Alternativen im StromMix 2020 und CO2 -Einsparung

Präsentation zum Thema: "Alternativen im StromMix 2020 und CO2 -Einsparung"—  Präsentation transkript:

1 Alternativen im StromMix 2020 und CO2 -Einsparung
AKE2008H_07 Alternativen im StromMix und CO2 -Einsparung Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D Saarbrücken EU - Germany Tel.: (49)  0681/ ; Fax / (für größere Dateien) Homepage: AKE2008H_06Luther_Alternativen-imStromMix2020.ppt

2 2. Was tun Energiewende 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln
2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005, - und anderswo [Keilhacker] 2.2 Geplante CO2 Einsparung in BRD bis 2020, IEKP („Meseberger Beschlüsse“) .21 Gesamte CO2 Einsparung; [Keilhacker] .22 Elektrizitätsbereich: UBA Szenario „Priorität AKW-Ausstieg“ StromMix-Szenen mit anderen Prioritäten .24 Kraftwärmekopplung: Hoffnungsträger – oder weiteres Subventionsloch

3 Wir dürfen jetzt keine Zeit mehr verlieren,
1. Problemdruck Falling -1 bis -3%/a Im Klartext: Wir dürfen jetzt keine Zeit mehr verlieren, sonst lässt sich auch das Ziel 550 ppm CO2equ nicht mehr erreichen Quelle: „Stern Report“, Folie 4:

4 2. Was tun Was tun was tun wir und was haben wir bereits getan

5 Das Integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesregierung (IEKP)
2.2 weitaus stärkere Anstrengungen sind nötig: Das Integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesregierung (IEKP) (Meseberger Beschlüsse) Die Ausgangslage: CO2eq –Emissionen in BRD [Keilhacker] Die Gesamtheit der geplanten CO2-Einsparungen [Keilhacker] CO2 Einsparungen im Elektrizitätsbereich bei Priorität Atomausstieg Naheliegende Alternative Größere CO2 – Einsparung, da andere Prioritäten

6 Ausgangssituation: Treibhausgase und CO2 in 1990 und 2005
2.20 Ausgangssituation: Treibhausgase und CO2 in 1990 und 2005 *) Für das Treibhausgas-Minderungsziel im Rahmen des Kyoto-Prozesses wird je nach emittiertem Gas das Basisjahr 1990 bzw zugrunde gelegt Datenquelle: BMWi - Energiedaten Tabelle 10 (letzte Änderung: ), Quelle: BMWi, Energiedaten: Speicher: BMWi_Energidaten-Exzerpt-fürVorlesung.xls!“CO2“

7 QuellKategorien : CO2 (kein CO2equ) in 1990 und 2005
Urquelle der Daten: BMWi Energiedaten,Tabelle 9, letzte Änderung: Speicher: BMWi_Energidaten-Exzerpt-fürVorlesung.xls!“CO2“

8 Treibhausgasemissionen in Deutschland nach Sektoren
2005 Quellen: UBA, Berechnungen des Öko-Instituts. BQuelle: UBA 2008: „Politikszenarien für den Klimaschutz IV – Szenarien bis 2030“ ; Abb.2-2, p.73, ClimateChange Heft 1 (2008), ISSN , Link : Speicher:UBA_CC _Politikszenarien-fuerKlimaschutzIV_Szenarien-bis2030AD.pdf

9 a) Geplante zusätzliche CO2eq-Einsparung bis 2020
2.21 a) Geplante zusätzliche CO2eq-Einsparung bis 2020 davon CO2 Einsparung in Stromerzeugung und Stromverbrauch: ca Ausgangslage 1990: % = [Mt CO2_equ] CO2eq Einsparung bisher: ca. 19% Geplante weitere Einsparung: % = [Mt CO2_equ] Einsparung 2020 /1990: % Quelle: Hintergrundpapier für „Das integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesre¬gierung“ vom Dezember 2007, Tabelle 1, p.10) Link zur Urquelle:

10 Quelle: Link zur Urquelle:
Hintergrundpapier für „Das integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesre¬gierung“ vom Dezember 2007, Link zur Urquelle:

11 Urquelle der Daten: UBA_CC2007nr5_40%CO2-Senkung-bis2020_74p.pdf zitiert als: /UBA_CC2007nr5/

12 BQuelle:/UBA_CC2007nr5/ , Abb.1, p. 4
BRD: Energiebedingte CO2-Emissionen in den volkswirtschaftlichen Sektoren Ist-Werte für 1990 und 2005 2020 UBA-Szenario für 2020 (mit AtomAusstieg). 948 795 575 - 39 [Mt CO2] [Mt] (noch nicht übernommen) [Mt ] Quelle: UBA Berechnungen 2007. BQuelle:/UBA_CC2007nr5/ , Abb.1, p. 4

13 Technische Bemerkung zu den Istwerten 2005:
„Energiewirtschaft“ = Stromerzeugung + Fernwärme 362 [ Mt CO2] = “ “ Wir betrachten später Alternative Szenen im Bereich Stromerzeugung, mit dem Referenzwert 326 [Mt CO2] als Istwert 2005.

