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Energiesysteme und Menschen - was braucht es - imgespraech.ch

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© 2011 Prognos AG
Energiesysteme und Menschen was braucht es für ein Energiewende-Szenario ?
Gesprächsforum Basel „Energie und Umwelt im Gespräch“
Dr. Almut Kirchner
11.01.2012
Agenda
01
Hintergründe zur Energiestrategie
02
Voraussetzungen und Ergebnisse der Szenarienrechnungen
03
Herausforderungen für das Energiesystem
04
förderliche und hinderliche Voraussetzungen
05
Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
© 2011 Prognos AG
2
1
© 2011 Prognos AG
Agenda
01
Hintergründe zur Energiestrategie
02
Voraussetzungen und Ergebnisse der Szenarienrechnungen
03
Herausforderungen für das Energiesystem
04
förderliche und hinderliche Voraussetzungen
05
Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
© 2011 Prognos AG
3
Team und Kooperationspartner
Dr. Michael Schlesinger
Chefökonom,
Dr. Almut Kirchner
Physiker
Leiter des Geschäftsfeldes „Energie“
Marktfeldleiter „Energie- und Klimapolitik“
Peter Hofer
lic. oec., Senior Expert
Modellierung Sektor Private Haushalte,
Makroökonomie
Dr. Andreas Kemmler
Umweltnaturwissenschafter
Haushalte, Gebäude, Elektrogeräte
Florian Ess
Dipl.- Ing. Umweltsystemtechnik
Kraftwerksparkmodelle
Dr. Alexander Piégsa
Physiker
Numerische Modellierungsmethoden,
Industriesektor
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4
2
© 2011 Prognos AG
Team und Kooperationspartner
Dr. Thomas Grebel
Volkswirtschafter
Samuel Strassburg
Dipl.-Phys.
ökonomische Modellierungsmethoden,
Dienstleistungssektor
Verkehrssektor, Speichertechnologien
Daniel Bredow
Dipl.-Ing. Elektrotechnik
Andrea Ley
Kraftwerkstechnologien,
Produktionstechnologien
Projektassistenz
Kooperationspartner: Infras AG, Bern
Mario Keller
Geschäftsführer, Partner
Verkehrssystemmodell
Fahrzeugpark
punktuelle Einbindung anderer Bereiche,
v.a. Energieeffizienz (Marco Wünsch),
Energiewirtschaft (Matthias Deutsch),
Sekundärrohstoffe (Nadja Schütz)
Biomassen (Jutta Struwe)
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5
Hintergründe zur Energiestrategie
Warum ? Kernfragen zu Energiesystemstrategien
Treiber:
Klimawandel / Reduktion THG / Ressourcenfragen
Kernkraft-Ausstieg
Wie kann ein hochentwickeltes Industrieland im Energiesystem auf einen dauerhaft
nachhaltigen Pfad gelangen ?
Was heisst das überhaupt ? 2000 - Watt-Gesellschaft? Andere Ziele ?
Geht das überhaupt?
