etg energietechnische gesellschaft im vde · 2006. 3. 23. · etg energietechnische gesellschaft im...
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ETGEnergietechnische Gesellschaft im VDE
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ETGEnergietechnische Gesellschaft im VDE
Elektrische Energieversorgung 2020Perspektiven und Handlungsbedarf
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Inhalt
1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf
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Außergewöhnliche Ereignisse der letzten Jahre
In den letzten Jahren sind vermehrt Blackouts aufgetreten: USA/ Kanada,London, Schweden, Italien, Athen, Moskau, Münsterland.
Der Ölpreis hat sich von Juli 2004 bis August 2005 von 35 USD/Barrel auf70 USD/Barrel verdoppelt.
Russland versucht den Gaspreis für die Ukraine von 50 USD auf 230 USDzu erhöhen.
Fazit: Die Energieversorgung rückt immer mehr in den Mittelpunkt desöffentlichen Interesses. Die Frage lautet für uns: Ist unsereEnergieversorgung sicher und bezahlbar und wie sieht es in derZukunft aus.
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Feststellungen
Die Versorgung der Bürger mit Elektrizität gehört zur Grundversorgung. Ihre Rahmenbedingungen sind damit dem Primat der Politik unterworfen.
Wir stehen weltweit vor einem Jahrhundert der Energie ( 2/3 der Menschheit hat noch keine ausreichende Stromversorgung !)
In der Energiepolitik helfen keine kurzfristigen Ansätze. Wir brauchen langfristig tragende Konzepte, um die ökonomischen und ökologischen Anforderungen zu erfüllen.
Wir müssen in einem Zeithorizont von 30-50 Jahren vorausdenken, planen und handeln, der minimale Zeithorizont ist 20 Jahre.
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Ausgangssituation
Bis 2020 müssen konventionelle Kraftwerke im Umfang von 40-50 GW aus Altergründen durch neue Kraftwerke ersetzt werden.
Bis 2021 müssen alle Kernkraftwerke abgeschaltet werden. Die dann fehlende Leistung von über 20 GW muss ersetzt werden.
Die Investitionen in fossile Kraftwerke und Netze waren in den vergangenen Jahren auf einem außerordentlich niedrigen Niveau. Es herrscht Nachholbedarf.
Um die Kyoto-Ziele 2012 zu erfüllen, müssen die CO2-Emissionen der fossilen Kraftwerke weiter reduziert werden. In der Perspektive auf 2020 ist mit weiteren deutlichen Reduktionen der Emissionen zu rechnen.
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien sollen nach dem Willen der Regierung bis 2020 auf mindestens 20% der Gesamterzeugung erhöht werden.
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Ziele der Studie „Elektrische Energieversorgung 2020“
Zusammenfassung der Einzelvorhaben der (letzten) Regierung in einem Gesamtszenario und Ermittlung der Kosten, der CO2-Emissionen und des Handlungsbedarfs. (Die DENA-Studie beschreibt nur einen Teilaspekt und bricht bei 2015 ab).
Entwicklung alternativer Szenarien mit der Ziel, die Kosten bzw. die CO2-Emissionen zu optimieren und Lösungswege aufzuzeigen.
Anstoß einer breiten öffentlichen Information und Diskussion über sinnvolle Entwicklungsszenarien mit dem Ziel:
die Öffentlichkeit für die Bedeutung der Stromversorgung und die Politik für die Dringlichkeit des Handels zu sensibilisieren
die Randbedingungen für die in der Branche tätigen Unternehmen durch die Politik langfristig festzulegen
die Forschungsziele und – investitionen langfristig festzulegen
die Personalresourcen an Hochschulen und Forschungseinrich-tungen für die Forschung auf dem Energiesektor langfristig sichern
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Inhalt
1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf
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Stromerzeugung in Deutschland 2003
Erzeugung elektrischer Energie in TWh in 2003
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0
SteinkohleBraunkohle
GasÖl
Müll/SonstigeKernkraft
WasserWind
BiomasseSolar
GeothermieEinfuhr
Summe: 642,8 TWh
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Stromverbrauch in Deutschland 2003
Verbrauch elektrischer Energie inTWh in 2003
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0
Grundstoffindustrie
verarbeitende_Industrie
Haushalt
Gewerbe/Dienstl./Landw.