14 Erneuerung fossile Kraftwerke
Mit den detaillierten Vorhaben (1.Teil) Maßnahmentitel: bis 2020 CO2 [Mt] Erneuerung fossile Kraftwerke -15 Emissionshandel – NAP II sowie neue Regelungen ab 2013 Erneuerbarer Energien Stromerzeugung -54 Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes, Förderkonzept Repowering Windkraft Onshore, Energieleitungsausbaugesetz, Ausweisung Vorranggebiete Wind-Offshore, Einspeiseregelung für Biogas Kraft-Wärme-Kopplung -14 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz, Förderung KWK im Erneuerbare-Energien-Gesetz Gebäudesanierung und Heizungsanlagen -31 CO2-Gebäudesanierungsprogramm, Novelle EnergieeinsparVO, Novelle HeizkostenVO, Erleichterung Contracting, Energetische Modernisierung der sozialen Infrastruktur, Programm zur energetischen Sanierung von Bundesgebäuden Erneuerbare Wärme -9 Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz, Marktanreizprogramm für erneuerbare Wärme im Altbaubestand Quelle: Hintergrundpapier für „Das integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesre¬gierung“ vom Dezember 2007, Tabelle 1, p.10) Link zur Urquelle:

15 Sonstige Treibhausgase (Methan, N2O, F-Gase)
Mit den detaillierten Vorhaben (2.Teil) Stromeinsparungen -26 Top-Runner-Ansatz bei Umsetzung der Öko-Design-Richtlinie, Förderprogramme für Klimaschutz und Energieeffizienz, Energieverbrauchskennzeichnung von Geräten, Ersatz von Nachstromspeicherheizungen, Intelligente Messverfahren für Stromverbrauch, Beschaffungsleitlinien für die öffentliche Hand bei energieeffizienten Produkten und Dienstleistungen Verkehr -34 CO2 – Strategie Pkw, Ausbau von Biokraftstoffen, Umstellung der Kfz-Steuer auf CO2-Basis, Verbrauchskennzeichnung für Pkw, Verbesserte Lenkungswirkung der Lkw-Maut, Einbeziehung Flugverkehr in Emissionshandel, Maßnahmen beim Schiffsverkehr, Ausbau Elektromobilität Sonstige Treibhausgase (Methan, N2O, F-Gase) -36 Chemikalienklimaschutzverordnung, Beendigung der Ablagerung unvorbehandelter Abfälle, Rückgang Emissionen aus Kohlebergbau Summe -219 davon CO2 Einsparung in Stromerzeugung und Stromverbrauch: ca Quelle: Hintergrundpapier für „Das integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesre¬gierung“ vom Dezember 2007, Tabelle 1, p.10)

16 CO2 Einsparung im Strombereich trotz Atomausstieg
2.22 CO2 Einsparung im Strombereich trotz Atomausstieg 1. Die CO2 –Einsparungen wurden vom UBA nach einem eigentümlichen, unnötig komplizierten, „politisch vorteilhaften“ Verfahren den einzelnen Maßnahmen zugerechnet; 2. Erkenntnisse nach Rekonstruktion: Der Abbruch der Kernenergie ist tatsächlich berücksichtigt, obwohl er nicht erwähnt wird Die bedeutendste Maßnahme (mit der größten CO2-Einsparung) ist versteckt in der unscheinbaren 1.Zeile: „Erneuerung fossiler Kraftwerke“ Die Summe der CO2-Einsparungen ist rechnerisch ok . Wir betrachten im folgenden die Zuordnung der CO2-Einsparungen nur für den Strombereich.

