Energiewirtschaft und -systeme Energieeffizienz in China Von Yonglei Luo Li Liu Energiewirtschaft und -systeme 2006 TU Berlin

Herausforderung in China

Energieintensitäten Quelle: IEA 2004

Der steigenden Energiebedarf Die Ursachen sind: Höhe Investition in Anlagevermögen Die Änderung von Industriestruktur steigender Wohlstand stetig wachsende Bevölkerung

Höhe Investition in Anlagevermögen 2002 2003 2004 Steigerungsrate von Investition 16,9% 28,1% 25,8% Stahl Zement Buntmetalle Aluminium (Oxyd) Glas 2002~2004 durchschnittliche Steigerungsrate (%) 22,8 13,6 17,4 13,8 12,8 Quelle: www.cfren.com Que

Die Änderung von Industriestruktur 2001 2004 Die Änderung Sekundärer Sektor Anteil 50,1% 53% 2,9% Industrie 43,5% 46% +2,5% Schwerindustrie 61,5% 67,6% +6,1% Tertiärer Sektor Anteil 34,1% 31,8% -2,3% Quelle: www.cfren.com

Steigender Wohlstand Automobil (Auto) Elektrogeräte Kommunikati-onsausstattung (Handy, PC) 2001~2004 durchschnittlicheSteigerungsrate p.a. 54,1% 16% 60,7% Gas und Erdgas werden zunehmend in Haushalten angewendet. Quelle: www.cfren.com

Energiereservenanteil in der Welt Kohle Erdöl Erdgas Reservenanteil in der Welt 11% 2,4% 1,2% China hat 1,3 Mrd. Bevölkerung, 21% der gesamten Bevölkerung in der Welt. Energieressourcen pro Kopf betragen weniger als 50 Prozent des Weltdurchschnitts.

Energiesituation in China Seit 2003 ist China der zweitgrößte Energie-Konsument der Welt, ca.11% der globalen Energiekonsummenge (Weltbevölkerungsanteil 21 %) Energiekonsum in China (in 2004) Quelle: China Statistical Yearbook 2004

Energieförderung und -verbrauch in den Jahren 2003 (in Mt) Quelle: China Statistical Yearbook 2004

Energiesituation (Öl) In 2003 war China der zweitgrößte Erdöl-Konsument in der Welt . Seit 1993 ist China zum Erdöl-Importstaat geworden. Weltweite Ölnachfrage (Mio. Barrels/day)   Demand Annual Change Annual Change(%) 2004 2003 North America 25,14 0,47 0,57 1,9 2,3 Europe 16,47 0,20 0,26 1,2 1,6 China 6,37 0,55 0,85 11 15,4 Other Asia 8,54 0,22 0,44 2,8 5,4 Africa 2,81 0,04 0,07 1,7 2,4 World 82,45 1,85 2,66 3,3 Quelle: Oil Market Report , Dezember 2004 IEA

Ölnachfrage in China bis 2030

Energie Sicherheit Je stärker die Abhängigkeit vom Import ist, desto größer ist das Versorgungsrisiko. 1. diversifizierter Rohöleinkauf 2. Etablieren einer strategischen Ölreserve Maßnahmen: 3. Erwerb von überseeischen Ölvermögen (Lagerstätten) 4. Energiesparen

Diversifizierter Einkauf Im Jahr 1993 wurde fast alles Rohöl aus Indonesien, Oman and Jemen importiert Im Jahr 2004 war Saudi Arabia der größte Öl- Versorger Chinas und deckte 14% von Import 60% des Importes stammte aus Oman, Angola, Iran, Russland, Vietnam und Jemen Der Rest waren Ölversorger aus mehreren Ländern

Weitere Maßnahmen 2. Strategische Ölreserve Bis 2008 werden Chinas Ölvorräte 100 Mio. Barrels erreichen. Das ist gleich 35 Tags-Importe. Chinesische Regierung plant, dass Ölvorräte bis 2020 gleich 90 Tags-Importe sind. 3. Kaufen von überseeischem Ölvermögen Chinesische staatseigene Ölunternehmen kaufen ausländische Ölquellen. CNPC hat gerade Petro Kazakhstan angekauft 4. Energiesparen

CO2 Emission in 2001 Quelle: 2001 Energy-related Carbon Emissions

CO2 Emission

Schwefeldioxid-Belastung [Quelle: IEA 2002]

Lösung des Energieproblems Angesichts steigender Erdölpreis, schwindender Reserven und globaler Anstrengungen zum Klimaschutz sind alternativen zu fossile Energie gefragt. Erneuerbaren Energien wie Solar, Wind- und Wasserkraft, Biomaße oder Geothermie gehört die Zukunft. Erneuerbare Energie ist unerschöpflich und umweltverträglich.

