Die Energiewende Stand der Dinge auf Bundesebene

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1 Die Energiewende Stand der Dinge auf Bundesebene (Langfristige Entwicklungspfade in der Energieversorgung) Tagung: Energielandschaften Kulturlandschaften der Zukunft? TU- Berlin, Bundesamt für Naturschutz, Internationale Naturschutzakademie Insel Vilm Juni Dr. Joachim Nitsch Stuttgart

2 Energiepolitische Zielsetzungen im Energiekonzept der Bundesregierung Minderung der THG-Emissionen: -40% -55% -70% -80 bis - 95% (bezogen auf 1990) Energiebedingte CO2-Emissionen - 85% bis - 100% Effizienzstrategie: Minderung des Primärenergie- Verbrauchs (bezog. auf 2008) - 20% - 50% Minderung des Stromverbrauchs: - 10% - 25% Minderung des Endenergieverbrauchs Verkehr: -10% - 40% Reduzierung des Wärmebedarfs (2020) bzw. des Energiebedarfs (2050) von Gebäuden: -20% - 80% EE Ausbaustrategie: Anteil der EE am (Brutto-) Endenergieverbrauch: 18% 30% 45% 60% Anteil der EE am Bruttostromverbrauch: 35% 50% 65% 80% Kernenergieabbau: -60% (2022: -100%)

3 Leitstudien für das BMU seit 2004 DLR Stuttgart mit IFEU Heidelberg, Wuppertal Institut, Fraunhofer IWES Kassel und IfnE Teltow Projekt Langfristszenarien., Leitszenario 2009; Leitstudie 2010 ; Schlussbericht zum Gesamtprojekt (März 2012). 4 zielorientierte Szenarien zur Umsetzung des THG-Reduktionsziels -80% bis 2050 Szenarien 2011 A, B und C mit unterschiedlicher Verwertung hoher EE-Angebote nach 2030 Szenario 2011 A mit Zielverfehlung bei Strom- Effizienz und Kompensation durch EE 1 Szenario zur Umsetzung des THG Reduktionsziels 95% (bis 2060)

4 Szenarien der Studie: Langfristszenarien und strategien (Leitstudie 2011) ,3 9, Primärenergieverbrauch*) 2050 in den Szenarien 2011 EE Anteil (%) - Alle Szenarien Wasserkraft, Geothermie Solarstrahlung Primärenergie, PJ/a , EFF 52,8 54,5 53,6 53,0 66, , Windenergie Biomasse, biogener Abfall Erdgas Mineralöl Steinkohle, Sonstige Braunkohle Kernenergie 4000 SZEN11/PRIM-SZE; Wirkungsgradmethode A 2050 A' 2050 B 2050 C 2050 THG THG95 THG-Minderung: - 80% (bis 2050) -95% (bis 2060) *) einschließlich nichtenergetischem Verbrauch

5 EE-Ausbau mit deutlich unterschiedlichen Wachstumsgeschwindigkeiten Endenergie erneuerbare Energien, PJ/a Geothermie Solarstrahlung Windkraft Biomasse, biog. Abfälle Wasserkraft Szenario 2011A Szenario 2011THG95 Biomasse: 1,5 1,5 Wachstums- Windenergie: 6 8 faktoren: Solarstrahlung: (bez. auf 2010) Geothermie: Gesamt: 3,1 4, SZEN 11; EE-END2; EE-Ausbau nach Verwendung Szenario 2011A / 2050/ (PJ/a) Strom*) 372 2,9 3,3 Wärme 490 2,0 2,7 Kraftstoffe 129 2,8 4,2 Gesamt 991 2,5 3,1 Szenario 2011THG / 2050/ (PJ/a) Strom*) 372 3,3 5,2 Wärme 490 2,1 2,9 Kraftstoffe 129 2,8 4,2 Gesamt 991 2,7 4,0 *) einschl. Wärmeerzeugung und Elektromobilität

6 Strom aus EE wird zur Schlüsselenergie in der zukünftigen Energieversorgung Stromerzeugung erneuerbare Energien, TWh/a Szen A Szen A' Szen B Szen C Szen THG95 17% 41% EE- Vollversorgung aller Sektoren (THG 95%) THG - 80% SZEN11/ STR-VGL;

7 Bandbreite des Wachstums der EE-Stromleistungen in den Szenarien Installierte Leistungen, GW Untergrenze (Szenario C) Obergrenze (Szenario THG95) Wasser 4,4 4,7 4,9 5,1 5,2 5,3 4,9 5,1 5,2 5,3 Biomasse 6,9 9,0 10,0 10,4 10,4 10,4 10,0 10,4 10,4 10,4 Wind 28,8 49,0 70,2 77,5 81,0 86,0 77,8 97,7 115,3 141,8 Fotovoltaik 24,8 53,5 61,0 63,3 67,2 72,0 67,9 75,2 81,8 86,4 Geothermie 0,01 0,3 1,0 1,8 2,7 3,9 1,0 2,2 4,9 8,6 EE-Importsaldo 0 0,4 3,6 6,8 9,0 12,9 5,4 14,0 29,0 44,0 Summe 65,0 116,8 150,7 164,8 175,5 190,5 167,0 204,5 246,5 296,4 Summe Inland 65,0 116,4 147,1 158,0 166,5 177,6 161,6 190,5 217,5 252,4 Die (längerfristige) Struktur des Ausbaukorridors stellt einen Ausblick auf empfehlenswerte Beiträge der einzelnen EE-Technologien aus heutiger Sicht dar. Sie wird stetig neu anzupassen sein. Die eigentliche Botschaft lauten: EE sind in einer intelligenten Kombination aller Einzeltechnologien und Energiequellen in der Lage, innerhalb eines absehbaren Zeitraums die energetische Vollversorgung moderner Industriegesellschaften sicher zu stellen.