17 Obige Daten habe ich übernommen, und
Die diskussionsfähigen Strukturdaten finden sich erst im Anhang der UBA-Studie: Obige Daten habe ich übernommen, und ihre inneren Beziehungen in einer Excel Tabelle rekonstruiert, Beispiel für „innere Beziehungen“: z.B.: CO2 Emissionen = Brennstoff_Emissionsfaktor * Brennstoffeinsatz Sp5 = Sp2 * Sp4 und Sp9 = Sp2 * Sp ) und durch Ermittlung von spezifischen Werten (Wirkungsgrade) verallgemeinerungsfähig gemacht . UrQuelle: /UBA_CC2007nr5/ Anhang 3, p. 70

18 Rekonstruktion des UBA CO2-Einsparfaktor
Motto:„Ist es auch Unsinn so hat es doch Methode“ Rekonstruktion des UBA CO2-Einsparfaktor (RestCO2-Emission der Neuen Stromerzeugung + Gesamt CO2-Ersparnis) F_UBA = (Neue Stromerzeugung + StromEinsparung) bei der UBA Szene „Priorität Atomausstieg“ ergibt sich der Zahlenwert: F_UBA = ( ) / ( ) [ Mt CO2 /TWh] = 0,567 Bei der Bestimmung der EinzelBeiträge zur CO2 –Einsparung muss dann der jeweilige Emissionsfaktor von F_UBA wieder abgezogen werden. z. B: 1. Einzelbeitrag der Neuen Gaskraftwerke in 2020 AD: sie erzeugen 133 TWh/a mit 0,297 [Mt CO2/TWh] ; also Restemission: 0,297 * 133 = 40 Mt CO2 sie ersparen dadurch *(+ F_UBA - 0,297) =133 * (0,567- 0,297) = 36 Mt CO2 2. Einzelbeitrag der Stromeinsparung in 2020 AD: Es werden eingespart 71 TWh/a mit 0 [Mt CO2/TWh]; also Restemission = : 0 * 71 = 0 Mt CO2 CO2 Einsparung: *(+ F_UBA - 0) = * 0, = Mt CO2 ISpeicher (aber mit anderer Vorzeichen-Konvention): Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_DspF1“

19 Mein Kommentar: 1. Man sollte nicht versuchen, den UBA CO2- Einsparfaktor wissenschaftlich zu verstehen. Er verdunkelt mehr als er erhellt. 2. Der UBA CO2- Einsparfaktor kann jedoch einfach nachvollzogen werden, wenn man sich die folgenden Regeln auferlegt: - verberge den negativen Einfluss des Atomausstieges auf die CO2-Einsparung - verstecke die gigantischen Änderungen im fossilen StromMix - alle „Schönheit“ für die Guten (RE und Stromeinsparung) 3. In der Summe ist alles ok. Nur der ungewohnt niedrige absolute Zahlenwert von F_UBA= 0,567 [kg CO2/ kWhel] deutet auf eine „Spitze des Eisberges“ hin. 4. Wissenschaft soll offenlegen und erklären Daher halte ich für jeden Energieträger die Einzelbilanzierung der CO2 –Produktion 2005 und 2020 AD die spezifischen Emissionen zur Stromerzeugung in [kg CO2/ kWh] für eine angemessene und informative Beschreibung des geplanten Umbaues im StromMix.

20 1. Das UBA Szenario 2020 AD : Priorität Atomausstieg
CO2-Emissionen = BrennstoffEmissionsfaktor * BrennstoffEinsatz Rekonstruktion aus UBA-Tabelle. Es ergeben sich (natürlich) die gleichen Werte wie im Original. Die Platzhalter wurden im Hinblick auf eine Übertragung auf andere Szenen, d.h. andere Prioritäten, eingefügt. ISpeicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_DspF1“

21 Einsparung 2020 -2005 im Strombereich:
Ergebnisse des UBA Szenario 2020: Priorität Atomausstieg Einsparung im Strombereich: -114 Mt CO2 - 9.1 % von CO2eq (1990) Aktionen bis 2020: 1. Atomausstieg wie geplant 2. 1/3 Ausstieg aus der Kohle ( Braunkohle auf 2/3, Steinkohle auf 0,57 ) 3. Verdoppelung des Erdgaseinsatzes (auf das 2.4 fache) 4. Mutiger Ausbau der RE (Regenerativen Energien) aus das 2.2 fache 5. Mutige Stromeinsparung Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_Display“

22 2. Verallgemeinerung zur Behandlung anderer Prioritäten
2.23 2. Verallgemeinerung zur Behandlung anderer Prioritäten Ausgangspunkt: UBA GrundSzenario 2020, und zwar insbesondere: Stromeinsparung Ausbau der RE (RE =regenerativen Energien) Wirkungsgrade der Kraftwerke in 2020 AD massiver Ausbau der Gaskraftwerke Abänderung: Mehrere Szenen des StromMixes in 2020 mit den Prioritäten: Atomausstieg (= ursprüngliche UBA – Szene) Klimaschutz Versorgungssicherheit Kosten

