Untersuchung der Determinanten der Energieintensität und Identifizierung der realistischen Effizienzpotenziale

In diesem Ergebnisabschnitt werden für die Sektoren und für das Produzierende Gewerbe insgesamt realistische Effizienzpotenziale anhand einer Effektzerlegung bestimmt. Die daraus resultierenden einzelnen Determinanten (Effekte) sind die Treiber des Energie-verbrauchs. Sie werden der Energieintensität (SVEN) für beide Szenarien aus den vorigen Ergebnisabschnitten gegenüberge-stellt. Die Ergebnisse beider Szenarien liefern qualitativ identische Aussagen.

Hintergrund dieser Betrachtung ist, dass die definierte Energieintensität als Quotient aus Energieverbrauch und Bruttoproduktionswert in der Vereinbarung zwar als Indikator zur Messung der Energieeffizienz herangezogen wird¹⁴, jedoch neben der Energieeffizienz (im Sinne eines technischen Fortschritts bzw. politischer Maßnahmen) auch weitere Ein-flüsse beinhaltet, wie beispielsweise die Energiepreisentwicklung, gesetzliche Regelun-gen, umweltpolitische Ge- und Verbote, der Zubau Erneurerbarer Energien und von KWK-Anlagen sowie den inter- und intrasektoralen Strukturwandel. Insbesondere letzterer hat durch die höhere Dynamik der nicht-energieintensiven im Vergleich zu den stagnierenden energieintensiven Branchen einen dämpfenden Einfluss auf die Energieintensität. Dieser Strukturanteil wird – neben anderen Effekten – in Abbildung 16,

Abbildung 17 und insbesondere in Abbildung 18 dargestellt.

Effekte

Um die realen und erwartbaren Potenziale zur Verringerung der Energieintensität zu er-mitteln ist es notwendig, die berechnete Entwicklung der Energieintensität auf die Deter-minanten herunterzubrechen. Dafür wird die Methode der Effektzerlegung angewendet, wie sie in Abschnitt 3.5 beschrieben ist. Die nach Anwendung der Effektzerlegung resul-tierenden Abbildungen nach Sektoren, welche nicht in der folgenden Diskussion darge-stellt sind, finden sich im Anhang (Abbildung 23a-f für das BAU-Szenario sowie

Abbildung 24a-f für das Ambitionierte Szenario). Im Folgenden werden die relevanten Entwicklungen je Sektor beschrieben.

BeimBergbauist der seit 2005 nur leicht sinkende Endenergie-verbrauch bestimmt durch die tendenziell energieEndenergie-verbrauchsdämp- energieverbrauchsdämp-fenden, sinkenden Produktionsmengen sowie anteilig recht große Nichtlinearitäten, die aus der deutlichen jährlichen Konjunktur re-sultieren. Effizienzverbesserungen ergeben sich nach diesen Be-reinigungen praktisch in keinem Szenario.

Die Entwicklung des Endenergieverbrauchs imVerarbeitenden Gewerbeist dominiert vom Mengenwachstum, welches in fast

al-14 Eigentlich vereinbarungsrelevant sind „alle Maßnahmen, die im Rahmen unternehmerischer Entscheidungen zur Steige-rung der Energieeffizienz oder zur Substitution von Energie durch (Sekundär)Rohstoffe beitragen“ [Bundesanzeiger 2012].

len Jahresschritten zu einer Verbrauchssteigerung führt (Abbildung 12 und Abbildung 13). Deutlich zu erkennen ist der Mengen- und damit auch Verbrauchsrückgang im Jahr der Weltwirtschaftskrise 2009 sowie das Aufholen auf das Niveau vor der Krise in den bei-den Folgejahren. Ein moderater, aber steter Strukturwandel hin zu weniger energieintensiven Branchen ist der Hauptgrund für eine Dämpfung des Endenergiebedarfs im Verarbeitenden Gewerbe, denn er weist fast durchweg ein negatives Vorzeichen auf. Der danach verbleibende Effizienzeffekt selbst ist klein – definitorisch jedoch im Ambitionierten Szenario leicht höher als im BAU-Szenario.

