Modellierung des europäischen Gasmarkts zur Darstellung verschiedener Gasimportszenarien

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Teresa Kopp
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1 Modellierung des europäischen Gasmarkts zur Darstellung verschiedener Gasimportszenarien 10. Internationale Energiewirtschaftstagung "Klimaziele 2050: Chance für einen Paradigmenwechsel?" Timo Kern Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh Wien 1

2 Agenda Sektor Gas im Rahmen des Dynamis Projekts Erstellung des Gasmarktmodells MInGa Exemplarische Untersuchungen Wesentliche Aspekte 2

3 Zielsetzung des Projekts Dynamis Sektor Gas im Rahmen des Dynamis Projekts Kosteneffiziente Dekarbonisierung Bewertung verschiedener Umsetzungspfade von THG-Vermeidungsmaßnahmen unter dem Gesichtspunkt der Kosteneffizienz Systemeffekte Dynamische Bewertung von THG-Vermeidungsmaßnahmen unter Berücksichtigung von Wechselwirkungen zwischen Maßnahmen und System Sektorkopplung Bewertung intersektoraler THG-Vermeidungsmaßnahmen mit Schwerpunkt auf der Elektrifizierung von Wärme und Verkehr 3 Marktperspektive Einbezug der Marktausgestaltung zur Abbildung von wirtschaftlichen Zusammenhängen und Anreizen

4 Der Energieträger Gas Sektor Gas im Rahmen des Dynamis Projekts Fossile Energieträger weiterhin von Bedeutung Gase werden oft als natürlicher Partner zu erneuerbaren Energieträgern angesehen Tiefergehende Betrachtung des Energieträgers Gas Primärenergieverbrauch in D 1,6% 1,5% 10,8% 8,7% 9,0% 34,5% 3,2% 12,6% PJ 8356 PJ 21,5% 11,5% 27,5% 33,3% 24,3% 2011 Trend 2050 Kernenergie Steinkohle Braunkohle Mineralöle Gase Erneuerbare Energien Sonstiges Quelle: Energiereferenzprognose EWI, Prognos, GWS Erdgas mit höherem Wasserstoffanteil als andere fossile Energieträger Geringere spez. CO 2 -Emissionen Nutzung von Biogas Herstellung von synthetischem Gas durch Power2Gas-Technologie Energieträger Gas insgesamt mit attraktivem Erscheinungsbild CO2-Emissionen in kg CO2/kWh Erdgas Heizöl (leicht) Heizöl (schwer) FfE BMWi-37-8 Dynamis-Gasmarkt_mbH_00017 Steinkohle Braunkohle Energieträger 4

5 Akteure der heutigen deutschen Gaswirtschaft Sektor Gas im Rahmen des Dynamis Projekts Sektor Gas Zurückgehende Gasförderung Starke Importabhängigkeit Biogas und synth. Gas als Alternative Speicherbarkeit durch Line-Pack in Gasnetzen Zunehmender Transit durch Dtl. Gas in großen Mengen speicherbar Speicher zunehmend unwirtschaftlich wegen geringeren Preisspreads 2 preisentkoppelte Marktgebiete Oft langfristige Lieferverträge Akteur Erzeuger Netze Speicher Händler Sektor Strom Struktureller Umbruch mit Zuwachs erneuerbarer Energien Geringe Importabhängigkeit Netze vor großen Herausforderungen durch zunehmend lastferne Erzeugung Strom nicht in großen Mengen speicherbar Ein Marktgebiet Hohe Liquidität an Börsen Zunehmende Marktkopplung 5

6 Anbindung des Gasmarktmodells an bestehendes Energiesystemmodell Erstellung des Gasmarktmodells MInGa Strom Energiesystemmodell ISAaR Verkehr Wärme Wasserstoff Brennstoffzelle Dynamis- Maßnahme Dynamis- Maßnahme P2G Haushalte/Industrie Gas-Mobilität Gaskraftwerke E-Mobility Power 2 Heat Power 2 Gas 6 Modellkopplung Gasmarkt Nachfrage/Erzeugung Gas Preise Gas Gasmarktmodell