energiewirtschaftliches Zieldreieck
Wirtschaftlichkeit
Umweltverträglichkeit
Versorgungssicherheit
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6
3
© 2011 Prognos AG
Hintergründe zur Energiestrategie
Beschlusslage
Fukushima 12. März 2011:
Vorgezogene Aufdatierung der Energieperspektiven März – Mai 2011
– neue Bevölkerungsszenarien
– Einbezug aktueller Energiepolitik
Grundlage für erste Beschlussfassungen
Ausstiegsbeschluss Sommer 2011
aktuell: detailliertere Rechnungen mit aktualisierten Branchenszenarien
aufdatierte Technologiedatenbank
Ergänzung: Instrumentenszenario mit Vorgaben seitens der Politik
div. Vertiefungen
Hauptbericht voraussichtlich Ende 1. Quartal 2012
© 2011 Prognos AG
7
Das Energiesystem heute - Endenergieverbrauch 2010
900
900
800
800
700
700
600
Privathaus
halte
Biodiesel, übrige biogene
Treibstoffe
Flugtreibstoffe
900
Diesel
800
Benzin
Biogas, Klärgas
600
Umgebungswärme
700
600
Solarwärme
400
500
400
200
Übrige feste Biomasse
Holz
Industrie
300
(Industrie-)Abfälle
300
Fernwärme*
500
PJ
Dienstleist
ungen
PJ
PJ
500
400
300
sonstige
Mobilität Inland
Antriebe,
Prozesse
I&K,
Unterhaltungsmedien
Klima, Lüftung &
Haustechnik
Beleuchtung
Prozesswärme
Kohle
Verkehr
200
100
100
0
0
Erdgas
Sonstige Erdölprodukte
200
100
Heizölprodukte
Sektoren
Quelle: BFE;
Energiestatistik 2010
Elektrizität*
Warmwasser
Raumwärme
0
Energieträger
Verwendungszwecke
Quelle: BFE;
Energiestatistik 2010
Quelle: BFE; Energiestatistik
2010, Prognos 2011
© 2011 Prognos AG
8
4
© 2011 Prognos AG
Das Energiesystem heute: Elektrizität 2010
250
250
200
200
250
sonstige
Mobilität Inland
150
150
PJ
Dienstlei
stungen
PJ
100
100
neue
erneuerbare
Energien
fossile
Kraftwerke
200
Antriebe,
Prozesse
150
PJ
Privatha
ushalte
Pumpen und
Exportsaldo
I&K,
Unterhaltungsmedien
Klima, Lüftung
& Haustechnik
Beleuchtung
100
Prozesswärme
Industrie
Kernkraftwerke
50
50
Kochen
50
Warmwasser
Verkehr
0
0
Sektoren
Quelle: BFE;
Energiestatistik 2010
Wasserkraftwe
rke
Raumwärme
0
Energieträger
Verwendungszwecke
Quelle: BFE;
Energiestatistik 2010
Quelle: BFE; Energiestatistik
2010, Prognos 2011
-50
© 2011 Prognos AG
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© 2011 Prognos AG
10
Agenda
01
Hintergründe zur Energiestrategie
02
Voraussetzungen und Ergebnisse der Szenarienrechnungen
03
Herausforderungen für das Energiesystem
04
förderliche und hinderliche Voraussetzungen
05
Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
5
© 2011 Prognos AG
Voraussetzungen - Bevölkerungsentwicklung
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Voraussetzungen der Szenarienrechnungen
„Weiter wie bisher“
„Neue Energiepolitik“
Logik: indikatives Szenario, „wenn –
dann – Aussagen“
Autonomer Trend zur Energieeffizienz
Verabschiedete energiepolitische Ziele
und Instrumente werden weiter geführt
− Gebäudeprogramm
− KEV
− Gerätestandards
− wettbewerbliche Ausschreibungen
Logik: Zielszenario „was muss
geschehen, damit…“
Beruht auf dem Konzept der 2000-WattGesellschaft
Verbindet CO2-Ziele und Effizienzziele
Bis 2050 deutlich sichtbare Einführung
von Elektromobilität im motorisierten
Personenverkehr
Notwendige Voraussetzungen:
Internationale Harmonisierung von Zielen
und energiepolitischen Instrumenten
Beschleunigte Technologie-Umsetzung
Die Energieforschung wird im globalen
Wettbewerb verstärkt
Instrumente mit hoher Eingriffstiefe
notwendig
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6
© 2011 Prognos AG
Endenergieverbrauch nach Energieträgern
900
Wasserstof f
Erdgas als Treibstof f
800
Biodiesel, übrige biogene
Treibstoff e
Flugtreibstoffe
700
Diesel
600
Benzin
500
PJ
Biogas, Klärgas
Umgebungswärme
400
Solarwärme
300
(Industrie-)Abf älle
übrige f este Biomasse
200
Holz
100
Fernwärme*
0
2000
2009
2035
2020
neue Energiepolitik
weiter wie bisher
neue Energiepolitik
weiter wie bisher
