Auswirkungen eines möglichen Kohleausstiegs in Deutschland auf Strompreise und Emissionen Dogan Keles Themenabend Kohleausstieg, 1.9.218, Karlsruhe INSTITUT FÜR INDUSTRIEBETRIEBSLEHRE UND INDUSTRIELLE PRODUKTION (IIP) Lehrstuhl für Energiewirtschaft (Prof. Fichtner) KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu
Motivation und Ziele Motivation BMWi Monitoring-Report 216: Deutschland wird im Jahr 22 sein Ziel für die Reduktion von Treibhausgasen nicht erreichen können. Ein früherer Abbau der Stein- oder zumindest eines Teiles der Braunkohlekapazitäten ist in der Diskussion Zunächst wurden 2,7 GW Braunkohlekapazität in sogenannte Sicherheitsbereitschaft überführt und aus dem Markt genommen. Ziele der Studie Auswirkungen eines vollständigen Kohleausstiegs auf den Kraftwerkspark Künftige Zusammensetzung des Strommixes in DE und Europa Beitrag zum Erreichen der Emissionsziele auf nationaler und europäischer Ebene 2 27.9.218
Methodik und Annahmen PERSEUS Model Main Outputs Primär Energie Energieumwandlung Transport Verbrauch Energieträger Installierte Kraftwerkskapazitäten Netz Nachfrage Optimale Kraftwerkspark Schattenpreise der Stromproduktion Primärenergieverbrauch Emissionen Interanationaler Stromaustausch Investitionsoptionen Brennstoffpreise Grenzkuppelkapazitäten Techno-ökonomische Parameter EE-Potentiale Lastprofile Nachfragemenge Main Inputs Optimierendes Energiesystemmodell (PERSEUS-EU) EU28 ohne die Inseln Zypern und Malta, aber inklusive Schweiz und Norwegen Minimierung der Systemkosten unter Vorgabe ökologischer und politischer Rahmenbedingungen 3 27.9.218
[GW] Kohleausstiegsszenario für Deutschland Annahme: Quasi-linearer Rückbau der Kohlekapazität bis 24 6 5 4 3 2 1 215 22 225 23 235 24 Braunkohle Steinkohle 4 27.9.218
BASE PHASEOUT-NAT BASE PHASEOUT-NAT BASE PHASEOUT-NAT BASE PHASEOUT-NAT BASE PHASEOUT-NAT [TWh] Ergebnisse: Stromerzeugung in Deutschland 7 6 5 4 3 2 In allen Szenarien werden fossile Energieträger fortschreitend durch EE ersetzt, da Technologieneutrale EU-Ziele Hohe CO 2 -Preise 1-1 215 22 23 24 25 Stromaustausch Pumpspeicher Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Wasserkraft Biomasse Biogas PV Wind onshore Wind offshore Deutschland ist im Ausstiegsszenario stärker auf Stromimporte angewiesen Investitionen in EE sind in anderen Ländern leichter umzusetzen (z.b. PV) 5 27.9.218
[ /MWh] Entwicklung des Großhandelspreises in Deutschland In allen Szenarien steigen die Preise deutlich Nur leicht stärkerer Preisanstieg im Ausstiegsszenario (max. 2,5 /MWh) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 215 22 23 24 25 BASE PHASEOUT-DE 6 27.9.218
CO2 Emissionen in [Mio t] CO 2 Emissionen in [Mio t] Emissionsreduktion Im Ausstiegsszenario in DE ergibt sich langfristig mehr Emissionsreduktion 35 3 25 2 15 Deutschland Deutscher Kohleausstieg hat einen sehr kleinen Einfluss auf die gesamteuropäischen Emissionen. Der Rückgang deutscher Emissionen wird teilweise durch gestiegenen Ausstoß in anderen Ländern ausgeglichen. 1 5 12 1 8 6 4 2 215 22 23 24 25 BASE PHASEOUT-NAT 22 CO2 Reduktionsziel für Deutschland Europa 215 22 23 24 25 BASE PHASEOUT-NAT 7 27.9.218
