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07-08 | 2015

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EnergieForum rend im

EnergieForum rend im Szenario Trend im Jahr 2050 Erdgas mit gut 580 PJ der wesentliche Energieträger ist, dominieren die erneuerbaren Energien in den Szenarien Energiekonzept und Szenario Innovationsoffensive Gas. Im Zeitraum bis 2050 erhöht sich deren Anteil von 15 % (320 PJ) in 2012 auf 60 % (rund 480 PJ) im Szenario Energiekonzept sowie auf 55 % (rund 640 PJ) im Szenario Innovationsoffensive Gas. Im Vergleich zum Szenario Energiekonzept ist die Energieträgerstruktur des Szenarios Innovationsoffensive Gas durch den forcierten Einsatz gasbasierter Heizungssysteme geprägt. Mehr als die Hälfte des gesamten Energieeinsatzes für die Raumwärme- und Warmwassererzeugung im Jahr 2050 entfällt mit nahezu 600 PJ in diesem Szenario auf den Einsatz von Gas. Davon entfallen knapp 47 % bzw. 280 PJ auf den Anteil der erneuerbaren Gase am Gasgemisch. Ein Indikator für die Einsparungen ist die Entwicklung des flächenspezifischen Endenergieverbrauchs für die Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser. Für die bewohnte Wohnfläche sinkt dieser flächenspezifische Verbrauch von 170 kWh/(m 2·a) im Jahr 2012 im Szenario Trend bis 2050 auf 106 kWh/(m 2·a). Aufgrund der angenommenen Maßnahmen in den Szenarien Innovationsoffensive Gas und Energiekonzept errechnet sich in 2050 ein flächenspezifischer Bedarf von 87 bzw. 61 kWh/(m 2·a). Eine weitere wichtige Größe auf dem Weg zu einem klimaneutralen Gebäudebestand ist der Primärenergieverbrauch von Gebäuden. Wird die im Energiekonzept der Bundesregierung angestrebte Reduktion des fossilen Primärenergieverbrauchs um 80 % gegenüber 2008 auf die Raumwärme- und Warmwassererzeugung des Wohngebäudesektors bezogen, so kann der Primärenergieverbrauch im Szenario Trend bis zum Jahr 2050 um mehr als 60 % vermindert werden (Bild 2). Das Minderungsziel von 80 % wird allerdings in diesem Szenario deutlich verfehlt. Demgegenüber werden durch die Maßnahmen in den Szenarien Innovationsoffensive Gas und Energiekonzept die Zielsetzungen mit 80 % sowie 87 % erreicht. Durch die angenommenen Maßnahmen sind die CO 2 -Emissionen in allen Szenarien rückläufig. Bereits im Szenario Trend erfolgt im zeitlichen Verlauf bis zum Jahr 2050 eine Emissionsreduktion gegenüber 2012 um 54 %. Sowohl die Maßnahmen des Szenarios Energiekon- Einsparungen des fossilen Primärenergieverbrauchs in % gegenüber 2008 0 ‐0,1 ‐0,2 ‐0,3 ‐0,4 ‐0,5 ‐0,6 ‐0,7 ‐0,8 ‐0,9 ‐1 ‐10% ‐29% 2012 2020 2030 2040 2050 Trendszenario ‐ PEV Szenario Innovationsoffensive Gas ‐ PEV Szenario Energiekonzept ‐ CO2 Klima‐Minderungsziel 2050 0 ‐0,1 ‐0,2 ‐0,3 ‐0,4 ‐0,5 ‐0,6 ‐0,7 ‐0,8 ‐0,9 ‐1 CO 2 ‐Emissionseinsparungen in % gegenüber 1990 Szenario Energiekonzept ‐ PEV Trendszenario ‐ CO2 Szenario Innovationsoffensive Gas ‐ CO2 Bild 2 Primärenergieverbrauch und direkte CO 2 -Emissionen für Raumwärme- und Warmwassererzeugung. zept als auch des Szenarios Innovationsoffensive Gas führen zu erheblichen zusätzlichen CO 2 -Einsparungen gegenüber dem Szenario Trend. Es ist Ziel der Bundesregierung, die CO 2 -Emissionen Deutschlands bis zum Jahr 2050 um mindestens 80 % gegenüber 1990 zu reduzieren. Überträgt man die allgemeine Zielvorgabe auf den Wohngebäudebestand lässt sich feststellen, dass dieses Ziel nicht in allen Szenarien eingehalten werden kann. So kann im Szenario Trend bis zum Jahr 2050 nur eine Verringerung der Emissionen um rund 67 % erzielt werden. In den Szenarien Innovationsoffensive Gas und Energiekonzept liegen die vergleichbaren Einsparungen der direkten CO 2 -Emissionen im Jahr 2050 bei 86 % sowie 92 % und übertreffen somit