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05 | 2019

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EnergieForum Analyse

EnergieForum Analyse werden neben quantitativen Daten auch qualitative Aussagen zu KWK-Anlagen miteinbezogen. Entwicklung direkter Indikatoren In Bild 1 sind direkte Indikatoren zur Rolle von KWK-Anlagen im zukünftigen Energiesystem dargestellt. Tabelle Zur Metaanalyse herangezogene Studien und Szenarien. Studien Entwicklung der Energiemärkte – Energiereferenzprognose Klimaschutzszenario 2050 EU Reference Scenario Den Weg zu einem treibhausgasneutralen Deutschland ressourcenschonend gestalten Langfristszenarien für die Transformation des Energie - systems in Deutschland Klimapfade für Deutschland Integrierte Energiewende Szenarien 1 ) ERP-T ERP-Z80 KSZ-T KSZ-Z80 KSZ-Z95 EU-T THG-Z95 LFS-T LFS-Z80 KP-T KP-Z80 KP-Z95 IEW-T IEW-Z80-EL IEW-Z80-TM IEW-Z95-EL IEW-Z95-TM Entwicklung der installierten KWK-Leistung Wird die installierte Leistung gekoppelter Strom- und Wärmeerzeugung in den energie- und klimapolitischen Szenarien herangezogen (Bild 1, links), zeigt sich die Bedeutung von KWK-Anlagen als Übergangstechnologie bis 2050. Im LFS-T steigt die Leistung bis 2040 leicht an und fällt anschließend wieder auf das Niveau von 2020 ab. Insbesondere Kohle-KWK- Anlagen verlieren zunehmend an Bedeutung und werden in gewissem Maße durch Gas-KWK-Anlagen verdrängt. In den Zielszenarien LFS-Z80 und THG-Z95 (62 % bis 2050 gegenüber 2030) hingegen ist eine deutlich stärke Reduktion der installierten KWK-Leistung zu beobachten. Dies ist mit einer stärkeren Defossilisierung und des daraus folgenden vermehrten Einsatzes von PtH-Anlagen zu begründen. Kohle-KWK-Anlagen werden im großen Stil deutlich früher stillgelegt. Ab 2040 werden Kohle-KWK-Anlagen im auf Treibhausgasneutralität ausgerichteten THG-Z95 nicht mehr genutzt. Es verbleiben lediglich gasbetriebene KWK-Anlagen im Energiesystem, die ab 2050 jedoch ausschließlich mit erneuerbaren synthetischen Brennstoffen befeuert werden. In LFS-Z80 werden Biomasse-KWK-Anlagen deutlich stärker zur Defossilisierung eingesetzt als im Trendszenario. In THG-Z95 wird der Einsatz von Biomasse in KWK- Anlagen aufgrund der Nutzungskonkurrenz um Anbauflächen hingegen als auf Dauer nicht vertretbar erachtet. Entwicklung der KWK-Stromerzeugung Sowohl in den Trend- als auch in den Zielszenarien von [2; 3; 8] steigt die Stromerzeugung aus KWK-Anlagen bis zum Jahr 2030 deutlich an. KWK-Anlagen in Fernwärmenetzen und in der Industrie sind bei den anfangs moderaten CO 2 -Preisen stark konkurrenzfähig und werden demgemäß Studienjahr 2014 2015 2016 2017 2017 2018 2018 Basisjahr 1 ) Zur konsistenten Betrachtung der Szenarien werden die in den Studien verwendeten Abkürzungen teilweise abgeändert. Ein „T“ (Trendentwicklung) wird bei allen Szenarien verwendet, die keine verpflichtende Treibhausgas (THG)-Verminderungszielsetzung verfolgen. Bei Zielszenarien liegt ein konkretes THG-Verminderungsziel vor. Demgemäß wird ein „Z“ eingesetzt und zusätzlich die THG-Verminderungszielsetzung in Prozent gegenüber 1990 ergänzt (beispielsweise Z80 für eine 80-prozentige THG-Reduktion in 2050 gegenüber 1990). 2011 2010 2010 2015 2013 2015 2017 Autor/Institut EWI, Prognos, GWS ISI, Öko-Institut University of Athens UBA ISI, Consentec, Ifeu BCG, Prognos ewi, dena in den ersten beiden Dekaden stark zugebaut. In den Zielszenarien LFS-Z80 und THG-Z95 fällt die Stromerzeugung aus KWK-Anlagen ab 2030 bis 2050 stark ab. KWK-Anlagen werden infolge des zunehmenden CO 2 -Preises oftmals durch PtH- Anlagen verdrängt (vgl. Kapitel „Entwicklung indirekter Indikatoren“). In LFS-T, ERP-T und ERP-Z80 verlieren KWK-Anlagen hingegen erst nach dem Jahr 2040 an Bedeutung. Auch in den Szenarien von [13] nehmen die primärenergetischen und CO 2 -Vorteile von KWK-Anlagen durch eine immer mehr auf erneuerbaren Quellen basierende Stromerzeugung ab. KWK-Anlagen zur Stromerzeugung sind hingegen in den Szenarien von [8] durchgängig bis 2050 erforderlich, um gesicherte Leistung bereitzustellen. In EU-T bleibt die Stromerzeugung aus KWK-Anlagen nahezu konstant. Kohle-KWK verlieren in allen Szenarien auf Dauer an Bedeutung. Diese Entwicklung ist in den meisten Szenarien durch den endogenen, kostenoptimalen Kraftwerksausbau infolge zunehmender CO 2 -Preise und rückläufiger Subventionen bedingt. Mittelfristig spielen Steinkohle-KWK in den Trendszenarien LFS-T und ERP-T jedoch eine bedeutende Zitation [3] [9] [11] [12] [2] [8] [13] Rolle. Das anfangs niedrige CO 2 -Preisniveau und geringere Brennstoffkosten gegenüber Gaskraftwerken treiben den Einsatz von Steinkohle-KWK [2; 3]. So werden braunkohlebefeuerte Anlagen zunächst durch Steinkohle-KWK ersetzt [3]. In den Zielszenarien ist hingegen ein starker Rückgang von Kohle- KWK zu beobachten [2; 3; 12]. Neben dem zunehmenden CO 2 -Preis ist der generell rückläufige Wärmebedarf in der Fernwärmeerzeugung ausschlaggebend. 46 BWK Bd. 71 (2019) Nr. 5

