Beitrag von Gaskraftwerken und BHWK für die

Der Beitrag von Gaskraftwerken und BHKW für eine
zukünftige Stromversorgung aus erneuerbaren Energien
Einige Ergebnisse der Studie „Langfristszenarien und
Strategien des EE-Ausbaus (Leitszenarien)“ für Deutschland
(für BMU, März 2012)
und des „Energieszenarios 2050“ für Baden-Württemberg
(für UM BaWü, November 2011)
AG Energie des BUND
BAWUE
Stuttgart 27. Juli 2012
Dr. Joachim Nitsch
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
Projekt„Langfristszenarien (Leitstudie 2011)“ liefert „Blaupausen zur Erreichung der
EFF- und EE-Ziele des Energiekonzepts
„Leitstudien“ für das BMU seit 2004
DLR Stuttgart mit IFEU Heidelberg, Wuppertal
Institut, Fraunhofer IWES Kassel und IfnE Teltow
Projekt „Langfristszenarien ….“, 2009-2011
Leitszenario 2009; Leitstudie 2010 ; Schlussbericht
zum Gesamtprojekt (März 2012).
4 zielorientierte Szenarien zur Umsetzung
des THG-Reduktionsziels -80% bis 2050
Szenarien 2011 A, B und C mit unterschiedlicher
Verwertung hoher EE-Angebote nach 2030
Szenario 2011 A‘ mit Zielverfehlung bei StromEffizienz und Kompensation durch EE
1 Szenario zur Umsetzung des THG –
Reduktionsziels – 95% (bis 2060)
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
Zukünftiger Stromverbrauch – „konventionelle“ und „neue“ Verbraucher
- Szenario 2011 A -
700
Übriger
Verbrauch *)
612
610
Bruttostromverbrauch, [TWh/a]
600
591
572
566
556
571
583
Wasserstofferzeugung
Elektromobilität
Wärmepumpen
500
Verkehr,
Schiene
400
GHD**)
Private
Haushalte**)
300
Endenergie
Industrie
SZEN11/STR-END; 8.10.11
200
*) Eigenverbrauch Kraftwerke; Netzverluste; Pumpstrom; Exportsaldo;
Übrig. Umwandlungssektor .
100
**) ohne Wärmepumpen
0
2005
2010
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2015
2020
2025
2030
2040
2050
Entwicklung der Gesamtleistung stromerzeugender Anlagen im Szenario 2011 A
- Szenario 2011 A 250
Bruttoleistung Kraftwerke, GW
223
203
210
225
215
Europ.
Verbund EE
Photovoltaik
Wind
Offshore
Wind an
Land
Andere
Speicher
EE-Wasserstoff
200
186
163
150
133
Geothermie
Gesicherte
Leistung (GW)
2050
14
12
6
Laufwasser
100
Biomasse
50
22
20
KWK
fossil
Erdgas, Öl
Kond.
Braunkohle
Kond.
Steinkohle
Kond.
Höchstlast:
Kernenergie
~ 60 GW*)
74
0
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2040
2050
SZEN11/ S-LEIS-A; 7.10.11
*) unter Berücksichtigung von Effizienz und Lastmanagement
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
Bandbreite des Wachstums der EE-Stromleistungen in den Szenarien
*) EE-Vollversorgung bis 2060
Untergrenze
(Szenario C)
Installierte Leistungen, GW
Obergrenze
(Szenario THG95)
*)
2011
2020
2030
2040
2050
2060
2030
2040
2050
2060
Wasser
4,4
4,7
4,9
5,1
5,2
5,3
4,9
5,1
5,2
5,3
Biomasse
6,9
9,0
10,0
10,4
10,4
10,4
10,0
10,4
10,4
10,4
Wind
28,8
49,0
70,2
77,5
81,0
86,0
77,8
97,7
115,3
141,8
Fotovoltaik
24,8
53,5
61,0
63,3
67,2
72,0
67,9
75,2
81,8
86,4
Geothermie
0,01
0,3
1,0
1,8
2,7
3,9
1,0
2,2
4,9
8,6
0
0,4
3,6
6,8
9,0
12,9
5,4
14,0
29,0
44,0
Summe
65,0
116,8
150,7
164,8
175,5
190,5
167,0
204,5
246,5
296,4
Summe Inland
65,0
116,4
147,1
158,0
166,5
177,6
161,6
190,5
217,5
252,4
EE-Importsaldo
(anteilige Leist.)
