Die Energiewirtschaft im Wandel: Übergang von zentraler zu dezentraler Erzeugungsstruktur Helena Schweter ewi ER&S 8. Hochschultag ENERGIE 2015 Energy Research & Scenarios ggmbh
Agenda 1. Motivation 2. Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 3. Monetäre und Nicht-Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 4. Herausforderungen eines steigenden Anteils dezentraler Erzeugung 5. Quo vadis? 2
Agenda 1. Motivation 2. Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 3. Monetäre und Nicht-Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 4. Herausforderungen eines steigenden Anteils dezentraler Erzeugung 5. Quo vadis? 3
Zielarchitektur der Energiewende Was wollen wir bei der Energiewende erreichen? Senkung der Treibhausgasemissionen um 40 Prozent bis 2020 Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 Sicherstellung von Versorgungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit Wie erreichen wir die Ziele der Energiewende? Ausbau erneuerbarer Energien Steigerung der Energieeffizienz Nationale Ausbauziele zum Anteil erneuerbarer Energien am Bruttostromverbrauch: 2025: 40 45 Prozent 2035: 55 60 Prozent 2050: mind. 80 Prozent 4
Energieversorgung in Deutschland wird zunehmend grüner Abbildung 1: Bruttostromerzeugung in Deutschland in TWh; Quelle: BMWi (2015) Steigender Anteil erneuerbarer Energien im Stromsektor ist insbesondere auf das seit dem 1. April 2000 geltende Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zurückzuführen 5
Anzahl der Anlagen Energieversorgung in Deutschland wird zunehmend dezentral 10.000.000 1.000.000 1.503.618 100.000 10.000 25.559 15.276 8.348 1.000 799 100 10 1 konv. Erzeugungsanlagen Photovoltaik Windkraft Biomasse sonst. reg. Erzeugung Abbildung 2: Anzahl Erzeugungsanlagen Stand 2013; Quelle: Eigene Darstellung; BNetzA-Kraftwerksliste Oktober 2013, Anlagenstammdaten Dezember 2013 6
Anzahl der Anlagen Haushalte spielen wesentliche Rolle 800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 - <10 kw 10 bis 40 kw 40 bis 100 kw 100 bis 1.000 kw >=1.000 kw Aufdachanlagen Ein- und Zweifamilienhäuser, Mehrfamilienhäuser Freiflächenanlagen Gewerbe, Großbetriebe, Fabrikund Lagerhallen Abbildung 3: Anzahl PV-Anlagen nach Leistungsklassen; Quelle: Eigene Darstellung; EEG in Zahlen (2014) 7
MW Dezentrale Erzeugung gewinnt an Bedeutung Dynamik wird insbesondere beim Zubau von Photovoltaik (PV) Anlagen deutlich Aktuell: 1,5 Mio. installierte Anlagen (37,1 GW) 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Zubau PV Kapazität aggregierte PV Kapazität Abbildung 4: Historischer PV-Zubau; Quelle: Eigene Darstellung; EEG in Zahlen (2014) 8
ct/kwh Investitionen in PV Anlagen wirtschaftlich attraktiv 70 60 50 40 30 20 10 Investitionen in PV Anlagen sind wirtschaftlich 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Vergütung Endverbraucherpreis Stromgestehungskosten PV Abbildung 5: Wirtschaftlichkeitsentwicklung PV; Quelle: Eigene Darstellung; BSW-Solar (2012), EZB (2015) Die eigene Erzeugung von Strom und dessen Selbstverbrauch werden für Endenergieverbraucher [ ] zunehmend attraktiver. (EWI/IW, 2014) 9
Agenda 1. Motivation 2. Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 3. Monetäre und Nicht-Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 4. Herausforderungen eines steigenden Anteils dezentraler Erzeugung 5. Quo vadis? 10
MONETÄRE TREIBER INVESTITIONS- UND EINSATZVERHALTEN Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung Die wirtschaftliche Analyse definiert ökonomische Potentiale dezentraler Erzeugung von Akteuren, die ihre Energiekosten minimieren Großhandelspreis Jährliche Energiekosten Endverbraucherpreise Investitionskosten Solarstrahlungsprofil Betriebswirtschaftliche Optimierung Optimale Anlagenkapazitäten Eigenerzeugungsprofil Nachfrageprofile Rechtlicher Rahmen Selbstverbrauchsprofil Netzbezugs- und einspeiseprofil Abbildung 7: Schematische Darstellung der betriebswirtschaftlichen Optimierung 11
Wenn sich Haushalte wirtschaftlich optimieren Abbildung 8: Optimierte PV und Speicher Kapazität; Quelle: EWI (2013) Fokus: - 5 Haushaltstypen - Investitions- und Einsatzverhalten von PV + Speicher - Kostenminimale Deckung Stromnachfrage - Rückwirkungen auf das Stromsystem Umfassende Potentiale von 82 GW PV-Aufdach und 65 GWh (kleine) Speicher in Deutschland bis 2030 vorhanden Haushalte decken Großteil ihres jährlichen Strombedarfs mit PV-Strom 12