Verkehr
Netzverluste
Pumpstromverbrauch
Eigenverbrauch
AusfuhrSumme: 642,2 TWh
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Stromerzeugung und Erzeugungsstruktur in ausgewählten Ländern in 2003 und Vergleich mit Deutschland
Länder DE FR UK IT ES USA China JP IndienBSP in bill.USD 2,16 1,56 1,53 1,46 0,85 10,45 5,99 3,65 2,66Einwohner in Mio. 82,4 60,2 60,1 58 40,2 290,3 1287 127,2 1049,7Installierte Leistung in GW 123 115 77 80 61 905 320 265 115Stromerzeugung in TWh/a 597 560 315 265 225 3850 1450 1040 530Stromerzeugung/Kopf in kWh/a 7250 9300 5820 5430 5600 13260 1130 8175 505Struktur in % Kohle 51,1 0,8 32,0 12 35,0 53,0 74,0 23 73,0 Erdgas 9,6 1,1 38,0 37,0 12 15 25,0 4 Erdöl 0,6 1,2 4 27,0 3 7 12 1 Kernkraft 27,6 78,0 23 32,0 21,0 1 30,0 3 Wasserkraft 4,2 17,0 17 20 7 17,0 8 19,0 Erneuerbare Energien 3,8 1,9 3 7 1 1 2 Sonstige 3 0 0 0 1 0 0 0 0Quellen: 1. Einwohnern und BSP: CIA(Hrsg.), The World Fact Book 2003, in: www.odci/cia/publications/factbook 2. Stromstatistik: Schiffer, Energiewirtschaftliche Tagesfragen 54.Jg.(2004) Heft 3
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Inhalt
1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Netze5. Szenarien und Perspektiven6. Handlungsbedarf
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Die Optimierungsaufgabe:Ökonomie vs. Ökologie vs. Versorgungssicherheit
Ökologie- CO2-Problem- Primärenergie-resourcen
Ökonomie- Wettbewerb- Technologie- Kosten- Arbeitsplätze
Sicherheit- Politik- Abhängigkeit- Technik
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CO2 – Problem und mögliche Abhilfen
Potentiale zur Reduzierung des CO2 (in der Atmosphäre)
Erhöhung der Wirkungsgradeder konventionellen Kraftwerke
Austausch alter durch neue,CO2 minimierte Kraftwerk
CO2-Abscheidungs- undVerbringungstechnologienentwickeln
Verstärkter Einsatz vonerneuerbaren Energien
Wiedereinsatz von KKW
Energiebedingte CO2-Emission in Mrd t/a
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1971 1997 2010 2020
EntwicklungsländerM-/O-EuropaOECD
Kyoto: CO2-Reduktion bis 2008-2012 in % ( Basis 1990)
5,2
8
7
21
0
0
0 5 10 15 20 25
Welt
EU
USA
Deutschland
Frankreich
Russland
Handlungsbedarf:Forschungs- und Entwicklungs-aktivitäten deutlich intensivieren
clean coal program in den USA
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Reserven und statische ReichweiteBeispiel: Erdgas
Erdgasreservenin Mrd. t SKE
1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
175
90
38 Jahre
66 Jahre
110 Jahre
280*)
5050 Jahre
Unkonventionelle Lagerstätten:> 2000 Mrd t SKE für 770 Jahre (Kohleflöze, dichte Speichergesteine,Gashydrate; vorsichtige Schätzung)
*) IGU Weltgaskongress 6/2000
Quelle: Siemens, BKW Bd.51
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Erzeugerkosten 2004
Erzeugungskosten / kWh in ct
3
3
4
2,5
2,5
9
50
0 10 20 30 40 50 60
Kernkraft
Braunkohle
Gas
Müll
Dt.Steinkohle
Wind
Photovoltaik
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Kostenanteile am Strompreis 2004
Haushaltskunde: 16,9 ct/kWh im Mittel
6%
32%
17%
14%
11%
10%3% 6%1%
MesskostenVertriebNetznutzungsentgeltErzeugungUmsatzsteuerStromsteuerKonzessionsabgabeEEKWK
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Inhalt
1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf
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VDE-Szenario 1
Das Szenario orientiert sich an den Vorgaben der Bundesregierung
Ausgangspunkt sind die Ist-Werte der Erzeugung in 2003
Ausstieg aus Kernenergie bis 2021, Erhöhung der Erneuerbaren Energienauf ca. 25% bis 2020
Die fehlende Erzeugung wird durch fossile Energieträger erbracht. Dabei wird verstärkt Gas eingesetzt.
Der Zuwachs an Verbrauch wird mit 0,5 % angenommen.
95% der Windkraftanlagenleistung wird durch fossile Erzeuger gesichert(Reserveleistung)
Für die Regelung der volatilen Windleistung werden 15% der Gesamtwindarbeit angesetzt.
Für die Berechnung der CO2 Emissionen werden Mittelwerte für die jeweilige Flotte angesetzt. Das gleiche gilt für die Preis.