das Reduktionsziel (Bild 2). Exkurs Klein-KWK zur Deckung der Residuallast Die Rolle von Klein-KWK-Systemen zur Bereitstellung positiver Residuallast und zur Aufnahme möglicher Überschussstrommengen wurde anhand verschiedener Gebäudetypen mit unterschiedlichen Effizienzstandards analysiert. Durch die Hochrechnung der Einzelergebnisse auf den gesamten Wohngebäudebestand können für die einzelnen Szenarien mögliche Potenziale und kostenseitige Auswirkungen analysiert werden. Dabei wird in den Szenarien Energiekonzept und Innovationsoffensive Gas aufgrund der zunehmend steigenden Fluktuation der Stromversorgung durch den verstärkten Einsatz von erneuerbaren Energien eine stromoptimierte Fahrweise der eingesetzten Klein-KWK-Systeme unterstellt. Im Szenario Trend wird hingegen von einer wärmegeführten Fahrweise von Klein- KWK-Systemen ausgegangen. Auf der Basis der gebäude- und strommarktseitigen Analysen resultieren mögliche Zubaukapazitäten von Klein-KWK- Systemen unter Berücksichtigung einer optimierten Wärmespeicherdimensionierung sowohl mit als auch ohne Heizstab. Hieraus ergeben sich hochaufgelöste stundenscharfe Einsatzprofile zur Deckung positiver und negativer Residuallast in Abhängigkeit der jeweiligen Systemzusammenstellung und Fahrweise. Durch den Einsatz von Klein-KWK-Systemen im Szenario Trend kann im Jahr 2050 eine Strommenge von rund 6,3 TWh erzeugt werden. Im Szenario Energiekonzept liegt die erzeugte Strommenge um 1,6 TWh über dem Szenario Trend, bedingt durch eine stromoptimierte Fahrweise der Klein-KWK-Systeme bei einer geringeren Raumwärmenachfrage. Durch den verstärkten Einsatz von Klein- KWK-Systemen im Szenario Innovationsoffensive Gas wird im Jahr 2050 eine Strommenge von 27,4 TWh erzeugt (Bild 3). Sie liegt damit deutlich über der Erzeugung der anderen Szenarien und nimmt 56 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 7/8

EnergieForum Stromerzeugung in TWh/a 40 35 30 25 20 15 10 5 0 im zeitlichen Verlauf auch deutlich stärker zu. Ihr Deckungsbeitrag an der Stromerzeugung im Jahr 2050 liegt bei etwa 5 % bezogen auf die gesamte Stromerzeugung. Die Aufteilung nach Regionen und Gebäudetypen zeigt für das Szenario Innovationsoffensive Gas, dass der Beitrag von Klein-KWK zur Stromerzeugung und auch die Zahl der installierten Anlagen in der nördlichen Region am niedrigsten ausfällt. Die Verteilung der Stromerzeugungsmengen spiegeln die für die Regionen berechneten Volllastbenutzungsstundendauern in Kombination mit den regional installierten Anlagenleistungen wider. Der Beitrag von Klein-KWK-Systemen zur negativen Residuallast wird anhand des Stromeinsatzes in Heizpatronen, die anteilig anstelle von Gas-Brennwertgeräten als Zusatzheizgeräte verwendet werden, simuliert. Danach steigt der jährliche Stromeinsatz bis zum Jahr 2050 im Szenario Innovationsoffensive Gas auf 6,1 TWh an. Aufgrund des verminderten Einsatzes von Klein-KWK-Systemen in den anderen Szenarien fallen die Beiträge hier deutlich geringer aus. Die vergleichbaren Werte betragen 0,1 TWh (Szenario Trend) bzw. 1,3 TWh (Szenario Energiekonzept). Kostenergebnisse Für die Umsetzung der jeweiligen Maßnahmen in den Szenarien ergeben sich über den Zeitraum bis zum Jahr 2050 deutliche Kostenunterschiede. Für den Kostenvergleich der Szenarien wird der Barwert der über den Zeitraum 2013 bis 2050 kumulierten Kosten berechnet. Die 27,4 TWh MFH Region Süd MFH Region Mitte MFH Region Nord EFH Region Süd EFH Region Mitte EFH Region Nord Bild 3 Beitrag von Klein-KWK-Anlagen zur positiven Residuallast im Szenario „Innovationsoffensive Gas“ differenziert nach Regionen. Differenzkosten der zwei Szenarien Energiekonzept und Innovationsoffensive Gas gegenüber dem