Regionalisierung Ausbauszenarien erneuerbarer Energien

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1 Regionalisierung Ausbauszenarien erneuerbarer Energien Energiedialog am Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., München 1

2 Szenariorahmen 2025 der BNetzAgentur vom Energieträger Referenz 2013 Installierte Erzeugungsleistung [GW] Szenario Szenario Szenario A 2025 B B Szenario B Szenario B Szenario C 2025 Kernenergie 12,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Braunkohle 21,2 14,2 12,6 9,1 12,6 9,1 10,2 Steinkohle 25,9 25,8 21,8 11,0 21,8 11,0 14,9 Erdgas 26,7 26,5 29,9 40,7 29,9 40,7 29,5 Öl 4,1 1,3 1,1 0,8 1,1 0,8 1,1 Pumpspeicher 6,4 8,6 8,6 12,7 8,6 12,7 8,6 sonstige konv. Erzeugung 4,7 3,2 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1 Summe konv. Erzeugung 101,1 79,6 77,3 77,5 77,3 77,5 67,4 Wind Onshore 33,8 53,0 63,8 88,8 63,8 88,8 59,0 Wind Offshore 0,5 8,9 10,5 18,5 10,5 18,5 10,5 Photovoltaik 36,3 54,1 54,9 59,9 54,9 59,9 54,1 Biomasse 6,2 6,4 7,4 8,4 7,4 8,4 6,4 Wasserkraft 3,9 3,9 4,0 4,2 4,0 4,2 3,9 sonstige reg. Erzeugung 0,4 0,5 0,8 1,2 0,8 1,2 0,5 Summe reg. Erzeugung 81,1 126,8 141,4 181,0 141,4 181,0 134,4 Summe Erzeugung 182,2 206,4 218,7 258,5 218,7 258,5 201,8 Nettostromverbrauch [TWh] Nettostromverbrauch 1 543,6 543,6 543,6 543,6 543,6 543,6 516,4 Jahreshöchstlast [GW] Jahreshöchstlast 2 82,8 84,0 84,0 84,0 84,0 84,0 79,8 Vorgaben zur Marktmodellierung Marktmodellierung Einhaltung einer maximalen CO 2 - Emmission von 187 Mio. t in 2025 Einhaltung einer maximalen CO 2 - Emmission von 134 Mio. t in 2035 Einhaltung einer maximalen CO 2 - Emmission von 187 Mio. t in 2025

3 Lastüberdeckung und Restlastgang von 2010, 2025, B2025: Lastüberdeckung durch EE + starker Rückgang der Restlast mit Braun- und Steinkohle Mit einem hohen Anteil an KWK bieten sich Flexibilisierungsmöglichkeiten B2025 B2035 3

4 Dauerlinien des Restlastgangs in 2010, B2025, B : positive Restlast zu allen Zeitpunkten des Jahres B2025: Durch Zubau von EE positive Restlast von mehr als 10 GW nur noch in ca Stunden + Auftreten von negativer Restlast Deutliche Reduzierung von möglichen Braunkohlebetriebsstunden B2025 B2035 4

5 Windkraft Modellierung des Ausbaus mit FfE-Modell WiSTl ,00 10,00 15,00 Schutzgebiete Siedlung Kennlinie Flächen Ertrag Parameter 5 Bestand WiSTl Szenario

6 Datenbasis Standorte der Windkraftanlagen Kombination von FfE- EEG-Datenbank mit OpenStreetMap Daten Kontinuierlich aktualisierter Datenbestand Exakte Standorte nach Landesämter und OSM Technische Daten aus der EEG-Datenbank (Anlagenregister) Erfassungsgrad > 90 % 6

7 Windkraft Modellierung des Repowering Alte Windkraftanlagen Fläche des Windparks Potenzielle Fläche für Repowering Neue Windkraftanlagen 7 Detaillierte Betrachtung von knapp Windparks

