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ETG Energietechnische Gesellschaft im VDE DPG, München, 21.03.2006 1/46 ETG Energietechnische Gesellschaft im VDE Elektrische Energieversorgung 2020 Perspektiven und Handlungsbedarf DPG, München, 21.03.2006 2/46 Inhalt 1. 2. 3. 4. 5. Einleitung Verbrauchsentwicklung Erzeugung Szenarien und Perspektiven Handlungsbedarf DPG, München, 21.03.2006 3/46 Außergewöhnliche Ereignisse der letzten Jahre In den letzten Jahren sind vermehrt Blackouts aufgetreten: USA/ Kanada, London, Schweden, Italien, Athen, Moskau, Münsterland. Der Ölpreis hat sich von Juli 2004 bis August 2005 von 35 USD/Barrel auf 70 USD/Barrel verdoppelt. Russland versucht den Gaspreis für die Ukraine von 50 USD auf 230 USD zu erhöhen. Fazit: Die Energieversorgung rückt immer mehr in den Mittelpunkt des öffentlichen Interesses. Die Frage lautet für uns: Ist unsere Energieversorgung sicher und bezahlbar und wie sieht es in der Zukunft aus. DPG, München, 21.03.2006 4/46 Feststellungen Die Versorgung der Bürger mit Elektrizität gehört zur Grundversorgung. Ihre Rahmenbedingungen sind damit dem Primat der Politik unterworfen. Wir stehen weltweit vor einem Jahrhundert der Energie ( 2/3 der Menschheit hat noch keine ausreichende Stromversorgung !) In der Energiepolitik helfen keine kurzfristigen Ansätze. Wir brauchen langfristig tragende Konzepte, um die ökonomischen und ökologischen Anforderungen zu erfüllen. Wir müssen in einem Zeithorizont von 30-50 Jahren vorausdenken, planen und handeln, der minimale Zeithorizont ist 20 Jahre. DPG, München, 21.03.2006 5/46 Ausgangssituation Bis 2020 müssen konventionelle Kraftwerke im Umfang von 40-50 GW aus Altergründen durch neue Kraftwerke ersetzt werden. Bis 2021 müssen alle Kernkraftwerke abgeschaltet werden. Die dann fehlende Leistung von über 20 GW muss ersetzt werden. Die Investitionen in fossile Kraftwerke und Netze waren in den vergangenen Jahren auf einem außerordentlich niedrigen Niveau. Es herrscht Nachholbedarf. Um die Kyoto-Ziele 2012 zu erfüllen, müssen die CO2-Emissionen der fossilen Kraftwerke weiter reduziert werden. In der Perspektive auf 2020 ist mit weiteren deutlichen Reduktionen der Emissionen zu rechnen. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien sollen nach dem Willen der Regierung bis 2020 auf mindestens 20% der Gesamterzeugung erhöht werden. DPG, München, 21.03.2006 6/46 Ziele der Studie „Elektrische Energieversorgung 2020“ Zusammenfassung der Einzelvorhaben der (letzten) Regierung in einem Gesamtszenario und Ermittlung der Kosten, der CO2-Emissionen und des Handlungsbedarfs. (Die DENA-Studie beschreibt nur einen Teilaspekt und bricht bei 2015 ab). Entwicklung alternativer Szenarien mit der Ziel, die Kosten bzw. die CO2Emissionen zu optimieren und Lösungswege aufzuzeigen. Anstoß einer breiten öffentlichen Information und Diskussion über sinnvolle Entwicklungsszenarien mit dem Ziel: die Öffentlichkeit für die Bedeutung der Stromversorgung und die Politik für die Dringlichkeit des Handels zu sensibilisieren die Randbedingungen für die in der Branche tätigen Unternehmen durch die Politik langfristig festzulegen die