positive effekte von energieeffizienz auf den deutschen stromsektor · 2020. 5. 22. · zwischen 11...
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1
Positive Effekte von Energieeffizienz
auf den deutschen Stromsektor
Hauptergebnisse der Studie
von der Prognos AG und dem IAEW Aachen
erstellt im Auftrag von Agora, ECF, RAP
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2
• Aufgabenstellung und Vorgehensweise
• Definition der Szenarien
• Auswirkungen auf die Stromerzeugung
• Auswirkungen auf die Übertragungsnetze
• Auswirkungen auf die Verteilnetze
• Gesamteffekte der Energieeffizienz
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Aufgabenstellung und Vorgehen
3
556
449 402
519
324
0
100
200
300
400
500
600
199
0
199
5
200
0
200
5
201
0
201
5
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0
202
5
203
0
203
5
204
0
204
5
205
0
BAU Effizienz plus
Energiekonzept WWF
Berechnung der Kosten der
Stromerzeugung:
> Konventionelle Kraftwerke
> Erneuerbare Energien
Berechnung der Kosten der
Stromverteilung:
> Übertragungsnetz
> Verteilungsnetze
4 Stromverbrauchsszenarien:
> Zeithorizont 2050
> Vergleich von BAU-
Szenario mit 3
Effizienzszenarien
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4
Mio. €
2012 2020 2030 2040 2050
Ölpreis $2012/MWh
100 120 130 135 140
Erdgaspreis (Ho
frei Kraftwerk)
€2012/MWh
26 28
33 35 38
Steinkohlepreis
€2012/MWh 11 11 14 15 16
CO2
€2012/t 4 20 30 40 50
Preise fossiler Brennstoffe und CO2 2012 sowie deren angenommene Entwicklung bis 2050
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Eckdaten der fünf Szenarien
5
Mio. €
BAU Referenz Effizienz
plus
Energie-
konzept
WWF
Effizienzentwicklung
Energieproduktivität
(BIP/PEV)
1,2 - 1,3 %/a 1,7 bis 1,9 %/a 2,0 bis 2,2 %/a 2,3 bis 2,5 %/a 2,6 %/a
Entwicklung des
Stromverbrauchs
+0,3 %/a -0,1 %/a -0,3 bis -0,4 %/a -0,6 %/a -0,9 %/a
Entwicklung des
Stromverbrauchs
bis 2050 in Bezug auf 2011
+7 % -5% -10 bis 15 % -20 bis -25 % -40 %
Absolute Veränderung des
Stromverbrauchs bis 2050
in Bezug auf 2012
+37 TWh -22 TWh -69 TWh -117 TWh -195 TWh
Elektromobilität
Anteil E-Autos 36 % 55 % 46 %
Anzahl E-Autos 17 Mio. 25 Mio. 21 Mio.
Stromverbrauch für E-Autos 34 TWh 53 TWh 28 TWh
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Effizienz Szenarien
6
0
100
200
300
400
500
600
TW
h
BAU Referenz-Szenario Effizienz plus Energiekonzept WWF
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Potenziale der Energieeinsparung
7
2430
2229
50
69
35
69
117
97
152
195
EMSAITEK
BDI, McKinsey 2007
IFEU, ISI, et al. 2011
0
50
100
150
200
250
Stromeinsparung von 2012 bis 2020 Stromeinsparung von 2012 bis 2030 Stromeinsparung von 2012 bis 2050
TW
h
Referenz Effizienz plus Energiekonzept WWF
Gegenüberstellung der Einsparpotenziale aus den Studien und den im Vergleich zum BAU-Szenario
unterstellten Stromeinsparungen der Szenarien
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8
• Auswirkungen auf die Stromerzeugung
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EE Szenarien
9
0
100
200
300
400
500
600
20
00
20
02
20
04
20
06
20
08
20
10
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
TW
h
BAU
Referenz-Szenario
Effizienz plus
Energiekonzept
WWF
EE: BAU
EE: Referenz-Szenario
EE: Effizienz plus
EE: Energiekonzept
EE: WWF
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Installierte Leistung von fossil-thermischen
Kraftwerken, Speichern u. Lastmanagement
10
104 98
91 86
79
0
20
40
60
80
100
120
2012 2020 2030 2040 2050
GW
BAU
Lastmanagement
Pumpspeicher
Erdöl
Erdgas GT
Erdgas GuD
Steinkohle
Braunkohle
Kernkraft
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Installierte Leistung von fossil-thermischen
Kraftwerken, Speichern u. Lastmanagement
11
104
97
86
77
69
0
20
40
60
80
100
120
2012 2020 2030 2040 2050
GW
Referenz-Szenario
Lastmanagement
Pumpspeicher
Erdöl
Erdgas GT
Erdgas GuD
Steinkohle
Braunkohle
Kernkraft
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Installierte Leistung von fossil-thermischen
Kraftwerken, Speichern u. Lastmanagement
12
104
96
81
70
59
0
20
40
60
80
100
