Klimaschutz und Energiewende Elemente einer komplexen Strategie im Zentrum Europas

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Monika Kopp
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1 Energiemanagement und Nachhaltigkeit 7. Jahrestagung Kommunaler Energie-Dialog Sachsen 10. November 2014 Dresden Klimaschutz und Energiewende Elemente einer komplexen Strategie im Zentrum Europas Synergien und negative Interaktionen beim gemeinsamen Einsatz mehrerer Klimaschutzinstrumente Prof. Dr. Thomas Bruckner Vattenfall Europe Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement - IIRM Universität Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner 1

2 5. Sachstandsbericht in 3 Bänden Working Group I: Klimawandel Working Group II: Klimafolgen Working Group III: Mitigation ( Vermeidung ) Prof. Dr. Thomas Bruckner 2

3 Business-as-usual und kosteneffizienter Klimaschutz (2 C) Figure WG3 SPM.4 Prof. Dr. Thomas Bruckner 4

4 Sektoraler Klimaschutz Figure WG3 SPM.7 Prof. Dr. Thomas Bruckner 5

5 1. Pfeiler: Reduktion der Endenergienachfrage durch Effizienzsteigerung Prof. Dr. Thomas Bruckner 6

6 2. Pfeiler: Ausbau emissionsarmer Energieversorgungstechnologien Share of low-carbon energy in total primary energy, electricity and liquid supply sectors for the year Prof. Dr. Thomas Bruckner 7

7 Investmentnotwendigkeiten und Investitionsmöglichkeiten Figure WG3 SPM.9 Prof. Dr. Thomas Bruckner 8

8 Elemente kosteneffizienter Klimaschutzstrategien CO 2 -Preis CO 2 -Reduktionsziel Source: International Energy Agency, OECD/IEA, Paris, Prof. Dr. Thomas Bruckner 9

9 Emissionshandel Prof. Dr. Thomas Bruckner 10

10 Förderung von Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz Source: International Energy Agency: Summing up the parts, OECD/IEA, Paris, Prof. Dr. Thomas Bruckner 11

11 Förderung lernender Technologien Source: International Energy Agency, OECD/IEA, Paris, Source:IPCC, SRREN, Prof. Dr. Thomas Bruckner 12

12 Zentraler Instrumentenmix Source: International Energy Agency: Summing up the parts, OECD/IEA, Paris, Prof. Dr. Thomas Bruckner 13

13 Eckpunkte des Energiekonzepts Quelle: Weiss, BMU, 2011 Prof. Dr. Thomas Bruckner 14

Quelle: Enervis, BET, VKU: Ein zukunftsfähiges

14 Förderung erneuerbaren Energien Ausbau der erneuerbaren Energien Reduktion der Systemkosten Quelle: Enervis, BET, VKU: Ein zukunftsfähiges Energiemarktdesign für Deutschland, 2013 Prof. Dr. Thomas Bruckner 15

15 Klimaschutz und Energiewende Prof. Dr. Thomas Bruckner 16

16 Nationale Zielerreichung (-40% CO 2 bis 2020) Quelle: Agora Energiewende, 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 17

17 Ausstieg aus der Kernenergie Prof. Dr. Thomas Bruckner 18

18 CO 2 -Preise Quelle: Carbon-Scout 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 19

19 Strompreissenkende Wirkung des Ausbaus der EE Merit Order Effect der Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energiequellen Prof. Dr. Thomas Bruckner 20

20 Strompreisentwicklung Prof. Dr. Thomas Bruckner 21

21 Stromexport Prof. Dr. Thomas Bruckner 22

22 Finanzierungsprobleme der existierenden Kraftwerke Gas- und Dampfkraftwerke (GuD) Kohlekraftwerke Quelle: Enervis, BET, VKU: Ein zukunftsfähiges Energiemarktdesign für Deutschland, 2013 Prof. Dr. Thomas Bruckner 23

23 Kosteneffiziente Zielerreichung Quelle: EWI, 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 24

EU-Klimaschutzpolitik Bisheriges Ziel (20-20-20- bis 2020): Treibhausgasemissionen werden um 20 % gemindert.

