Die Rolle der Energieeffizienz aus technischer, ökologischer und ökonomischer Sicht
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- Hilke Winkler
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1 Die Rolle der Energieeffizienz aus technischer, ökologischer und ökonomischer Sicht 26. FfE/IfE-Fachtagung Perspektiven für ein effizienteres Energiesystem Bayerische Akademie der Wissenschaften Prof. Dr.-Ing. Ulrich Wagner Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik, TUM Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. München, 06. April
2 Inhalt Einführung und energiewirtschaftliche Ausgangsituation Effizienzbegriff Neue betriebliche Rahmenbedingungen Beispiele: Energetischer Wirkungsgrad CO 2 -Vermeidungskosten Kumulierter Energieaufwand Fazit 2
3 Einführung Eine 80- bis 95%-ige Minderung der CO 2 -Emissionen erfordert eine nahezu vollständige und flächendeckende Dekarbonisierung der Energieversorgung. Die Deckung des zukünftigen Strombedarfs überwiegend durch erneuerbare Energien bedingt die Installation erheblicher Überkapazitäten. Möglichen Risiken für die Versorgungssicherheit und die gesellschaftliche Akzeptanz ist frühzeitig entgegenzuwirken. 3
4 Energiewirtschaftliche Ausgangsituation Primärenergieeinsatz PJ (100,0 %) Verluste und Eigenverbrauch im Energiesektor 3503 (26,7 %) Nichtenergetischer Verbrauch (NEV) 981 PJ (7,5 %) Endenergieverbrauch PJ (65,9 %) Industrie PJ (29 %) Haushalt PJ (25,6 %) Verkehr PJ (30,4%) Verluste PJ (32,3 %) PJ (11,7 %) 797 PJ (6,1 %) 1549 PJ (11,8 %) 518 PJ (3,9 %) Quelle: AG Energiebilanzen, BDEW-Projektgruppe Nutzenergiebilanzen, IfE/TU München Gesamte Nutzenergie: PJ (32,3 %) 4
5 Energiewirtschaftliche Ausgangssituation - Sektorale CO 2 -Bilanz nach Anwendungsarten* CO2-Emssionen in Mio t Verkehr Private Haushalte Industrie GHD GHD Industrie Private Haushalte Verkehr *jeweils einschließlich vorgelagerter Emissionen im Umwandlungsbereich 5
6 Effizienzbegriff Technische Effizienz: Messung z.b. über den energetischen Nutzungsgrad. Bewertung über theoretischen Grenzwert, bzw. typische spezifische Vergleichswerte Versorgungssicherheit Ökonomische Effizienz: Unterscheidung zwischen betriebs- und volkswirtschaftlicher Effizienz Bewertung über Vermeidungskosten Ökologische Effizienz: Klima- und Umweltauswirkungen, Ressourcenverbrauch (Primärenergie, Werkstoffe, Landschaft etc.), Lärmemission Akzeptanz 6
7 Neue Kriterien für Energieeffizienz Die Energietechnologie beim Anwender muss in erster Linie die nutzerseitigen Energiedienstleistungen erbringen. Zunehmend wird sie auch für Systemzwecke (Regelleistung, Flexibilisierung, Sektorkopplung) außerhalb des Versorgungsobjektes eingesetzt. Der Markt für Energie- und Systemdienstleistungen schafft neue Rahmenbedingungen für effiziente Energietechnologie. 7
8 Bisherige Anforderungen an die Energietechnik Energiedienstleistung Nutzer Technik Energieversorger 8
9 Zukünftige Anforderungen an die Energietechnik Energiedienstleistung Nutzer Technik Energieversorger Energiemarkt 9
10 Der Wirkungsgrad ist nicht mehr das Maß aller Dinge Der Wirkungsgrad konventioneller Systeme steigt üblicherweise mit der Anlagengröße und der Auslastung 10
11 Wirkungsgrad als Funktion der Auslastung 1 0,9 0,8 0,7 eta1 0,6 0,5 eta2 0,4 0,3 0,2 0,
12 Nenn-Wirkungsgrad verschiedener Stromerzeugungstechnologien 45411B06 Nettowirkungsgrade von Kraftwerken 12
13 Der Wirkungsgrad ist nicht mehr das Maß aller Dinge Bei zunehmenden Anteilen von Teillastbetrieb, häufigem Start- /Stopp-Betrieb oder Leistungsbereithaltung und tendenziell kleineren Anlagen gelten andere Kriterien für die technische Effizienz Besonders interessant sind Techniken, die sowohl die Anwendungseffizienz verbessern und gleichzeitig fossile Energie substituieren können (z.b. Elektrifizierung industrieller Prozesswärmeverfahren) 13
14 CO 2 -Vermeidungskosten Eine wichtige Messgröße für die Kosteneffizienz von Maßnahmen zur CO 2 - Reduktion sind die Vermeidungskosten.. Damit lassen sich die Kosten bestimmter Maßnahmen (Effizienzsteigerung, Erneuerbare Energien) untereinander vergleichen, mit Bezug auf einen gewählten (typischen) Referenzfall. 14
15 Jährliche Kosten verschiedener Maßnahmen zur CO 2 -Minderung 15
16 Rentabilitätsindex (Akteur) Merit Order Funktionaler Energiespeicher Lastglättung / kurzfristiger Stromhandel (mit Regelleistung) Durchschnittliche Preise: MIN: 26,4 /MWh MAX: 58,1 /MWh Spread: 31,7 /MWh Zielkorridor für Marktausgestaltung max NSH 0 White H 2 WP CH 4 min diab adiab V2G Kühl 0 Rentabilitätsindex (System) 16
17 Wie nachhaltig sind erneuerbare Energien? Welchen ganzheitlichen Primärenergieaufwand verursacht die Bereitstellung von 1 MW elektrischer Leistung über 8760 h im Jahr? Vergleich von Braunkohle, PV, Wind sowie einer optimalen Kombination von PV und Wind einschließlich Batteriespeicher Unterschiede werden wesentlich verursacht durch den KEA für die Batterieherstellung (variiert zwischen 100 und 400 kwh pro kwh Speicherkapazität). 17
18 Wie nachhaltig sind erneuerbare Energien? Quelle: FfE
19 Fazit Ein umfassender systemischer und ganzheitlicher Ansatz ist erforderlich mit Nutzer, Objekt, Energiesystem und Energiemarkt Eine Sektoren, Energie und Landesgrenzen überschreitende Analyse ist erforderlich Energieeffizienz hilft die Anforderungen an die Infrastruktur (Netze, Speicher) zu reduzieren und macht die Integration von erneuerbaren Energien in das System preiswerter Keine Kompromisse bei der Versorgungssicherheit! 19
Wie viel bringt uns das Energiesparen? Wärmedämmung, neue Produktionsweisen in der Industrie, Haushaltsgeräte, Bürotechnik, Carsharing etc.
Wie viel bringt uns das Energiesparen? Wärmedämmung, neue Produktionsweisen in der Industrie, Haushaltsgeräte, Bürotechnik, Carsharing etc. Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch Forschungsstelle für Energiewirtschaft
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