Anforderungen an eine zukunftsfähige Energieversorgung Prof. Dr. Frithjof Staiß Dipl.-Wirt.-Ing. Maike Schmidt Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Staiss@zsw-bw.de, Maike.Schmidt@zsw-bw.de; www.zsw-bw.de Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Gesellschaft Regionale Wettbewerbsfähigkeit und Beschäftigung (RWB) in Baden-Württemberg 2007-2013, Teil EFRE Informationsveranstaltung GENO-Haus, Stuttgart 21.10.2010 Stuttgart EFRE 10.PRZ
Treiber der Energiepolitik Ökologie Klimaschutz, Natur- und Landschaftsschutz, Emissionsschutz, Ressourcenschonung,... Versorgungssicherheit Ressourcenverfügbarkeit, Lieferabhängigkeiten vom Ausland, Versorgungszuverlässigkeit, Versorgungsqualität... Ökonomie Energiepreise, Preisstabilität, Verteilungsgerechtigkeit, Innovations- und Industriepolitik Arbeitsplätze... Zieldreieck Energiepolitik 2 09.PRZ
"Wo wir hin wollen..."... KoalVertrag Bund 2009 10.PRZ
Wie kann bzw. soll es konkret weitergehen?? www.bmwi.de www.fvee.de FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ
Vergleich einer 100%-Versorgung mit Erneuerbaren bis 2050 mit dem Energiekonzept der Bundesregierung vom 28. September 2010 FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ
Mengengerüst einer 100%-Versorgung mit Erneuerbaren Energien bis 2050 Energiebedarf [Mrd. kwh/a] 2.500 2.250 2.000 1.750 1.500 1.250 1.000 750 500 250 0 Kraftstoffe Strom Wärme 7% -16% Anteil Erneuerbare Energien 25% -28% 51% Reduktion der Energienachfrage -36% 80% -41% 100% 2005 2015 2025 2035 2045 2010 2020 2030 2040 2050 Flugtreibstoff Dieselersatz Benzinersatz Wasserstoff/Methan EE-Stromimport Photovoltaik Wind Wasser Geothermie Strom Biomasse Strom Biomasse Wärme Geothermie Wärme Solare Wärme Wesentliche Merkmale Deutliche Senkung des Wärmebedarfs von Gebäuden (energetische Sanierung, "Null-Emission"-Neubauten). Ausbau von Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmenetzen. Einsatz von therm. Speichern zum Heizen und Kühlen. Ausbau der Stromerzeugung aus Wind und Sonne und des Imports von EE-Strom. Kopplung von Stromerzeugung und Erdgasnetz durch Erzeugung von regenerativem Methan/Wasserstoff. Einstieg in die regenerative Elektromobilität mit Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeugen. Einsatz von flüssigen Biokraftstoffen vorrangig im Schwerlast- und Luftverkehr. FVEE Szenario Mengengerüst 1 10.PRZ
Treiber der Energiepolitik Ökologie Klimaschutz, Natur- und Landschaftsschutz, Emissionsschutz, Ressourcenschonung,... Versorgungssicherheit Ressourcenverfügbarkeit, Lieferabhängigkeiten vom Ausland, Versorgungszuverlässigkeit, Versorgungsqualität... Ökonomie Energiepreise, Preisstabilität, Verteilungsgerechtigkeit, Innovations- und Industriepolitik Arbeitsplätze... Zieldreieck Energiepolitik 2 09.PRZ
Die beiden Seiten der Wirtschaftlichkeit Entwicklung der Kosten konventioneller Energien Entwicklung der Kosten Erneuerbarer Energien Lernkurven EE 1 10.PRZ
