Energiewende aus Sicht eines Kraftwerksbetreibers

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1 Energiewende aus Sicht eines Kraftwerksbetreibers Dr.-Ing. Reinhold Elsen Leiter Forschung & Entwicklung RWE Power AG RWE Generation SEITE 1

2 Inhalt 1. RWE Generation 2. Energiepolitische Ziele der Bundesregierung 3. Auswirkungen der EE auf den konv. Kraftwerkspark 4. Anforderungen an Kraftwerke Zukünftiges Marktdesign 6. Zusammenfassung RWE Generation SEITE 2

3 RWE Generation: International aufgestellte Erzeugung stärkt die Zukunftsfähigkeit RWE Generation SEITE 3

5 Das Energiekonzept der Bundesregierung stellt die Weichen zur Reduktion der CO 2 -Emissionen Alle Sektoren Ziele für 2050: in % Treibhausgasemissionen (100%=1990) Primärenergieverbrauch (100%= 2008) Anteil erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch 60-50% - 80% Senkung der Treibhausgasemissionen um 80% gegenüber 1990 Reduktion des Primärenergieverbrauchs um 50% gegenüber 2008 Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch auf 60 % (Quelle: Energiekonzept, BMU, September 2010) RWE Generation SEITE 5

6 Die Stromwirtschaft leistet den größten Beitrag zur Zielerreichung des Energiekonzeptes Bruttostromerzeugung Zu berücksichtigen: 17% Verbrauchsrückgang Import 25% 20% Ausbaumöglichkeiten der Erneuerbaren Energien 58% Erneuerbare 45% 80 % Sicherstellung von Versorgungsqualität und -sicherheit Preisentwicklung % (EWI/Prognos/GWS Studie) Konventionelle Erzeugung 10% % Netzstabilität und -ausbau RWE Generation SEITE 6

7 Lösungsansätze zur CO 2 -Minderung aufgrund polit. Entscheidungen nur zum Teil umsetzbar Maßnahme Stand Anmerkung Substitution der CO 2 -behafteten Erzeugung durch CO 2 -freie Erzeugung Ausbau Erneuerbarer Energien Hohes Ausbautempo dank EEG- Förderung Carbon Capture & Storage (CCS) Carbon Capture & Utilization (CCU) CO 2 -Speicherung aufgrund rechtlicher Randbedingungen in D zurzeit nicht möglich Entwicklungsphase, Lösungen nur für geringen Anteil der Emissionen möglich Kernkraftwerke Atomausstieg bis 2022 Wirkungsgradsteigerung (z.b. durch Werkstoffentwicklung) Flexibilität steigern, um Integration EE zu ermöglichen Verbesserung der CO 2 -behafteten Prozesse Vorangetrieben von Kraftwerksbetreibern durch den Bau moderner Anlagen und Ertüchtigung der Bestandskraftwerke RWE Generation SEITE 7

8 Zwei Wege zur CO 2 armen Energieerzeugung in 2050 Hauptelemente Präferenzen Kurze Brücke > Schnelle und massive Ausbreitung der Erneuerbaren > Kein Neubau von konventionellen Kraftwerken oder Kernkraftwerken > Erhebliche Entwicklung der Netzinfrastruktur und wenn nötig Einbindung von Energiespeichern 2050 Lange Brücke > Kontinuierliche Ausweitung erneuerbarer Erzeugung > Weiterhin Neubau konventioneller Kraftwerke oder Kernkraftwerke > Nutzung der Möglichkeiten von CCS > Graduelle Anpassung der Infrastruktur entsprechend der Veränderungen in der Erzeugung Fotoquelle: Wikipedia.org/Sandö Bridge RWE Generation SEITE 8

10 Ambitionierte Onshore-Wind Aktivitäten [GW] Onshore Ausbauziel der Bundesländer Offshore Onshore 78 2 GW/a Historisch BMU Leitstudie Verstärkte Onshore Aktivitäten in Süd-Deutschland Autarkiebestrebungen der Bundesländer Erhöhte Ausweisung von Windvorranggebieten durch die Bundesländer Netzintegration in Nord-Deutschland problematisch RWE Generation SEITE 10

11 Rückgang des Zubautempos bei PV in Deutschland nicht absehbar GW p.a % der neuen PV-Kapazitäten in 2012 (18 GW) in Europa zugebaut 32 % der weltweiten installierten PV-Kapazität in Deutschland (2012) RWE Generation SEITE 11

12 Spotmarkt-Strompreis wird durch PV-Einspeisung deutlich gedämpft 8 /MWh RWE Generation SEITE 12

13 Auswirkungen Erneuerbare auf Strompreis Szenario Geringe EE-Einspeisung (1/2) Beispielhaft 65 /MWh 62 /MWh 44 /MWh 35 /MWh 26 /MWh 23 /MWh /MWh :00-04: MW :00-08: :00-00: :00-20: :00-16: :00-12: Kernkraft Braunkohle Steinkohle Gas RWE Generation SEITE 13