23 UBA Szenario wird verallgemeinert und andere Szenen (=StromMixe) eingesetzt und die daraus folgenden CO2-Emissionen registriert. (1) Bilde Wirkungsgrad eta aus UBA2020 Daten für jeden Energieträger. eta = Stromerzeugung / BrennstoffEinsatz (1) (2) Das nach (1) ermittelte eta wird auch für andere Szenen angewandt („gesetzt“); dann kann aus der Stromerzeugung und eta die CO2-Emission errech- net werden: CO2-Emissionen = BrennstoffEmissionsfaktor * ( Stromerzeugung / eta ) (2) (3) Weiterhin (nicht so wichtig) : Setze die im UBA Szenario nach 2020 übernommenen Kraftwerke als maximales“Ist 2005“. Was im Energiemix 2020 darüber hinausragt wird als „neues“ Kraftwerk verbucht.

24 Detaillierte Durchführung der Rechnung:
1. Errechne Wirkungsgrade eta des UBA-Szenarios eta = Stromerzeugung / BrennstoffEinsatz ISpeicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_DspF1“

25 2. Errechne CO2-Emission aus gesetztem eta und Stromerzeugung
Das aus UBA-Szenario ermittelte eta wird auch für andere Szenen angewandt („gesetzt“) : CO2-Emissionen = BrennstoffEmissionsfaktor * Stromerzeugung / eta Setze die im UBA Szenario nach 2020 übernommenen Kraftwerke als maximales“Ist 2005“ ISpeicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_DspF1“

26 .....und 4. die daraus folgenden CO2-Emissionen registriert.
3. In dieses Szenario werden nun andere Szenen (=StromMixe) eingesetzt...... Sz e ne neue Wer- te neue Wer- te .....und die daraus folgenden CO2-Emissionen registriert. ISpeicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_DspF1“

27 Beispiel: Szene „Klimaschutz + “
ISpeicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_DspF1“

28 Ergebnisse der Szene Klimaschutz +
im Rahmen des UBA GrundSzenario 2020 Einsparung im Strombereich: -260 Mt CO2 % von CO2eq (1990) Aktionen bis 2020: 1. AKW‘s laufen weiter + zusätzlich kleiner Zubau (25%) 2. Voller Ausstieg aus der Kohle ( Braunkohle weg, Steinkohle weg ) 3. Erdgaseinsatz (2.4 fach) , wie UBA Szenario 4. RE (2.2 fach) , wie UBA Szenario 5. Stromeinsparung , wie UBA Szenario Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_Display“

29 -227 Mt CO2 - 18.5 % von CO2eq (1990) Ergebnisse der Szene Klimaschutz
im Rahmen des UBA GrundSzenario 2020 Einsparung im Strombereich: -227 Mt CO2 % von CO2eq (1990) Aktionen bis 2020: 1. AKW‘s laufen weiter , aber kein Zubau 2. Voller Ausstieg aus der BraunKohle, Steinkohle auf 1/3 ) 3. Erdgaseinsatz (2.4 fach) , wie UBA Szenario 4. RE (2.2 fach) , wie UBA Szenario 5. Stromeinsparung , wie UBA Szenario Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_Display“

30 Ergebnisse der Szene: Versorgungssicherheit und Klimaschutz
im Rahmen des UBA GrundSzenario 2020 Einsparung im Strombereich: -151 Mt CO2 % von CO2eq (1990) Aktionen bis 2020: 1. AKW‘s laufen weiter , aber kein Zubau (0%) 2. Heimische Braunkohle bleibt, Ausstieg nur aus Steinkohle 3. Erdgaseinsatz reduziert, sogar weniger als heute 4. RE (2.2 fach) , wie UBA Szenario 5. Stromeinsparung , wie UBA Szenario Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_Display“

31 Ergebnisse der Szene: Business as usual (StromMix wie 2005)
nur Ersatz mit besseren Kraftwerken gemäß UBA GrundSzenario 2020 Einsparung im Strombereich: -50 Mt CO2 - 4,1 % von CO2eq (1990) Aktionen bis 2020: 1. AKW‘s laufen weiter , kein Zubau (0%) 2. Braunkohle und Steinkohle unverändert , Ersatz alter Kraftwerke wie UBA-Szenario, aber kein Zubau 3. Erdgaseinsatz unverändert, wie heute , Ersatz alter Kraftwerke wie UBA-Szenario, aber kein Zubau 4. RE unverändert , 5. keine Stromeinsparung Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „tmp_Display“