Differenzkostenentwicklung des 100%-Szenarios - Beispiel Strom- und Wärmeerzeugung - Differenzkosten [Mrd. ] 40 20 0-20 -40-60 -80 180 Mrd. Vorleistungen volkswirtschaftliche Gewinne -950 Mrd. Summe Strom Wärme -100 2010 2020 2030 2040 2050 2015 2025 2035 2045 Basisannahmen für fossile Energien im Der Ölpreis steigt bis 2050 auf 210 US$ 2005 je barrel. Die Kosten für CO 2 -Emissionen steigen auf 70 je Tonne. Der anlegbare Strompreis für Erneuerbare Energien steigt von etwa 6 ct/kwh auf 15 ct/kwh (entsprechend 2,3%/a). Der anlegbare Wärmepreis steigt von etwa 10 ct/kwh auf 22 ct/kwh (entsprechend 2,0%/a). Der Kostenschnittpunkt des Mixes Erneuerbarer Energien wird um das Jahr 2025 erreicht. Den Vorleistungen stehen langfristig erheblich höhere volkswirtschaftliche Gewinne gegenüber. FVEE Differenzkosten 1 10.PRZ
Zum Kostenrisiko eines 100%-Szenarios bei praktisch unveränderten Energiekosten bis 2050 Differenzkosten [Mrd. ] 40 20 0-20 -40-60 Vorleistungen volkswirtschaftliche Gewinne bei sehr niedrigen Preisansätzen für fossile Energien verschiebt sich der Kostenschnittpunkt des Mixes der Erneuerbaren Energien um mehr als 10 Jahre und die Vorleistungen (positive Differenzkosten) verdoppeln sich in etwa. Das Maximum wird aber auch hier sehr wahrscheinlich vor 2020 erreicht. -80-100 2010 Niedrigpreisvariante 2020 2030 2015 2025 FVEE-Preisszenario 2040 2050 2035 2045 FVEE Differenzkosten 1 10.PRZ FVEE Differenzkosten 1 10.PRZ
Zum Kostenrisiko eines 100%-Szenarios 40 20 absolut...... und im Vergleich zu den Gesamtausgaben für Energie 200 Gesamtausgaben für Energie* 2005: 212 Mrd. Differenzkosten [Mrd. ] 0-20 -40-60 Differenzkosten [Mrd. ] 150 100 50 0-80 -50-100 2010 Niedrigpreisvariante 2020 2030 2015 2025 FVEE-Preisszenario 2040 2050 2035 2045-100 2010 Niedrigpreisvariante 2020 2030 2015 2025 FVEE-Preisszenario 2040 2050 2035 2045 *einschließlich Kraftstoffe FVEE Differenzkosten 1 10.PRZ
EEG-Umlage steigt auf 3,53 ct/kwh Röttgen: "Bei der Förderung der erneuerbaren Energien handelt es sich um eine Investition in Zukunftstechnologien, die von entscheidender strategischer Bedeutung für unsere weitere wirtschaftliche Entwicklung sind". Ziel sei eine Anschubfinanzierung bis zur Erlangung der Marktreife. Die Förderung sei ökonomisch, ökologisch und auch geopolitisch sinnvoll, müsse allerdings regelmäßig an die positive Marktentwicklung angepasst werden. Pressemeldung Bundesumweltministerium vom 15.10.2010 EEG Umlage 2011 10.ppt
Herstellung von Anlagen und Komponenten Betrieb und Wartung * 2,3 Mrd. Inländische Vorleistungen Geräte d. Elektrizitätserzeugung, -verteilung u. Ä. Maschinen 506 Mio. 547 Mio. 667 Mio. 547 Mio. 399 Mio. Nachrichtlich: importierte Vorleistungen 1,1 Mrd. Arbeitsplatzeffekte der Nutzung Erneuerbarer Energien 502 Mio. 339 Mio. Unternehmensbezogene Dienstleistungen Metallerzeugnisse 7,2 Mrd. davon Absatz im Inland 72 %, Export 28 % davon Inland 100 % * zusätzlich 1,3 Mrd. Brenn- u. Kraftstoffe 49 Mio. 339 Mio. Nachrichtentechnik, Rundfunk u. Fernsehgeräte, elektronische Bauelemente 1 Mrd. 0,9 Mrd. 0,7 Mrd. 0,6 Mrd. 0,4 Mrd. direkte Arbeitsplätze 71,500 indirekte Arbeitsplätze 85,500 Windenergie Wasserkraft ca. 157.000 64.000 17.000 57.000 2004 2009 Photovoltaik Biomasse ca. 340.000 102.000 64.700 128.000 300.000 200.000 100.000 0 Solarthermie Geothermie * einschl. Sonstige (Forschung, öffentliche Verwaltung...) Brutto-Beschäftigungseffekt [Anzahl Arbeitsplätze] Auch "unter dem Strich" ist der (Netto-)Beschäftigungseffekt positiv. EE Beschäftigung 2 10.PRZ
