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EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 1 Andreas Jung Anforderungen einer verlässlichen und sicheren Energieversorgung. 12. Januar 2012, Hofheim am Taunus.

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1 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 1 Andreas Jung Anforderungen einer verlässlichen und sicheren Energieversorgung. 12. Januar 2012, Hofheim am Taunus

2 2 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Die Gesellschafter der Deutschen Energie-Agentur. Vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Einvernehmen mit: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung dena Bundesrepublik Deutschland KfW Bankengruppe Allianz SE Deutsche Bank AG DZ BANK AG Stephan Kohler – Vorsitzender Andreas Jung Geschäftsführung 50 % 26 % 8 %

3 3 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Die Kompetenz- und Handlungsfelder der dena.

4 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 4 Energiepolitische Rahmenbedingungen.

5 5 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Weltweiter Energiebedarf (New Policies Scenario). Quelle: IEA, World Energy Outlook 2011 Sonstige EE Biomasse Wasserkraft Kernkraft Erdgas Erdöl Kohle New Policies Scenario: Der globale Energiebedarf erhöht sich von 2009 bis 2035 um 40 %, Anstieg um durchschnittlich 1,3 % pro Jahr. (Current Policies Scenario: Erhöhung um 51 % von 2009 bis 2035, Anstieg um 1,6 % pro Jahr).

6 6 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Globale Entwicklung der energiebedingten CO 2 -Emissionen in den klimapolitischen Szenarien. Energieeffizienzsteigerungen und der Einsatz bestehender CO 2 -armer Technologien mittel- und langfristig wichtigste Faktoren für Emissionsreduktionen. Flankierend weiterer technologischer Fortschritt notwendig. Reduktion der CO 2 -Emissionen im 450 Szenario durch: Quelle: IEA, World Energy Outlook 2011

7 7 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Energie- und klimapolitische Ziele in der EU. Gipfeltreffen der Staats- und Regierungschefs der EU am Bis 2020 Reduktion des Primärenergieverbrauchs um 20 %. Bis 2020 Steigerung des Anteils Erneuerbarer Energien auf 20 %. Bis 2020 Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 20 % gegenüber EU-Richtlinie zum Ausbau der Erneuerbaren Energien (2009). Ziel: 20 % Anteil Erneuerbare Energien am Endenergieverbrauch bis Deutschland: Steigerung auf 18 %. Energiegipfel der Staats- und Regierungschefs der EU am Vollendung des Energiebinnenmarktes bis Beschleunigter Ausbau der Energienetze und Kuppelstellen. Keine verbindlichen Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz um 20 % bis 2020 vereinbart.

8 8 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Das Energiekonzept der Deutschen Bundesregierung (I). Mit ihrem Energiekonzept formuliert die Bundesregierung Leitlinien für eine bis 2050 reichende Gesamtstrategie, die den Weg in das Zeitalter der erneuerbaren Energien beschreibt. Ausstieg aus der Kernenergienutzung in Deutschland bis Zentrale Zielsetzungen und Maßnahmen: Reduktion der Treibhausgasemissionen bis 2020 um 40 % und bis 2050 um 80 % (ggü. 1990). Senkung des Primärenergieverbrauchs um 20 % bis 2020 und um 50 % bis 2050 (ggü. 2008) sowie Ausschöpfung der Effizienzpotenziale in privaten Haushalten und im öffentlichen Bereich. Steigerung der Energieproduktivität um durchschnittlich 2,1 %. Reduktion des Wärmebedarfs um 20 % bis 2020 und um 80 % bis Verdopplung der energetischen Sanierungsrate auf 2 % zur Erreichung eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands bis 2050.

9 9 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Das Energiekonzept der Deutschen Bundesregierung (II). Reduktion des Stromverbrauchs um 10 % bis 2020 und um 25 % bis 2050 (ggü. 2008). Elektrofahrzeuge in Deutschland: 1 Million bis 2020, 5 Millionen bis Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch auf 18 % bis 2020 und auf 60 % bis Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch: 35 % bis 2020 und 80 % bis ca. 30 % des Stromverbrauchs wird importiert. Beschleunigung des Ausbaus der Offshore-Windleistung auf 25 GW bis 2030 sowie Ausbau der Netzinfrastruktur (Nord-Süd-Trassen). Beschleunigung des Ausbaus der Netzinfrastruktur, dazu Bündelung der Planungs- und Genehmigungszuständigkeit für Hochspannungsleitungen bei der Bundesnetzagentur.