8 Windkraft Potenzialanalyse von verfügbaren Flächen Detaillierte GIS-basierte Potenzialanalyse: Berücksichtigung von Ausschlussflächen inkl. einzuhaltender Abstände Abwertung von eingeschränkt nutzbaren Flächen Berücksichtigung der Hangneigung Potenzialanalyse Flächennutzung Windenergie in Deutschland Uneingeschränkt geeignete Fläche Ausschlussfläche Eingeschränkt nutzbare Flächen Bio/Ram NP NP & Bio/Ram LSG LSG & Bio/Ram LSG & NP LSG & NP & Bio/Ram Wald Wald & Bio/Ram Wald & NP Wald & NP & Bio/Ram Wald & LSG Wald & LSG & Bio/Ram Wald & LSG & NP Wald & LSG & NP & Bio/Ram Abkürzungen: Bio = Biosphärenreservat LSG = Landschaftsschutzgebiet NP = Naturpark Ram = Feuchtgebiet nach Ramsarkonvention km Koordinatensystem: UTM Zone 32 N Projektion: Transverse Mercator Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v.

9 Windkraft - Modellierung mit dem FfE Wind-Szenario-Tool Modellierung des Ausbaus der Windkraft über das FfE Wind-Szenario-Tool (WiSTl) Anlagenscharfe Modellierung im 200m-Raster Stochastischer Ansatz (Monte-Carlo-Simulation): mehrere Rechendurchläufe Berechnung von Erwartungswerten Windkraft Leistung je Zelle/Gemeinde 9 Wichtige Parameter: Erschließungswahrscheinlichkeit Abbruchkriterium

10 Wind-Szenario Bestand Offshore: 0,5 GW Installierte Leistungen Bestand GW 12 GW 1 GW 11 GW 2 GW 1 GW Wind PV Bestand Alle erneuerbaren Energien Stromverbrauch 2014 Schleswig-Holstein Hamburg Niedersachsen Bremen Nordrhein-Westfalen Hessen Rheinland-Pfalz Saarland Berlin Brandenburg Mecklenburg-Vorpommern Sachsen-Anhalt Sachsen Thüringen Baden-Württemberg Bayern Offshore Summe 33.9 GW 35.1 GW 79.9 GW 74.2 GW 10

11 Wind-Szenario 2025 Offshore: 10,5 GW Installierte Leistungen im Szenario NEP B GW 20 GW 3 GW 19 GW 4 GW 3 GW Wind PV B2025 Alle erneuerbaren Energien Stromverbrauch 2014 Schleswig-Holstein Hamburg Niedersachsen Bremen Nordrhein-Westfalen Hessen Rheinland-Pfalz Saarland Berlin Brandenburg Mecklenburg-Vorpommern Sachsen-Anhalt Sachsen Thüringen Baden-Württemberg Bayern Offshore Summe 74.3 GW 54.9 GW GW 74.2 GW 11

12 Wind-Szenario 2035 Offshore: 18 GW Installierte Leistungen im Szenario NEP B GW 6 GW 26 GW 24 GW 5 GW 5 GW Wind PV B2035 Alle erneuerbaren Energien Stromverbrauch 2014 Schleswig-Holstein Hamburg Niedersachsen Bremen Nordrhein-Westfalen Hessen Rheinland-Pfalz Saarland Berlin Brandenburg Mecklenburg-Vorpommern Sachsen-Anhalt Sachsen Thüringen Baden-Württemberg Bayern Offshore Summe GW 59.9 GW GW 74.2 GW Übertragungskapazitäten des bayrischen Übertragungsnetzes

13 Photovoltaik: Modellierung des Ausbaus Anlagenregister OSM Gebäude Eignung Anlagentypen Potenzial 13 Szenariorahmen Modell 13 Leistung 9 MW 8 MW Modell 7 MW Bestand 6 MW 5 MW 4 MW 3 MW 2 MW 1 MW FfE RWE-12#A Kurzfristprognosse EE_eV_ MW Dez 2000 Dez 2010 Dez 2020 Dez 2030 Szenario