Szenario Trend geben die Mehrkosten an (Tabelle 3). Die über das Szenario Trend hinausgehenden Gesamtkosten des Szenarios Energiekonzept liegen mit rund 80 Mrd. € am höchsten, während der Wert für das Szenario Innovationsoffensive Gas mit etwa 7 Mrd. € deutlich niedriger ausfällt. Maßgebliche Ursache hierfür sind mit 181 Mrd. € die hohen Investitionskosten für Wärmedämmmaßnahmen, die deutlich über den Investitionskosten der Innovationsoffensive für die forcierte Erneuerung gasbasierter Heizungssysteme mit 76 Mrd. € liegen. Da aufgrund des vorgegebenen Sanierungsfahrplans im Szenario Energiekonzept auch Maßnahmen außerhalb des üblichen Renovierungszyklus durchgeführt werden müssen, führt dies zu einer signifikanten Erhöhung der Investitionskosten. Dagegen sind im Szenario Energiekonzept die Energieeinsparungen deutlich höher, so dass die Ausgaben für der privaten Haushalte für Energie um 80 Mrd. € geringer sind als im Szenario Innovationsoffensive Gas. Allerdings vermögen diese nicht, die hohen Investitionskosten für Wärmedämmmaßnahmen zu kompensieren. Bei den Erlösen des Klein-KWK-Stroms ist für das Szenario Energiekonzept eine kumulierte Mehreinnahme von rund 6 Mrd. € zu verzeichnen, während im Szenario Innovationsoffensive Gas der kumulierte Erlös etwa 55 Mrd. € beträgt. Dabei wird in beiden Szenarien auf der Basis der derzeit gültigen KWK-Fördersätze angenommen, dass der Strom aus Klein- KWK-Anlagen zu 50 % für die Ablösung von Fremdstrombezug und zu 50 % für die Einspeisung in das öffentliche Netz verwendet wird. Für den eingesetzten Strom in Heizpatronen wird angenommen, dass die mit den Heizungsstäben produzierte Wärme mit den Brennstoffkosten des Gasgemischs bewertet wird, die bei Verwendung eines Zusatzheizgerätes entstanden wären. Gegenüber der Bedeutung der KWK-Erlöse oder der für die Wärmedämmung aufzuwendenden Kosten spielen die kumulierten Mehrkosten für den Stromeinsatz in Heizpatronen eine untergeordnete Rolle. Die kumulierten Emissionseinsparungen über den gesamten Betrachtungszeitraum von 2013 bis 2050 betragen im Szenario Energiekonzept 643 Mio. t gegenüber 607 Mio. t im Szenario Innovationsoffensive Gas. Die spezifischen CO 2 -Vermeidungskosten betragen im Szenario Energiekonzept etwa 124 €/t CO 2 und im Szenario Innovationsoffensive Gas rund 12 €/t CO 2 . Insgesamt zeigt der Vergleich, dass deutliche Kostenvorteile für das Szenario Innovationsoffensive Gas gegenüber dem Szenario Energiekonzept bei gleichen Emissionseinsparungen bestehen. Die Ergebnisse verdeutlichen den signifikanten Einfluss der KWK-Vergütungssätze. Mit Hilfe einer Sensitivitätsanalyse wurde die Verwendung des KWK-Stroms und damit die Höhe der Stromvergütung variiert. Die Ergebnisse zeigen, dass in allen analysierten Fällen die spezifischen Gesamtvermeidungskosten unter denen des Szenarios Energiekonzept liegen. Selbst in dem theoretischen Fall, dass keine Erlöse für den Strom aus Klein-KWK angenommen werden, liegen in der volkswirtschaftlichen Perspektive die spezifischen Vermeidungskosten mit etwa 104 €/t CO 2 immer noch unter den Werten des Szenarios Energiekonzept. Dies verdeutlicht die Robustheit der Aussage, dass es sich beim Szenario Innovationsoffensive Gas um die kosteneffizienteste Strategie handelt. Fazit Die Ergebnisse der Szenarien belegen, dass sowohl im Szenario Energiekonzept als auch im Szenario Innovationsoffensive Gas die Ziele des Energiekonzepts der Bundesregierung für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand hinsichtlich der Reduktion des Primärenergiebedarfs bis zum Jahr 2050 um 80 % gegenüber 2008 erreicht werden. Zugleich können BWK Bd. 67 (2015) Nr. 7/8 57

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