10 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 10 Energieeffizienz – Der Schlüssel für eine nachhaltige und damit zukunftsfähige Energieversorgung.

11 11 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Endenergieverbrauch nach Sektoren in Deutschland Quelle: Energiedaten, BMWi 08/2011 Gesamtverbrauch: TWh

12 12 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Wirtschaftliches Einsparpotenzial Endenergie. Quelle: Nationaler Energieeffizienz Aktionsplan vom ; Ergebnisse einer Studie der Prognos AG. Gesamtes Potenzial: 346,4 TWh (= ~ 14 % des Gesamtverbrauchs 2010).

13 13 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Zentrale Bedeutung des Gebäudebereichs – Endenergieverbrauch in Deutschland. Ca. 35 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland entfallen auf den Gebäudebereich.

14 14 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Energieträgeranteile für Raumwärme in Deutschland – Anteil Öl und Gas von ca. 75 %. Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, Daten des BMWI, 2011 Energieträger 2008 bezogen auf den Endenergieverbrauch für Raumwärme. Hohe Importquote bei den fossilen Energieträgern des Wärmesektors. Wohlstand und Wertschöpfungspotentiale fließen dabei aus Deutschland ab.

15 15 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Das Energiekonzept der Bundesregierung – Die Zielsetzungen für den Gebäudebereich. Gebäudebestand bis 2050 nahezu klimaneutral. Reduzierung Wärmebedarf bis 2020 um 20 % und Primärenergiebedarf bis 2050 um 80 %. Verdopplung Gebäudesanierungsrate von 1 % auf 2 %. deutliche Erhöhung Anteil erneuerbarer Energie am Wärmebedarf. Entwicklung eines Sanierungsfahrplans 2020 – Primärenergiebedarf Wärmebedarf

16 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 16 Entwicklung des Stromsystems.

17 17 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Entwicklung der Stromnachfrage in Deutschland. Bruttostromnachfrage inkl. Kraftwerkseigenverbrauch und Netzverluste Quellen: Szenario Sinkende Stromnachfrage: ewi / Prognos Energieszenarien für den Energiegipfel 2007 und BMU-Leitstudie 2007 (ab 2020); Szenario Konstante Stromnachfrage: ewi / Prognos: Energiereport IV 2005, Ölpreisvariante

18 18 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Entwicklung der erneuerbaren Energien (EE) in der Stromversorgung in Deutschland. Quelle: BMU Leitszenario (2010) Leitstudie 2010: Verdopplung der installierten Leistung von 2010 auf Wind und PV sind tragende Säulen.

19 19 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Abfrage der Informationen bei: Ministerien der Bundesländer ÜNB Internetrecherche Unter Verwendung der ermittelten EE-Ausbauzahlen und den Vollaststunden aus der BMU-Leitstudie 2010 erzeugen die EE in 2020 eine Arbeit von 314,4 TWh. Bezogen auf die Entwicklung der Bruttostromnachfrage bedeutet dies einen Anteil von: 57,5 % (bei Lastreduktion* um 10 %, Ziel der Bundesregierung) 56,2 % (bei Lastreduktion* um 8 %, BMU Leistudie 2010) 51,7 % (bei konstanter* Stromnachfrage) * Ausgangswert ist Bruttostromnachfrage 2008: 608 TWh Erwartungen und Zielsetzungen der Bundesländer für die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien im Jahr 2020.

20 20 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. dena-Annahmen zur Entwicklung der KWK in Deutschland. Weiterhin hohe Bedeutung großer KWK Anlagen (> 20 MW). Vor dem Hintergrund der aktuellen Markteinführungs- bzw. Marktausbaustrategien ist bei den Mini und Mikro KWK eine Prognose über 2020 hinaus derzeit nicht möglich.