14 Datenbasis EEG-Datenbank der FfE Die FfE EEG-Datenbank Zusammenführung von Jahresmeldung Bewegungsdaten Jahresmeldung Stammdaten aktuellen Stammdaten (monatliche Updates) Aufbereitung automatische Verortung Korrektur doppelter Anlagenschlüssel automatische Aktualisierung 14

15 Photovoltaik Potenzialanalyse Detaillierte Analyse des PV- Potenzials auf Gebäuden nach Sektoren Basierend auf: Flächennutzung, Daten der Statistischen Landesämter (Gebäudestruktur, Wohnfläche) Siedlungstyp nach AGFW-Ansatz Solardachkataster, Siedlungstypische Verschattung Analyse der Dachaufbauten 2. Potenzialanalyse für PV- Freiflächenanlagen GIS-Auswertung: Alle geeigneten Flächen entlang von Verkehrswegen (siehe EEG) Wohngebäude EFH ZFH MFH(3-6) MFH(7-12) MFH(>12) Garagen Gewerbliche Gebäude Büro- und Verwaltungsgebäude Gewerbegebiete sonstige Gebäude Landwirtschaft Tierhaltung Lagerhallen Maschinenhallen Summe Deutschland Niede 108 GW 52 GW 24 GW 13 GW 9 GW 3 GW 6 GW 59 GW 15 GW 38 GW 7 GW 31 GW 197 GW

16 Photovoltaik Modellierung des Ausbaus 16 PV-Anlagen auf Gebäuden 1. Bottom-Up: Modellierung des Ausbaus mit asymmetrischer Sigmoidfunktion (Eingangsparameter: Potential, Bestand und zeitlicher Verlauf des Ausbaus) 2. Top-Down: Aufbereitung der Ausbaukurven ( Faltung ) in Summe werden Ausbauziele DE erreicht PV-Freiflächenanlagen: Ausbau nach vorgegebenen jährlichen Zubaukorridor Regionalisierung basierend auf potenziell geeigneten Flächen Leistung 0,6 MW 0,5 MW 0,4 MW 0,3 MW 0,2 MW Modell Bestand Leistung 7 MW 6 MW 5 MW 4 MW 3 MW 2 MW 1 MW Modell Bestand 0,1 MW 8 MW 7 MW FfE RWE-12#A Kurzfristprognosse EE_eV_ ,0 MW 6 MW Dez 2000 Dez 2010 Dez 2020 Dez MW zugebaute Leistung in MW Gemeinde 2 Anteil Freiflächen am gesamten Zubau 9 % 9 % 9 % Gemeinde 1 FfE RWE-12#A Kurzfristprognosse EE_eV_ MW Dez 2000 Dez 2010 Dez 2020 Dez 2030 Leistung 9 MW 4 MW 3 MW 2 MW 1 MW Modell Bestand Gemeinde 3 FfE RWE-12#A Kurzfristprognosse EE_eV_ MW Dez 2000 Dez 2010 Dez 2020 Dez % 18 % 14 % 11 % 30 % 41 % FfE RWE-14#A Regio. Leistungspot. Details_eV_ Jahr

17 PV-Szenario Bestand 8 GW 5 GW 5 GW 5 GW 2 GW 11 GW Installierte Leistungen Bestand 2014 Wind PV Bestand Alle erneuerbaren Energien Stromverbrauch 2014 Schleswig-Holstein Hamburg Niedersachsen Bremen Nordrhein-Westfalen Hessen Rheinland-Pfalz Saarland Berlin Brandenburg Mecklenburg-Vorpommern Sachsen-Anhalt Sachsen Thüringen Baden-Württemberg Bayern Offshore Summe 33.9 GW 35.1 GW 79.9 GW 74.2 GW 17