120
2012 2020 2030 2040 2050
GW
Energiekonzept
Lastmanagement
Pumpspeicher
Erdöl
Erdgas GT
Erdgas GuD
Steinkohle
Braunkohle
Kernkraft
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Kosten der Stromerzeugung
13
Konventionelle Stromerzeugung Erneuerbare Stromerzeugung
19 14
05
010203040506070
2012 2030 2050
Mrd
. E
UR
20
12
WWF
Kernkraft Braunkohle Steinkohle
Erdgas GuD Sonstige
19 19 10
010203040506070
2012 2030 2050
Mrd
. E
UR
20
12
BAU
21
35
51
010203040506070
2012 2030 2050
Mrd
. E
UR
20
12
BAU
21 25 31
010203040506070
2012 2030 2050
Mrd
. E
UR
20
12
WWF
Wind Onshore Wind OffshorePhotovoltaik Biomasse / BiogasWasser Geothermie
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14
• Auswirkungen auf die Übertragungsnetze
• Auswirkungen auf die Verteilnetze
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Berechnung der Netzinfrastrukturkosten
> Ermittlung des Netzausbaubedarfs
und der Netzkosten in allen
Spannungsebenen (0,4 kV – 380 kV)
Übertragungsnetz
> Verwendung eines knoten- und
zweigscharfen Netzmodells
> Ausbau von Einzelprojekten
Verteilnetz
> Sehr großes Mengengerüst
> Nutzung eines Modellnetzansatz
15
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Methodik zur Bestimmung des
Netzausbaubedarfs im Übertragungsnetz
16
Übertragungs-
netzmodell
Stündliche (n-1)-
Ausfallsimulation für
betrachtetes Jahr
(8760 Stunden)
Stündliche
konventionelle
Einspeisung und
Last je Netzknoten
Stündliche
Einspeisung aus
erneuerbaren
Energien je
Netzknoten
Auswahl zu
verstärkender
Leitungen und
paralleler
Leitungszubau
(n-1)-
Überlas-
tungen?
Ergebnis: - (n-1) sicheres Netz
- Ausbaumaßnahmen
Ja
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Netzausbaubedarf und –kosten im
Übertragungsnetz
> Abschätzung des Netzausbaubedarfs
durch iterativen simulierten Strom-
kreiszubau in bestehenden Trassen 1
> Anstieg der spezifischen Netz-
infrastrukturkosten zwischen 15 und
56 % bis 2050 (heute 1,4 €/MWh)
> Energieeffizienzmaßnahmen
verändern Last- und Einspeisung
und reduzieren erforderlichen
Netzausbau (durch verringerten
Transportbedarf)
17 Vorgehen und berücksichtigte technische Randbedingungen
abweichend vom Netzentwicklungsplan (bspw. keine
Untersuchung dynamischer Stabilität)
1
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
2010 2020 2030 2040 2050 2060
BAU Effizienz plus
Energiekonzept WWF
Mio. € 11.459 Mio. €
6.765 Mio. €
2.344 Mio. €
Investitionskosten für Übertragungsnetzausbau
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Methodik zur Bestimmung des
Netzausbaubedarfs im Verteilnetz
18
Eingangsdaten für Last, Onshore-
Windenergieanlagen und PV-Anlagen
basierend auf Übertragungsnetzdaten
Definition von repräsentativen
Modellnetzklassen durch Aggregation
Parametrierung der Modellnetze für jede
Klasse und Spannungsebene und
Simulation des Netzausbaubedarfs
Extrapolation zur Ermittlung des
nationalen Netzausbaubedarfs
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Netzausbaubedarf und –kosten im
Verteilnetz
> Zubau dezentraler Einspeisungen
Haupttreiber für Ausbaubedarf
> Rückspeisung häufig auslegungs-
relevanter Netznutzungsfall
> Anstieg der spezifischen
Netzinfrastrukturkosten um bis zu
40 % (heute 10,4 €/MWh)
> Zukünftige „Smart Grid“
Technologien könnten Potential zur
Kostenreduktion bieten
19
0
5000
10000
15000
20000
25000
bis 2035 bis 2050
Bau Effizienz Plus WWF
Mio. €
Aggregierte Investitionskosten für Netzausbau in
der Verteilnetzebene
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20
• Gesamteffekte
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Gesamtkosten des Stromsystems
21
17 14 14 11 10 8 7 5
39 34 32 27
51 40 36 31
7 6 6
5
6
5 5
5
65 55 52
44
71
56 50
43
0102030405060708090
100
BA
U
Effiz
ien
z p
lus
En
erg
ieko
nzep
t
WW
F
BA
U
Effiz
ien
z p
lus
En
erg
ieko
nzep
t
WW
F
Offshore Netzanbindung
Verteilungnetz
Übertragungsnetz
ErneuerbareStromerzeugungKonventionelleStromerzeugung
2035 2050
Mrd. €2012
Die Umsetzung von Energieeffizienz senkt die jährlichen Kosten im gesamten
Stromsystem um bis zu 28 Milliarden Euro im Jahr 2050.