neue Energiepolitik
weiter wie bisher
2009
2000
Kohle
Sonstige Gase
Erdgas
Heizölprodukte
Elektrizität*
2050
© 2011 Prognos AG
13
Endenergieverbrauch nach Verwendungszwecken
900
sonstige
800
Mobilität Inland
700
600
Antriebe, Prozesse
500
PJ
I&K,
Unterhaltungsmedien
400
Klima, Lüftung &
Haustechnik
300
200
Beleuchtung
100
Prozesswärme
2000
2009
2020
2035
"neue Energie-politik"
"weiter wie bisher"
"neue Energie-politik"
"weiter wie bisher"
"neue Energie-politik"
"weiter wie bisher"
0
Warmwasser
Raumwärme
2050
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14
7
© 2011 Prognos AG
Elektrizitätsnachfrage nach Sektoren, in PJ
300
Privathaushalte
250
Dienstleistungen
Industrie
200
PJ
Verkehr
150
100
50
2000
2009
2035
2020
neue Energiepolitik
weiter wie bisher
neue Energiepolitik
weiter wie bisher
neue Energiepolitik
weiter wie bisher
2009
2000
0
2050
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Elektrizitätsnachfrage nach Verwendungszwecken, in PJ
300
sonstige
Mobilität Inland
250
Antriebe, Prozesse
200
Klima, Lüf tung &
Haustechnik
100
Beleuchtung
Prozesswärme
50
Kochen
2000
2009
2020
2035
"neue Energie-politik"
"weiter wie bisher"
"neue Energie-politik"
"weiter wie bisher"
"neue Energie-politik"
0
"weiter wie bisher"
PJ
I&K,
Unterhaltungsmedien
150
Warmwasser
Raumwärme
2050
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Stromangebot: Bestand und Zubau
Alternative: Bau von GuD-Kraftwerken (Variante C)
Bau von 10 GuD-Kraftwerken mit einer Leistung von jeweils 550 MW (+ 2 Ersatz)
TWh
Variante C
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
bestehende Wasserkraftwerke
neue Wasserkraftwerke
bestehende Kernkraftwerke
bestehende fossile KW
bestehende Bezugsrechte
bestehende Erneuerbare*
neue fossile WKK
neue Erneuerbare*
neue Kombikraftwerke
neue Kernkraftwerke
neue Im porte
Bruttonachfrage
0
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
*) gekoppelt und ungekoppelt
2045
2050
Hydrologisches Jahr
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Stromangebot: Bestand und Zubau
Neue Energiepolitik, Variante E
TWh
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
bestehende Wasserkraftwerke
neue Wasserkraftwerke
bestehende Kernkraftwerke
bestehende fossile KW
bestehende Bezugsrechte
bestehende Erneuerbare*
neue fossile WKK
neue Erneuerbare*
neue Kombikraftwerke
neue Kernkraftwerke
neue Im porte
Bruttonachfrage
0
2000
2005
*) gekoppelt und ungekoppelt
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Hydrologisches Jahr
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Stromangebot: Bestand und Zubau
Neue Energiepolitik, Variante D&E
TWh
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
bestehende Wasserkraftwerke
neue Wasserkraftwerke
bestehende Kernkraftwerke
bestehende fossile KW
bestehende Bezugsrechte
bestehende Erneuerbare*
neue fossile WKK
neue Erneuerbare*
neue Kombikraftwerke
neue Kernkraftwerke
neue Im porte
Bruttonachfrage
0
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
*) gekoppelt und ungekoppelt
2040
2045
2050
Hydrologisches Jahr
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Agenda
01
Hintergründe zur Energiestrategie
02
Voraussetzungen und Ergebnisse der Szenarienrechnungen
03
Herausforderungen für das Energiesystem
04
förderliche und hinderliche Voraussetzungen
05
Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
10
© 2011 Prognos AG
Herausforderungen für das Energiesystem
fluktuierende Einspeisung erneuerbarer Energie
Erläuterungen zu den drei nächsten Folien:
Zu fluktuierenden Einspeisungen erneuerbarer Energien wurden von Prognos für Deutschland
bereits ausführliche Simulationen erarbeitet, die das Problem verdeutlichen. Die analogen
Arbeiten für die Schweiz befinden sich noch im Stadium „work in progress“ und können daher
derzeit noch nicht zur Veröffentlichung frei gegeben werden.