Erneuerbare Energie in China China plant, bis zum Jahr 2020 seinen Anteil erneuerbarer Quellen am Gesamtenergieverbrauch auf 15 Prozent zu steigern. Allein die Windkraftkapazität soll bis 2020 auf 30 Gigawatt (GW) ausgebaut werden. Das wäre fast das Doppelte der derzeit in Deutschland installierten Kapazität. Hinzukommen sollen weitere 20 GW Kraftwerkskapazität aus Bioenergie und 4 GW Kraftwerkskapazität aus Solarenergie kommen. Zusammen mit großen Wasserkraftanlagen will China bis 2020 insgesamt mehr 30% seines Stromverbrauchs aus erneuerbaren Quellen erzeugen. Quelle: China- Botschaft

Vorliegende Probleme Technische Probleme China bemüht sich, die bislang importierten Anlagen zukünftig selber zu entwickeln, um die Kosten der Windkrafterzeugung zu reduzieren. China versucht noch die Stromerzeugung aus Solarenergie technisch zu verbessern. Teuere importierende Anlagen behindern die Verbreitung von Solarenergie. Umsiedlung bei großer Wasserkraft z.B. bei Drei-Schluchten-Staudamm am Yangtze müssen knapp zwei Millionen Menschen umgesiedelt werden.

Definition Energieeffizienz: Die Wirkungsvolle Erzeugung und Nutzung von Energie und Einsparmöglichkeiten. Quelle: Power on Energieeffizienz

Definition Energieeffizienz Es gibt verschiedene Ansätze zur quantitativen Erfassung der Energieeffizienz. als Maßzahl der thermodynamische Wirkungsgrad Anstelle des Outputs in Energieeinheiten werden oft auch andere Output-Größen verwendet.

Vorteile und Chancen Der Energienutzer spart Kosten bei der Nutzung der Effizienz-Investition, muss aber diese zunächst finanzieren. Die Schadstoffemissionen gehen zurück. Der Staat spart eigene oder importierte Energieressourcen. Energie kann in allen Sektoren eingespart werden. Sparen die Verbraucher vermehrt Strom, dann werden weniger zusätzliche Kraftwerkskapazitäten benötigt Quelle: GTZ-Energieeffizienz

Demonstration bei zehn Käseherstellern in Argentinien Maßnahmen zur Energieeffizienz durch: Die Verbesserung des Dampferzeugers Eine bessere Isolierung Eine Kondensatrückführung Einführung einer temperaturabhängigen Lagerung im Gefrierkammer Energiekosteneinsparung Qualität der Produkte Verminderung der co2 Ausstoß 34% 1.8T/J Quelle: GTZ-Energieeffizienz

Energiewirtschaft und -system Maßnahme Energy efficiency refers to the ratio between energy output (services such as light, heat and mobility) and input (primary energy). Improving energy efficiency both by reducing quantities of energy consumed and by changing processes, offers a powerful tool for achieving sustainable development: 1. by reducing the need for investment in energy infrastructure, 2. by cutting fuel costs, 3. by increasing competitiveness for businesses and welfare for consumers. Quelle: IEA

Schlüsselrole der Regierung Energiewirtschaft und -system Schlüsselrole der Regierung to improve overall energy efficiency and move to a more-sustainable energy supply mix, the government can play three key roles: Finance of socially and environmentally preferable energy options through investment incentives and low-cost loans; Advocacy of sustainable energy development through education and by example, e.g., through government procurement programs; Regulation of the boundaries of market activities,for example setting incentives through price signals,laws, and enforced financial penalties.

Die Staatliche Energiestrategie Supply Side 1. Improve energy security Expand energy diplomacy. Create petroleum strategic reserve and warning system. Decrease energy imports through more renewables and increased efficiency. 2. Expand supply Accelerate natural gas market development. Accelerate construction of hydro and nuclear power plants. Promote renewables through national legislation. Improve domestic oil production and yields.

