acatech DEUTSCHE AKADEMIE DER TECHNIKWISSENSCHAFTEN 5. Clusterkonferenz Energietechnik Berlin-Brandenburg 2016 Prof. Dr. Reinhard F.

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1 acatech DEUTSCHE AKADEMIE DER TECHNIKWISSENSCHAFTEN 5. Clusterkonferenz Energietechnik Berlin-Brandenburg 2016 Prof. Dr. Reinhard F. Hüttl Berlin, 2. März 2016

2 Energiepolitische Rahmenbedingungen Ziele der Bundesregierung Auf Basis des Energiekonzepts hat die Bundesregierung den Rahmen für eine umfangreiche Transformation des nationalen Energiesystems bis 2050 beschlossen Hauptziele: Reduktion der Treibhausgasemissionen um mindestens 80% gegenüber 1990 (2020: 40%) Ausbau der Erneuerbaren Energien (Erneuerbare Energien) auf 80% am Bruttostromverbrauch und auf 60% am Bruttoendenergieverbrauch (2020: 35% bzw. 18%) Senkung des Primärenergieverbrauchs um 50% gegenüber 2008 (2020: 20%) Ausstieg aus der Nutzung der Kernenergie bis

3 Zielarchitektur der Bundesregierung für die Energiewende 2 Quelle: BMWi

4 Status quo: Zahlen zur Energiewende Die Treibhausgasemissionen sind 2014 erstmals seit drei Jahren wieder gesunken (derzeit -27,7 Prozent im Vergleich zu 1990). Der Anteil erneuerbarer Energien an der Bruttostromerzeugung betrug im Jahr 2015 etwa 30 Prozent. Der Energieverbrauch ist im Jahr 2015 um 1,3 Prozent gegenüber dem Vorjahr gestiegen. Die durchschnittliche Steigerung der Energieeffizienz zwischen 2008 und 2014 lag mit 1,6 Prozent unter dem im Energiekonzept der Bundesregierung vorgesehenen Wert von 2,1 Prozent. Bruttostromerzeugung in Deutschland 2015 (TWh) 3 Quelle: AG Energiebilanzen, Stand Dezember 2015

5 Entwicklung der CO 2 -Emissionen weltweit seit Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2014

6 5 Entwicklung der Treibhausgas-Emissionen in Deutschland seit 1990

7 6 Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Endenergieverbrauch für Strom, Wärme und Kraftstoffe

8 7 Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland

9 Entwicklung der Anzahl und die installierte Leistung von Windenergieanlagen (On- und Offshore) in Deutschland 8 Quelle: BMWi/AGEE-Stat, Februar 2015

10 Entwicklung der Anzahl und die installierte Leistung von Photovoltaik-Anlagen in Deutschland 9 Quelle: BMWi/AGEE-Stat, Februar 2015

11 10 Entwicklung der Stromerzeugung und die installierte Leistung von Wasserkraftwerken in Deutschland

12 11 Entwicklung der Stromerzeugung und der installierten Leistung von Biomasse in Deutschland

13 Herausforderungen der Energiewende Im Allgemeinen: von der Nutzung der Kern- und fossilen Energie zu EE von einer zentralen zu einer dezentralen Versorgung Steigerung der Energieeffizienz Im Besonderen: Smart Grids / Übertragungsnetze Speichermöglichkeiten Integration (lokal, regional, national, EU) CO 2 -Reduktion / Kohle / niedriger Ölpreis Akzeptanz der Öffentlichkeit (Preise!) Hinweis: 20% Elektrizität (27%) 50% Wärme (12%) 30% Mobilität (Biokraftstoffe / E-Mobilität) 12

14 Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe Herausforderung trotz Ausstieg aus der Kernenergie-Nutzung: Für hoch radioaktive Abfälle fehlt nicht nur in Deutschland, sondern weltweit eine dauerhaft sichere Lagermöglichkeit. Die Kommission zur Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe bereitet seit Mai 2014 die Suche nach dem bestmöglichen deutschen Standort für eine dauerhafte Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe vor. Aufgabe: Die Kommission selbst sucht keinen Standort und trifft auch keine Auswahlentscheidungen. Vielmehr entwickelt sie Regeln und Kriterien für die Suche und Auswahl des Standorts und formuliert Anforderungen, die er zu erfüllen hat. 13

15 Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe (II) Zusammensetzung der Kommission: Sie besteht neben zwei Ko- Vorsitzenden aus 32 Mitgliedern, d.h. Vertretern aus Gesellschaft (Gewerkschaften, Industrie, Religionsgemeinschaften sowie Umweltverbände), Wissenschaft, Landesregierungen und Fraktionen des Deutschen Bundestages. Ziel: In einem mehrstufigen Auswahlverfahren soll bis zum Jahr 2031 der Standort gefunden werden, der die bestmögliche Sicherheit für die Lagerung hoch radioaktiver Abfälle über einen Zeitraum von etwa 1 Million Jahre bietet. Besonderheit: Bislang wurden alle deutschen Endlagerstandorte ohne Bürgerbeteiligung ausgewählt. Die Öffentlichkeit soll nun von Anfang an und über die ganze Verfahrensdauer der Standortsuche beteiligt werden, um einen möglichst breiten Konsens zu erreichen. 14