Auf den folgenden Folien wird eine Jahres-Lastkurve für Deutschland in der Prognose für
2030 in stundengenauer Auflösung dargestellt und der ebenfalls stundenscharfen Einspeisung
der erneuerbaren Energien gegenüber gestellt, die für das Jahr in konservativer Abschätzung
erwartet werden. Folie 24 zeigt dann die „restliche“ (residuale) Last, die von konventionellen
Kraftwerken gedeckt werden muss (positive Ausschläge) oder „verschoben“, abgeregelt,
weggespeichert werden muss (negative Ausschläge).
Dies bedeutet einige erhebliche Herausforderungen sowohl für die Stabilität des Netzes, das
eine gewisse Menge konstant rotierender Massen zur Aufrechterhaltung der Frequenzstabilität
benötigt (in D ca. 20 GW, in der CH ca. 2-3 GW), als auch an die Regelungsfähigkeit der
Kraftwerke. Hinzu kommen Fragen der Marktmechanismen, um benötigte, aber sehr selten
eingesetzte Backup-Kapazität sowie Speicherkapazitäten finanzieren zu können.
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Herausforderungen: Beispiel D (CH wird gerade gerechnet)
Lastkurve Deutschland, 2030 in MW, nach Stunden
100'000
90'000
80'000
70'000
60'000
50'000
40'000
40 GW: „Grundlast“
30'000
20'000
20 GW: „Netzstabilität“
10'000
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
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22
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Herausforderungen: Einspeisung EE in D in 2030, in MW
50 % EE, 13 % PV
100.000
90.000
80.000
70.000
60.000
PV
50.000
Onshore Wind
Offshore Wind
40.000
Sonstige EE
30.000
20.000
10.000
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
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23
Herausforderungen Deutschland:
residuale Lastkurve 2030, in MW
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
-20.000
-40.000
-60.000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
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24
12
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Stromverbrauch in Europa zu Höchstlastzeiten
Auf Importe sollte man sich im Moment der Höchstlast nicht verlassen
100 %
100 %
100 %
97 %
Höchster Strombedarf:
15. Dezember 2011
um 18 Uhr
95 %
93 % des eigenen
Höchstbedarfes
97 %
98 %
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25
Herausforderungen für das Energiesystem
was soll importiert werden – Gas, Strom, Treibstoffe, Biomassen ?