Die (längerfristige) Struktur des Ausbaukorridors stellt einen Ausblick auf „empfehlenswerte“
Beiträge der einzelnen EE-Technologien aus heutiger Sicht dar. Sie wird stetig neu anzupassen
sein. Die eigentliche Botschaft lauten: „EE sind in einer intelligenten Kombination aller Einzeltechnologien und Energiequellen in der Lage, innerhalb eines absehbaren Zeitraums die
energetische Vollversorgung moderner Industriegesellschaften sicher zu stellen.“
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
Kraftwerkseinsatz (nach Abzug der EE) im Jahr 2020 im Szenario 2011 A
80
80
60
60
Leistung [GW]
100
Leistung [GW]
100
40
20
0
40
20
0
-20
-20
-40
-40
25/09
27/09
29/09
01/10
Tag/Monat
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
03/10
05/10
07/10
0
2000
4000
6000
Volllaststunden [h]
8000
Kraftwerkseinsatz (nach Abzug der EE) im Jahr 2030 im Szenario 2011 A
80
80
60
60
Leistung [GW]
100
Leistung [GW]
100
40
20
0
40
20
0
-20
-20
-40
-40
25/09
27/09
29/09
01/10
Tag/Monat
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
03/10
05/10
07/10
0
2000
4000
6000
Volllaststunden [h]
8000
Kraftwerkseinsatz (nach Abzug der EE) im Jahr 2050 im Szenario 2011 A
80
80
60
60
Leistung [GW]
100
Leistung [GW]
100
40
20
40
20
0
0
-20
-20
-40
-40
25/09
27/09
29/09
01/10
Tag/Monat
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
03/10
05/10
07/10
0
2000
4000
6000
Volllaststunden [h]
8000
Entwicklung der KWK nach Verwendung und Erzeugung im Szenario 2011 A
KWK-Stromerzeugung (netto) [TWh/a]
160
30%
26,9%
25,3%
140
26,3%
24,3%
22,8%
120
25%
20,5%
18,6%
18,5%
100
20%
15,5%
14,0%
80
15%
60
10%
40
5%
20
0
0%
2005
2009
2015
Fernwärme HKW
Industrie
Biomasse, biog. Abf älle
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2020
2025
2030
netzgeb. BHKW
Kohle, Müll
Geothermie
2035
2040
2045
2050
Objektversorgung
Erdgas, Öl ect.
KWK-Anteil
Installierte Leistungen (GW)
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2040
2050
2060
a) Öffentliche KWK
Große HKW, Braunkohle
Große HKW, Steinkohle
Große HKW, Müll (+ biog. Abfälle)
Große HKW, Erdgas+Öl
9,4
0,9
2,8
1,5
4,2
10,1
0,9
2,6
1,6
5,0
10,4
0,8
2,6
1,8
5,2
11,0
0,8
2,6
1,8
5,8
10,6
0,8
2,3
1,8
5,7
10,4
0,7
2,0
1,8
5,9
10,2
0,4
1,9
1,8
6,2
10,2
0,0
1,8
1,8
6,7
10,2
0,0
1,0
1,8
7,4
b) Nahwärme +Objekte
BHKW, Gas
BHKW, Biomasse
2,0
1,8
0,2
3,4
1,7
1,8
4,8
2,4
2,4
7,3
4,1
3,2
7,8
4,1
3,7
8,1
3,6
4,5
8,4
3,2
5,1
8,3
2,3
6,0
8,3
1,8
6,5
c) Industrielle KWK
HKW, Steinkohle
HKW, Erdgas +Öl
BHKW, fossil
BHKW, Biomasse
4,8
0,6
3,7
0,1
0,4
5,1
0,6
3,7
0,2
0,6
6,4
0,6
4,3
0,5
1,1
9,5
0,6
6,0
0,7
2,2
10,5
0,6
6,0
1,1
2,7
10,0
0,6
5,3
1,2
2,9
9,0
0,5
4,1
1,2
3,2
8,0
0,3
3,2
1,2
3,4
7,0
0,0
2,4
1,2
3,4
Gesamte KWK
- davon HKW
- davon BHKW
- davon Biomasse
16,2
13,7
2,5
1,3
18,6
14,4
4,2
2,2
21,5
15,2
6,3
2,8
27,8
17,6
10,3
3,2
28,8
17,2
11,6
4,4
28,4
16,3
12,2
6,3
27,6
14,9
12,8
7,3
26,5
13,6
12,9
9,2
25,5
12,6
12,9
10,8
Kondensationskraftwerke
-Steinkohle/Übr. feste B.