Forschungsziele und – investitionen langfristig festzulegen die Personalresourcen an Hochschulen und Forschungseinrichtungen für die Forschung auf dem Energiesektor langfristig sichern DPG, München, 21.03.2006 7/46 Inhalt 1. Einleitung 2. Verbrauchsentwicklung 3. Erzeugung 4. Szenarien und Perspektiven 5. Handlungsbedarf DPG, München, 21.03.2006 8/46 Stromerzeugung in Deutschland 2003 Erzeugung elektrischer Energie in TWh in 2003 Steinkohle Braunkohle Gas Öl Müll/Sonstige Kernkraft Wasser Wind Biomasse Solar Geothermie Einfuhr Summe: 642,8 TWh 0,0 DPG, München, 21.03.2006 50,0 100,0 150,0 200,0 9/46 Stromverbrauch in Deutschland 2003 Verbrauch elektrischer Energie inTWh in 2003 Grundstoffindustrie verarbeitende_Industrie Haushalt Gewerbe/Dienstl./Landw. Verkehr Netzverluste Pumpstromverbrauch Eigenverbrauch Summe: 642,2 TWh Ausfuhr 0,0 DPG, München, 21.03.2006 50,0 100,0 150,0 200,0 10/46 Stromerzeugung und Erzeugungsstruktur in ausgewählten Ländern in 2003 und Vergleich mit Deutschland Länder BSP in bill.USD Einwohner in Mio. Installierte Leistung in GW Stromerzeugung in TWh/a Stromerzeugung/Kopf in kWh/a Struktur in % Kohle Erdgas Erdöl Kernkraft Wasserkraft Erneuerbare Energien Sonstige DE 2,16 82,4 123 597 7250 FR 1,56 60,2 115 560 9300 UK 1,53 60,1 77 315 5820 IT 1,46 58 80 265 5430 ES 0,85 40,2 61 225 5600 51,1 9,6 0,6 27,6 4,2 3,8 3 0,8 1,1 1,2 78,0 17,0 1,9 0 32,0 38,0 4 23 12 37,0 27,0 35,0 12 3 0 17 7 0 32,0 20 1 USA China JP Indien 10,45 5,99 3,65 2,66 290,3 1287 127,2 1049,7 905 320 265 115 3850 1450 1040 530 13260 1130 8175 505 53,0 15 3 21,0 7 1 0 74,0 7 1 17,0 1 0 23 25,0 12 30,0 8 2 0 73,0 4 1 3 19,0 0 Quellen: 1. Einwohnern und BSP: CIA(Hrsg.), The World Fact Book 2003, in: www.odci/cia/publications/factbook 2. Stromstatistik: Schiffer, Energiewirtschaftliche Tagesfragen 54.Jg.(2004) Heft 3 DPG, München, 21.03.2006 11/46 Inhalt 1. 2. 3. 4. 5. 6. Einleitung Verbrauchsentwicklung Erzeugung Netze Szenarien und Perspektiven Handlungsbedarf DPG, München, 21.03.2006 12/46 Die Optimierungsaufgabe: Ökonomie vs. Ökologie vs. Versorgungssicherheit Ökologie - CO2-Problem - Primärenergieresourcen Ökonomie Sicherheit - Wettbewerb - Technologie - Kosten - Arbeitsplätze - Politik - Abhängigkeit - Technik DPG, München, 21.03.2006 13/46 CO2 – Problem und mögliche Abhilfen Potentiale zur Reduzierung des CO2 (in der Atmosphäre) Energiebedingte CO2-Emission in Mrd t/a 40 Entwicklungsländer M-/O-Europa OECD 35 30 Erhöhung der Wirkungsgrade der konventionellen Kraftwerke 25 20 Austausch alter durch neue, CO2 minimierte Kraftwerk 15 10 CO2-Abscheidungs- und Verbringungstechnologien entwickeln 5 0 1971 1997 2010 2020 Verstärkter Einsatz von erneuerbaren Energien Kyoto: CO2-Reduktion bis 2008-2012 in % ( Basis 1990) Russland 0 Frankreich 0 Wiedereinsatz von KKW Deutschland 21 USA Handlungsbedarf: 7 EU Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten deutlich intensivieren 8 Welt 5,2 0 5 DPG, München, 21.03.2006 10 15 20 25 clean coal program in den USA 14/46 Reserven und statische Reichweite Beispiel: Erdgas *) IGU Weltgaskongress 6/2000 Erdgasreserven in Mrd. t SKE Unkonventionelle Lagerstätten: > 2000 