Positive Effekte von Energieeffizienz auf den deutschen Stromsektor Hauptergebnisse der Studie Friedrich Seefeldt (Prognos), David Echternacht (IAEW) BMWI, 2. APRIL 214
EFFEKTE DER ENERGIEEFFIZIENZ IM STROMSEKTOR Aufgabenstellung und Vorgehensweise Definition der Szenarien Auswirkungen auf die Stromerzeugung Auswirkungen auf die Übertragungsnetze Auswirkungen auf die Verteilnetze Gesamteffekte der Energieeffizienz 2
199 1995 2 25 21 215 22 225 23 235 24 245 25 POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Aufgabenstellung und Vorgehen 6 519 556 5 449 4 42 3 324 2 1 Berechnung der Kosten der Stromerzeugung: > Konventionelle Kraftwerke > Erneuerbare Energien BAU Energiekonzept Effizienz plus WWF 5 Stromverbrauchsszenarien: > Zeithorizont 25 > Vergleich von BAU- Szenario mit 3 Effizienzszenarien Berechnung der Kosten der Stromverteilung: > Übertragungsnetz > Verteilungsnetze 3
POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Eckdaten der fünf Szenarien Effizienzentwicklung Energieproduktivität (BIP/PEV) Entwicklung des Stromverbrauchs Entwicklung des Stromverbrauchs bis 25 in Bezug auf 211 BAU Referenz Effizienz plus Energie konzept WWF 1,2-1,3 %/a 1,7 bis 1,9 %/a 2, bis 2,2 %/a 2,3 bis 2,5 %/a 2,6 %/a Mio. +,3 %/a -,1 %/a -,3 bis -,4 %/a -,6 %/a -,9 %/a +7 % -5% -1 bis15 % -2 bis -25 % -4 % Absolute Veränderung des Stromverbrauchs bis 25 in Bezug auf 212 Elektromobilität +37 TWh -22 TWh -69 TWh -117 TWh -195 TWh Anteil E-Autos 36 % 55 % 46 % Anzahl E-Autos 17 Mio. 25 Mio. 21 Mio. Stromverbrauch für E-Autos 34 TWh 53 TWh 28 TWh 4
TWh POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Potenziale der Energieeinsparung 25 Gegenüberstellung der Einsparpotenziale aus den Studien und den im Vergleich zum BAU-Szenario unterstellten Stromeinsparungen der Szenarien 2 195 15 152 BDI, McKinsey 27 117 1 EMSAITEK IFEU, ISI, et al. 211 97 69 69 5 24 29 35 3 5 22 Stromeinsparung von 212 bis 22 Stromeinsparung von 212 bis 23 Stromeinsparung von 212 bis 25 Referenz Effizienz plus Energiekonzept WWF 5
EFFEKTE DER ENERGIEEFFIZIENZ IM STROMSEKTOR Auswirkungen auf die Stromerzeugung 6
EFFEKTE DER ENERGIEEFFIZIENZ IM STROMSEKTOR EE Szenarien 6 5 4 3 2 1 2 25 21 215 22 225 23 235 24 245 25 Reference scenario BAU Efficiency plus Energy concept WWF RE Reference RE BAU RE Efficiency plus RE Energy concept RE WWF 7
GW POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Installierte Leistung von fossil-thermischen Kraftwerken, Speichern u. Lastmanagement Energiekonzept 12 14 Lastmanagement 1 96 Pumpspeicher 8 81 7 Erdöl 6 59 Erdgas GT 4 Erdgas GuD Steinkohle 2 Braunkohle 212 22 23 24 25 Kernkraft 8
Mrd. EUR212 Mrd. EUR212 Mrd. EUR212 Mrd. EUR212 POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Kosten der Stromerzeugung Konventionelle Stromerzeugung 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 19,2 19,4 19,2 BAU WWF 14,1 9,6 212 23 25 5,4 212 23 25 Kernkraft Braunkohle Steinkohle Erdgas GuD Sonstige Erneuerbare Stromerzeugung 7 6 5 4 3 2 1 21,1 BAU 34,8 51,3 212 23 25 WWF 7 6 5 4 31,3 3 21,1 24,9 2 1 212 23 25 Wind Onshore Wind Offshore Photovoltaik Biomasse / Biogas Wasser Geothermie 9
EFFEKTE DER ENERGIEEFFIZIENZ IM STROMSEKTOR Auswirkungen auf die Übertragungsnetze Auswirkungen auf die Verteilnetze 1
POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Berechnung der Netzinfrastrukturkosten > Ermittlung des Netzausbaubedarfs und der Netzkosten in allen Spannungsebenen (,4 kv 38 kv) Übertragungsnetz > Verwendung eines knoten- und zweigscharfen Netzmodells > Ausbau von Einzelprojekten Verteilnetz > Sehr großes Mengengerüst > Nutzung eines Modellnetzansatz 11
POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Methodik zur Bestimmung des Netzausbaubedarfs im Übertragungsnetz Übertragungsnetzmodell Auswahl zu verstärkender Leitungen und paralleler Leitungszubau Ja Stündliche konventionelle Einspeisung und Last je Netzknoten Stündliche (n-1)- Ausfallsimulation für betrachtetes Jahr (876 Stunden) (n-1)- Überlastungen? Stündliche Einspeisung aus erneuerbaren Energien je Netzknoten Ergebnis: - (n-1) sicheres Netz - Ausbaumaßnahmen 12
POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Netzausbaubedarf und kosten im Übertragungsnetz > Abschätzung des Netzausbaubedarfs durch iterativen simulierten Stromkreiszubau in bestehenden Trassen 1 Investitionskosten für Übertragungsnetzausbau 14 12 Mio. 11.459 Mio. > Anstieg der spezifischen Netzinfrastrukturkosten zwischen 15 und 56 % bis 25 (heute 1,4 /MWh) 1 8 6 6.765 Mio. > Energieeffizienzmaßnahmen verändern Last- und Einspeisung und reduzieren erforderlichen Netzausbau (durch verringerten Transportbedarf) 4 2.344 Mio. 2 21 22 23 24 25 26 BAU Effizienz plus Energiekonzept WWF 1 Vorgehen und berücksichtigte technische Randbedingungen abweichend vom Netzentwicklungsplan (bspw. keine Untersuchung dynamischer Stabilität) 13
POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Methodik zur Bestimmung des Netzausbaubedarfs im Verteilnetz Eingangsdaten für Last, Onshore- Windenergieanlagen und PV-Anlagen basierend auf Übertragungsnetzdaten Definition von repräsentativen Modellnetzklassen durch Aggregation Parametrierung der Modellnetze für jede Klasse und Spannungsebene und Simulation des Netzausbaubedarfs Extrapolation zur Ermittlung des nationalen Netzausbaubedarfs 14
POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Netzausbaubedarf und kosten im Verteilnetz > Zubau dezentraler Einspeisungen Haupttreiber für Ausbaubedarf > Rückspeisung häufig auslegungsrelevanter Netznutzungsfall > Anstieg der spezifischen Netzinfrastrukturkosten um bis zu 4 % (heute 1,4 /MWh) > Zukünftige Smart Grid Technologien könnten Potential zur Kostenreduktion bieten Aggregierte Investitionskosten für Netzausbau in der Verteilnetzebene 25 Mio. 2 15 1 5 bis 235 bis 25 Bau Effizienz Plus WWF 15
EFFEKTE DER ENERGIEEFFIZIENZ IM STROMSEKTOR Gesamteffekte 16
BAU Effizienz plus Energiekonzept WWF BAU Effizienz plus Energiekonzept WWF POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Gesamtkosten des Stromsystems Die Umsetzung von Energieeffizienz senkt die jährlichen Kosten im gesamten Stromsystem um bis zu 28 Milliarden Euro im Jahr 25. Mrd. 212 1 9 8 7 65 6 7 5 4 39 3 2 1 235 55 52 6 6 34 32 44 5 27 71 6 51 56 5 25 5 5 4 36 31 17 14 14 11 1 8 7 5 43 5 Offshore Netzanbindung Verteilungnetz Übertragungsnetz Erneuerbare Stromerzeugung Konventionelle Stromerzeugung 17
BAU Effizienz plus Energiekonzept WWF BAU Effizienz plus Energiekonzept WWF POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Spezifische Kosten des Stromsystems Auch bei sinkendem Stromverbrauch bleiben die Stromkosten pro MWh annähernd mittel- und langfristig konstant, obwohl die Kosten des Stromnetzes auf einen geringeren Verbrauch umlegt werden müssen. 212 /MWh 18 16 14 12 1 8 6 4 2 235 25 119 115 116 121 122 118 119 118 13 12 12 15 11 11 12 15 12 99 1 13 16 12 12 1 Offshore Netzanbindung Verteilungnetz Übertragungsnetz Stromerzeugung 18
Mio. t Mrd. EUR212 POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Vermiedene CO 2 -Emissionen und vermiedene Brennstoffimportkosten Vermiedene CO 2 -Emissionen Vermiedene Brennstoff-Importkosten 4 35 3 25 2 15 1 5 35 15 1 11 13 23 25 19 Effizienz Plus Energiekonzept WWF 3, 2,5 2,4 2, 1,6 1,7 1,8 1,5 1,3 1, 1,,5, 23 25 Effizienz Plus Energiekonzept WWF 19
POSITIVE EFFEKTE VON ENERGIEEFFIZIENZ Ergebnisse zusammengefasst > Für fünf Szenarien wurden die Gesamtkosten des Stromsystems berechnet (Kosten der Stromerzeugung plus Kosten der Stromübertragung). > Effizientere Stromsysteme benötigen weniger konventionelle Kraftwerke, weniger Erneuerbare und weniger Netze. > Auch bei sinkendem Stromverbrauch bleiben die Kosten pro Energieeinheit stabil. > Die Importabhängigkeit verringert sich. Deutschland kann im Jahr 25 Kohle- und Gas-Importe von bis zu 1,8 Mrd. sparen. > Im Jahr 25 spart das effizienteste Stromsystem jährlich 28 Mrd. gegenüber dem BAU-Szenario. 2
Autorenkontakt Friedrich Seefeldt Vize-Direktor Energie & Infrastruktur Leiter Energieeffizienz & Erneuerbare Energien David Echternacht Projektleiter IAEW Goethestr. 85 D-1623 Berlin RWTH Aachen, Schinkelstr. 6, 5262 Aachen Tel: +49 3 52 59-236 Fax: +49 3 52 59-21 Tel: +49 241 8 9 7671 Fax: +49 241 8 9 2197 E-Mail: friedrich.seefeldt@prognos.com E-Mail: de@iaew.rwth-aachen.de 21