Weht der Wind in die richtige Richtung? Gedanken zur Transformation des Energiesystems. Alfred Voß

Weht der Wind in die richtige Richtung?

Gedanken zur Transformation des Energiesystems

Alfred Voß

Stuttgart, 9. Oktober 2015

2 2

● Dabei setzt die Bundesregierung auf eine ideologiefreie, technologie- offene und marktorientierte Energiepolitik.

● Deutschland soll in Zukunft bei wettbewerbsfähigen Energiepreisen und hohem Wohlstandsniveau eine der energieeffizientesten und umweltschonendsten Volkswirtschaften der Welt werden.

Energiewendekonzept 2011

● Weg in das Zeitalter der erneuerbaren Energien. Die erneuerbaren Energien sollen zukünftig den Hauptanteil der deutschen

Energieversorgung bereitstellen.

● Der Energieverbrauch soll deutlich gesenkt und die Energieeffizienz erhöht werden.

 Mit sicherer, bezahlbarer und umweltschonender Energie ins Jahr 2050

Ausstieg aus der Kernenergienutzung bis 2022

Energiewendekonzept 2011

30 quantitative Zielvorgaben, unter anderem

● Reduktion der Treibhausgasemissionen bis 2020 um 40%, bis 2030 um 55% und bis 2050 um 80 bis 95% (gegenüber 1990)

● Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch 35%

bis 2020, 50% bis 2030 und 80% bis 2050

● Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch 18% bis 2020, 30% bis 2030 und 60% bis 2050

● Reduktion des Primärenergieverbrauches um 20% bis 2020 und um 50% bis 2050

● Reduktion des Stromverbrauchs um 10% bis 2020 u. 25% bis 2050

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Anteile der erneuerbaren Energien am …

Quelle: Eurostat, BMWi

Brutto-Stromverbrauch Ziele:

Brutto-Endenergieverbrauch Ziele:

Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch

Energiebedingte CO

-Emissionen in Deutschland

Quelle: Umweltbundesamt, Projektionsbericht der Bundesregierung, Energiereferenzprognose von EWI/Prognos/GWS, eigene Berechnungen

Energiebedingte CO 2-Emissionen

Ziel Sonstige Stromerzeugung

366624990 335546881 327513840 333479812 315470785 315448763 326443769 327466793 308444752 71372643 594

6

CO

-Emissionen in Europa: Ausgewählte Länder (2012)

Quelle: IEA: CO2 emissions from fuel combustion (2014 edition)

9,2

CO 2-Emissionen je Einwohner [t/capita] Energiebedingte CO₂-Emissionen je Einwohner

CO₂-Emissionen der Stromerzeugung je Einwohner

Deutschland EU-28 Dänemark Schweiz Frankreich Schweden 3,6

6,9

2,3

6,6

1,5

5,2

0,2

5,1

0,6

4,2

0,2

CO

-Emissionen in Europa: Ausgewählte Länder (2012)

Quelle: IEA: CO2 emissions from fuel combustion (2014 edition)

9,2

CO 2-Emissionen je Einwohner [t/capita] Energiebedingte CO₂-Emissionen je Einwohner