Bei der Energieversorgung stellen sich die einzelnen Determinanten unsteter dar (Abbildung 14 und

Abbildung 15). Es dominiert bis 2015 ein positives Mengenwachs-tum, welches ab 2016 immer negativ ist. Einen durchweg dämp-fenden Einfluss auf den Primärenergiebedarf hat der Strukturef-fekt: Hier zeigt sich der langsame aber fortgesetzte Umbau des Kraftwerkparks hin zu mehr Erneuerbaren sowie KWK. Die Ener-gieintensität des Kraftwerkparks ist im Mittel leicht rückläufig, führt also zu einer PEV-Einsparung. Die recht hohe Schwankung des Effizienzeffekts von Jahr zu Jahr bildet den Einsatz der Kraftwerke ab. Die Einsatzreihenfolge zur Deckung der Residuallast ergibt sich anhand der Merit-Order, die sich aus den Grenzkosten der Kraftwerke bildet. Die Grenzkosten der Kraftwerke werden maß-geblich von der Entwicklung der Brennstoffkosten und den CO₂ -Preisen bestimmt. Durch die Veränderung der Brennstoffkosten-verhältnisse und/oder des CO₂-Preises, können zwischen den Jahren größere Unterschiede darin bestehen, welche Kraftwerke tatsächlich zur Stromerzeugung beitragen.

Weitere Schwankungen des Effizienzeffektes sind auf die zuneh-mende Einspeisung durch fluktuierende Stromerzeugung zurück-zuführen. Durch die fluktuierende Einspeisung kommt es zu einer volatileren Residuallast, auf die die konventionellen Kraftwerke fle-xibel reagieren müssen. Hierdurch produzieren Kraftwerke häufi-ger im ineffizienteren Teillastbetrieb und es kommt potenziell häu-figer zu Kraftwerksabschaltungen. Die notwendigen Anfahrzeiten der betroffenen Kapazitäten wirken sich negativ auf die Effizienz aus.

Im Übrigen ist auch bei der Energieversorgung der Einfluss der Weltwirtschaftskrise in den Jahren 2008/2009 auf die Energie-nachfrage deutlich zu erkennen. Beim Ambitionierten Szenario fal-len der starke negative Ausreißer 2017 (insbesondere der Joint-Effekt) sowie der positive Effizienzeffekt 2020 auf. Ersterer lässt sich mit dem PEV-Sprung der Energieversorgung erklären (vgl.

Fußnote 13) und letzterer mit der im Jahr 2020 einsetzenden Biok-raftstoffproduktion (vgl. Fußnote 17 und den Berichtstext dort).

Bei derWasserversorgungist ein abnehmender Trend des Ener-gieverbrauchs zu erkennen (es überwiegen die Jahre mit einem negativen Netto-Effekt). Tendenziell ist im Laufe der letzten Jahre eine Abnahme der Wassergewinnung festzustellen. Die Witte-rungseffekte spielen dabei keine Rolle. Vielmehr beeinflussen die Effizienz und die Mengen den Verbrauch stark. Da es wenig be-lastbare statistische Daten gibt, dominieren die Joint-Effekte. Bei-de Szenarien liefern ähnliche Ergebnisse.

BeimBaugewerbespielt in der Vergangenheit die Witterung eine wesentliche Rolle. Die Witterungsbedingungen bestimmen die Nachfrage nach Raumwärme in Gebäuden.¹⁵Die Veränderungen der Witterungsbedingungen verlieren in der Langfristbetrachtung im Allgemeinen an Bedeutung. Die jährlichen Witterungsschwan-kungen kompensieren sich in der Regel weitgehend und die lang-fristige Klimaveränderung ist deutlich geringer als die jährlichen Schwankungen. Für die Jahre 2011 und 2014 sind die Energieein-sparungen als Folge der wärmeren Witterung erkennbar. Die ho-hen Joint-Effekte in den Jahren 2006 und 2007 sind auf statisti-sche Schwankungen zurückzuführen. Beide Szenarien liefern ähn-liche Ergebnisse.