Die Staatliche Energiestrategie Supply Side 3. Rationalize pricing Institute property rights reform, but… ...relax property rights for new enterprises to use new technology. End local partition of energy markets. End price controls; move towards public bidding and auction. 4. Promote investment Set up “Environmentally Friendly Fund” to encourage renewables and cleaner coal. - Increase state and private funding for oil and natural gas exploration and development

Die Staatliche Energiestrategie Demand Side 1.Change the energy supply mix - Decrease demand for coal and other fossil fuels. - Supply low-cost loans and grants to encourage deployment of clean coal technology. . 2. Improve technology to decrease reliance on fossil fuels 3. Increase support for R&D, including domestic And international partnerships.

Die Staatliche Energiestrategie Demand Side 4. Promote energy efficiency Elevate energy conservation to a fundamental state policy. Establish a resource savings office. Raise public awareness. Establish economic incentives to save energy, including peak power pricing. Implement stricter energy efficiency ordinances for equipment in industry and buildings. Establish standards and labels, as well as a best practice system for energy auditing. Introduce fuel taxes and fuel efficiency standards in the transportation sector.

Energieeffizienz in Sektoren Energiewirtschaft und -system Energieeffizienz in Sektoren ∑E : Gesamter Energieverbrauch Chinas in 1998

Energiepolitik in Sektoren Energieversorgung Further promotion of electric power system reform Elimination of coal generating units under 100 MW capacity by the State Power Corporation Installation of desulfurization devices in all new coal-fired power plants Increased efforts to develop low- and zero-carbon power generation technologies, including hydropower Support for increased imports of advanced renewable energy technologies, including solar photovoltaics and fuel cells Quelle: Energy Research Institute (ERI)

Energiepolitik in Sektoren Industrie Demonstration and further dissemination of voluntary agreements for energy conservation Modification of industrial design standards to promote energy conservation Energy consumption benchmarking system for industrial processes Regulatory system established to assist in enforcement of the Energy Conservation Law and implementation of pilot projects Quelle: Energy Research Institute (ERI)

Energiepolitik in Sektoren Verkehr Fuel tax for vehicles Development of public transportation and institution of Intelligent Transportation Systems (ITS) in big and medium cities Clean fuel program for automobiles Incentive program for international automobile manufacturers to introduce energy-efficient and environmentally friendly vehicles to Chinese market Fuel efficiency standards for vehicles Quelle: Energy Research Institute (ERI)

Energiepolitik in Sektoren Haushalten & Öffentlichen Einrichtung Energy efficiency standards and reform of heat pricing Minimum efficiency standards for household electrical appliances Use of energy-efficient wall insulation expanded Quelle: Energy Research Institute (ERI)

THREE SCENARIOS Warum und Wie? Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth The chinese goverment‘s goal is Green Growth. China Regierung wird Green Growth nehmen. Warum und Wie?

THREE SCENARIOS Three scenarios were created to examine possible ways in which key input variables could influence China’s future energy consumption and carbon emissions. The major differences in the three scenarios are the extent to which sustainable development policies are implemented, and the extent to which government estimated economic growth targets are achieved.

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Population in 2020 1.485 billion 1.47 billion 1.445 billion Urbanization Rate in 2020 52.86% 55.78% 58.29% Gross Domestic Product Before 2010, GDP grows at 7.3% per year, and after 2010 at 6.7% per year. Same as Ordinary Effort. Integration into Global Economy Difficult Low impact on China’s economy Positive impact on China’s economy Quelle: Energy Research Institute (ERI)

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Industrial Sectors Low economic efficiency and international Competitiveness Somewhat improved economic efficiency and international competitiveness High economic efficiency and international competitiveness Trans-portation Public transportation development is poor. Use of private vehicles grows quickly. Fuel efficiency of vehicles rises slowly. Public transportation development is strong. Motorcycle use rises. International vehicle emissions standards are adopted. Public transport is developed extensively; private vehicle use grows more slowly than in other scenarios. adopted, as in Promoting Sustainability. Advanced clean-fuel technologies are used for public transport and automobiles. Quelle: Energy Research Institute (ERI)

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Power Generation Increased use of sulfur control technology on power plants Coal-fired power plants generate most electricity Gradual development of hydropower, nuclear power, IGCC and wind power Very high growth rate in sulfur-control technology on coal-fired power plants, reaching all plants by 2020. Clean-coal power generation technologies are introduced beginning in 2010. Development of hydropower, nuclear power, IGCC and wind power is faster than in Ordinary Introduction of sulfur-control technology is same as in Promoting Sustainability. Clean technologies introduced sooner than in other scenarios, including supercritical generation and IGCC. • Hydropower, nuclear, IGCC, and wind power increases more rapidly than other scenarios. Quelle: Energy Research Institute (ERI)