Mrd t SKE für 770 Jahre (Kohleflöze, dichte Speichergesteine, Gashydrate; vorsichtige Schätzung) 280*) 110 Jahre 175 66 Jahre 90 50 Jahre 50 38 Jahre 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 DPG, München, 21.03.2006 Quelle: Siemens, BKW Bd.51 15/46 Erzeugerkosten 2004 Erzeugungskosten / kWh in ct 50 Photovoltaik 9 Wind 4 Dt.Steinkohle Müll 3 Gas 3 Braunkohle 2,5 Kernkraft 2,5 0 DPG, München, 21.03.2006 10 20 30 40 50 60 16/46 Kostenanteile am Strompreis 2004 Haushaltskunde: 16,9 ct/kWh im Mittel 3% 1% 10% 6% 6% 11% 32% 14% Messkosten Vertrieb Netznutzungsentgelt Erzeugung Umsatzsteuer Stromsteuer Konzessionsabgabe EE KWK 17% DPG, München, 21.03.2006 17/46 Inhalt 1. 2. 3. 4. 5. Einleitung Verbrauchsentwicklung Erzeugung Szenarien und Perspektiven Handlungsbedarf DPG, München, 21.03.2006 18/46 VDE-Szenario 1 Das Szenario orientiert sich an den Vorgaben der Bundesregierung Ausgangspunkt sind die Ist-Werte der Erzeugung in 2003 Ausstieg aus Kernenergie bis 2021, Erhöhung der Erneuerbaren Energien auf ca. 25% bis 2020 Die fehlende Erzeugung wird durch fossile Energieträger erbracht. Dabei wird verstärkt Gas eingesetzt. Der Zuwachs an Verbrauch wird mit 0,5 % angenommen. 95% der Windkraftanlagenleistung wird durch fossile Erzeuger gesichert (Reserveleistung) Für die Regelung der volatilen Windleistung werden 15% der Gesamtwindarbeit angesetzt. Für die Berechnung der CO2 Emissionen werden Mittelwerte für die jeweilige Flotte angesetzt. Das gleiche gilt für die Preis. DPG, München, 21.03.2006 19/46 VDE-Szenario 2 und 3 Das Szenario 2 hat zum Ziel bei gleichen CO2 Emissionen wie bei Szenario 1 die Investitionskosten deutlich zu senken („kostenoptimal“). Der Ausstieg aus der Kernenergie wird verlangsam, 50% sind in 2020 noch am Netz. Der Anstieg der Erneuerbaren Energien erfolgt langsamer. Alle anderen Annahmen sind die Gleichen wie bei Szenario1. Im Szenario 3 werden die CO2 Emissionen massiv reduziert. Das geschieht durch Weiterbetreiben der Kernenergie und dem forcierten Ausbau der Erneuerbaren, so wie bei Szenario 1 („umweltoptimal“). Szenario 2 und 3 gehen davon aus, das die Kernfusionstechnologie die Kernspaltungstechnologie ablöst ! Daher ist die Kernspaltungstechnologie nur noch eine „Brückentechnologie“ für die zukünftige Entwicklung. DPG, München, 21.03.2006 20/46 Entwicklung des Verbrauchs Verbrauch in TWh 700,0 Verkehr 600,0 Gewerbe/Dienstl./Land wirtschaft 500,0 Haushalt 400,0 Industrie 300,0 Netzverluste und Nichterfasstes 200,0 Pumpstromverbrauch 100,0 Eigenverbrauch 0,0 2003 DPG, München, 21.03.2006 2010 2020 21/46 Szenarien Kosten und CO2-Emissionen Investitionskosten in Mrd.€ und CO2-Emissionen in Mio.t/a 350 Stand 2003: Kyoto-Ziel bis 2012: 314 Mio.t CO2 302 Mio.t CO2 300 Kosten in Mrd € CO2 in Mio.t/a 2003 CO2 in Mio.t/a 2020 300,1 295,5 250 200 192,0 150 100 122,8 99,9 84,7 50 0 Szenario "Regierung" DPG, München, 21.03.2006 Szenario "Kostenoptimal" Szenario "Umweltoptimal" 22/46 Szenarien Energie-Mix in % Primärenergie-Mix bis 2020 50,0 Kohle in % 45,0 40,0 Gas in % 35,0 Öl in % 30,0 25,0 Müll in % 20,0 15,0 Kern in % 10,0 Erneuerbare Energien in % 5,0 0,0 Heute DPG, München, 