8 Entwicklung der Gesamtleistung stromerzeugender Anlagen im Szenario 2011 A - Szenario 2011 A - Bruttoleistung Kraftwerke, GW Höchstlast Gesicherte Leistung Europ. Verbund EE Photovoltaik Wind Offshore Wind an Land Andere Speicher EE-Wasserstoff Geothermie Laufwasser Biomasse KWK fossil Erdgas, Öl Kond. Braunkohle Kond. Steinkohle Kond. Kernenergie SZEN11/ S-LEIS-A;

9 Typische flächenspezifische Energieerträge erneuerbarer Energien Jährlicher Energieertrag, kwh/m²,a Fotovoltaik (EL) Mitteleuropa, kwh/m²a Kollektoren (W) Fotovoltaik (EL) Solartherm. KW (EL) Südl. Breiten, (2 500) kwh/m²a Solarer H2 (CH) Solares CH4 (CH) Mögliche Steigerung Windpark See (EL) Windpark Land (EL) 20 MW/km² Wind See-H2 (CH) (Bandbreite GJ/ha) Biomasse (CH) LEIT/ERTRAG2;

10 Art und Größe der Landbeanspruchung durch erneuerbare Energien In 2050 benötigte Flächen Flächennutzung in Deutschland (Gesamtfläche km²; Anteile in %) Fotovoltaik Kollektoren Dächer ,8 4,9 Verkehr Fassaden 40 - Siedlungen Solarenergie (max.) Versiegelte Freiflächen ,3 2,9 14,6 Ackerland Energiepflanzen (max Andere Freiflächen (0,7) 4,9 Dauergrünland Übrige landw. Fläche Wald Insges ,0 (11,8) Wasser Sonstige *) *) Erholung,Betriebsflächen, Militär u.a. 33,6 LEIT/Fläche; Potenzial = km²; in 2010 genutzt: 165 km² km², in 2010 genutzt: ~ km² Windenergie: Flächenbeanspruchung (20 MW/km²) 2010: 1400 km²; 2050: 4100 km² Anlagenanzahl: je 1,3 MW (2010); ~ je 4 MW (2050)

11 Solarsiedlung Hirtenwiesen in Crailsheim; Baden-Württemberg Wärmebedarf zu 50-60% durch Solarenergie gedeckt.

12 Große Fotovoltaikanlagen So oder so?

13 Landschaftsbeanspruchung durch Windkraftanlagen CO 2 -Vermeidung während Lebensdauer (20a): ~ t Windpark Haupersweiler, Saarland, 6 x 2,5 MW; Quelle: EnBW

14 Ein Beispiel für Landschaftsbeanspruchung durch fossile Energien Ölgewinnung aus Ölsänden in Kanada (Provinz Alberta) Potentiell sind km² Land bedroht, ein Großteil davon sind boreale Wälder. Kanada hat wegen der weiteren Ausdehnung der Ölförderung alle weiteren Klimaschutzverpflichtungen abgelehnt

15 Vorgeschlagener Stromnetzausbau auf der Höchstspannungsebene Neubaumaßnahmen Ausbau bis zum Jahr 2022: Neubau: km Wechselstrom km Gleichstrom (HGÜ) Umbau/Ertüchtigung: km Wechselstrom Gesamte derzeitige Trassenlänge: km ( Neubau = 11%) Investitionskosten: ~ 20 Mrd. Offene Fragen/Defizite: HGÜ Keine Stromverbrauchsreduktion; Flexibilität von Verteilnetzen nicht untersucht ( smart grids ); regionale Zuordnung der EE nicht optimal; stromgeführter Einsatz von KWK und dezentrale Speicher nicht betrachtet; keine Lastmanagementmaßnahmen; Quelle: Netzentwicklungsplan Mai 2012 Aktuelle Ausbaupläne sind Obergrenze

16 End- und Primärenergieeinsatz von Biomasse in den Szenarien 2011 End-, Primärenergie, PJ/a *) Anteil an gesamter Endenergie von Szenario 2011 A, (%) 316 2,4 *) 601 4, , , , , , , ,0 22, Verluste; nicht genutzt Kraftstoffe Einzelheizungen KWK-Wärme, Sonst. Nahwärme Strom Szen11/Bio-END; Reststoffe: ~ 800 PJ - Fest ~ 640 PJ - Vergärbar ~ 160 PJ Energiepflanzen: 4,2 Mio. ha; ~ 750 PJ Andere Studien: Energiekonzept: ~ 2300 PJ/a; Kraftstoffe 770 PJ/a; ~ 800 PJ/a Nettoimport WWF Innovativ: ~ 1750 PJ/a Kraftstoffe 920 PJ/a; ~ 500 PJ/a Nettoimport