CO₂-Emissionen der Stromerzeugung je Einwohner

Deutschland Polen EU-28 Schweiz Frankreich Schweden 3,6

7,6

3,2

6,9

2,3

5,2

0,2

5,1

0,6

4,2

0,2

CO

-Vermeidungskosten der Stromerzeugung aus EE

● Keine zusätzliche Minderung der CO₂-

Emissionen im Rahmen des ETS

● Einfluß auf die

CO₂-Zertifikatepreise

2013 CO₂-Vermeidung EEG-Förderung (Differenzkosten) [Mio. t] [Mio. €]

PV 20,3 8.625

Wind-onshore 36,6 3.308

Biomasse 32,2 5.497

Entwicklung der Strompreise

Quelle: BDEW

Haushalte

Drei-Personen-Haushalt, 3.500 kWh/a

Erzeugung, Transport, Vertrieb 14,02

Steuern und Abgaben Erzeugung, Transport, Vertrieb

Industrie

Jahresverbrauch 160 – 20.000 MWh, inkl. Stromsteuer

13,93 14,30 14,55 14,01 8,63 8,83 8,98 7,85 6,91

CO2-Emissionen je Einwo

9,67 11,30 11,59 14,29 15,13 3,44 5,21 5,35 7,26 8,37

23,69

25,23 25,89

28,84 29,14

12,07

14,04 14,33

15,11 15,28

Quelle: BDEW

Quelle: BDEW

Haushalte

Drei-Personen-Haushalt, 3.500 kWh/a

Erzeugung, Transport, Vertrieb 14,02

Steuern und Abgaben Erzeugung, Transport, Vertrieb

Industrie

Jahresverbrauch 160 – 20.000 MWh, inkl. Stromsteuer

13,93 14,30 14,55 14,01 8,63 8,83 8,98 7,85 6,91

CO2-Emissionen je Einwo

9,67 11,30 11,59 14,29 15,13 3,44 5,21 5,35 7,26 8,37

23,69

25,23 25,89

28,84 29,14

12,07

14,04 14,33

15,11 15,28

Quelle: BDEW

Quelle: BDEW

Haushalte

Drei-Personen-Haushalt, 3.500 kWh/a

Erzeugung, Transport, Vertrieb 14,02

Steuern und Abgaben Erzeugung, Transport, Vertrieb

Industrie

Jahresverbrauch 160 – 20.000 MWh, inkl. Stromsteuer

13,93 14,30 14,55 14,01 8,63 8,83 8,98 7,85 6,91

CO 2-Emissionen je Einwo

9,67 11,30 11,59 14,29 15,13 3,44 5,21 5,35 7,26 8,37

23,69

25,23 25,89

28,84 29,14

12,07

14,04 14,33

15,11 15,28

Quelle: BDEW

Quelle: BDEW

Haushalte

Drei-Personen-Haushalt, 3.500 kWh/a

Erzeugung, Transport, Vertrieb 14,02

Steuern und Abgaben Erzeugung, Transport, Vertrieb

Industrie

Jahresverbrauch 160 – 20.000 MWh, inkl. Stromsteuer

13,93 14,30 14,55 14,01 8,63 8,83 8,98 7,85 6,91

CO 2-Emissionen je Einwo

9,67 11,30 11,59 14,29 15,13 3,44 5,21 5,35 7,26 8,37

23,69

25,23 25,89

28,84 29,14

12,07

14,04 14,33

15,11 15,28

Quelle: BDEW

Strombörse

Terminmarkt Jahresfuture (01.01.2007-06.03.2015)

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EEG-Förderung der erneuerbaren Energien

Quelle: BDEW 2013 0

2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000

EEG-Förderung [Mio. €]

Photovoltaik Biomasse Wind offshore Wind onshore Wasserkraft

● Auch mit EEG 2.0 werden die Kosten weiter steigen

 Durchschnittliche Vergütung für den Mix der EE-

Technologien (gemäß den vorgegebenen Ausbau- korridoren) ≈ 130 €/MWh

 Marktwert des Stroms aus Wind und PV sinkt mit weiterem Ausbau

Förderung bis 2013: rd. 81 Mrd. € zugesicherte Förderung für

Bestandsanlagen: rd. 290 Mrd. €

Wind und PV: Kostenentwicklung

Wind PV

Sinkender Marktwert von Wind- und PV Strom mit steigendem Anteil an der Deckung der Nachfrage

 resultiert aus den steigenden Systemintegrationskosten der intermittierenden Erzeugung

 hohe zeitliche Korrelation der Leistungseinspeisung

 volatiles Erzeugungsprofil mit begrenzter Vorhersagbarkeit

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Systemintegrationskosten

● Kosten für Anpassung von Erzeugung und Nachfrage und Sicherstellung der

Versorgungszuverlässigkeit

 Balancing – Kosten

 Flexibilitätskosten

 Anpassungskosten

 Backup Kapazitätskosten

● Netzseitige Kosten

 Netzanbindung

 Netzausbau und Netzertüchtigung (Übertragungs- und Verteilnetz)

Profile cost

 Systemintegrationskosten abhängig von

 Charakteristischen Eigenschaften der Stromerzeugung aus Wind und PV

 Strukturen und übrigen Komponenten der Elektrizitätssystems

Quelle: L. Hirth

Systemkosten

0 50 100 150 200 250

Nuclear Hard Coal Gas (CCGT) Wind Onshore

Wind Offshore

PV Large PV Residential

[€/MWh]

Systemintegr.-Kosten Erzeugungskosten

1)

1) 30% Stromverbrauchsanteil LZV

Discount Rate 7 % , Carbon price 45 €/ton CO₂

Wettbewerbsfähigkeit von Wind und PV auch in Zukunft nicht zu erwarten

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Dekarbonisierung der Elektrizitätsversorgung

● Nettostromverbrauch 450 TWh/a

● Ressourcen EE wie in Deutschland

● Kein Stromaustausch

● Integrations-/ Flexibilisierungsoptionen (Speicher, Einspeisemanagement, DSM)

● Reduktion der CO₂-Emissionen um 80%

Ein Systemvergleich

0 50 100 150 200 250

ohne KE mit KE ohne KE mit KE 80 % Erneuerbare ohne Wind und PV

Installierte Erzeugungsleistung [GWel]

Kernenergie Braunkohle Steinkohle

Erdgas Biomasse Wasserkraft

Pumpspeicher Windkraft Photovoltaik

0 10 20 30 40 50 60 70 80

ohne KE mit KE ohne KE mit KE 80 % Erneuerbare ohne Wind und PV Jährliche Systemkosten [Mrd. € 2015] ohne Kosten Basisnetz

CAPEX Konv.

OPEX Konv.

CAPEX EE OPEX EE Netzausbau Flexibilisierung Ø Kosten der Strombereitstellung [€/MWh]

163 160 90 79

Systemkosten der Elektrizitätsversorgung

16

Prof. Dr.-Ing. A. Voß Energiewende 27.03.2012 17

/

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Auch in Zeiten der Energiewende gibt es (enormen) Bedarf an methodisch fundierter,

interdisziplinärer wissenschaftlicher

Energiesystemanalyse

Aufgaben und Herausforderungen

für die nächsten 25 Jahre des IER