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VDE-Szenario 2 und 3
Das Szenario 2 hat zum Ziel bei gleichen CO2 Emissionen wie bei Szenario 1 die Investitionskosten deutlich zu senken („kostenoptimal“).
Der Ausstieg aus der Kernenergie wird verlangsam, 50% sind in 2020 noch am Netz. Der Anstieg der Erneuerbaren Energien erfolgt langsamer. Alle anderen Annahmen sind die Gleichen wie bei Szenario1.
Im Szenario 3 werden die CO2 Emissionen massiv reduziert. Dasgeschieht durch Weiterbetreiben der Kernenergie und dem forciertenAusbau der Erneuerbaren, so wie bei Szenario 1 („umweltoptimal“).
Szenario 2 und 3 gehen davon aus, das die Kernfusionstechnologie dieKernspaltungstechnologie ablöst ! Daher ist die Kernspaltungstechnologie nur noch eine „Brückentechnologie“ für die zukünftige Entwicklung.
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Entwicklung des Verbrauchs
Verbrauch in TWh
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
2003 2010 2020
Verkehr
Gewerbe/Dienstl./Landwirtschaft
Haushalt
Industrie
Netzverluste undNichterfasstes
Pumpstromverbrauch
Eigenverbrauch
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SzenarienKosten und CO2-Emissionen
Investitionskosten in Mrd.€ und CO2-Emissionen in Mio.t/a
99,984,7
122,8
295,5 300,1
192,0
0
50
100
150
200
250
300
350
Szenario "Regierung" Szenario "Kostenoptimal" Szenario "Umweltoptimal"
Kosten in Mrd €CO2 in Mio.t/a 2003CO2 in Mio.t/a 2020
Stand 2003: 314 Mio.t CO2Kyoto-Ziel bis 2012: 302 Mio.t CO2
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SzenarienEnergie-Mix in %
Primärenergie-Mix bis 2020
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
Heute Szenario"Regierung"
Szenario"Kostenoptimal"
Szenario"Umweltoptimal"
Kohle in %
Gas in %
Öl in %
Müll in %
Kern in %
ErneuerbareEnergien in %
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Investitionen bis 2020 in den Kraftwerkspark in Mrd. €für 3 Szenarien
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
"Regierung" "Kostenoptimal"
"Umweltoptimal"
"Regierung" "Kostenoptimal"
"Umweltoptimal"
Szenarien
Erneuerbare
Konventionelle als backup für Erneuerbare
Konventionelle
Erneuerung
Zubau
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Volkswirtschaftliche Kosten 2003-2020
Volkswirtschaftliche Kosten
257,5
177,6 209,4
146,6
141,9131,7
-21,32
148
146 129
2,34
3,22
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Szenario1 Szenario2 Szenario3
Mrd
. EU
R
Kapitalkosten BrennstoffkostenCO2-Handel Externe Kosten
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Vergleich zwischen der Dena- Studie und der VDE-Studie
Zitat Pressemitteilung BMU vom 7.3.2005:......Die VDE-Studie geht von unrealistisch niedrigen Annahmen über künftige Kosten von Öl, Gas und Kohle aus. Gleichzeitig unterstellt sie eine irreal hohe Geschwindigkeit beim Ausbau erneuerbarer Energien. Beide Rechentricks führen zu einem Ergebnis, das mit dieser Studie politisch offenbar gewollt ist: Der begonnene Ausbau der erneuerbaren Energien soll als nicht finanzierbar dargestellt und der notwendige Umbau der Energieversorgung hin zu mehr Effizienz und Nachhaltigkeit als unrealistisch denunziert werden........
Windkraftanlagenleistung in GW
0
10
20
30
40
50
60
Dena2003
VDE2003
Dena2010
VDE 2010
Dena2015
VDE 2015
Dena2020
VDE 2020
SeeLand
Vergleich: Dena zu VDE-Szenario „Regierung“
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Inhalt
1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf
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Langfristige Perspektive (1)
Unter der Voraussetzung, dass die fossilen Reserven Gas und Öl innerhalb weniger Generationen verbraucht sind – die Kohle hat eine Reichweite von 200-300 Jahren – stehen langfristig im wesentlichen 4 Technologien zur Stromerzeugung zur Verfügung:
Kohletechnologien mit CO2-Abscheidung und CO2-Speicherung
Techniken zur Nutzung der erneuerbaren Energien
Kernspaltung mit Brütertechnologie
Kernfusion
wobei die Akzeptanz der Kernspaltung mit Brütertechnologie weltweit unterschiedlich eingeschätzt wird.