Beispiel Photovoltaik: Weltweiter Ausbau der Produktionskapazitäten 2008-2010 Ausbau der weltweiten Produktionskapazität: 2009: 9,6 GW 2010: 10,6 GW (Prognose) PV Anlagenbau BaWü 3 10.ppt
Beispiel Photovoltaik: Weltweiter Ausbau der Produktionskapazitäten 2008-2010 Der deutsche Anlagenbau hatte 2009 einen Weltmarktanteil von mehr als 50%! Umsatz 2009: 2 Mrd., Prognose 2010: 2,25 Mrd. Die Exportquote liegt bei über 80%! Zwei der weltweit TOP 3 Anlagenbauer stammen aus Baden-Württemberg! Ausbau der weltweiten Produktionskapazität: 2009: 9,6 GW 2010: 10,6 GW (Prognose) PV Anlagenbau BaWü 3 10.ppt
Deutscher Anlagenbau für die weltweite Photovoltaik-Industrie 40% der über 100 Unternehmen haben ihren Sitz in Baden-Württemberg. Kristallines Si - Ausrüster Dünnschicht - Ausrüster Gesamtumsatz der deutschen Branche Komponenten, Maschinen und Anlagen für die Photovoltaik-Produktion 2005: 300 Mill., 2008: 2,2 Mrd., 2009: 2,0 Mrd. (trotz Wirtschaftskrise!) Prognose 2010: +12% Arbeitsplätze 2008: rd. 8.000 Graphiken: Germany Trade & Invest
Mineralölprodukte Vergleich von Wertschöpfungsketten Erdgas Bioenergien Wertschöpfungskette Ausländische Wertschöpfung Rohöl ca. 65 % Raffinerie ca. 17 % Vermarktung ca. 18 % Ausländische Wertschöpfung Gewinnung/ Import ca. 30 % Ferngasstufe ca. 20% regionale Verteilung und Speicherung, Vermarktung ca. 50 % Anbau und Bereitstellung Konversion (z.b. Raps) Herstellung von Komponenten und Anlagen Planung und Finanzierung Anlagenbetrieb Inländische Wertschöpfung (Orientierungswerte) Inländische Wertschöpfung Inländische Wertschöpfung Ökonomische Chance: Die gesamte Wertschöpfungskette kann im Land abgebildet werden. Wertschöpfung Öl vs EE 10.PRZ
Mineralölprodukte Vergleich von Wertschöpfungsketten Erdgas Bioenergien Wertschöpfungskette Ausländische Wertschöpfung Rohöl ca. 65 % Raffinerie ca. 17 % Vermarktung ca. 18 % Inländische Wertschöpfung Ausländische Anbau und Bereitstellung Wertschöpfung Gewinnung/ Import Konversion (z.b. Raps) ca. 30 % Umsatz aus Investitionen und dem Betrieb von EE-Anlagen 2008 in Baden-Württemberg: 5.6 Mrd. + Einsparung Herstellung von Ferngasstufe des Maschinen und Anlagenbaus etc. fossiler Energien (nur Wärme): 0,6 Mrd. Komponenten und Anlagen + Umsatz ca. 20% Der Anteil Erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch Planung und Finanzierung stieg regionale zwischen Verteilung 1999 und 2009 von 3,3% auf 9,3%. und Speicherung, Vermarktung Im Bereich Erneuerbarer Energien bestehen in ca. 50 % Anlagenbetrieb Baden-Württemberg mehrere zehntausend Arbeitsplätze. (Orientierungswerte) Inländische Wertschöpfung Inländische Wertschöpfung Ökonomische Chance: Die gesamte Wertschöpfungskette kann im Land abgebildet werden. Wertschöpfung Öl vs EE 10.PRZ
Die Märkte der Zukunft sind "grün" - Chancen für Baden-Württemberg - Juli 2010 September 2010 EE BaWü Mc Kinsey Innovationsrat10.PRZ