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Kosteneinsparungen gegenüber dem BAU-
Szenario
Gegenüber dem BAU-Szenario lassen sich im WWF-Szenario bis
2050 etwa 28 Milliarden Euro Kosten sparen.
22
10 12
21
15
21
28
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Effiz
ien
z p
lus
Ene
rgie
kon
ze
pt
WW
F
Effiz
ien
z p
lus
Ene
rgie
kon
ze
pt
WW
F
Mrd
. E
UR
20
12
Offshore Netzanbindung
Verteilungnetz
Übertragungsnetz
Erneuerbare Stromerzeugung
Konventionelle Stromerzeugung
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Spezifische Kosten des Stromsystems
23
102 99 100 103 106 102 102 100
13 12 12 15 11 11 12 15
119 115 116 121 122 118 119 118
020406080
100120140160180
BA
U
Effiz
ienz p
lus
En
erg
ieko
nzep
t
WW
F
BA
U
Effiz
ien
z p
lus
En
erg
ieko
nzep
t
WW
F
Offshore Netzanbindung
Verteilungnetz
Übertragungsnetz
Stromerzeugung
2035 2050
€2012/MWh
Auch bei sinkendem Stromverbrauch bleiben die Stromkosten pro MWh
annähernd mittel- und langfristig konstant, obwohl die Kosten des
Stromnetzes auf einen geringeren Verbrauch umlegt werden müssen.
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Spezifische Einsparungen im Stromsystem
gegenüber dem BAU-Szenario
24
Eine eingesparte Kilowattstunde bewirkt in den Szenarien eine Kosteneinsparung
zwischen 11 und 15 €Cent2012. Viele Effizienzmaßnahmen sind günstiger
umzusetzen und somit aus gesamtwirtschaftlicher Sicht sinnvoll.
4,5 3,5 3,3 1,3 1,8 2
7,8 7,7
6,7 10,8 10 9,4
0,2 0,4
2,3 1,6
0,9
1,1 0,8 0,6 0,3
0,7
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Effiz
ien
z p
lus
Ene
rgie
kon
ze
pt
WW
F
Effiz
ien
z p
lus
Ene
rgie
kon
ze
pt
WW
F
€C
en
t 2012/k
Wh
Offshore Netzanabindung
Verteilnetz
Übertragungsnetz
Erneuerbare Stromerzeugung
Konventionelle Stromerzeugung
2035 2050
14,9 13,3
11,4 13,1 13,5 14,2
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Vermiedene CO2-Emissionen und
vermiedene Brennstoffimportkosten
25
Vermiedene CO2-Emissionen Vermiedene Brennstoff-Importkosten
1,6
1,0
1,7
1,3
2,4
1,8
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
2030 2050M
rd.
EU
R2
01
2
Effizienz Plus Energiekonzept WWF
10 11
15 13
35
19
0
5
10
15
20
25
30
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Effizienz Plus Energiekonzept WWF
![Page 26: Positive Effekte von Energieeffizienz auf den deutschen Stromsektor · 2020. 5. 22. · zwischen 11 und 15 €Cent 2012. Viele Effizienzmaßnahmen sind günstiger umzusetzen und somit](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071108/5fe294f3bcedf03e2c15494c/html5/thumbnails/26.jpg)
Ergebnisse zusammengefasst
> Für vier Szenarien wurden die Gesamtkosten des Stromsystems
berechnet (Kosten der Stromerzeugung plus Kosten der
Stromübertragung).
> Effizientere Stromsysteme benötigen weniger konventionelle
Kraftwerke, weniger Erneuerbare und weniger Netze.
> Auch bei sinkendem Stromverbrauch bleiben die Kosten pro
Energieeinheit stabil.
> Die Importabhängigkeit verringert sich. Deutschland kann im Jahr
2050 Kohle- und Gas-Importe von bis zu 1,8 Mrd. € sparen.
> Im Jahr 2050 spart das effizienteste Stromsystem jährlich 28 Mrd. €
gegenüber dem BAU-Szenario.
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