16 Energiepolitische Maßnahmen der Bundesregierung 15 Quelle: BMWi

17 Aktuelle Entwicklungen der Energiewende auf Bundesebene Der Strommarkt 2.0 soll für eine effiziente Stromversorgung bei wachsenden Anteilen erneuerbarer Energien sorgen und zugleich Versorgungssicherheit gewährleisten. Beitrag des Stromsektors zum Klimaschutz: Es sollen 22 Mio. Tonnen CO 2 zusätzlich einspart werden: Ab 2016 werden besonders alte und ineffiziente Braunkohlekraftwerke in eine Sicherheitsbereitschaft überführt und nach vier Jahren stillgelegt. Erneuerbare-Energien-Gesetz: Die nächste EEG-Reform soll den Ausbau von Strom aus Wind und Sonne kostengünstig und planbar machen weg von festen Fördersätzen, hin zu mehr Wettbewerb. Ein Gesetzentwurf soll im ersten Halbjahr 2016 im Bundeskabinett beschlossen werden. 16

18 Aktuelle Entwicklungen der Energiewende auf Bundesebene (II) Netzausbau: Die neuen HGÜ-Leitungen sollen vorrangig als Erdkabel gebaut werden. Das betrifft vor allem die großen Nord-Süd-Trassen wie SuedLink" oder die Gleichstrompassage Süd-Ost. Digitalisierung der Energiewende: Der Einbau von Smart Metering Systemen soll 2017 beginnen, zunächst nur bei Großverbrauchern mit einem Jahresstromverbrauch ab Kilowattstunden. Klimaneutraler Gebäudebestand: Die Energieeffizienzstrategie Gebäude soll die Weichen dafür stellen, dass alle Gebäude bis 2050 nahezu klimaneutral sind. Kraft-Wärme-Kopplung: Durch die Novelle des KWK-Gesetzes soll der CO 2 -Ausstoß durch den verstärkten Einsatz von KWK-Anlagen bis 2020 um rund 4 Mio. Tonnen sinken. 17

19 16 +1 Energiewende Deutschland: 35% EE-Anteil am Bruttostromverbrauch bis 2020 Unterschiedliche Referenzwerte und Fristen in den Bundesländern Referenzwerte: Primärenergieverbrauch, Endenergieverbrauch, Brutto-/Netto-Stromverbrauch/-erzeugung Fristen: 2020, 2021 (BY), 2025 (NW), 2030 (RP) Große Variation z. B. beim Anteil EE am Stromverbrauch Schleswig-Holstein: 300 bis 400% Saarland: 20% 18

20 19 Deutschland 5 (5) 12 (14) 16 (23) 18 (19) 24 (15) 25 (24) Atom Steinkohle Erneuerbare Energien (EE) Braunkohle Stromquellen in Deutschland Angaben in Prozent, 2012 (2008) Quellen: AG Energiebilanzen, Umwelt- Bundesamt, EE Braunkohle EE Braunkohle Steinkohle BW BY BB BE HB HH HE MV NI NW RP SL ST SH EE Steinkohle Atom Steinkohle EE Atom EE Braunkohle EE Steinkohle EE Steinkohle EE Steinkohle Steinkohle EE Braunkohle Steinkohle Atom EE EE Steinkohle Braunkohle EE EE Steinkohle SN Braunkohle EE Steinkohle EE Atom EE TH

21 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung Fokus: grundlegende Umstrukturierung des Energiesystems in Deutschland hin zu einer umweltschonenden, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgung Drei beteiligte Bundesministerien: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) (Leitung) Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) 20

22 Strategie & Forschungsschwerpunkte Leitlinien der Strategie: Systemorientierte Forschung Europäische Vernetzung Koordination der Bundesländer Forschungsschwerpunkte (Beispiele): Erneuerbare Energien (Windenergie, Photovoltaik, Solarthermie, Geothermie, Wasserkraft & Meeresenergie) Energieeffizienz in Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen Elektromobilität Energiespeicher und Netzstrukturen Systemintegration erneuerbarer Energien 21

23 Förderprogramm Schaufenster intelligente Energie Digitale Agenda für die Energiewende (SINTEG) Teil der Digitalen Agenda der Bundesregierung Übergreifendes Ziel: Lösungen für die intelligente Energieversorgung der Zukunft Zentrale Themen: Systemintegration, Systemstabilität, Flexibilität, Energieeffizienz Die bisherigen Erkenntnisse sollen insbesondere massentauglich weiterentwickelt werden Musterlösungen für die Energieversorgung der Zukunft Die entwickelten Lösungen sollen als Blaupause für eine breite Übertragung und Umsetzung dienen (bundesweit und international) Umsetzung in großflächigen Modellregionen Schaufenster 22