7 Methodik Erstellung des Gasmarktmodells MInGa Anforderungen an das Gasmarktmodell: Flexible Anpassung der Gasnachfrage Nachstellung der Preisbildung an Märkten Input Daten Methodik Ergebnis Regionalisierter Verbrauch Infrastruktur der Gaswirtschaft Gasfördereinheiten LNG-Terminals Speicher Übertragungskapazitäten Lineare Optimierung Minimierung der volkswirtschaftlichen Gesamtkosten Tägliche Auflösung Ausnutzung der Infrastruktur von Pipelines, Speichern, LNG, Produktion Bestimmung der marktgebietsscharfen marginalen Kosten 7

8 Struktureller Aufbau des Gasmarktmodells Erstellung des Gasmarktmodells MInGa Gasspeicher Gasfördereinheiten Übertragungskapazitäten LNG-Terminals Bestand Technische Ökonomische Bestand Technische Ökonomische Systembedingungen Bestand Technische Ökonomische Bestand Technische Ökonomische Flexible Szenarienauswahl Durchführung Datenbankabfrage Aufstellen des linearen Problems CPLEX-Solver Auswertung 8

9 Szenarienaufstellung für Modellierung Exemplarische Untersuchungen einstellungen: Zeitraum 2015 Europaweite Betrachtung Szenarienaufstellung Modellierung des Gasverbrauchs im Energiesystemmodell Szenarien Basisszenario Stilllegung aller Kohlekraftwerke in Deutschland Zusätzliche Importmöglichkeiten Gasfördereinheiten in Russland Zusätzliche LNG Importe Gasbedarf in GWh/d in D Geänderter Gasverbrauch Basisszenario Kohleausstiegsszenario 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Zeit FfE BMWi-37-8 Dynamis-Gasmarkt_mbH_

3000 2000 1000 Basisszenario Kohleausstieg Kapazität Pipelines 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Zeit FfE BMWi-37-8

10 Kohleausstiegsszenario: Auswirkung auf Übertragungskapazitäten Exemplarische Untersuchungen Gestiegene Auslastung der Übertragungskapazitäten von Ost- nach Westeuropa Technische Kapazitäten nicht überschritten Gasfluss in GWh/d Basisszenario Kohleausstieg Kapazität Pipelines 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Zeit FfE BMWi-37-8 Dynamis-Gasmarkt_mbH_00014 Auslastung der Übertragungskapazitäten von Russland nach Westeuropa Exemplarische Auslastung des im Kohleausstiegsszenario 10

11 Kohleausstiegsszenario: Auswirkung auf Gaswirtschaft Exemplarische Untersuchungen Anstieg der marginalen Kosten Bei Annahme gleicher Gewinnmarge von Händlern auch Anstieg der Gaspreise Aber: Gaspreis mit vielerlei Einflüssen (Politische Situation, Ölpreis, ) Veränderung Grenzkosten in /MWh GASPOOL 0.5 NCG 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Zeit FfE BMWi-37-8 Dynamis-Gasmarkt_mbH_00013 Veränderung der marginalen Kosten in den zwei deutschen Marktgebieten 11

12 Wesentliche Aspekte Ausgangssituation: Gase auch in Zukunft sektorübergreifend von Bedeutung Energieträger mit vielfältigen Vorteilen Modellierung Gasmarktmodell zur Minimierung der volkswirtschaftlichen Gesamtkosten Ausnutzung der Infrastruktur Marktgebietsscharfe Grenzkostenbildung Exemplarische Untersuchungen und Ausblick Anstieg der Grenzkosten in Kohleausstiegsszenario Stärkere Ausnutzung der Übertragungskapazitäten ohne an technische Grenzen zu kommen Ausblick: Iteratives Zusammenspiel von Energiesystem- und Gasmarktmodell 12

13 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Weitere Fragen auch gerne an: Timo Kern, M.Sc. +49 (89)

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