21 21 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Entwicklung der verfügbaren gesicherten Leistung im Szenario Sinkende Stromnachfrage MW

22 22 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Kraftwerksstandorte in Deutschland. Bestehende Übertragungsnetze stoßen vor allem auf Nord-Süd- und Ost-West-Trassen an ihre Kapazitätsgrenze, wenn erneuerbare Energien effizient integriert werden sollen. Bestehende fossile oder nukleare Energie- erzeugungskapazitäten befinden sich vor allem nahe der Lastzentren im Westen und Süden Deutschlands. Der Ausbau erneuerbarer Energien (vor allem der Wind- Energie) führt zu regionaler Verlagerung der Erzeugungs- Kapazitäten in den Norden Deutschlands. Dieser Trend wird sich durch die bereits geplanten Offshore Anlagen noch verstärken. Quelle: UBA, 2009

23 23 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Zielsetzungen der Bundesländer für den Ausbau der Windenergie bis 2020 in GW (bottom up-Analyse). Installierte Leistung 2010: ca. 27 GW Starke Konzentration der installierten Kapazitäten im Norden und Osten Deutschlands. Beispiel Sachsen-Anhalt: Installierte Leistung 2010: ca. 3,5 GW, Windenergieerzeugung beträgt ca. 47 % des Nettostromverbrauchs (2010) Ausbauplanungen der Bundesländer bis 2020: 85,5 GW Onshore: 68,5 GW Offshore: 17,0 GW Verteilnetzebene: Ausbaubedarf zur Netzintegration der Windenergieanlagen. Übertragungsnetzebene: Ausbaubedarf zum Transport der Leistung in die Lastzentren im Westen und Süden Deutschlands. BY: 2,4BW: 3,3 TH: 2,3 S: 1,6 H: 3,3 RP: 1,8 SL: 0,2 BB: 7,0 B: 0,1 SA: 6,0 NI: 22,2 onshore: 14,2 offshore: 8,0 MV: 5,9 onshore: 2,9 offshore: 3,0 NRW: 10,3 SH: 19,0 onshore: 13,0 offshore: 6,0 HB: 0,2 HH: 0,1 Quelle: Ministerien der Bundesländer, ÜNB, Internetrecherche

24 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 24 Ausbaubedarf auf Übertragungs- und Verteilnetzebene zur Integration der EE in das Stromnetz.

25 25 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. dena-Netzstudie II: Zielsetzung. Untersuchung geeigneter Systemlösungen für das Stromversorgungssystem in Deutschland bis 2020/2025: Vollständige Integration der Stromerzeugung aus erneuerbarer Energien. Vollständige Lastdeckung in Verbindung mit einem marktgetriebenen Einsatz des konventionellen Kraftwerksparks. Berücksichtigung der Anforderungen des europäischen Stromhandels. Veröffentlichung im November 2010

26 26 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Netzausbaubedarf der Hauptszenarien (Trassen) und Netzkostenvergleich. Quelle: dena-Netzstudie II, 2010 Netzausbaubedarf Jährliche Netzkosten im Jahr 2020

27 27 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Netzausbau: Insbesondere Nord-Süd-Trassen notwendig. Quelle: BDEW 2011

28 28 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Integration der erneuerbaren Energien in das Stromnetz – Veränderungen auf der Einspeiseebene. Veränderung der Erzeugungsstruktur: Bisher: Stromproduktion in großen konventionellen Kraftwerken und Einspeisung auf der Übertragungsnetzebene. Zukünftig: Stetig steigender Anteil der EE. Diese speisen fast ausschließlich auf Verteilnetzebene ein. Systemintegration EE: Ausgleich der fluktuierenden Erzeugung EE ist aus Gründen der Netzstabilität notwendig. Die Verteilnetzebene muss neue Aufgaben übernehmen, zunehmender Ausbaubedarf. Analysebedarf, ob die geltende Anreizregulie- rungsverordnung (ARegV) Ausbauinvestitionen in auskömmlicher Weise ermöglicht. Quelle: BNetza - Monitoringbericht (2009/2010).

29 29 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. dena-Verteilnetzstudie: zentrale Zielsetzungen. Analyse der aktuellen Netzsituation auf Verteilnetzebene unter Berücksichtigung von realen Netzdaten und EE-Ausbauplanungen. Bestimmungen des notwendigen Netzaus- und Netzumbaus auf Verteilnetz- ebene in Folge des Umbaus des Stromversorgungssystems für 2015, 2020 und Ausblick 2030: Analyse realer Teilnetze in ausgewählten Untersuchungsregionen. Bestimmung des Anpassungsbedarfs für ganz Deutschland. Untersuchung der Auswirkungen von innovativen Netzkonzepten auf den Netzausbau- und Netzumbaubedarf. Abschätzung des Investitionsbedarfs auf Verteilnetzebene und Abgleich mit bestehenden energiewirtschaftlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen. Diskussion der zukünftigen Rolle der Verteilnetze: im Rahmen der Systemführung. zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen. Veröffentlichung der Studie Ende 2012.