-Braunkohle
-Erdgas/Öl/übrig.Gase
- Kernenergie
- Biomasse (ohne KWK)
87,6
25,8
21,1
17,5
21,4
1,9
89,8
25,5
21,5
18,2
21,4
3,2
79,8
25,2
19,6
19,9
11,4
3,7
60,5
16,2
12,4
20,2
8,6
3,0
51,9
16,2
12,2
20,7
0,0
2,7
41,5
10,6
5,6
22,5
0,0
2,8
31,7
5,6
2,8
20,9
0,0
2,4
22,9
0,8
0,0
20,2
0,0
1,9
20,3
0,5
0,0
18,4
0,0
1,5
103,8
74,1
26,6
3,1
108,3
74,1
28,9
5,4
101,4
62,0
32,9
6,5
88,3
43,0
39,1
6,2
80,7
34,0
39,6
7,1
69,9
21,4
39,5
9,0
59,4
13,0
36,7
9,7
49,3
4,6
33,7
11,1
45,8
3,2
30,3
12,3
307
284
228
153
151
95
50
21
14
Gesamte Leistung
- Kohle, Kernenergie
- Erdgas, Öl (Wasserstoff)
- davon Biomasse
CO2-Emissionen Stromsektor,
Mio. t CO2/a
SZEN11-A ; 11.7.12
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
Detailstruktur
der KWK und
Vergleich mit
verbleibender
Kondensationsleistung.
(Szenario 2011 A)
Saldo zwischen
2010 und 2030:
Erdgas: + 10 GW
Kohle: - 31 GW
Atom: - 21 GW
Struktur der Kraftwerksstilllegungen und Kraftwerkszubauten bis 2030
E
r
n
e
u
e
r
b
a
r
e
E
n
e
r
g
i
e
n
1
6
0
K
e
r
n
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n
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r
g
i
e
1
2
0
E
r
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g
a
s
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i
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k
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h
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8
0
B
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k
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4
0
S
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N
1
1
/
A
B
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B
A
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.
1
1
.
1
1
S
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l
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g
u
n
g
e
n
+10 GW
Stilegungen,NeubaundSaldo,GW
0
Z
u
b
a
u
- 52 GW
4
0
S
a
l
d
o
8
0
1
2
0
2
0
2
02
0
2
52
0
3
0
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2
0
2
02
0
2
52
0
3
0
2
0
2
02
0
2
52
0
3
0
Endenergiebedarf für Wärme und Beitrag von KWK-Wärme
- Szenario 2011 A -
6000
Endenergieeinsatz für Wärme, PJ/a
5398
12%
5238
5000
Wasserstoff
via KWK
Geothermie,
Umweltwärme
Solarkollektoren
Anteil KWK-Wärme
14%
4830
17%
4483
Biomasse
18%
4116
4000
18%
3767
19%
3276
3000
20%
2856
Kohle
direkt
Heizöl
direkt
Erdgas
direkt
Industrielle
KWK, fossil
Fern- und Nahwärme, fossil
Strom
2000
SZEN11/WAERM-GE; 7.2.12
1000
0
2005
2010
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2015
2020
2025
2030
2040
2050
Wachstum der EE-Wärmeerzeugung (ohne Strom) Nahwärme muss beträchtlich wachsen
S
z
e
n
a
r
i
o
2
0
1
1
A
-
1
5
0
0
W
a
s
s
e
r
s
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o
f
f
v
i
a
K
W
K
1
3
2
2
1
2
0
0
G
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N
a
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W
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p
u
m
p
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n
1
1
6
0
K
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l
l
e
k
t
o
r
e
n
N
a
h
w
ä
r
m
e
9
7
8
9
0
0
K
o
l
l
e
k
t
o
r
e
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E
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n
z
e
l
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n
l
.