18 PV-Szenario GW 8 GW 7 GW 8 GW 4 GW 15 GW Installierte Leistungen im Szenario NEP B2025 Wind PV B2025 Alle erneuerbaren Energien Stromverbrauch 2014 Schleswig-Holstein Hamburg Niedersachsen Bremen Nordrhein-Westfalen Hessen Rheinland-Pfalz Saarland Berlin Brandenburg Mecklenburg-Vorpommern Sachsen-Anhalt Sachsen Thüringen Baden-Württemberg Bayern Offshore Summe 74.3 GW 54.9 GW GW 74.2 GW 18

19 PV-Szenario 2035 Installierte Leistungen im Szenario NEP B GW 9 GW 8 GW 8 GW 4 GW 16 GW Wind PV B2035 Alle erneuerbaren Energien Stromverbrauch 2014 Schleswig-Holstein Hamburg Niedersachsen Bremen Nordrhein-Westfalen Hessen Rheinland-Pfalz Saarland Berlin Brandenburg Mecklenburg-Vorpommern Sachsen-Anhalt Sachsen Thüringen Baden-Württemberg Bayern Offshore Summe GW 59.9 GW GW 74.2 GW Übertragungskapazitäten des bayrischen Übertragungsnetzes

20 Netzkapazitäten des Übertragungsnetz nach Bayern Basierend auf dem Studiennetzmodell nach 12 EnWG können für das aktuelle Netz und für das Startnetz inkl. der geplanten Maßnahmen die Übertragungskapazitäten angegeben werden. Datengrundlage ist dabei der BNetzA-Datensatz des NEP Netzregion Stand: 2013 Startnetz NEP 2013 gesicherte, gesicherte, Thermische Thermische von nach übertragbare übertragbare Grenzleistung in GVA Grenzleistung in GVA Wirkleistung in GW Wirkleistung in GW DE25 CZ 4,24 2,97 4,24 2,97 DE25 DE83 4,15 2,91 8,89 6,22 DE25 DE24 4,02 2,81 4,02 2,81 DE25 DE41 4,19 2,93 4,19 2,93 DE25 DE42 0,00 0,00 0,00 0,00 DE26 CZ 0,00 0,00 0,00 0,00 DE26 AT 5,62 3,93 5,62 3,93 DE76 AT 2,50 1,75 2,50 1,75 DE76 DE42 3,44 2,41 3,44 2,41 DE76 DE41 0,00 0,00 0,00 0,00 Thermische Grenzleistung S th = 3 U n I d mit I d :maximale Strombelastung gesicherte, übertragbare Leistung P üb = 0,7 k S th mit k: Anzahl Stromkreise Wie in der dena-netzstudie II angegeben 20

21 Redispatch zur Verhinderung von Leitungsüberlastungen 2014 Kraftwerke im Osten Deutschlands, in denen 2014 Redispatch-Einsätze durchgeführt wurden Kraftwerksname Jährlich aufsummierte Redispatch-Arbeit in GWh Schkopau 233,2 Goldisthal 27,3 Schwarze Pumpe 250,0 Jänschwalde 459,7 Boxberg 383,9 Markersbach 16,3 Lippendorf 543,0 Zur Verhinderung von Leitungsüberlastungen werden Redispatch-Einsätze durchgeführt. Kraftwerke in Ostdeutschland reduzieren ihre Produktion, gleichzeitig erhöhen Kraftwerke in Süddeutschland ihre Wirkleistungseinspeisung. 21

22 Langfristiger Ausblick 1 2 Der Ausbau der Erneuerbaren Energien führt dazu, dass deutlich mehr Energie in immer größeren Entfernungen von den Verbrauchern produziert wird Dadurch steigt der Transportbedarf von großen Energiemengen Zusätzlich werden in Süddeutschland große konventionelle Kraftwerkskapazitäten rückgebaut 3 4 Die bestehenden und geplanten Speicher verfügen über zu geringe Kapazitäten, um die Versorgung in Bayern sicherzustellen Das deutsche Übertragungsnetz weist gerade zwischen Ost- und Süddeutschland nur geringe Übertragungsleistungen auf. Ein Ausbau der geplanten Trassen ist für ein Gelingen der Energiewende notwendig! 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch +49 (89) Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 23