24 SINTEG ausgewählte Schaufenster C/sells: Großflächiges Schaufenster im Solarbogen Süddeutschland Designetz: Baukasten Energiewende Von Einzellösungen zum effizienten System der Zukunft enera: Der nächste große Schritt der Energiewende NEW 4.0: Norddeutsche Energie Wende WindNODE: Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands Effiziente Integration von großen erneuerbaren Erzeugungskapazitäten, Stromnetzen und Energienutzern auf Basis einer digitalen Vernetzung Innovative, nutzerorientierte Produkte und Dienstleistungen der Industrie 4.0 werden erprobt 23

25 Akademienprojekt Energiesysteme der Zukunft (ESYS) Bündelung der Expertise unterschiedlicher Disziplinen im gemeinsamen Projekt der Wissenschaftsakademien Bereitstellung wissenschaftlich fundierter Handlungsoptionen als Grundlage für den gesamtgesellschaftlichen Diskurs Darstellung der komplexen Zusammenhänge des Energiesystems Identifizierung neuer Forschungsthemen zur Gestaltung der Energiewende Projektlaufzeit: Förderer: BMBF 24

26 ESYS-Stellungnahme Flexibilitätskonzepte für die Stromversorgung 2050 Das zukünftige Stromsystem wird von der wetterbedingten Erzeugung durch Wind und Photovoltaik dominiert sein. Verschiedene Flexibilitätstechnologien (wie planbare Stromerzeuger, Speicher, Demand-Side-Management) werden bzgl. Wirkungsgraden, Kosten, Potenzialen etc. bewertet. Möglichkeiten zur Deckung des Flexibilitätsbedarfs: Gasturbinenkraftwerke mit variabler Feuerung (Erd-, Biogas, etc.) sind eine zuverlässige Option in allen Szenarien Dezentrale Organisation des Stromsystems ist abhängig von der Akzeptanz in der Bevölkerung Langzeitspeicher gewinnen an Bedeutung bei strengen Klimaschutzzielen und zur Senkung der importe 25

27 ESYS-Veröffentlichungen im Jahr 2016 Verbraucherpolitik als Innovationspolitik 2. Quartal Rohstoffe für die Energiesysteme der Zukunft 3. Quartal Risiko und Resilienz im Energiesystem 3. Quartal Partizipation, Kommunikation und Medien 3. Quartal Staat und Individuum im Energiesystem 3. Quartal Sektorkopplung Optionen zukünftiger Strukturen der Energieversorgung 4. Quartal 26

28 Forschungsforum Energiewende > Versammelt Stakeholder der Energiewende: Hochrangige Vertreter der Bundesressorts, Länder, Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft > Führt vorhandenes Wissen zusammen und bewertet Ergebnisse des Akademienprojekts Energiesysteme der Zukunft > Beratung für Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft zur Umsetzung einer beschleunigten und effizienten Energiewende > Entwickelt eine Strategische Forschungsagenda für die Energiewende 27

29 Kopernikus-Projekte für die Energiewende Neue Netzstrukturen Flexiblere Nutzung erneuerbarer Ressourcen: Power-to-X Ausrichtung von Industrieprozessen auf volatile Energieversorgung Systemintegration: Transformation und Vernetzung der Energieversorgung Projektstart: 2. Halbjahr Projektlaufzeit: bis zu 10 Jahre Förderer: Bundesministerium für Bildung und Forschung Förderstruktur: 120 Millionen Euro in den ersten 3 Jahren 280 Millionen Euro für die weiteren Projektphasen Ko-Finanzierung durch Industrie und unabhängige Forschungseinrichtungen ist geplant

30 Akzeptanz & Transparenz Neben technischer Innovation ist eine breite gesellschaftliche Akzeptanz der zu treffenden Maßnahmen für den Umbau des Energiesystems eine wichtige Voraussetzung In der Energiepolitik wird in diesem Zusammenhang beispielsweise bereits von einem Zielviereck gesprochen: Umwelt- und Klimaverträglichkeit Wirtschaftlichkeit Versorgungssicherheit + gesellschaftliche Akzeptanz Wirtschaftlichkeit Im Zentrum der Bemühungen um eine Öffnung des Dialogs zwischen den gesellschaftlichen Akteuren muss auch die Erforschung der Gründe für eine Annahme Umwelt- und Klimaverträglichkeit Energiepolitisches Zielviereck gesellschaftliche Akzeptanz bzw. eine Ablehnung einer konkreten Innovation durch die potenziellen Nutzer bzw. Betroffenen stehen Versorgungssicherheit 29

31 Fazit Deutschland hat den Transformationsprozess der Energiewende durch die Formulierung ehrgeiziger energiepolitischer Ziele bis zum Jahr 2050 vorstrukturiert. Beachtung des Energiedreiecks (günstig, sicher, umweltverträglich, v.a. Klimaschutz) bzw. des Energievierecks (bei zusätzlicher Berücksichtigung der gesellschaftlichen Akzeptanz) Der Erfolg der Energiewende hängt von technologischen sowie sozialen Innovationen ab. 30

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!