Effizienzsteigerung durch Stromanwendung

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1 Fachtagung: Stromversorgung des 21.Jahrhunderts Effizienzsteigerung durch Stromanwendung Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ulrich Wagner, TU München Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v., München München, 29./3. April 29 1

2 Inhalt - Einführung - Wie misst man Effizienz? - Wie bewertet man Effizienz? - Welcher Strom für welche Anwendung? - Zwei Beispiele für Effizienzvergleich - Fazit 2

3 Mechanische Nutzleistung abhängig von der konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit 5 IfE 58-6-B9 mech. Nutzleistung [kw] Kleinwagen Mittelklassewagen 75 kg c W =,27 A St =2 15kg c W =,3 A St =2, Fahrzeuggeschwindigkeit [km/h] 3

4 Streckenbezogener Endenergieverbrauch eines Pkw, abhängig vom Antriebsnutzungsgrad 12 spez. Endenergieverbrauch [kwh/1km] Kleinwagen Pkw (11 kwh Nutzenergiebedarf) Endenergie Diesel Pkw: ca. 23% Verluste ESF: ca. 75% Nutzenergiebedarf IfE B Nutzungsgrad des Fahrzeugs [%] 4

5 Spez. Primärenergieverbrauch als Funktion des Bereitstellungsnutzungsgrades für ESF und Diesel-Pkw ESF mit 75% Fahrzeugnutzungsgrad (15 kwh Endenergiebedarf) spez. Primärenergieverbrauch [kwh/1km] Primärenergie Kraftwerkspark und Übertragungsnetze: ca. 35% Verluste Endenergiebedarf IfE B Verluste Diesel mit 23% Fahrzeugnutzungsgrad (49 kwh Endenergiebedarf) Primärenergie Raffinerie und Tankstellennetz: ca. 88% 4 2 Endenergiebedarf IfE B9 Bereitstellungsnutzungsgrad der Endenergie [%] 5

6 Streckenbezogener KEA als Funktion des Bereitstellungsnutzungsgrades für ESF und Diesel-Pkw 2 18 ESF mit 75% Fahrzeugnutzungsgrad (15 kwh Endenergiebedarf) spez. kumulierter Energieaufwand [kwh/1km] Kumulierter Energieaufwand (KEA-Herstellung & Betrieb) Kraftwerkspark und Übertragungsnetze: ca. 35% Diesel mit 23% Fahrzeugnutzungsgrad (49 kwh Endenergiebedarf) KEA-Betrieb (Primärenergiebedarf) KEA-Betrieb (Primärenergiebedarf) KEA-Herstellung Kumulierter Energieaufwand (KEA-Herstellung & Betrieb) IfE B Raffinerie und Tankstellennetz: ca. 88% 4 2 KEA-Herstellung IfE B9 Bereitstellungsnutzungsgrad der Endenergie [%] 6

7 Bruttostromerzeugung in Deutschland, Österreich und Schweiz 26 Wasserkraft 53% Konv.-thermische und andere 5% Kernenergie 26 % Windkraft 5 % Wasserkraft 4 % 62 TWh Schweiz Sonstige Brennstoffe 8 % Erdgas 12 % Deutschland 636 TWh Braunkohle 24 % Quelle: BMWi Steinkohle 21 % Wasserkraft 58% Datenquelle Österreich 64 TWh Kernenergie 42% Datenquelle: Schweizerische Elektrizitätsstatistik 26 Stein- und Braunkohle 13% Erdölderivate 2% Windkraft, Photovoltaik und andere 3% Biomasse 2% Sonstige Brennstoffe 6% Erdgas 16% Quelle: E-Control Datenquelle 7

8 Methodik zur Zuwachsbetrachtung für eine zusätzliche Stromanwendung am Beispiel von ESF Entwicklung der KW-Park-Struktur ohne ESF-Einfluss Entwicklung der KW-Park-Struktur mit ESF-Einfluss IfE B9 KW-Park Betrieb ohne ESF - KW-Park Betrieb ohne ESF - KW-Park Betrieb mit ESF Emissionen (anderer Kraftwerkspark) + Emissionen (zusätzliche Stromerzeugung) Emissionen (bzw. Gesamtkosten) 8

9 Struktur des Ladestroms für Elektrofahrzeuge bei CO 2 -freier Integration im Jahr 24 Stromanteile 14% 12% 1% 8% 6% 4% 2% Wind CCS Erdgas Steinkohle Braunkohle % KWK -2% -4% Strommix Strommix Ladestrom Sonstige Wasser (ohne BEV) (mit BEV) IfE, B8 9

10 Spezifischer Primärenergieverbrauch von Fahrzeugen (inkl. KEA-Herstellung) 55 PE-Verbrauch [kwh/1km] Thermischer Kraftwerksmix 28 (ca. 37 % ) Dampfreformierung zu GH2 (ca. 58 %) IfE B9 Diesel BSZ Batt Erdgas 1 5,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 Nutzungsgrad der Energiebereitstellung (Strom bzw. H 2 ) 1

11 Primärenergiebedarf von Heizungssystemen im Vergleich 28 spezifischer Primärenergiebedarf in kwhprimärenergie/kwhwärme 1,6 1,4 1,2 1,8,6,4,2 Ölkessel Gas BW Heizöl BW WP WP 4751 B 9 Hilfsenergie Heizöl Kernenergie Braunkohle Steinkohle KWK Gas Windkraft Sonstige Wasserkraft 199 JAZ 3 JAZ 4,5 Heizsystem 11

12 Primärenergiebedarf von Heizungssystemen im Vergleich 23 spezifischer Primärenergiebedarf in kwhprimärenergie/kwhwärme 1,4 1,2 1,8,6,4,2 Gas BW Heizöl BW WP WP 4752 B 9 Hilfsenergie Heizöl Braunkohle Steinkohle KWK Gas Windkraft Sonstige Wasserkraft JAZ 3, JAZ 4,5 Heizsystem 12

13 Effizienzsteigerung durch Stromanwendung Fazit Die Effizienz der Stromanwendung wird durch kontinuierliche Verbesserungen in der Strombereitstellung immer höher, ohne Zutun der Betreiber. Stromanwendung ist vor Ort emissionsfrei, das mindert die Immissionen insbesondere in den besonders belasteten Ballungsräumen. Die wirksame Reinigung von Abgasen oder die Abtrennung von CO 2 ist nur in großen zentralen Anlagen technisch und wirtschaftlich möglich Die Bedeutung von Strom wird in Zukunft weiter zunehmen, weil er einen wichtigen Beitrag zur energiepolitisch unverzichtbaren Diversifizierung des Primärenergieträgermixes leistet. 13

14 Fachtagung: Stromversorgung des 21.Jahrhunderts Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 14