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Energy Sector Reform Reform progress lags behind other sectors and monopoly continues to exist in some areas. Energy enterprises will be restructured and monopoly is broken. Reform proceeds rapidly and international competitiveness of China’s energy enterprises is improved. Quelle: Energy Research Institute (ERI)

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Energy Conservation Policies Implementing measures to the Energy Conservation Law are adopted but many measures are not successfully achieved. Conservation Law are successfully adopted and improved upon. Complete implementation of financial incentives and an energy pricing system to promote energy conservation. Quelle: Energy Research Institute (ERI)

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Energy Efficiency Level Technological development is hindered and the operating efficiency of equipment does not reach advanced international levels. Energy efficiency of technology in all sectors and industries on track to reach current advanced international levels by 2030. Same as Promoting Sustainability. Energy Security China primarily relies on domestic energy resources. China establishes a diversified energy import system to utilize high quality foreign energy Quelle: Energy Research Institute (ERI)

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Energy Resources Access to international oil resources over next 20 to 30 years is unrestricted. Difference between domestic oil supply and demand is met through oil imports. Consumers find natural gas prices too high, limiting exploration, development and network construction. Imports of LNG and pipeline gas are restricted. Domestic output of natural gas reaches 80 bcm and imported gas 40 bcm in 2020. As in other scenarios, access to international oil resources over next 20 to 30 years is unrestricted. As in other scenarios, difference between domestic oil supply and demand is met through oil imports. Domestic development and infrastructure construction of natural gas is successful and creates a strong market for natural gas. Domestic output of natural gas reaches 120 bcm and imported gas 50 bcm in 2020. Natural gas pricing system is improved and demand for gas grows quickly. Gas imports rise. and imported gas 80 bcm in 2020. Quelle: Energy Research Institute (ERI) bcm: billion cubic meters

THREE SCENARIOS Scenario 1: Ordinary Effort Scenario 2: Promoting Sustainability Scenario 3: Green Growth Environmental Protection Policies Existing environmental standards persist. Air pollution controls in Acid Rain Control Regions and key cities are implemented by 2005, with SO2 emission standards achieved by 2010. Existing environmental standards persist Air pollution controls in Acid Rain Control Regions and key cities are implemented by 2005; SO2 emission standards are met by 2010; all standards are met by 2020. PM10 and PM2.5 are key focus of control policies. Air quality of big cities is improved by increasing supply of gas fuels. Emissions standards in large cities are tightened. Stricter NOx emission standards are enforced. Coal substitution proceeds in large and some medium cities. More stringent legal system is put in place to enforce environmental regulations. Stricter SO2 emission standards for power plants encourage adoption of desulfurization technology. Public Awareness of Energy and Environmental Moderate Good Quelle: Energy Research Institute (ERI)

RESULTS OF THE SCENARIOS Die Energieträgerstruktur unterscheidet sich vor allem hinsichtlich des Anteils von Kohle und Erdgas. Quelle: Energy Research Institute (ERI)

RESULTS OF THE SCENARIOS Einkommenselastizitäten der Energienachfrage liegen grob im Bereich der Werte der 1980er und 1990er Jahre. Im Szenarium „ordinary Effort“ sid die Elastizität gegenüber den historischen Werten höher, im „Green Growth“ Szenarium niedriger. Quelle: Energy Research Institute (ERI)

RESULTS OF THE SCENARIOS Die Energieintensität [in MJ / yuan1998] ist heute sehr hoch, aber sie sinkt in allen drei Szenarien und sind im Jahr 2020 zwischen 38% und 15% des 1998er Werts. Quelle: Energy Research Institute (ERI)

erfolgreiche Beispiele 1. passive Wohnhöhle in Yanan. 2. Ökohaus in Land in Yongle,Yuanlan 3. Bio-Methanol und Erdgas werden als Ersatz von Benzin in den meisten chinesischen Städten eingesetzt. 4. Ab 1.3.2005 trat China Energy Label in Kraft.

Energiewirtschaft und -system Literatur Evaluation of China’s Energy strategy Options China’s Sustainable energy Future Trends in Energy Efficiency investments in China and the US Energy efficiency in China Einpaar Chinesische Energiezeitschriften http://de.wikipedia.org/wiki/China http://www.lib.whu.edu.cn/slgc/ http://www.china-botschaft.de http://www.umweltjournal.de