkenden Gleichzeitigkeit der EE-Erzeugung können durchaus auch leicht höhere Werte für die gesicherte Leistung erzielt werden.9 Für die Ermittlung der Leistungsbilanz gehen die ÜNB aktuell davon aus, dass die dargebotsabhängige Einspeiseleistung mindestens zu 99 Prozent der Zeit verfügbar sein muss20, um berücksichtigt zu werden. Dies führt dazu, dass nur ein Teil der installierten Kapazität in die Leistungsbilanz mit einbezogen wird. In dieser Studie wurde aufgrund des aktuell bestehenden regulatorischen Rahmens zur Leistungsbilanzierung die konservativere Annahme zur gesicherten Leistung der erneuerbaren Energien für kleinräumige Abgrenzungen herangezogen. Bei größeren Beiträgen von erneuerbaren Energien ergibt sich zum Beispiel aufgrund der Bilanzierung dann eine geringere Versorgungslücke, die durch konventionelle Kraftwerke zu decken ist. Grundsätzlich beeinflussen diese Annahmen nicht den ermittelten Netzausbaubedarf, sondern ausschließlich den Zubau der zur Leistungssicherung notwendigen Gasturbinen- Kraftwerke gl. hierzu unter anderem Prognos AG 205, Versorgungssicherheit europäisch denken, S. 35 ff. V Siehe auch: Bericht der deutschen Übertragungsnetzbetreiber zur Leistungsbilanz 205 mit Stand und aktualisiert im Februar 206 bezüglich Kapazitätsreserve und Sicherheitsbereitschaft sowie zur Verordnung zu abschaltbaren Lasten bericht-uebertragungsnetzbetreiber-leistungsbilanz-205,property=pdf,bereich=bmwi202,sprache=de,rwb=true.pdf.

20 20 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK 2035 ENERGIEWENDE IM JAHR 2035 Entwicklung von Lasten und Speichern In den -Szenarien kommt es aufgrund des Zubaus von Wärmepumpen und des verstärkten Einsatzes von Elektromobilität trotz Effizienzverbesserungen zu keiner Reduktion des Verbrauchs von elektrischer Energie. Die führt dazu, dass aufgrund der hohen Leistungen an EE-Anlagen2 in vielen Stunden des Jahres ein Überschuss elektrischer Energie herrscht. Dieser Überschuss wird emissions frei erzeugt und ist kostengünstig. Die Elektrifizierung des Wärme- und Verkehrssektors und der Verbrauch dieser Energie ist eine logische Folge. Daher ist im Jahr 2035 nicht mit einem geringeren Stromverbrauch als im Jahr 205 zu rechnen (siehe Abbildung 5).22 Die unterstellte Entwicklung des Strombedarfs in den Transformationsszenarien ist abgeleitet aus der Bedarfsentwicklung für traditionelle Stromanwendungen zuzüglich des verstärkten Einsatzes von Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen23 gegenüber Szenarien mit verlangsamter. Die Transformationsszenarien beruhen vereinfachend alle auf den gleichen Annahmen zur Bedarfsentwicklung. In der Praxis ist jedoch davon auszugehen, dass beispielsweise in einer prosumerorientierten mehr Wärmepumpen bei Privathaushalten installiert werden, weil die Energieversorgung, wenn regulatorisch zugelassen, verstärkt einer Gesamtoptimierung aus Strom, Wärme und Mobilität unterzogen wird. Dieser Aspekt der Differenzierung zwischen den Szenarien der wurde bewusst vernachlässigt, weil es im Design der Szenarien vordergründig um die Auswirkungen von prosumerorientierten Ansätzen auf den Ausbau und Betrieb des Übertragungsnetzes ging. Eine möglichst vollständige Erfassung der Potenziale für Prosumermodelle stand entsprechend nicht im Fokus der Analyse. In den Szenarien der prosumerorientieren, der gemäß EEG-Pfad sowie der wettbewerblichen führen der Zubau von Wärmepumpen, Klein speichern und der verstärkte Einsatz von Elektromobilität zu einem Anstieg der Jahreshöchstlast elektrischer Energie auf mehr als 00 GW in Deutschland im Jahre Die potenzielle elektrische Last der bis dahin hinzukommenden Speicher (sowohl Kleinspeicher als auch E-PKW) und Wärmepumpen beträgt in 2050 circa 30 GW. Durch intelligente Steuerungen werden diese mit einem hohen Gleichzeitigkeitsgrad in Zeiten von Energieüberschüssen laden. 