Dezentrale Erzeugung als Geschäftsmodell für Haushalte und GHD Sektor Dezentrale Erzeugung ist unter aktuellen Rahmenbedingungen ein Geschäftsmodell für Haushalts- und GHD Sektor GHD Betriebe nutzen eigenerzeugten Strom vermehrt selbst Dezentrale KWK-Anlagen aufgrund hoher Investitionskosten kaum wirtschaftlich Fokus: - 6 Haushaltstypen - 14 GHD Typen - Investitions- und Einsatzverhalten von PV + Speicher, KWK + Speicher - Kostenminimale Deckung Strom- und Wärmenachfrage - Entwicklung unter verschiedenen rechtlichen Rahmenbedingungen Quelle: EWI/IW (2014): Eigenerzeugung und Selbstverbrauch ; Projekt für die Industrie (2014) 13
kw PV Strom wird vermehrt selbstverbraucht Eigenerzeugter Strom wird bevorzugt zur Deckung der eigenen Nachfrage verwendet 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 Übersteigt die eigene Erzeugung die Nachfrage wird Strom ins Netz eingespeist 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 Stunden Stromnachfrage Direktverbrauch PV PV in öffentliches Netz Abbildung 9: Einsatz PV Anlage; Quelle: EWI/IW (2014), EWI (2014) 14
Agenda 1. Motivation 2. Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 3. Monetäre und Nicht-Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 4. Herausforderungen eines steigenden Anteils dezentraler Erzeugung 5. Quo vadis? 15
Zubau dezentraler Erzeugung ebenso durch nicht-monetäre Faktoren getrieben In addition to a rational evaluation of the economics of the investment opportunities, various non-financial factors affect the decision to invest in renewables. (Masini and Menichetti, 2013) Besides high investment costs also investment risk and long payback periods may turn out to be significant adoption barriers for the future market diffusion of microgeneration technologies. (Oberst and Madlener, 2015) Results show that the unemployment rate, green party votes in state elections, and the political orientation of state governments have explanatory power for the regional incentives to expand (restrict) wind power. (Götzke and Rave, 2015) 16
PV Zubau durch monetäre und nicht-monetäre Determinanten beeinflusst Fokus: - Empirische Analyse des Zubaus von PV Anlagen - Identifikation des Einfluss sozioökonomischer Variablen und Präferenzen von Haushalten Investitionen durch monetäre, sozioökonomische Parameter sowie Präferenzen determiniert Abbildung 10: Eigene Schätzergebnisse Umfassende Analyse von Investitionsverhalten erfordert Berücksichtigung aller Faktoren! 17
Agenda 1. Motivation 2. Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 3. Monetäre und Nicht-Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 4. Herausforderungen eines steigenden Anteils dezentraler Erzeugung 5. Quo vadis? 18
GW Herausforderungen für Verteilnetze 50 45 40 35 30 25 20 sonst. reg. Erzeugung Biomasse Solarstrom Windkraft 15 10 5 0 NS MS HS HöS Verteilnetze Abbildung 11: Netzanschlussebene der EE-Erzeugung; Quelle: Eigene Darstellung; EEG Anlagenstammdaten Dezember 2013 19
Herausforderungen für konventionelle Kraftwerke Variable Kosten / Preis Nachfrage Preis Kernkraft Braunkohle Steinkohle Gas Leistung (MW) Abbildung 12: Schematische Darstellung Merit-Order 20
Herausforderungen für konventionelle Kraftwerke Variable Kosten / Preis Nachfrage Preis Preis neu Erneuerbare Kernkraft Braunkohle Steinkohle Gas Leistung (MW) Abbildung 13: Schematische Darstellung Merit-Order-Effekt 21
Herausforderungen für Finanzierung des Umlagesystems bei steigender Eigenerzeugung Abbildung 14: Zusammensetzung deutscher Haushaltsstrompreis; Quelle: Eigene Darstellung, Datengrundlage u.a. BDEW (2015) 22
Agenda 1. Motivation 2. Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 3. Monetäre und Nicht-Monetäre Treiber dezentraler Erzeugung 4. Herausforderungen eines steigenden Anteils dezentraler Erzeugung 5. Quo vadis? 23
Quo vadis? Dynamischer Ausbau dezentraler Erzeugung Empirische Identifikation sozioökonomischer und monetärer Determinanten dezentraler Erzeugung Steigender Anteil dezentraler Erzeugung stellt Herausforderungen für Marktteilnehmer dar? Wie entwickelt sich dezentrale Erzeugung in der Zukunft? Wie können Herausforderungen überwunden werden? 24