21.03.2006 Szenario "Regierung" Szenario Szenario "Kostenoptimal" "Umweltoptimal" 23/46 Investitionen bis 2020 in den Kraftwerkspark in Mrd. € für 3 Szenarien 100 90 Erneuerbare Zubau Konventionelle als backup für Erneuerbare 80 Konventionelle 70 60 50 Erneuerung 40 30 20 10 0 "Regierung" "Kosten optimal" "Umwelt optimal" "Regierung" "Kosten optimal" "Umwelt optimal" Szenarien DPG, München, 21.03.2006 24/46 Volkswirtschaftliche Kosten 2003-2020 Volkswirtschaftliche Kosten 600 Kapitalkosten CO2-Handel 550 500 Brennstoffkosten Externe Kosten 148 450 3,22 400 Mrd. EUR 350 129 146 146,6 2,34 300 131,7 250 141,9 200 150 257,5 100 177,6 209,4 50 0 -21,32 -50 Szenario1 DPG, München, 21.03.2006 Szenario2 Szenario3 25/46 Vergleich zwischen der Dena- Studie und der VDE-Studie Zitat Pressemitteilung BMU vom 7.3.2005: ......Die VDE-Studie geht von unrealistisch niedrigen Annahmen über künftige Kosten von Öl, Gas und Kohle aus. Gleichzeitig unterstellt sie eine irreal hohe Geschwindigkeit beim Ausbau erneuerbarer Energien. Beide Rechentricks führen zu einem Ergebnis, das mit dieser Studie politisch offenbar gewollt ist: Der begonnene Ausbau der erneuerbaren Energien soll als nicht finanzierbar dargestellt und der notwendige Umbau der Energieversorgung hin zu mehr Effizienz und Nachhaltigkeit als unrealistisch denunziert werden........ DPG, München, 21.03.2006 Windkraftanlagenleistung in GW 60 See 50 Land 40 30 20 10 0 Dena 2003 VDE 2003 Dena 2010 VDE 2010 Dena 2015 VDE 2015 Dena 2020 VDE 2020 Vergleich: Dena zu VDE-Szenario „Regierung“ 26/46 Inhalt 1. 2. 3. 4. 5. Einleitung Verbrauchsentwicklung Erzeugung Szenarien und Perspektiven Handlungsbedarf DPG, München, 21.03.2006 27/46 Langfristige Perspektive (1) Unter der Voraussetzung, dass die fossilen Reserven Gas und Öl innerhalb weniger Generationen verbraucht sind – die Kohle hat eine Reichweite von 200-300 Jahren – stehen langfristig im wesentlichen 4 Technologien zur Stromerzeugung zur Verfügung: Kohletechnologien mit CO2-Abscheidung und CO2-Speicherung Techniken zur Nutzung der erneuerbaren Energien Kernspaltung mit Brütertechnologie Kernfusion wobei die Akzeptanz der Kernspaltung mit Brütertechnologie weltweit unterschiedlich eingeschätzt wird. Die immer wieder genannte Wasserstofftechnologie ist keine Stromerzeugungs-, sondern eine Transport- und Speichertechnologie DPG, München, 21.03.2006 28/46 Langfristige Perspektive (2) 100 Kohle Nutzung in % 80 2000 2100 - Kohle - Gas - Öl - Kern - Kohle - EE - Kern Öl Gas 60 Erneuerbare 40 Uran/ Fission 20 Fusion 0 2000 DPG, München, 21.03.2006 2020 2040 2060 2080 2100 29/46 Perspektive 2020 (1) Unter diesem Langfristaspekt und bei gleichzeitiger Betrachtung von Wirtschaftlichkeit und Umweltbelastung erscheint das Szenario 2 für den Zeithorizont 2020 das optimale zu sein: Die Kyoto-Ziele werden erfüllt. Die Investitionskosten sind am niedrigsten. Die notwendigen Forschungsarbeiten für zukünftige Technologien können in realistischen Zeiträumen durchgeführt werden bei. Die hohe Zuverlässigkeit des Versorgungssystems bleibt erhalten. Eine weitere Reduktion der CO2-Emissionen kann durch eine Verschiebung des Energie-Mix von Szenario 2 in Richtung Szenario 3 aufgefangen werden. DPG, München, 21.03.2006 30/46 Perspektiven 2020 (2) Die Bedeutung der Kernenergie wird ..... 