grosse Mengen fluktuierender Erneuerbarer Energien im System: 2 GW Wind, ca. 9 GW PV
erhebliche Leistungsspitzen (negative Last)
neuer Speicherbedarf (ca. 5.5 TWh, davon ca. 3 TWh saisonal)
Marktregeln für die Integration grosser Mengen (fluktuierender) EE ins System noch nicht
vorhanden
Aufbau von Kapazitäts-, Regelenergie- und Speichermärkten notwendig
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© 2011 Prognos AG
Herausforderungen für das Gesamtsystem
Effizienzstrategie auf allen Ebenen
grossflächige Sanierung des Gebäudeparks
keine Technologieeoffenheit (Effizienz vor Erneuerbaren)
Investitionsentscheidungen bei Geräten
Technologieentwicklung bei Werkstoffen, Produkten, Prozessen
internationale Arbeitsteilung notwendig
internationale Märkte notwendig
E-Mobilität und Speicherfragen
Nutzen statt besitzen! - Veränderungen bei der Nutzung von Produkten (Autos) und
Dienstleistungen
neue Rahmenbedingungen und Märkte
geringfügige zusätzliche Belastungen
Verteilungsfragen - Gewinner und Verlierer
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28
Agenda
01
Hintergründe zur Energiestrategie
02
Voraussetzungen und Ergebnisse der Szenarienrechnungen
03
Herausforderungen für das Energiesystem
04
förderliche und hinderliche Voraussetzungen
05
Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
14
© 2011 Prognos AG
Wirtschaftliche Effekte der Veränderungen
„Gewinner“
„Verlierer“
Bauwirtschaft
Investitionsgüterhersteller
Unternehmensnahe
Energiewirtschaft
Einzelhandel
Konsumnahe
Dienstleistungen
Dienstleistungen
Quelle: Energieszenarien 2010 / 2011
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förderliche und hinderliche Bedingungen
Infrastruktur
hochwertiger Gebäudepark
Sanierungen leistbar
geringfügig ansteigende Wohnkosten
Technologie und Werte
Veränderungen von Werten und
(Status-)symbolen
smartphone statt Auto
Wellness statt Shopping
Paradies des öffentlichen Verkehrs
Alternativen zum PW vorhanden
zunehmend dichte Besiedlung
verdichtete Bauweise und Raumstruktur
kürzere Pendelwege möglich
Wasserkraft
praktisch ausgebaut
Speicherbewirtschaftung
Technologieentwicklung
Konvergenz der Medien
Steigerung der Rohstoff- und Energieeffizienz
Individualisierung und Komfort
Regelung und Automatisierung Vernetzung von Funktionen, z.B.
Mobilitätsdienste, Facility management
not in my backyard
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30
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neue Chancen für Unternehmen - die Schweizer
Wirtschaft ist gut aufgestellt
FuEUnternehmen
Chemische
Placeholder
Industrie
MaschinenPlaceholder
bau
MSRPlaceholder
Technik
IKPlaceholder
Technik
Energieberatung
ContractingUnternehmen
Fahrzeugbau
ElektroPlaceholder
technik
Quelle: Das Energiewirtschaftliche Gesamtkonzept der vbw
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© 2011 Prognos AG
32
Agenda
01
Hintergründe zur Energiestrategie
02
Voraussetzungen und Ergebnisse der Szenarienrechnungen
03
Herausforderungen für das Energiesystem
04
förderliche und hinderliche Voraussetzungen
05
Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
06
Wie weiter ?
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© 2011 Prognos AG
Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
Herausforderungen - Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit
Neue Einigung über Verteilung von Vorteilen und Lasten
Politische Instrumente
Ordnungsrecht
Steuern, Preise, Lenkungsabgaben
Förderung
Wer zahlt? Konsument oder Steuerzahler ?
Welche Form von Gerechtigkeit ?
Was kann durch neue Märkte und Marktmechanismen geregelt werden?
Importe von Strom oder Gas (und Biomassen / Biotreibstoffen) ?
Erneuerbare Energien im Inland oder Ausland ?
© 2011 Prognos AG
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© 2011 Prognos AG
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Herausforderungen für Bürger und Gesellschaft
Herausforderung: soziale Prozesse
Geld ist nicht alles
nichtmonetäre Vorteile
nichtmonetäre Hemmnisse (Infrastruktur, EE-Kraftwerke)
Bewilligungen (Netze, EE-Kraftwerke)
Flächenkonkurrenzen erneuerbare Energien
neue begrenzte Ressourcen: Energiedichte, Biomassen
Politik:
Aushandlung moderieren
neue Diskussion: wie geht nachhaltiger Wohlstand ?
neue Formen der Konfliktbearbeitung notwendig?
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Fazit – die ethische Dimension des Aushandlungsprozesses
Was wollen wir
uns leisten?
Was sind wir bereit
und in der Lage,
zu verantworten?
Was nehmen wir
dafür in Kauf?
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35
Es bleibt spannend !
Wir geben Orientierung.
Prognos AG – Europäisches Zentrum für
Wirtschaftsforschung und Strategieberatung.
www.prognos.com
www.prognos.com
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