Die Märkte der Zukunft sind "grün" - Chancen für Baden-Württemberg - "Dank seiner starken technologischen Basis und Innovationskraft im Maschinen- und Anlagenbau sowie der über Jahre gewachsenen Sensibilität für umweltrelevante Themen hat sich Baden- Württemberg schon heute in zahlreichen Umwelttechnologien eine starke Position am Weltmarkt erarbeitet... Hinzu kommt die gezielte Förderung und Regulierung einzelner Technologien in der Vergangenheit, die dieses über- durchschnittliche Wachstum und die technologische Exzellenz mit ermöglicht hat. Beispielhaft sei hier das Gesetz zur Nutzung erneuerbarer Wärmeenergie in Baden-Württemberg genannt." Juli 2010 * zum Vergleich: das Bruttoinlandsprodukt Baden-Württembergs betrug 2009 rd. 344 Mrd.. "Gemessen an technischer Leistungsfähigkeit und Spezialisierung im Außenhandel zeigen sich Stärken in Baden-Württemberg insbesondere bei der Produktion von Maschinen zur Herstellung von Fotovoltaikanlagen.... Auch bei... weitere(n) erneuerbare(n) Energien, unter anderem bei Wasserturbinen, Solarthermie, Biomasse... " "Das Schwerpunktthema Umwelttechnologie und Ressourceneffizienz verspricht bis 2020 ein mögliches jährliches Weltmarktpotenzial von knapp unter 3 Bill. EUR. Wenn die Weichen im Land richtig gestellt werden, könnte in Baden-Württemberg damit bis 2020 ein Zuwachs der jährlichen Wertschöpfung in Höhe von 30 bis 45 Mrd. EUR erreicht werden.* Dabei entstehen sowohl Exportchancen in technologiegetriebenen Bereichen, z.b. der Produktion von Maschinen für die Fotovoltaikindustrie, als auch Wachstumschancen in der Fläche, z.b. für den Bausektor bei der energetischen Gebäudesanierung." Darüber hinaus bestehen erhebliche Synergiepotenziale mit dem Schwerpunktthema "Nachhaltige Mobilität". EE BaWü Mc Kinsey Innovationsrat10.PRZ
2 Liter, Null Emissionen Keine Utopie, sondern greifbare Realität 2 Liter Null Emission 10.PRZ
Beispiel: Solare Elektromobilität als neues Marksegment für Kombinationen aus regenerativer Stromerzeugung, Stromspeicherung und Anwendung Ökologische Argumente Beispiel Flächenbedarf für regenerativ gespeiste Mobilität: Biodiesel (ohne Gutschrift für Koppelprodukte): 10.000 m 2 Wasserstoff aus Biomasse 1.000 m 2 Wasserstoff aus Photovoltaik: ca. 60 m 2 Photovoltaik-Strom vom "eigenen Dach": < 20 m 2 Ökonomische Argumente Beispiel Kosten* Photovoltaik-Stromkosten 2014: ca. 18 ct/kwh Strombedarf Kfz : 15 kwh/100km Elektrizitätskosten je 100 km : 2,70 /100 km (* ohne Berücksichtigung höherer Anschaffungskosten für die Fahrzeuge) Graphik: EnBW 12/2008 PV Elektromobilität 3 10.PRZ PV Elektromobilität EnBW 08.PRZ
Fazit Kurz und mittelfristig hohe Differenzkosten lokale Akzeptanzprobleme lokale Nachhaltigkeitsprobleme... gute Kalkulierbarkeit der Kostenentwicklung externe Kosten internalisiert essenzielle Bedeutung für Klimaschutz und Energieversorgungssicherheit hoher Anteil an heimischer und lokaler Wertschöpfung langfristig hohes Exportpotenzial bei Aufrechterhaltung der Technologieführerschaft Erschließung neuer Anwendungsfelder (z.b. Elektromobilität)... Das Problem der Abwägung zwischen Risiken und Chancen besteht vor allem darin, dass die Gegenwart bekannt, die Zukunft aber zwangsläufig mit Unsicherheiten behaftet ist. Die Transformation des globalen Energiesystems hat bereits begonnen. Wir müssen unter Abwägung aller Vor- und Nachteile entscheiden, ob wir Vorreiter bleiben oder Trittbrettfahrer werden wollen. EEG Soll Haben 10.PRZ