CO2 Emissionen in [Mio t] Ergebnisse: Phase-out-EU 12 1 8 6 4 2 215 22 23 24 25 BASE PHASEOUT-DE PHASEOUT-EU HIGH-CO2 Langfristig werden aufgrund des hohen CO2-Preises die gleiche Minderung erreicht Deutliche Unterschiede im Emissionspfad bis 25 über die verschiedenen Szenarien Europäischer Ausstieg oder sehr hohe CO2-Preise (5 /t in 23) führen zu zusätzlichen Emissionsminderungen 8 27.9.218
Fazit Ein früherer Ausstieg aus Braun- und Steinkohle führt nur zu leicht höheren Preisen und Stromimporten in Deutschland. In Deutschland entstehen langfristig mehr Emissionsrückgänge durch Kohleausstieg, kurzfristig: falls ein volumenbasierter an Stelle eines kapazitätsbasierten Ausstiegs Unter der Annahme hoher CO 2 -Preisen und EE-Ziele hat der Kohleausstieg eines Landes einen geringen Einfluss auf die gesamteuropäischen Emissionen. Eine europaweit koordinierte Kohlestrategie ist effektiver. 9 27.9.218
Danke für die Aufmerksamkeit INSTITUT FÜR INDUSTRIEBETRIEBSLEHRE UND INDUSTRIELLE PRODUKTION (IIP) Lehrstuhl für Energiewirtschaft (Prof. Fichtner) KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu
Kapazitätsmix in Vereinigten Königreich 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % phase-out retrofit phase-out retrofit phase-out retrofit 22 23 24 ur coal gas oil hydro pv other RES wind wind off Keine Unterschiede zwischen Base- und Retrofit-Szenario im Strommix, Kapazitätsmix und Emissionen Im Retrofit-Szenario werden aufgrund hoher CO 2 - und Retrofitkosten keine Ertüchtigungen durch Retrofitmaßnahmen durchgeführt. CCS ist in unserem Ansatz nicht berücksichtigt 11 27.9.218
Ausblick Weitere CO 2 -Preispfade sollten in der Szenarienanalyse betrachtet werden. Einbeziehung anderer Technologien wie z.b. CCS. Strommixe können sich in Abhängigkeit zum Verhältnis von CCS-Kosten und CO 2 -Preisen ändern. Retrofit-Szenario könnte detaillierter sein, bspw. mit und ohne Steigerung des Wirkungsgrades 12 27.9.218
Methodik und Annahmen Technologieneutrale EU-Ziele für EE in jeden Zeitabschnitt (25: 8%) CO 2 -Preispfad nach EU-Reference- Scenario 216 Szenarien CO 2 -Preisannahmen (Europäische Kommission, 213: EU Energy, transport and GHG emissions - Trends to 25 - Reference scenario 213.) Base: Braun- und Steinkohleinvestitionen sind möglich, Stilllegungen am Ende der ausgelegten Lebenszeit Retrofit: Das Stilllegungsjahr von Kohlekraftwerken in UK und DE kann durch Retrofitmaßnahmen um 1 Jahre verlängert werden Phase-Out: Ein linearer vollständiger Ausstieg aus Braun- und Steinkohle in DE bis 24 wird unterstellt, ca. 2,3 GW p.a. 13 27.9.218
Kohleausstiegsszenario für Europa Szenario 1 - Phase-out-EU: Keine Investitionen in Kohlekraftwerke erlaubt (Investitionsmoratorium) Kohlekraftwerke werden nach der Technischen Lebensdauer stillgelegt (4 Jahre) Szenario 2 - CO2-CAP: Aus Szenario 1 resultierende Emissionen ald CO2-cap, kein regulatorischer Ausstieg Kohlekraftwerke werden nach der Technischen Lebensdauer stillgelegt (4 Jahre) 14 12 1 8 6 4 2 GW Entwicklung der Kohlekapazitäten in der EU 215 22 225 23 235 24 245 25 COAL LIGNITE 14 27.9.218
/Ton CO2 CO2-Preispfade 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 215 225 23 24 25 Capros (216) WEO Current Policies (216) 15 27.9.218