14 Auswirkungen Erneuerbare auf Strompreis Szenario Geringe EE-Einspeisung (2/2) Beispielhaft 00:00-04:00 04:00-08:00 20:00-00:00 16:00-20:00 12:00-16:00 08:00-12:00 65 /MWh 62 /MWh 44 /MWh 35 /MWh 26 /MWh 23 /MWh MW Tag Nacht Morgen Vormittag Mittag Nachmittag Abend RWE Generation SEITE 14

15 Auswirkungen Erneuerbare auf Strompreis Szenario Hohe EE-Einspeisung Beispielhaft 65 /MWh 44 /MWh 26 /MWh 23 /MWh 16 /MWh /MWh EE 00:00-04: :00-08: :00-12: MW Kernkraft Braunkohle Steinkohle Gas RWE Generation SEITE 15

16 Auswirkungen Erneuerbare auf Strompreis Szenario Hohe EE-Einspeisung Beispielhaft :00-04:00 04:00-08:00 08:00-12:00 Szenario Geringe Erneuerbare-Einspeisung Szenario Hohe Erneuerbare-Einspeisung Szenario PV-Einspeisung Nacht Morgen Vormittag Mittag Nachmittag Abend Tag RWE Generation SEITE 16

17 Konventionelle Kraftwerke werden nachwievor in 2050 gebraucht Geordnete Jahresdauerlinie des konventionellen Kraftwerksparks Spitzenlast Leistung in GW Mittellast * Kraftwerke im Mindestlastbetrieb zur Bewältigung dynamischer Laständerungen 10 Grundlast Betriebsstunden [h/a] Auslastung des konventionellen Kraftwerksparks sinkt *:schematisch Kraftwerke müssen in wenigen Volllaststunden ihr Geld verdienen RWE Generation SEITE 17

19 Vier unterschiedliche Wege zur Einbindung zunehmender Anteile erneuerbarer Erzeugung Erzeugung 230 V 50 Hz Verbrauch Mögliche Lösungen 1 Flexible Erzeugung Netzausbau 2 3 Smarte Technologien Energiespeicher 4 Kombination von 1 und 2 ist am kostengünstigsten, 3 und 4 sind Zusatzoptionen. RWE Generation SEITE 19

20 Fluktuierende Stromerzeugung der EE muss durch konv. Kraftwerke ausgeglichen werden [GW] Verbrauchsschwankung in 12 Std.: ~ 35 GW 01. Jan 31. Jan Stromverbrauch Einspeisung aus Wind- u. PV-Anlagen 2011 Einspeisung aus Wind- u. PV-Anlagen 2018 Quelle: eigene Berechnungen basierend auf BMU Leitszenario 2009 und Wetterdaten in 2009 Steigende Anforderungen an konventionellen Kraftwerkspark Einspeiseschwankung in 12 Std.: ~ 20 GW Einspeiseschwankung in 12 Std.: ~ 40 GW RWE Generation SEITE 20

21 Nur ein hochflexibler Kraftwerkspark kann in 2050 die Versorgungssicherheit garantieren [GW] 80 Residuallast Februar Ein weiterhin großer konventioneller Kraftwerkspark ist erforderlich Lastanforderungen von 0 bis mehreren 10 GW im steten schnellen Wechsel Keine Lastanforderung über Zeiträume von Minuten bis Tagen (geringe Auslastung) 0 6. KW 7. KW 8. KW 9. KW Quelle: eigene Berechnungen basierend auf BMU Leitszenario 2009 und Wetterdaten für KW 6-9 in 2009 PSW-Kapazität 2013 RWE Generation SEITE 21

22 Die Anforderungen an konv. KW werden sich bzgl. Flexibilität und Einsatz erheblich ändern GW Residuallast 2008 GW Residuallast ,0 100,0 80,0 80,0 60,0 60,0 40,0 40,0 20,0 20,0 0,0 0,0 6. KW 7. KW 8. KW 9. KW 6. KW 7. KW 8. KW 9. KW Bisher Großer Kraftwerkspark mit drei unterschiedlichen Fahrweisen: Grundlastkraftwerke Mittellastkraftwerke Spitzenlastkraftwerke Hoher Wirkungsgrad bei Maximalleistung Zukünftig Weiterhin großer Kraftwerkspark, aber alle werden gleich beansprucht: Schnelle Lastgradienten Geringe Mindestlast und viele Lastwechsel Konstanter Wirkungsgrad über den gesamten Lastbereich RWE Generation SEITE 22

23 Der europäische KW-Park ist überaltert Altersstruktur der Kraftwerke in Europa 2012 Öl (43 GW) Gas (172 GW) Braunkohle (51 GW) Steinkohle (115 GW) Nuklear (125 GW) Inbetriebnahmejahr Inbetriebnahmejahr Inbetriebnahmejahr Inbetriebnahmejahr Inbetriebnahmejahr > > > > > GW 2012 GW 2012 GW 2012 GW 2012 GW *) Korrigierte Netto-Erzeugungskapazität Quellen: Platts Database, Worldwatch Institute, RWE Facts and Figures, 2012 Typische halbe Lebensdauer RWE Generation SEITE 23