24 EU-Klimaschutzpolitik Bisheriges Ziel ( bis 2020): Treibhausgasemissionen werden um 20 % gemindert. Die Nutzung erneuerbarer Energien wird auf 20 % des gesamten Endenergieverbrauches gesteigert. Die Energieeffizienz wird um 20 % gesteigert im Vergleich zu einer Entwicklung ohne weitere Effizienzanstrengungen. EU-Klima- und Energierahmen bis 2030 (Beschluss des Europäischen Rat in Brüssel am ) Hauptelemente der Beschlüsse sind: Ein verbindliches Ziel für EU-interne Emissionsminderungen von mindestens 40 % gegenüber Ein verbindliches EU-Ziel für einen Anteil erneuerbarer Energien am Energieverbrauch von mindestens 27 %. Ein indikatives Energieeffizienzziel in Höhe von mindestens 27 % Energieeinsparungen bis Das Energieeffizienzziel soll zudem bis 2020 überprüft werden, mit der Option, es auf 30 % anzuheben. Quelle: UBA, BMWi, 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 25

25 Klimaschutz und Energiewende Quelle: Eigene Berechnungen, IIRM, 2014 Prof. Dr. Thomas Bruckner 26

26 Empfehlung der IEA Source: Fotolia Source: Siemens, Kraftwerk Irsching Source: International Energy Agency, OECD/IEA, Summing-up the Parts, Paris, Prof. Dr. Thomas Bruckner 27

Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät Universität Leipzig Grimmaische

27 Kontakt Prof. Dr. Thomas Bruckner Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät Universität Leipzig Grimmaische Str. 12 D Leipzig Tel.: 0341/ Prof. Dr. Thomas Bruckner 28

Kosten für den Ausbau des Verteilnetzes bis 2030: 30-40 Mrd.

28 Räumliche Variabilität der erneuerbaren Energien Kosten für den Ausbau des Übertragungsnetzes bis 2030 (ohne Verteilnetz und Offshore): 25 Mrd. Kosten für den Ausbau des Verteilnetzes bis 2030: Mrd. Quelle: Ahmels, 2010; NEP 2013, dena Verteilnetzstudie, 2012 Prof. Dr. Thomas Bruckner 29

29 Zeitliche Variabilität der Residuallast Referenz 40 % - Szenario 80 % - Szenario Quelle: VDE, Energiespeicher für die Energiewende, 2012 Prof. Dr. Thomas Bruckner 30

30 Ausgleich der Variabilität: Denkbare Optionen Ausbau der Übertragungsnetze Ausbau der Verteilnetze Ausgleich durch flexible fossil befeuerte Kraftwerke (Gasturbinen, dezentrale Back-up Technologien, ) Erzeugungsmanagement der EE (Abregelung) Demand-Response - Maßnahmen (Lastmanagement) Speichereinsatz (Pumpspeicher, Batteriespeicher, Druckluftspeicher) Multimodale Energiesysteme: Power-to-Heat (P2H), Power-to-Gas (P2G) Prof. Dr. Thomas Bruckner 31

Power-to-Heat (P2H) Weiterer Anstieg der Erzeugung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien bei gleichzeitig geringen Lasten erfordert flexible Speichermöglichkeit, z.b. in Form von Wärme (Power-to-Heat).

31 Power-to-Heat (P2H) Weiterer Anstieg der Erzeugung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien bei gleichzeitig geringen Lasten erfordert flexible Speichermöglichkeit, z.b. in Form von Wärme (Power-to-Heat). Übertragungsnetz der 50Hertz Transmission GmbH Quelle: 50Hertz 50Hertz Ausblick bis 2020 Verdopplung der Leistung der Onshore-Anlagen im Vgl. zu 2010 Windkraft die dominierende Energiequelle (64 % an der installierten EE-Leistung) Jährliches Wachstum bei PV von 25 % Bilanzieller EE-Anteil an Stromnachfrage: 72 % Unter geeigneten Bedingungen kann die gesamte Nachfrage in der Regelzone durch Windenergie- und PV-Anlagen gedeckt werden. Netzausbau als Flaschenhals Prof. Dr. Thomas Bruckner 32

Negative Residuallasten können den Wärmebedarf übersteigen und umgekehrt.

Stromüberschuss und Fernwärmebedarf 2020 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1,5 TWh 5,9 TWh

32 Min (Res.Last; Wärmebed.) [GWel] Technisches Potenzial von P2H-Anlagen auf der Nachfrageseite 2014 Negative Residuallasten können den Wärmebedarf übersteigen und umgekehrt. Technisches Potenzial in jeder Stunde des Jahres: Minimum aus Stromüberschuss und Fernwärmebedarf ,5 TWh 5,9 TWh Stunden bei neg. Residuallast Quelle: eigene Berechnungen, IIRM, Universität Leipzig, 2012 Prof. Dr. Thomas Bruckner 33

33 TU Berlin, Siemens AG, Vattenfall Europe AG Smart Grids: Ein Wort - (mindestens) 4 Konzepte Energiedatenmanagement (Smart Metering) Adaptives Netzmanagement Virtuelle Kraftwerke Micro-Grids Prof. Dr. Thomas Bruckner 34

34 Smart Grid versus lokale Autonomie IEA, Technology Roadmap, Smart Grids, 2010 Prof. Dr. Thomas Bruckner 35

35 Smartening of the Energy System IEA, Technology Roadmap, Smart Grids, 2010 Prof. Dr. Thomas Bruckner 36

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