Für das Produzierende Gewerbe insgesamt als Summe aller Sektoren (und nahezu identisch auch für Industrie und Energieversorgung, wegen der absolut sehr geringen Beiträge der Wasserversorgung und des Baugewerbes) ergibt sich Abbildung 16 für das BAU-Szenario bzw.

Abbildung 17 für das Ambitionierte Szenario. Insbesondere in den szenarischen Jahren ab 2016 dominiert die Energieversorgung die Effektzerlegung des Produzierenden Gewerbes. Bei den Ergeb-nissen des Ambitionierten Szenarios sind die unterstellten höheren Effizienzgewinne ab 2016 deutlich zu erkennen.

Erläuternd sei angemerkt, dass der Joint-Effekt tendenziell dann einen großen Ausschlag zeigt, wenn die Gesamtentwicklung eine große Änderung im Vergleich zum Vorjahr aufweist, weil dann die aus der Berechnungsmethodik stammenden Nichtlinearitäten zu-nehmen.

15 Möglicherweise entgegen der Erwartung weist das Baugewerbe eine Witterungsabhängigkeit beim Endenergieverbrauch auf. Der Raumwärmebedarf im Baugewerbe betrug 2011 8,9 TWh. Zum Vergleich: der Raumwämebedarf von Kranken-häusern betrug im gleichen Jahr 7,4 TWh [ISI et al. 2013].

Abbildung 12: Effekte der Änderung des Energieverbrauchs für das Verarbeitende Ge-werbe, BAU-Szenario für die Jahre 2005 - 2020, in PJ

Quelle: Prognos

Abbildung 13: Effekte der Änderung des Energieverbrauchs für das Verarbeitende Ge-werbe, Ambitioniertes Szenario für die Jahre 2005 - 2020, in PJ

Quelle: Prognos -600 -400 -200 0 200 400 600

2005 2010 2015 2020

Effektstärke[PJ]

Verarbeitendes Gewerbe

Menge Struktur

Witterung Effizienz

Joint Total

-600 -400 -200 0 200 400 600

2005 2010 2015 2020

Effektstärke[PJ]

Verarbeitendes Gewerbe

Menge Struktur

Witterung Effizienz

Joint Total

Abbildung 14: Effekte der Änderung des Energieverbrauchs für die Energieversorgung, BAU-Szenario für die Jahre 2005 - 2020, in PJ

Quelle: Prognos

Abbildung 15: Effekte der Änderung des Energieverbrauchs für die Energieversorgung, Ambitioniertes Szenario für die Jahre 2005 - 2020, in PJ

Quelle: Prognos -800 -600 -400 -200 0 200 400 600

2005 2010 2015 2020

Effektstärke[PJ]

Energieversorgung

Menge Struktur

Witterung Effizienz

Joint Total

-800 -600 -400 -200 0 200 400 600

2005 2010 2015 2020

Effektstärke[PJ]

Energieversorgung

Menge Struktur

Witterung Effizienz

Joint Total

Abbildung 16: Effekte der Änderung des Energieverbrauchs für das Produzierende Ge-werbe, BAU-Szenario für die Jahre 2005 - 2020, in PJ

Quelle: Prognos

Abbildung 17: Effekte der Änderung des Energieverbrauchs für das Produzierende Ge-werbe, Ambitioniertes Szenario für die Jahre 2005 - 2020, in PJ

Quelle: Prognos -1.000

-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1.000

2005 2010 2015 2020

Effektstärke[PJ]

Produzierendes Gewerbe

Menge Struktur

Witterung Effizienz

Joint Total

-1.000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1.000

2005 2010 2015 2020

Effektstärke[PJ]

Produzierendes Gewerbe

Menge Struktur

Witterung Effizienz

Joint Total

Bereinigte Energieintensität

Abbildung 18 zeigt die potenzielle Entwicklung der Energieintensi-tät (SVEN) des Produzierenden Gewerbes¹⁶unter Berücksichti-gung nur einzelner Effekte. So wird einmal nur der Effizienzeffekt berücksichtigt, denn dieser ist der eigentliche Treiber einer Effi-zienzsteigerung im Sinne eines technischen Fortschritts bzw. einer Maßnahmenumsetzung. Zudem wird der Effizienzeffekt mit dem Struktureffekt kombiniert, was in etwa der Definition der Energiein-tensität aus der Vereinbarung entspricht. Der Einfluss von Men-genänderungen, der Witterung oder den Nichtlinearitäten wird ex-plizitnichtder Änderung der Energieintensität zugeschrieben.