100% 5 5 6 10 9 90% 10 9 80% 42 70% 50 27 58 33 60% unentschieden abnehmen 50% gleichbleiben zunehmen 40% 37 30% 34 53 27 42 20% 10% 10 11 D/2001 D/2003 15 0% D/2004 Europa/2004 Welt/2004 Quelle: Allensbach 2005 DPG, München, 21.03.2006 31/46 Handlungsbedarf (1) 7. EU Rahmenprogramm Zusammenarbeit ("cooperation") darin Energie Erfinderförderung ("Ideas") Forscher- und Standortförderung ("People") Förderung der Forschungsinfrastruktur ("Capacities") Sonstiges Summe Informations- und Kommunikationstechniken Gesundheit Verkehr einschl. Weltraumfahrt Nano-, Material-,Produktionstechniken Sicherheits- und Weltraumforschung Energie Umwelt Sonstiges Summe DPG, München, 21.03.2006 Betrag in Mrd.€ Anteil in % 44,7 61,1 2,95 4,0 11,9 16,3 7,2 9,8 7,5 10,2 1,9 2,6 73,2 100,0 12,75 8,37 5,98 4,86 3,98 2,95 2,55 3,26 44,7 17,4 11,4 8,2 6,6 5,4 4,0 3,5 4,5 61,1 32/46 Handlungsbedarf(2) Wir werden auch in den nächsten Jahrzehnten einen Energiemix aus Kohle, Gas, Wasser und regenerativen Energien haben. Die regenerativen Energien werden einen wichtigen Betrag zum Energiemix beisteuern, kaum jedoch in einer Größenordnung wie derzeit von der Regierung angedacht, zumindest nicht in den anvisierten Zeiträumen. Wir müssen die Option Kernkraft behalten, sie hilft das CO2 besser im Griff zu halten. Wir müssen an das Thema ohne ideologische Vorurteile herangehen. Wir brauchen dazu die Politik und die Fachleute ( die wirklichen und nicht die selbsternannten) Wir brauchen für die Perspektive einen Ersatz für die fossilen Energieträger: Ist das die Kernfusion? DPG, München, 21.03.2006 33/46 Handlungsbedarf(3) Wir dürfen die Augen nicht vor dem Energieproblem verschließen, sonst haben wir die gleichen Probleme wie jetzt im Gesundheits- und Rentenbereich. Jetzt müssen die notwendigen Konzepte und Forschungsarbeiten von der Politik angestoßen werden, wenn wir in 20 Jahren eine gesicherte elektrische Energieversorgung haben wollen. Die Konzeption, die Forschungsarbeiten, die Planung und der Bau eines gesamten Kraftwerksparks nimmt leicht 2 Jahrzehnte in Anspruch ! Die derzeitigen Überlegungen der Bundesregierung greifen zu kurz, sind technisch nicht ausreichend fundiert und ökonomisch nicht ausgereift. Hier ist dringend Handlungsbedarf erforderlich. Der Einsatz regenerativer Energien im angedachten Umfang ist nicht fundiert, hier müssen erst Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durch Wissenschaft und Industrie – von der Politik initiiert – durchgeführt werden. Wir haben keine solide Strategie, aber wir brauchen eine ! DPG, München, 21.03.2006 34/46 Resümee Von der Verfügbarkeit sauberer und preiswerter Energie hängen unsere Wettbewerbsfähigkeit, unsere Gesundheit, unsere Arbeitsplätze und unser Wohlstand ab. Wir müssen in Jahrzehnten denken, nicht in 4Jahres-Fristen und jetzt handeln. Wir brauchen ein Forschungs-Programm für die Energieversorgung von morgen, wenn wir die Zukunft meistern wollen: ENGAGE ENERGY FOR THE NEXT GENERATIONS DPG, München, 21.03.2006 35/46