597 TWh Stromverbrauch Elektromobilität // 20 Stromverbrauch in Deutschland 2035 ( Transformationsszenarien ) Wärmepumpe Abbildung 5: Entwicklung des Stromverbrauchs bis 2050 (Transformationsszenarien) 80 GW Leistung an EE-Anlagen in 2035 in prosumerorientierter, EEG-Pfad-orientierter und wettbewerblicher bei 97,5 GW Jahreshöchstlast. Verfahrensbeschreibung siehe Kapitel Eine verstärkte Elektrifizierung des Güterverkehrs außerhalb des Schienenverkehrs, beispielsweise durch Oberleitungs-LKW, wurde nicht berücksichtigt. 2 22

21 ENERGIEWENDE IM JAHR 2035 ABSCHLUSSBERICHT ENERGIEWENDE OUTLOOK Die Jahreshöchstlast beträgt 97,5 GW im Jahr 2035 in den Transformationsszenarien der prosumerorientierten, der gemäß EEG-Pfad sowie der wettbewerblichen. Hier trägt die hohe Anzahl an Wärmepumpen zu einer höheren Jahreshöchstlast bei. Circa 2,7 Mio. Wärmepumpen in Deutschland in den Transformationsszenarien 2035 tragen zu einer zusätzlichen Spitzenlast von GW bei. In einer verzögerten und unvollständigen setzen sich die oben genannten Trends nicht stark durch, sodass mit einer Jahreshöchstlast von 88,7 GW gerechnet wird. sind 50 GW auf Dächern von Haushalten installiert, bei denen die Kombination von PV-Anlage und Kleinspeicher möglich ist. Mit einer durchschnittlichen Leistung von 7 kw je Anlage wären damit in 2035 circa 7, Mio. PV-Anlagen installiert. Von diesen Anlagen wären circa 25 Prozent mit einem Kleinspeicher kombiniert. Exkurs: Prosumermodelle Das Kunstwort Prosumer besteht aus einer Kombination von Producer und Consumer und beschreibt insbesondere Haushalte, die in der Vergangenheit Strom verbraucht haben, der durch Großkraftwerke erzeugt wurde, und zukünftig durch eine Kombination von PVAnlagen und Kleinspeichern Strom selbst produzieren, intelligent verbrauchen oder ins Stromnetz zurückspeisen. Der maximale Verbrauch eines einzelnen Haushaltes liegt dabei bei circa 8 2 kw. PV-Anlagen im Haushaltsbereich haben maximale Einspeiseleistungen zwischen 4 und 0 kw. Die Einspeisung übersteigt zudem in vielen Stunden des Jahres den Verbrauch des Haushalts. Die Speicherung des Überschussstroms von PV-Anlagen erfolgt mit Kleinspeichern mit einer Leistung von 2 bis 4 kw. Vor allem in einer prosumerorientierten wird die Anzahl an Kleinspeichern signifikant steigen. Nahezu jede vierte PV-Anlage von Haushalten wird in einer prosumer orientierten mit Klein speichern kombiniert sein. Kleinspeicher mit einer Leistung von circa 2,5 kw und einer Speicher kapazität von circa 8 kwh werden mit PV-Anlagen im Haushaltsbereich kombiniert, um den Anteil des durch die eigene PV-Anlage erzeugten Stroms am Verbrauch des Haushalts zu erhöhen. Im Jahr 2035 sind 75 GW der 87 GW Leistung an PV-Anlagen im Szenario der prosumerorientierten Aufdach- Installationen (86 Prozent 2035 im Vergleich zu 75 Prozent 206). Von den 75 GW an Aufdach-Installationen wiederum Leistung von Kleinspeichern in Deutschland MW Prosumerorientierte gemäß EEG-Pfad Wettbewerbliche Verzögerte Unvollständige Energie wende Prosumerorientierte Wettbewerbliche gemäß EEG-Pfad Verzögerte Abbildung 6: Leistung von Kleinspeichern in Deutschland bis Unvollständige