Abbildung 18: Energieintensität (SVEN) für das Produzierende Gewerbe, ausschließlich Effizienz- bzw. Effizienz- und Struktur-getrieben, BAU-Szenario für die Jahre 2007 - 2020, in PJ/Mrd.€₂₀₀₅

Quelle: Prognos

Die Energieintensitäten basierend auf den Faktoren „Effizienz+

Struktur“ sowie „Prognos (B/C/D/36/F)“ (berechnet im vorigen Ab-schnitt) bzw. „Prognos (B/C/D/36/F) (unbereinigt)“ (d. h. ohne Aus-lastungsbereinigung) entwickeln sich etwa parallel zueinander, während die Energieintensität basierend auf der bloßen Effizienz (Effizienzeffekt laut Faktorzerlegung) einen geringeren Rückgang aufweist. Die daraus abgeleiteten Abweichungen der Zielwerte (jährliche prozentuale Veränderung der kumulierten Energieinten-sität gegenüber dem Referenzzeitraum) zeigt Tabelle 15:

16 Die Ergebnisse der Effektzerlegung liegen prinzipiell sektorscharf vor, werden für diese Untersuchung jedoch auftrags-gemäß summiert als Produzierendes Gewerbe dargestellt.

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

2007 2010 2015 2020

SVEN[PJ/Mrd.€2005]

Effizienz

Effizienz+Struktur Prognos (B/C/D/36/F)

Prognos (B/C/D/36/F) (unbereinigt)

 Der gesetzliche Zielwert der deutschen Wirtschaft 2020 von 10,65 % wird bereits durch den isolierten Effizienzeffekt mit ei-ner Einsparung von 18,5 % deutlich übertroffen.

 Die erreichte Senkung der Energieintensität basierend auf dem Effizienz- und Struktureffekt reicht noch etwas über die kumu-lierte Energieintensitätsreduktion hinaus: Statt 25,6 % sind es 30,0 %.

In der vorigen Abbildung wird ersichtlich, dass sich innerhalb des Basiszeitraums der 2009er-Ausreißer der Weltwirtschafts-krise befindet. Für die SVEN-Berechnungen mit den Zahlen der Faktorzerlegung wurde keine Auslastungsbereinigung vorge-nommen, weshalb der gemittelte Basiszeitraum als Vergleichs-punkt höher liegt als mit Auslastungsbereinigung. Aus diesem Grund wurde in der Abbildung und der Tabelle vergleichend der unbereinigte SVEN aufgenommen. 2020 ergibt sich für den un-bereinigten SVEN eine Energieintensitätsenkung von 28,0 % – deutlich näher an den 30,0 % Energieintensitätsreduktion auf Grundlage des Effizienz- und Struktureffekts.

Tabelle 15: Kumulierte Reduktion der Energieintensität (SVEN) bzgl. Referenzzeitraum 2007 - 2012 für das Produzierende Gewerbe, BAU-Szenario, in %

ex-post ex-ante Ø

'13-'20 Ø '13-'19 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 p.a. p.a.

gesetzlicher Zielwert für das Produzierende Gewerbe

1,3 2,6 3,9 5,25 6,6 7,95 9,3 10,65 1,33 1,33

Prognos (B/C/D/36/F) 6,5 9,4 11,2 13,6 17,8 20,8 23,2 25,6 3,19 3,32 Prognos (B/C/D/36/F),

unbereinigt

6,6 11,3 13,4 16,1 20,4 23,3 25,7 28,0 3,50 3,68

Determinanten

Effizienz 5,8 7,3 8,5 11,5 14,1 15,6 16,9 18,5 2,31 2,42

Effizienz + Struktur 8,8 12,1 15,0 18,3 22,6 25,4 27,8 30,0 3,75 3,97 Quelle: Prognos