32 3. Übersicht über verschiedene Szenen zum UBA-Grundszenario

33 mit anderen Prioritäten
Alternative StromMix- Szenen zum UBA-Grundszenario mit anderen Prioritäten Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „Dsp_Kop“

34 Alternative Szenen und ihre Wirkung auf die gesamte CO2eq –Einsparung 2020 zu 1990
Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „Dsp_Kop“

35 StromMix Szenen im Vergleich zur BAU –Szene
( CO2eq –Einsparung 2020 zu 1990 ) BAU =Business as usual, normale Modernisierung Speicher: Szenen-zu_CO2-Sparen-bis2020_UBA2007_ xls ! „Dsp_Kop“

36 Zum (vollständigen !) Atomausstieg
CO2 Mehremission 160 Mt/a CO2 ( = 13.0% bzgl. CO2eq 1990 [= 1232 Mt/a]) ersparten die AKW‘s im Vergleich zur „historischen Alternative“ =„hätte man seinerzeitigen StromMix statt AkW‘s gebaut und damit den gleichen Stom produziert “) 112 Mt/a CO2 ( = 9.1% bzgl. CO2eq 1990) Mehremission bei Ersatz durch StromMix mit 60% SteinKohle und 40% Erdgas (DPG –Studie) Alternative StromMix- Szenen im UBA-Grundszenario 2020: Mt/a CO2 ( = 10.0%) bei Szene „Klimaschutz“ statt „AKW-Ausstieg +“ (163 [TWh] Atom statt 100 BraunK, 30 SteinK, 33 (= 20%) Gas) bei mäßigem AKW Zubau: 146 Mt/a CO2 ( = 11.9%) bei Szene „Klimaschutz +“ statt „AKW-Ausstieg +“ ( = 209 [TWh] Atom statt 100 BraunK, 76 SteinK, 33 (= 16%) Gas)

37 Ein kleiner Unterschied:
DPG – Studie : AKW‘s [163 TWh/a] werden durch neue (wählbare!) Kraftwerke ersetzt. (z.B. 60% Steinkohle, 40% Erdgas ) AKW‘s beibehalten ergibt dann stattdessen 112 Mt CO2 UBA–Szenario mit Szene AtomAusstieg: AKW‘s werden durch Einsparung und Erneuerbare (RE) ersetzt. UBA– GrundSzenario mit Szene Klimaschutz: AKW‘s beibehalten ergibt dann die Möglichkeit , mit Einsparung und RE statt AKW‘s die großen CO2-Emittenten zu ersetzen

38 Satz: Wenn sich das dann lässt sich ebenso gut
auf dem UBA Szenario basierende Programm der Bundesregierung (Meseberger Beschlüsse, Bali Konferenz, 40 % weniger CO2 in 2020 bei Priorität AtomAusstieg) verwirklichen lässt, dann lässt sich ebenso gut mit geringerem Aufwand und sogar kostengünstiger auch ein 50+% CO2-Einsparziel bis 2020 erreichen. Anmerkung: Bei anhaltend hohen Energiepreisen sollte man die mutigen Annahmen des UBA bzgl. Stromeinsparung und Ausbau der RE durchaus als realistisch ansehen.

39 Nicht kleckern , sondern klotzen! und sofort mit aller Kraft
Zusammenfassung: 1. Das 2005 Ziel (- 25% CO2) wurde grandios verfehlt. 2. Das schwache 2008/12 Kyoto - Ziel (- 21% CO2eq) wird vermutlich erreicht. 3. Das 2020 Ziel (- 40% CO2 eq) erscheint aus bisheriger Erfahrung unrealistisch, könnte jedoch wg. der hohen Energiepreise erreicht werden. 4. Priorität Atomausstieg kostet satte 10% -Punkte CO2eq . Wenn sich mit dem UBA Szenario bei Priorität AtomAusstieg 40 % weniger CO2 in verwirklichen lässt, dann lässt sich bei Abkehr von dieser Priorität auch ein 50+% CO2-Einsparziel bis 2020 erreichen. 5. Kraftwärmekopplung: Sehr Interessante Ansatzpunkte ! Die anspruchslose Sub ventionierung führt jedoch insgesamt eher zu einem Flop Große Lösungen: Passivhaus, Solarstrom-Import, Offshore-Wind Nicht kleckern , sondern klotzen! Wichtig ist: den weiteren Anstieg des CO2 stoppen. und sofort mit aller Kraft

40 Homepage : http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/

41 Reserve