24 RWE Generation setzt zur Zeit das größte Investitionsprogramm der RWE-Geschichte um Investitionsvolumen national und international: ~12 Mrd. Summe Leistung: ~ MW Pembroke Staythorpe Eemshaven Lingen Betriebsstart: 2012 Brennstoff: Erdgas Leistung: MW Betriebsstart: 2011 Brennstoff: Erdgas Leistung: MW Betriebsstart: 2014 Brennstoff: Steinkohle/ Biomasse Leistung: MW Betriebsstart: 2010 Brennstoff: Erdgas Leistung: 876 MW Claus C Betriebsstart: 2012 Brennstoff: Erdgas Leistung: MW Moerdijk 2 Betriebsstart: 2012 Brennstoff: Erdgas Leistung: 426 MW BoA 2&3 Neurath Betriebsstart: 2012 Brennstoff: Braunkohle Leistung: MW Westfalen Block D/E Betriebsstart: 2013 Brennstoff: Steinkohle Leistung: MW Denizli Betriebsstart: 2012 Brennstoff: Erdgas Leistung: 775 MW RWE Generation SEITE 24

25 Flexible Kraftwerke kombiniert mit Netzausbau ermöglichen die kosteneffizienteste Marktintegration der Erneuerbaren Flexibilität moderner GuD und Braunkohlenkraftwerke im Vergleich MW Neu-KW BoA 1 bis 3 Max. Kapazität ~1000 MW Min. Kapazität ~500 MW Max. Gradient +/- 30 MW/min Neubau (idealisiert) Max. Kapazität ~1100 MW Min. Kapazität ~365 MW Max. Gradient +/- 30 MW/min GuD-Anlage (idealisiert) Max. Kapazität ~880 MW Min. Kapazität ~520 MW* Max. Gradient +/- 32 MW/min Minuten RWE Generation SEITE 25

26 Energiespeicher haben mittelfristig nur eine geringe Bedeutung für das Energiesystem > Speicher stehen in direktem Wettbewerb zu anderen Optionen zur Integration der EE. Entlastung konv. KW-Park > Kurz- bis mittelfristig ist die Flexibilisierung konventioneller Kraftwerke in Verbindung mit dem Netzausbau die kostengünstigere Lösung. Residuallast > Speicher werden erst ab einem sehr großen EE-Anteil im Strommarkt wettbewerbsfähig. > Sowohl bei Kurz- als auch bei Langzeitspeichern gibt es noch großen Entwicklungsbedarf. Erzeugung [GW] Nutzung EE-Überschüsse 9. KW 10.KW RWE Generation SEITE 26

28 Diskussion von Kapazitätsmärkte in Europa zur Sicherstellung notwendiger Back-Up Kapazität Kapazitätsprämien finden grundsätzlich Zustimmung, bisher keine Entscheidung über Konservierungs- oder vollständigen Kapazitätsmarkt. Kapazitätsverpflichtungen Zugang zu EDF Erzeugung neuer Marktteilnehmer durch regulierte Preise oder Verträge. Konservierungsmarkt zur Versorgungssicherheit in Jahren geringer Wasserkraftverfügbarkeit. Laufende Diskussionen über Kapazitätsmärkte ohne definiertes Marktdesign. Nicht vollständig Höhe der Kapazitätszahlungen abhängig von Gewinnmarge. Vollständiger Kapazitätsmarkt wird angestrebt. Zusätzlich wird ein System für Batteriespeicher diskutiert. Es werden Maßnahmen zum Anreiz von Investition in CO 2 -freie Technologien oder thermische Technologien zur kostengünstigen Produktion gebraucht. RWE Generation SEITE 28

29 Kernelemente eines neuen Marktdesigns in Deutschland Energiepolitik Abgleich von Entwicklungen Erneuerbare- Energien-Gesetz Back-up Kapazität für EE Netzausbau Nur mit einer systematischen Reform kann die Energiewende gelingen RWE Generation SEITE 29

31 Zusammenfassung > Der Ausbau der EE schreitet mit großen Schritten voran und hat erheblichen Einfluss auf den konventionellen Kraftwerkspark. > Sinkende Preise und abnehmende Auslastung entziehen den konventionellen Kraftwerken zunehmend die Grundlage für einen wirtschaftlichen Betrieb. > Dennoch: Konventionelle Kraftwerke sind zur Versorgungssicherheit noch viele Jahrzehnte unverzichtbar. > Energiespeicher, vor allem Langzeitspeicher, müssen noch entwickelt werden und werden erst ab einem großen EE-Anteil an der Stromerzeugung eine wettbewerbsfähige Option. > Ein Marktdesign, das ein Nebeneinander von Stromerzeugung aus EE und konventionellen Kraftwerken ermöglicht, ist zwingend erforderlich. RWE Generation SEITE 31

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! RWE Generation SEITE 32