EnergieForum Bild 1 Direkte Indikatoren zur Bedeutung von KWK-Anlagen bis 2050. Bild 2 Indirekte Indikatoren zur Bedeutung von KWK-Anlagen bis 2050. KWK-Anlagen bietet gegenüber Braunund Steinkohle-KWK den Vorteil geringerer spezifischer CO 2 -Emissionen. Insbesondere für eine effiziente und treibhausgasreduzierende Fernwärme ersetzen gasbefeuerte KWK-Anlagen zunehmend ältere Kohle-KWK-Anlagen [3; 8]. Auch in [13] und [12] verbleiben Gas-KWK-Anlagen im System. In [12] werden diese ausschließlich mit synthetischen Brennstoffen befeuert. Werden keine gasförmigen synthetischen Brennstoffe eingesetzt, verlieren Gas-KWK- Anlagen in den Szenarien mit höchstem Klimaschutzambitionsniveau an Bedeutung (KSZ-95) [9]. In den Trendszenarien ist im Vergleich zu den Zielszenarien ein geringerer Ausbau biomassebefeuerter KWK-Anlagen zu verzeichnen [2; 3]. Geringe THG-Emissionen biogener Brennstoffe befördern den Einsatz in den Zielszenarien [2; 3]. Gleichzeitig werden jedoch mangelnde Verfügbarkeit und hohe Preise von Biomasse aufgezeigt [3]. Aufgrund geringerer spezifischer Emissionen verdrängen Biomassehauptsächlich Kohle-KWK in den Zielszenarien. Hierdurch ist auch die höhere maximale Nettostromerzeugung des LFS-Z gegenüber dem LFS-T zu erklären, da ungekoppelte, ineffizientere Kondensationskraftwerke und Kohle-KWK-Anlagen früher und stärker durch Gas- und Biomasse-KWK-Anlagen ersetzt werden. Die Technologiemixszenarien IEW-TM80 und IEW-TM95 weisen eine hohe biomassebasierte gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung auf. In der Analyse wird deutlich, dass KWK- Anlagen zwischen 2020 und 2040 eine hohe Bedeutung beigemessen wird. Sowohl in den Trend-, als auch Zielszenarien verbleiben KWK-Anlagen als eine der wenigen fossilen Strom- und Wärmeerzeuger im Energiesystem. Im Vergleich der Trend- und Zielszenarien wird deutlich, dass höhere CO 2 -Preise zu einem Rückgang von KWK-Anlagen führen, solange keine erneuerbaren synthetischen Brennstoffe eingesetzt werden [2]. Szenarienübergreifend spielen braunkohlebasierte KWK-Anlagen im zukünftigen Energiesystem keine Rolle mehr [2; 3; 12; 13]. Gasbefeuerte KWK-Anlagen verlieren in der kurzen Frist aufgrund des moderaten CO 2 -Preises, der fehlenden Residualnachfrage im Strommarkt und der hohen Stromerzeugungskosten an Bedeutung [3]. In der langen Frist steigt die Stromerzeugung aus Gas-KWK-Anlagen verstärkt in den Ziel- aber auch in Trendszenarien an [2 bis 4; 8; 9; 12]. Eine Verschiebung der Erzeugung hin zu effizienteren Gas- Entwicklung der KWK-Wärmeerzeugung Die Wärmeerzeugung aus KWK-Anlagen steigt sowohl in ERP-T als auch in ERP-Z80 zunächst an. In ERP-Z80 fällt dieser Anstieg jedoch wesentlich geringer aus. Ab BWK Bd. 71 (2019) Nr. 5 47

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