17 Energiewende und Kosten: A) Kostenentwicklung (Haushaltsstrom) 1990 bis heute 30 Strompreise Haushalte, ct/kwh Erzeugung, Transp., Vertrieb Konzessionsabgabe Mehrwertsteuer Stromsteuer Liberalisierter Strommarkt KWK-Gesetz 19-Umlage Str.EG/EEG ,6 ct/kwh 6,5 ct/kwh Quellen: BDEW, Mai 2012; BMWi-Energiedaten; Jan BMU/Preise/Strom-HH;

18 B) Zukünftige Energiekosten: langfristig und vollständig betrachten! Anlegbare Stromkosten; ct/kwh (2009) Kosten der Stromerzeugung konventioneller Kraftwerken unter Einbeziehung der Entwicklung der CO2 - Zertifikatspreise Ökologisch korrekte Kosten (75 /t CO2) Heutiges Marktversagen Pfad A: Deutlich Pfad B: Mäßig Pfad C: Sehr niedrig Externe Kosten (75 /t CO2) Preispfad A (Geldwert 2009) Öl- CO 2 - preis preis $/bbl /t , BMU/Preise/Strompreis;

19 C) Nur mit Ausbau von EE sind langfristig stabile Kosten zu erreichen 15 - Preispfad A - 12 Stromkosten; ct/kwh (2009) 9 6 2,1 ct/kwh 3 Konventionelle Kraftwerke EE-Anlagen Bestand EE-Anlagen + konv. KW BMU/Preise/Strokos2; EE-Anteil (%): 6,

20 D) Gesamtbilanz: Ausgaben aller Energieverbraucher bei unterschiedlichen Strategien Preispfad A - Gesamtausgaben Energieverbraucher *), Mrd. EUR (2009)/a *) ohne MWSt Fossil ohne Effizienz Gesamt 2010: ~ 200 Mrd. Strom ~ 85 Mrd. Brennstoffe ~ 70 Mrd. Kraftstoffe ~ 45 Mrd. 2,7% 3,9 % *) *) Anteil an BIP Fossil mit EFF nach Szenario A EFF + EE, Szenario A nur Import, ohne EFF nur Import, Szenario A Gleiche Energierechnung bei 2,5 -fachem Energiepreis 5,1 % 2,1 % SZEN11/KOSGES-AA;

21 Aufgaben für die deutsche Klimaschutz- und Energiepolitik Stromsektor: EE-Strom als zukünftig wichtigste Primärenergie verlangt verstärkten Einsatz in Prozesswärme, in Kühlung, im Verkehr, in Überschuss- Nutzung in Wärmespeichern und schließlich Überführung in chemische Energieträger. EE- Strom kann so im Wärme- und Verkehrssektor fossile Energieträger substituieren. Der konventionelle KW-Zubau muss sich ausschließlich an der flexiblen, effizienten Deckung der Residuallast orientieren. Stromnetze müssen auf Transport- und Verteilungsebene ausgebaut werden, ein abgestimmter Speicherzubau muss folgen. Wärmesektor: Solarkollektor- und Geothermiemarkt muss sehr viel dynamischer wachsen. Dafür ist Instrumentenausweitung unumgänglich. Eine verbesserte Langfristplanung von Wärmeversorgungen durch die verbindliche Einführung flächendeckenden und einheitlich strukturierte kommunale Wärmenutzungspläne bzw. Energiekonzepte sind unerlässlich. Im Verkehr müssen deutliche Effizienzsteigerungen und wesentlich wirksamere Verlagerung- und Vermeidungskonzepte mit Ausbaustrategien für EE- Kraftstoffe und E- Mobilität ausbalanciert werden; derzeit besteht hier ein Ungleichgewicht. Technologieoffenheit bei neuen Antrieben und Kraftstoffen ist empfehlenswert; vorschnelle Festlegung ist derzeit nicht notwendig. Instrumente/Politik: EEG ist stetig anzupassen, es ist aber weiterhin zielführend und unverzichtbar; mittelfristig ist eine vollkostenbasierte Preisbildung am Strommarkt erforderlich. Nur mit effektivem Emissionshandel ist eine marktgetriebene Klimaschutzpolitik möglich. Der Nutzen und die Notwendigkeit nachhaltig korrekter Energiepreise muss von der Energiepolitik stärker vertreten werden (nur dann wirkungsvolle Anreize für verstärkte Effizienz; faire Marktbedingungen für EE; Bereitstellung von Energie mit nachhaltigen Eigenschaften).

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Weiterführende Literatur: J. Nitsch, T. Pregger, T. Naegler, N Gerhardt, M. Sterner, B. Wenzel u.a: Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland. DLR Stuttgart, Fraunhofer-IWES Kassel; IFNE Teltow im Auftrag des BMU, Abschlussbericht Projekt FKZ 03MAP146; März 2012;