Die immer wieder genannte Wasserstofftechnologie ist keine Stromerzeugungs-, sondern eine Transport- und Speichertechnologie
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Langfristige Perspektive (2)
0
20
40
60
80
100
2000 2020 2040 2060 2080 2100
Nut
zung
in %
Kohle
Öl
Gas
Erneuerbare
Uran/ Fission
Fusion
2000
- Kohle- Gas- Öl- Kern
2100
- Kohle- EE- Kern
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Perspektive 2020 (1)
Unter diesem Langfristaspekt und bei gleichzeitiger Betrachtung von Wirtschaftlichkeit und Umweltbelastung erscheint das Szenario 2 für den Zeithorizont 2020 das optimale zu sein:
Die Kyoto-Ziele werden erfüllt.
Die Investitionskosten sind am niedrigsten.
Die notwendigen Forschungsarbeiten für zukünftige Technologien könnenin realistischen Zeiträumen durchgeführt werden bei.
Die hohe Zuverlässigkeit des Versorgungssystems bleibt erhalten.
Eine weitere Reduktion der CO2-Emissionen kann durch eineVerschiebung des Energie-Mix von Szenario 2 in Richtung Szenario 3aufgefangen werden.
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Perspektiven 2020 (2)
Die Bedeutung der Kernenergie wird .....
10 11 15
4253
2734
37
33
275850
42
10 9
5 5 610 9
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
D/2001 D/2003 D/2004 Europa/2004 Welt/2004
unentschiedenabnehmengleichbleibenzunehmen
Quelle: Allensbach 2005
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Handlungsbedarf (1)
7. EU Rahmenprogramm Betrag in Mrd.€ Anteil in %Zusammenarbeit ("cooperation") 44,7 61,1 darin Energie 2,95 4,0Erfinderförderung ("Ideas") 11,9 16,3Forscher- und Standortförderung ("People") 7,2 9,8Förderung der Forschungsinfrastruktur ("Capacities") 7,5 10,2Sonstiges 1,9 2,6Summe 73,2 100,0
Informations- und Kommunikationstechniken 12,75 17,4Gesundheit 8,37 11,4Verkehr einschl. Weltraumfahrt 5,98 8,2Nano-, Material-,Produktionstechniken 4,86 6,6Sicherheits- und Weltraumforschung 3,98 5,4Energie 2,95 4,0Umwelt 2,55 3,5Sonstiges 3,26 4,5Summe 44,7 61,1
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Handlungsbedarf(2)
Wir werden auch in den nächsten Jahrzehnten einen Energiemix aus Kohle, Gas, Wasser und regenerativen Energien haben.
Die regenerativen Energien werden einen wichtigen Betrag zum Energiemix beisteuern, kaum jedoch in einer Größenordnung wie derzeit von der Regierung angedacht, zumindest nicht in den anvisierten Zeiträumen.
Wir müssen die Option Kernkraft behalten, sie hilft das CO2 besser im Griff zu halten.
Wir müssen an das Thema ohne ideologische Vorurteile herangehen.
Wir brauchen dazu die Politik und die Fachleute ( die wirklichen und nicht die selbsternannten)
Wir brauchen für die Perspektive einen Ersatz für die fossilen Energieträger:
Ist das die Kernfusion?
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Handlungsbedarf(3)
Wir dürfen die Augen nicht vor dem Energieproblem verschließen, sonst haben wir die gleichen Probleme wie jetzt im Gesundheits- und Rentenbereich.
Jetzt müssen die notwendigen Konzepte und Forschungsarbeiten von der Politik angestoßen werden, wenn wir in 20 Jahren eine gesicherte elektrische Energieversorgung haben wollen.
Die Konzeption, die Forschungsarbeiten, die Planung und der Bau eines gesamten Kraftwerksparks nimmt leicht 2 Jahrzehnte in Anspruch !
Die derzeitigen Überlegungen der Bundesregierung greifen zu kurz, sind technisch nicht ausreichend fundiert und ökonomisch nicht ausgereift. Hier ist dringend Handlungsbedarf erforderlich. Der Einsatz regenerativer Energien im angedachten Umfang ist nicht fundiert, hier müssen erst Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durch Wissenschaft und Industrie – von der Politik initiiert – durchgeführt werden.
Wir haben keine solide Strategie, aber wir brauchen eine !
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Resümee
Von der Verfügbarkeit sauberer und preiswerter Energie hängen unsere Wettbewerbsfähigkeit, unsere Gesundheit, unsere Arbeitsplätze und unser Wohlstand ab. Wir müssen in Jahrzehnten denken, nicht in 4Jahres-Fristen und jetzt handeln.
Wir brauchen ein Forschungs-Programm für die Energieversorgung von morgen, wenn wir die Zukunft meistern wollen:
E N G A G EENERGY FOR THE NEXT GENERATIONS