30 30 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Potenzial von Flexibilisierungsoptionen. Wirkung einer zukünftig verbesserten Prognosegüte der Windstromeinspeisung. Demand-Side-Management (DSM): Potenziale und ihre Marktintegration. Marktgetriebener Einsatz von Speichern zur Netzentlastung.

31 31 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Demand-Side-Management (DSM). Zeitliche Steuerung der Nachfrage (Lastverschiebung, Lastreduktion/ Lasterhöhung). Ziel: Anpassung der Nachfrage an die Erzeugung aus erneuerbaren Energien. Nutzen: Glättung der Residuallastkurve im Tagesverlauf (gleichmäßige Kraftwerksauslastung). Bereitstellung von Regelenergie, Bilanzkreisausgleich (Netzstabilisierung). Reduzierung der Jahreshöchstlast (dadurch geringere gesicherte Leistung nötig).

32 32 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Energiespeicher im Energieversorgungssystem. Ausgleichsfunktion im Stromerzeugungssystem. Stromspeicherung zu Schwachlastzeiten. Ausspeicherung der Energie während Hochlastzeiten (Verbrauchsspitzen). Bereitstellung von Systemdienstleistungen. Regel- und Reserveenergie zum kurzfristigen Ausgleich von Abweichungen zwischen Stromerzeugung und Last. ggf. Bereitstellung von Blindleistung. ggf. Ausgleich von Netzengpässen (Redispatch). Lastverlagerung / Reduzierung von Verbrauchsspitzen. Nutzung nachfrageseitiger Energiespeicher. z.B. im Bereich der Kälte-, Druckluft- und Wärmeversorgung.

33 33 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Arten und Potenziale von Speichertechnologien. Technologien: Chemische Speicher: z. B. Wasserstoff. Elektrochemische Speicher: z. B. Akkumulatoren. Elektrische Speicher: z. B. Supraleitende Spulen. Thermische Speicher: z. B. Warmwasserspeicher. Kinetische Energiespeicher: z. B. Schwungräder. Pumpspeicherkraftwerke. Druckluftspeicher mit/ohne Kompressionswärmenutzung. Potentiale in Deutschland: Speicherseen für ca. 76 GWh vorhanden, Zubau begrenzt möglich (aktuell ca. 22 GWh). Untergrundspeicher für Druckluft-/ Wasserstoffspeicherung ca. 19 Mrd. m 3, Speicherkataster ab 2011 geplant. 1 Mio. Elektrofahrzeuge (2020) / theoretischer Batteriespeicher für die Kurzzeitspeicherung reduziert sich unter Einbezug von Einschränkungen von GWh auf 2-4 GWh. Erweiterung abhängig von der Entwicklung der Elektromobilität. Weitere Energiespeicher- kapazitäten werden benötigt.

34 34 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Wind Solar Biomasse Gasspeicher Biomethan H2H2 Elektrolyse GuD-/BH- Kraftwerke Verbraucher StromnetzErdgasnetz CH 4 Power to Gas: Schnittstellen und Interaktion zwischen Elektrizitäts- und Erdgasnetz. Quellen: vgl. Sterner (2010), Specht et. al. (2010)

35 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 35 Fazit.

36 36 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. Herausforderung für zukunftsfähige Energiesysteme: Systemtransformation und Systemoptimierung. Die Steigerung der Energieeffizienz in allen Bereichen ist die zentrale Grundlage für eine nachhaltige Energieversorgung. Herausforderung: effiziente Integration erneuerbarer Energien Flexibilisierung: Einsatz von Lastmanagement und Energiespeichern. Modernisierung und Ausbau der Kapazitäten auf Übertragungs- und Verteilnetzebene sowie Ausbau der Grenzkuppelkapazitäten. Kombination zentraler und dezentraler Erzeugung: Bereitstellung ausreichender gesicherter Leistung durch fossile Kraftwerke. Effiziente Verzahnung dezentraler KWK und Stromerzeugung aus EE. Schaffung intelligenter Netze (Smart Grids) zur effizienten Kommunikation von Erzeugern und Nachfragern. Integrierte Betrachtung von Übertragungsnetzen und Strommärkten für eine optimierte Integration der erneuerbaren Energien.

37 EFFIZIENZ ENTSCHEIDET. 37 Effizienz entscheidet. Vielen Dank. b2b.dena.de


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