B
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8
5
7
B
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s
s
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h
e
i
z
u
n
g
E-Wärmerzeugng,PJ/a
7
3
6
S
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E
N
1
1
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W
A
E
R
M
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.
2
.
1
2
6
0
9
6
0
0
4
9
1
3
2
1
3
0
0
0
2
0
0
52
0
1
02
0
1
52
0
2
02
0
2
52
0
3
0
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2
0
4
0
2
0
5
0
Struktur des Erdgasverbrauchs: Von Raumwärme zum Einsatz in KWK
- Szenario 2011 A -
3500
3290
3229
Leit. verluste,
NE-Verbrauch
3223
3091
3075
Kraftstoff
3000
Erdgasverbauch, PJ/a
2679
Prozess
wärme
2500
Raumheiz.
Warmwasser
2000
Strom + Wärme
aus KWK
1917
Strom aus
Kond.-KW
1520
1500
1000
500
0
2005
2010
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2015
2020
2025
2030
2040
2050
SZEN11/ERDGAS; 8.11.11
Baden-Württemberg: Umbau der Stromversorgung bis 2050
- Stromerzeugung in BaWü und Nettoimport -
- Szenario BaWü 2050 90
82
82
Bruttostromverbrauch, TWh/a
80
79
77
76
74
73
72
71
71
70
Nettoimport
fossil/nuk.
Offshore,
EE-Verbund
 Bis 2020: Anstieg des EE-Anteils
auf 36% (bis 2050 auf 89%);
insbesondere ~ 3000 MW Wind und
6000 MW Fotovoltaik
Fotovoltaik
Wind
60
Wasser,
Geothermie
50
Biomasse
KWK
fossil
Kond-KW
Gas
Kond-KW
Kohle
40
30
20
Kernenergie
10
BaWü/strstruk 15.10.11
0
2005
2010
18,9 15,4
(+6,6) (+8,9)
2015 2020
2025
14,0
(+5,9)
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2030
9,4
(+2,6)
2035
2040
4,5
(+0,8)
2045
2050
2,3
Stromimport
CO 2 - Emissionen
der Strombereitstellung, Mio. t/a
 Reduktion des Stromverbrauchs
um 5% (Anstieg zwischen 2000
und 2012 um 17% !!)
 Bis 2020:
Nettozubau von Gaskraftwerken:
1100 MW Leistung;
Nettozubau von Kohlekraftwerken
500 MW (+ 1890 – 1390)
 Zubau KWK (MW)
Kohle:
500
Gas, groß:
600
Gas, klein:
500
Biomasse:
300
Gesamt:
1900
Entwicklung der Bruttoleistungen in (und für ) Baden-Württemberg
- Szenario BaWü 2050 -
40
34
Installierte Bruttoleistung *), GW
35
35
36
37
EE-Import
33
30
30
Andere EE
Fotovoltaik
27
25
Wind
22
20
Nettoimport
fossil/nuk
Gas/Öl
19
Kohle
16
15
Kernenergie
BaWü/strleis; 15.10.11
10
Gesicherte Leistung
Höchstlast
5
0
2005 2010
2015
*) einschl. anteiliger Importleistung
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Leistung und Stromerzeugung aus Gaskraftwerken*) in Baden-Württemberg
Summe:
1900
2500
3400
4200
4500
4500
4500
4500 MW
*) einschl. Bestand an ölgefeuerten Kraftwerken ( 2010 ~ 600 MW)
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
Weiterführende Untersuchungen:
J. Nitsch, T. Pregger, T. Naegler, N Gerhardt, M. Sterner, B. Wenzel u.a:
„ Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren
Energien in Deutschland.“ DLR Stuttgart, Fraunhofer-IWES Kassel, IFNE Teltow
im Auftrag des BMU, Abschlussbericht Projekt FKZ 03MAP146; März 2012;
www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/leitstudie2011_bf.pdf
M. Schmidt, J. Nitsch, F. Staiss: „Energieszenario 2050 - Gutachten zur Vorbereitung
eines Klimaschutzgesetzes für Baden-Württemberg“, ZSW Stuttgart, Nitsch Stuttgart
im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Klimaschutz und Energiewirtschaft
Baden-Württemberg, Nov. 2011
Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart