Institut für Technische Thermodynamik – Abt. Systemanalyse und Technikbewertung
„LEITSZENARIO 2006“
ein aktuelles Klimaschutzszenariofür Deutschland und Perspektiven
für Baden-Württemberg
Samstags-Forum Regio FreiburgUniversität Freiburg
Samstag 12. Mai 2007
Dr. Joachim NitschStuttgart
Institut für Technische Thermodynamik – Abt. Systemanalyse und Technikbewertung
- nur energiebedingte Emissionen -
1990 2000 2010 2020 2030 2040 20500
200
400
600
800
1.000
CO
2-Em
issi
onen
, [M
io t
CO
2/a]
Ist (temp. bereinigt)
REF 2002
REF 2005(EWI/Prognos)
Leitszenario2006
LEIT -VAR 1
LEIT-VAR 2
Aktual\co3; 5.4.07
Erforderlicher Beitrag Deutschlands zum Klimaschutz bis 2050
Minderungsziele für CO2 gegen-über 1990:
21 % bis 2008/2012 (Kyoto)
30 - 40% bis 2020
80% bis 2050
825
Institut für Technische Thermodynamik – Abt. Systemanalyse und Technikbewertung
- LEITSZENARIO 2006 -
1990 1995 2000 2005 2010 2015 202060
80
100
120
140
160
180
200In
dex
(199
0 =
100)
PEV BIP BIP/PEV
aktual50/Produkt2; 12.12.06
Mittleres Wachstum , %/a
1990-2005 2006-2020
BIP 1,4 1,6
BIP/PEV 1,6 2,9
Teilstrategie I: Deutliche Steigerung der Energieeffizienz
Institut für Technische Thermodynamik – Abt. Systemanalyse und Technikbewertung
- LEITSZENARIO 2006 -
2000 2005 2010 2020 2030 2040 20500
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1400014425 14340
13492
11903
10425
9057
7899
End-
, Prim
ären
ergi
e, P
J/a
Nichtenerg.VerbrauchUmwandlungs-sektorKraftmobilKraft/Lichtstationär
Prozeswärme
Warmwasser
Raumwärme
aktual/ENDSTRU4/23.1.07
Wirkung der EffizienzstrategieRückgang bis 2050: Endenergie - 38%; Primärenergie - 45% (KWK von 10 auf 25%)
Institut für Technische Thermodynamik – Abt. Systemanalyse und Technikbewertung
- LEITSZENARIO 2006 -
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2040
2050
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
346 364 395473 523
601
850
1.134
1.439
1.762
2.072
2.686
3.156En
dene
rgie
ern
euer
bare
Ene
rgie
n, P
J/a
Geothermie
Solarstrahlung
Biomasse, -gasbiog. Abfälle
Windkraft
Wasserkraft
Aktual/EE-END; 23.1.07
Teilstrategie II: Ausbau Erneuerbarer Energien:Durchschnittliche Steigerung des EE-Anteils 2006 -2050: 1 %/a
(Anteile in 2020/2050 : Strom 29/79%; Wärme 14/48%; Kraftstoffe 17/42% )
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- LEITSZENARIO 2006 -
2000 2005 2010 2020 2030 2040 20500
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,00014402 14238
13492
11903
10425
9057
7899
Prim
ären
ergi
e, P
J/a
Geothermie
Solar-strahlungWind,Wasserkraft
Biomasse
Erdgas
Mineralöl
Steinkohle
Braunkohle
Kernenergie
aktual/PRIMSTRU/23.1.07
Primärenergiestruktur des Szenarios (Wirkungsgradmethode)
49%
36%
25%
15,7%
8,4%4,7%2,7%
Anteil EE
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Verwendung der eingesetzten Biomassen (Reststoffe, Energiepflanzen)
2000 2005 2010 2020 2030 2040 20500
200
400
600
800
1,000
1,200
1,400
1,600
1,800
309
550
846
1302
15281602 1632
End-
, Prim
ären
ergi
e, P
J/a
Wandlungs-verluste
Kraftstoffe
Einzel-heizungenSonstigeNahwärme
KWK-Wärme
Strom
bmu/aktual/bio-end; 18.12.06
*) Anteil an End- energie (%)
2,4 *)
4,4
11,7
15,1 17,8 20,6
6,8
„Ökologisches“ PotenzialReststoffe: 725 PJ/a;
Verfügbare Fläche fürEnergiepflanzen:4,2 Mio. ha (2030)
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Vergleich von Referenzszenarien zeigt: Die Trends verändert sich in die richtige Richtung – aber zu langsam
1990 2000 2010 2020 2030 2040 20500
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000Pr
imär
ener
gie
Erne
uerb
are
Ener
gie
,PJ/
aIst
REF2002
REF2005
REF2006
LEITSZEN2006
aktual\pev-EE.pre;11.10.06
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
Primärenergie, PJ/a
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Detailstruktur der EE- Stromerzeugung bis 2020
1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 20200
20
40
60
80
100
120
140
160R
egen
erat
ive
Stro
mer
zeug
ung,
TW
h/a
Wasser WindOnshore
WindOffshore
Biomasse,biog. Abfälle
Fotovoltaik Geothermie Europ.Verbund
BMU/aktual/str2020; 23.1.07
REF 2005/06
REF 2002
36,7
63,5
92
156
120
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Entwicklung der Gesamtleistung im Stromsektor- LEITSZENARIO 2006 -
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 20500
20
40
60
80
100
120
140
160
180
119
131140
149155
160167 171 173
Bru
ttole
istu
ng, G
WEU-VerbundEE
Photovoltaik
Geothermie
WindOffshoreWind anLand
Laufwasser
Biomasse,Biogase
KWK, fossil
Gas Kond.
Kohle Kond.
Kernenergie
(KWK)
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Erforderliche bzw. „zulässige“ Neukraftwerke (ab 2000) nach Kraftwerksarten
Leistung in GW 2010 2015 2020 2025 2030 Stein- und Braunkohle, Müll, KW + HKW
6,4 13,5 15,7 18,6 21,1
Gas, KW +HKW 4,6 13,4 22,7 28,9 31,3 Fossile Großkraftwerke, ges. 11,0 26,9 38,4 47,5 52,4 - davon als HKW 2,6 6,6 9,4 13,3 15,7 Dezentrale KWK, fossil 1,8 3,0 4,2 5,3 6,5 Erneuerbare Energien 30,4 41,8 55,4 67,7 80,2 - davon Windenergie 21,3 27,8 35,9 43,2 50,5 - davon Biomasse, Biogas 3,9 5,1 6,4 7,1 8,0 - davon Fotovoltaik 4,5 7,7 10,8 12,3 13,8 Leistungszubau insgesamt 43,2 71,7 98,0 120,5 139,1
Insgesamt neu 2001 – 2020: EE: 55 GW; FOSSIL: 43 GW FOSSIL neu: KOND = 29 GW, KWK = 14 GW; Kohle 16 GW; Erdgas 27 GW
CO2-Emissionen der Stromerzeugung von 315 (2005) auf 265 (2020)
(Nutzungsdauer Großkraftwerke 40a; andere 25-30 a; Kernenergieausstieg)
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- Leitszenario 2006 -
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 20500
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
3.1242.995
2.7602.623
2.3582.211
2.068
1.711
1.365
Ende
nerg
ieei
nsat
z fü
r Rau
mw
ärm
e [P
J/a]
Erdwärme
Kollektoren
Biomasse KWK und direktFern- NahwärmefossilErdgasdirektKohledirektHeizöldirektStrom direkt und WP
aktua/lHeiz-LE; 15.10.06
*)*)
*) temperaturbereinigt
Entwicklung des Raumwärmebedarfs im Leitszenario 2006
REF
Fern- + Nahwärme, fossil2005: 8,5%2050: 21,5%
Erneuerbare:2005: 7%2050: 66%
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Beitrag erneuerbarer Energien zur zukünftigen Wärmeversorgung
Nahwärme:2005: 25%2050: 64%
- Leitszenario 2006 -
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 20500
200
400
600
800
1.000
1.200W
ärm
eerz
eugu
ng (E
nden
ergi
e),
PJ/a
GeothermieNahwärmeGeothermieEinzelanlageKollektorenNahwärmeKollektorenEinzelanlageBiomasse NahwärmeBiomasseEinzelanlage
6,3 %*)
14 %
*) Anteil an gesamtem Wärmebedarf (ohne Stromanteil)
23 %
48 %
Aktual/EEWA-LE; 24.11.06
REF 2005
34 %
Institut für Technische Thermodynamik – Abt. Systemanalyse und Technikbewertung
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030-2
0
2
4
6
8
10
12
14D
iffer
enzk
oste
n, M
rd. E
UR
(200
2)/a
Pfad A Pfad B Pfad C
Aktual/DIFGES; 12.3.07
2020:60 $2000/b15 €/t CO2
2020 :75 $2000/b20 €/ t CO2
2020:32 $2000/b10 €/ t CO2
Gesamte EE-Differenzkosten (Strom, Wärme, Kraftstoffe) im LEITSZENARIO 2006
Die wirtschaftliche Bewertung des EE-Ausbaus verlangt realistische Annahmenzur zukünftigen Entwicklung fossiler Energiepreise und CO2-Vermeidungskosten
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Kostenentwicklung stromerzeugender EE-Technologien
KWK-Anlagen mit Wärmegutschrift
- LEITSZENARIO 2006; Neuanlagen -
2000 2010 2020 2030 2040 20500.00
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20St
rom
gest
ehun
gsko
sten
, EU
R(2
002)
/kW
hWasser
Wind
Fotovoltaik
Geothermie
Europ.Verbund
FesteBiomasse
Biogase
Mittelwert
aktual/STR-KOS1; 24.1.07
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- LEITSZENARIO 2006; Preispfad C -
2000 2010 2020 2030 2040 20500
2
4
6
8
10
12St
rom
kost
en (M
S-Eb
ene)
cts
(200
2)/k
Wh
nur fossile KW
EE-Neu-anlagen Gesamt
aktual/KOS-GES5; 24.01.07
Erneuerbare Energien ermöglichen mittelfristig eine kostenstabile und weitgehend rohstoffpreisunabhängige Energieversorgung
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Baden - Württemberg, Zeitraum 1989 - 2004
0
40
80
120
160
200Ab
solu
te Z
unah
me
[ PJ
/a]
EE
Kern-energie
Kohlen
Mineralöl
Erdgas
Primär-energie
C:\BAWÜ\Klimaschutz\PEVZU.PRE; 13.6.06
CO2-Emissionen: 73,5 -> 78 Mio. t/a
15%
57%
2%0%
13%
90%
Relative Zunahme
15%
Veränderung der Primärenergiestruktur Baden-Württemberg zwischen 1989 und 2004- ein schwerwiegender Zeitverlust aus der Sicht des Klimaschutzes und der Ressourcenschonung
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77,5CO2-Emissionen, Mio. t CO2/a55- davon Erneuerbare Energien
1 070GESAMT: Endenergie, PJ/a
24,0CO2-Emissionen, Mio. t CO2/a10- davon Erneuerbare Energien
330KRAFTSTOFFE: Endenergie, PJ/a
33,0CO2-Emissionen, Mio. t CO2/a23- davon Erneuerbare Energien
485NUTZWÄRME: Endenergie, PJ/a
20,5CO2-Emissionen, Mio. t CO2/a22- davon Erneuerbare Energien
255STROM: Endenergie, PJ/a2005Energieverbrauchssektoren BW
64,5
155
930
19,5
33
300
23,0
62
400
22,0
60
230
Ziel 2020
-30
+23
-4,5
- 25
+38
+1,5
-13,0
+100
-140
-10,0
+39
- 85
2006 - 2020
Wirksamer Klimaschutz muss wesentlich stärkerals bisher im Wärme- und Verkehrssektor ansetzenund dortige Effizienzpotenziale mobilisieren.
Mindestziele für EFF und EE in 2020 für die Energieversorgung Baden-Württembergs
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Was
serk
raft
Biom
asse
, -ga
sW
inde
nerg
ieFo
tovo
ltaik
Geot
herm
ieBi
omas
se, -
gas
Kolle
ktor
enGe
othe
rmie
Kraf
tsto
ffe
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
Ener
giem
enge
, GW
h/a
2006 - 2020:27,7 TWh/a1999 - 2005:7,5 TWh/a1998:7,8 TWh/a
BaWü; EE-2020; 18.4.07
Anzustrebender EE-Ausbau in Baden - Württemberg wenn die Bundesziele für das Jahr 2020 erreicht werden sollen.
Strom von8% auf 24% :Zuwachs =10,7 TWh/a
Wärme von5% auf 15% :Zuwachs =11,0 TWh/a
Kraftstoffevon 3 auf 11% :Zuwachs = 6,0 TWh/a
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2005 Zuwachs 2006 - 2020
Wasserkraft (Laufwasser), MWel 700 250Windenergie, MWel 260 1 450 Fotovoltaik, MWel 360 1 700Geothermie, MWel 0 120Biomasse- gas (Strom), MWel 350 850
Biomasse, -gas (Wärme), GWh/a 5 300 5 800Kollektoren, 1000 m² 1 900 6 500Geothermie, GWh/a 260 2 000
Biokraftstoffe , GWh/a 2 850 3 300
Erforderliche Zuwächse bei den einzelnen Energietechnikenin Baden - Württemberg
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1995 2000 2005 2010 2015 20200
10
20
30
40
50
60
70
80
fläch
ensp
ezifi
sche
Win
dlei
stun
g, k
W/k
m²
DurchschnittDeutschland
Rheinland-Pfalz
Thüringen
Hessen
Baden-Württemb.
1 700 MW
800 MW
BaWü-neu\Wind; 15.3.07
325 MW
Baden Württemberg hat vergleichsweise eine sehr geringe Windanlagendichte
Maximalwerte 2006:Schleswig-Holstein = 153Sachsen-Anhalt = 123Niedersachsen = 111
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Anzustrebender Beitrag erneuerbarer Energien der Region Südlicher Oberrhein bis 2012*)
800 GWh/a Strom ( ~ 18% BW)750 GWh/a Wärme ( ~ 15% BW)
Kumulierte Investitionen bis 2012:ca. 1 000 Mio. €. Perspektiven nach 2012 ca. 250 Mio. €/a Investitionenim langfristigen Mittel
* ) Fläche 11,4 %Bevölkerung 9,6 %
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Schlussfolgerungen aus der Szenarioanalyse für Deutschland
Es müssen alle drei Teilstrategien „EFF“, „KWK“ und „EE“ rechtzeitig,in starkem Maße und aufeinander abgestimmt mobilisiert werden, um den Einstieg in eine klimaverträgliche und ressourcenschonendeVersorgung strukturverträglich und ökonomisch vorteilhaft zu gestalten.
Die volkswirtschaftlichen und industriepolitischen Vorteile dieser Strategie zeichnen sich immer deutlicher ab. Eine kluge Energiepolitik nutzt diese Erkenntnis um den erforderlichen Umsetzungsprozess zu beschleunigenHandlungsbedarfDie Segmente „EE-Strom“*) und „EE-Kraftstoffe“ entwickeln sich mit ausreichender Dynamik, das Segment „EE-Wärme“ muss raschnachziehen, damit die Ausbauziele für EE sicher erreicht werden können.
Bei der Umsetzung der Teilstrategien „EFF“ und „KWK“ sind noch große Defizite vorhanden; ein strukturell und ökonomisch optimaler Einsatz von EE erfordert aber die Mobilisierung dieser Potenziale .
• *) in Baden-Württemberg müssen dazu übertriebene Restriktionen bei der Genehmigung von Windkraftanlagen abgebaut werden.
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Einige weitere Informationen:
J. Nitsch: „Leitstudie 2007 – Ausbaustrategie Erneuerbare Energien, Aktualisierung und Neubewertung.“ Untersuchung im Auftrag des BMU. DLR Stuttgart, Februar 2007
W. Krewitt, S. Simon u.a.: „Energy (R) Evolution – A Sustainable World Energy Outlook“Studie im Auftrag von Greenpeace International und des European Renewable Energy Council (EREC), DLR Stuttgart, ECOFYS Utrecht, Januar 2007.
F. Staiß, C. Lutz, D. Edler, J. Nitsch u.a.: „Wirkungen des Ausbaus erneuerbarer Energienauf den deutschen Arbeitsmarkt unter besonderer Berücksichtigung des Außenhandels.“Untersuchung im Auftrag des BMU; ZSW Stuttgart, DLR Stuttgart, DIW Berlin, GWS Osnabrück, Juni 2006.
www.dlr.de/tt/systemwww.erneuerbare-energien.de