Eine analoge Betrachtung für das Ambitionierte Szenario unter-scheidet sich nicht wesentlich vom BAU-Szenario, da der definito-rische Unterschied zwischen beiden Szenarien bei den Nachfra-gesektoren gerade die Effizienzentwicklung betrifft (und nicht die anderen Effekte beeinflusst). Bei der Energieversorgung stellt sich der Unterschied zwischen beiden Szenarien jedoch anders dar:

Hier wird bis 2020 kaum Effizienzfortschritt erwartet. Stattdessen nimmt die Produktion von Biokraftstoffen ab 2020 deutlich zu¹⁷, was zu einem Verbrauchszuwachs führt. In Summe gleichen sich die gegenläufigen Trends aus dem Nachfrage- und dem Umwand-lungssektor annähernd aus (vgl. Abbildung 19 und Tabelle 16) –

17 Die höhere Biokraftstoffproduktion ist eine Annahme des Ambitionierten Szenarios (des Energiewendeszenarios).

noch 2019 sind (wie zu erwarten) die gesamten Einsparungen des Ambitionierten Szenarios höher als diejenigen des BAU-Szenarios.

Ergänzend wurde in Tabelle 15 und Tabelle 16 eine Spalte mit der durchschnittlichen jährlichen Reduktion nicht nur zwischen 2013 und 2020 sondern auch zwischen 2013 und 2019 ausgewiesen.

So verzerrt der die 2020 einsetzende Biokraftstoffproduktion bei der Energieversorgung (s.o.) nicht den bis 2019 herrschenden Trend und die beiden Szenarien sind besser miteinander ver-gleichbar.

Abbildung 19: Energieintensität (SVEN) für das Produzierende Gewerbe, ausschließlich Effizienz- bzw. Struktur-getrieben, Ambitioniertes Szenario für die Jahre 2005 - 2020, in PJ/Mrd.€₂₀₀₅

Quelle: Prognos

Tabelle 16: Kumulierte Reduktion der Energieintensität (SVEN) bzgl. Referenzzeitraum 2007 - 2012 für das Produzierende Gewerbe, Ambitioniert Szenario, in %

ex-post ex-ante Ø

'13-'20 Ø '13-'19 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 p.a. p.a.

gesetzlicher Zielwert für das Produzierende Gewerbe

1,3 2,6 3,9 5,25 6,6 7,95 9,3 10,65 1,33 1,33

Prognos (B/C/D/36/F) 6,5 9,4 11,2 13,8 25,6 28,4 31,7 32,6 4,07 4,53 Prognos (B/C/D/36/F),

unbereinigt

6,6 11,3 13,4 16,3 28,2 30,9 34,2 35,0 4,38 4,89

Determinanten

Effizienz 5,8 7,3 8,5 11,7 15,0 16,8 17,9 17,0 2,13 2,56

Effizienz + Struktur 8,8 12,2 15,0 18,4 23,5 26,5 28,8 28,5 3,56 4,11 Quelle: Prognos

2007 2010 2015 2020

SVEN[PJ/Mrd.€2005]

Effizienz

Effizienz+Struktur Prognos (B/C/D/36/F)

Prognos (B/C/D/36/F) (unbereinigt)

Für die dargestellten Ergebnisse beider Szenarien gilt, dass zwischen 2016 und 2020 die jeweiligen Effizienzeffekte den kombinierten Effekt aus Effizienz- und Struktureffekt domi-nieren – obwohl der Struktureffekt in absoluten Größen fast durchweg energieverbrauchs-senkender wirkt (vgl. Abbildung 16 und

Abbildung 17). Dies ist eine Eigenschaft der

SVEN-Berechnungsmethodik, welche nur den relativen Unterschied be-züglich der Basisperiode ausweist.

5 Anhang

5.1 Abbildungen

Abbildung 20a-g: Bruttowertschöpfung und deren Peak-to-Peak-Entwicklung, nach Sektoren, in Indexeinheiten (2005=100)

50 100 150 200 250 300

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

BWS-Index,real[2005=100]

Bergbau