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Der Beitrag von Gaskraftwerken und BHKW für eine zukünftige Stromversorgung aus erneuerbaren Energien Einige Ergebnisse der Studie „Langfristszenarien und Strategien des EE-Ausbaus (Leitszenarien)“ für Deutschland (für BMU, März 2012) und des „Energieszenarios 2050“ für Baden-Württemberg (für UM BaWü, November 2011) AG Energie des BUND BAWUE Stuttgart 27. Juli 2012 Dr. Joachim Nitsch Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Projekt„Langfristszenarien (Leitstudie 2011)“ liefert „Blaupausen zur Erreichung der EFF- und EE-Ziele des Energiekonzepts „Leitstudien“ für das BMU seit 2004 DLR Stuttgart mit IFEU Heidelberg, Wuppertal Institut, Fraunhofer IWES Kassel und IfnE Teltow Projekt „Langfristszenarien ….“, 2009-2011 Leitszenario 2009; Leitstudie 2010 ; Schlussbericht zum Gesamtprojekt (März 2012). 4 zielorientierte Szenarien zur Umsetzung des THG-Reduktionsziels -80% bis 2050 Szenarien 2011 A, B und C mit unterschiedlicher Verwertung hoher EE-Angebote nach 2030 Szenario 2011 A‘ mit Zielverfehlung bei Strom- Effizienz und Kompensation durch EE 1 Szenario zur Umsetzung des THG – Reduktionsziels – 95% (bis 2060) Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Zukünftiger Stromverbrauch – „konventionelle“ und „neue“ Verbraucher - Szenario 2011 A - 700 Übriger Verbrauch *) 612 610 Wasserstoff- 600 591 583 572 571 erzeugung 566 556 Elektro- Bruttostromverbrauch, [TWh/a] mobilität 500 Wärme- pumpen Verkehr, Schiene 400 GHD**) Private Haushalte**) 300 Endenergie Industrie SZEN11/STR-END; 8.10.11 200 *) Eigenverbrauch Kraft- werke; Netzverluste; Pump- strom; Exportsaldo; 100 Übrig. Umwandlungssektor . **) ohne Wärmepumpen 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Entwicklung der Gesamtleistung stromerzeugender Anlagen im Szenario 2011 A - Szenario 2011 A - Gesicherte Leistung (GW) 250 Europ. 2050 225 Verbund EE 223 215 Photovoltaik 210 14 203 Wind Bruttoleistung Kraftwerke, GW 200 Offshore 186 Wind an Land 163 Andere Speicher 12 EE-Wasser- 150 stoff 133 Geothermie 6 Laufwasser 100 Biomasse 22 KWK fossil 20 Erdgas, Öl Kond. 74 50 Braunkohle Kond. Steinkohle Kond. Höchstlast: Kernenergie ~ 60 GW*) 0 SZEN11/ S-LEIS-A; 7.10.11 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 *) unter Berücksichtigung von Effizienz und Lastmanagement Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Bandbreite des Wachstums der EE-Stromleistungen in den Szenarien *) EE-Vollversorgung bis 2060 Untergrenze Obergrenze (Szenario C) (Szenario THG95) *) Installierte Leistungen, GW 2011 2020 2030 2040 2050 2060 2030 2040 2050 2060 Wasser 4,4 4,7 4,9 5,1 5,2 5,3 4,9 5,1 5,2 5,3 Biomasse 6,9 9,0 10,0 10,4 10,4 10,4 10,0 10,4 10,4 10,4 Wind 28,8 49,0 70,2 77,5 81,0 86,0 77,8 97,7 115,3 141,8 Fotovoltaik 24,8 53,5 61,0 63,3 67,2 72,0 67,9 75,2 81,8 86,4 Geothermie 0,01 0,3 1,0 1,8 2,7 3,9 1,0 2,2 4,9 8,6 EE-Importsaldo 0 0,4 3,6 6,8 9,0 12,9 5,4 14,0 29,0 44,0 (anteilige Leist.) Summe 65,0 116,8 150,7 164,8 175,5 190,5 167,0 204,5 246,5 296,4 Summe Inland 65,0 116,4 147,1 158,0 166,5 177,6 161,6 190,5 217,5 252,4 Die (längerfristige) Struktur des Ausbaukorridors stellt einen Ausblick auf „empfehlenswerte“ Beiträge der einzelnen EE-Technologien aus heutiger Sicht dar. Sie wird stetig neu anzupassen sein. Die eigentliche Botschaft lauten: „EE sind in einer intelligenten Kombination aller Einzel- technologien und Energiequellen in der Lage, innerhalb eines absehbaren Zeitraums die energetische Vollversorgung moderner Industriegesellschaften sicher zu stellen.“ Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Kraftwerkseinsatz (nach Abzug der EE) im Jahr 2020 im Szenario 2011 A 100 100 80 80 60 60 Leistung [GW] Leistung [GW] 40 40 20 20 0 0 -20 -20 -40 -40 25/09 27/09 29/09 01/10 03/10 05/10 07/10 0 2000 4000 6000 8000 Tag/Monat Volllaststunden [h] Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Kraftwerkseinsatz (nach Abzug der EE) im Jahr 2030 im Szenario 2011 A 100 100 80 80 60 60 Leistung [GW] Leistung [GW] 40 40 20 20 0 0 -20 -20 -40 -40 25/09 27/09 29/09 01/10 03/10 05/10 07/10 0 2000 4000 6000 8000 Tag/Monat Volllaststunden [h] Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Kraftwerkseinsatz (nach Abzug der EE) im Jahr 2050 im Szenario 2011 A 100 100 80 80 60 60 Leistung [GW] Leistung [GW] 40 40 20 20 0 0 -20 -20 -40 -40 25/09 27/09 29/09 01/10 03/10 05/10 07/10 0 2000 4000 6000 8000 Tag/Monat Volllaststunden [h] Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Entwicklung der KWK nach Verwendung und Erzeugung im Szenario 2011 A 160 30% 26,9% 26,3% KWK-Stromerzeugung (netto) [TWh/a] 25,3% 140 24,3% 25% 22,8% 120 20,5% 18,5% 18,6% 20% 100 15,5% 14,0% 80 15% 60 10% 40 5% 20 0 0% 2005 2009 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Fernwärme HKW netzgeb. BHKW Objektversorgung Industrie Kohle, Müll Erdgas, Öl ect. Biomasse, biog. Abf älle Geothermie KWK-Anteil Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Installierte Leistungen (GW) 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 2060 a) Öffentliche KWK 9,4 10,1 10,4 11,0 10,6 10,4 10,2 10,2 10,2 Große HKW, Braunkohle 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 0,7 0,4 0,0 0,0 Große HKW, Steinkohle 2,8 2,6 2,6 2,6 2,3 2,0 1,9 1,8 1,0 Detailstruktur Große HKW, Müll (+ biog. Abfälle) 1,5 1,6 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Große HKW, Erdgas+Öl 4,2 5,0 5,2 5,8 5,7 5,9 6,2 6,7 7,4 der KWK und b) Nahwärme +Objekte 2,0 3,4 4,8 7,3 7,8 8,1 8,4 8,3 8,3 Vergleich mit BHKW, Gas 1,8 1,7 2,4 4,1 4,1 3,6 3,2 2,3 1,8 BHKW, Biomasse 0,2 1,8 2,4 3,2 3,7 4,5 5,1 6,0 6,5 verbleibender c) Industrielle KWK 4,8 5,1 6,4 9,5 10,5 10,0 9,0 8,0 7,0 HKW, Steinkohle 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 0,3 0,0 Kondensations- HKW, Erdgas +Öl 3,7 3,7 4,3 6,0 6,0 5,3 4,1 3,2 2,4 BHKW, fossil 0,1 0,2 0,5 0,7 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 leistung. BHKW, Biomasse 0,4 0,6 1,1 2,2 2,7 2,9 3,2 3,4 3,4 (Szenario 2011 A) Gesamte KWK 16,2 18,6 21,5 27,8 28,8 28,4 27,6 26,5 25,5 - davon HKW 13,7 14,4 15,2 17,6 17,2 16,3 14,9 13,6 12,6 - davon BHKW 2,5 4,2 6,3 10,3 11,6 12,2 12,8 12,9 12,9 - davon Biomasse 1,3 2,2 2,8 3,2 4,4 6,3 7,3 9,2 10,8 Kondensationskraftwerke 87,6 89,8 79,8 60,5 51,9 41,5 31,7 22,9 20,3 Saldo zwischen -Steinkohle/Übr. feste B. 25,8 25,5 25,2 16,2 16,2 10,6 5,6 0,8 0,5 -Braunkohle 21,1 21,5 19,6 12,4 12,2 5,6 2,8 0,0 0,0 2010 und 2030: -Erdgas/Öl/übrig.Gase 17,5 18,2 19,9 20,2 20,7 22,5 20,9 20,2 18,4 - Kernenergie 21,4 21,4 11,4 8,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 - Biomasse (ohne KWK) 1,9 3,2 3,7 3,0 2,7 2,8 2,4 1,9 1,5 Erdgas: + 10 GW Kohle: - 31 GW Gesamte Leistung 103,8 108,3 101,4 88,3 80,7 69,9 59,4 49,3 45,8 - Kohle, Kernenergie 74,1 74,1 62,0 43,0 34,0 21,4 13,0 4,6 3,2 Atom: - 21 GW - Erdgas, Öl (Wasserstoff) 26,6 28,9 32,9 39,1 39,6 39,5 36,7 33,7 30,3 - davon Biomasse 3,1 5,4 6,5 6,2 7,1 9,0 9,7 11,1 12,3 CO2-Emissionen Stromsektor, 307 284 228 153 151 95 50 21 14 Mio. t CO2/a SZEN11-A ; 11.7.12 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Struktur der Kraftwerksstilllegungen und Kraftwerkszubauten bis 2030 E r neu er bar e 1 60 E ne rg i en K e rn en er gi e 1 20 E r dga s,Ö l S t ei nko hl e 8 0 B r aun ko hl e 4 0 S Z EN1 1/ AB- ZUB AU ;3 . 11. 11 S t il ll egu ng en 0 +10 GW Z ub au - 52 GW Stilegungen,NeubaundSaldo,GW - 40 S a ld o - 80 - 120 2 02 020 252 03 0 2 02 020 252 03 0 2 02 020 252 03 0 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Endenergiebedarf für Wärme und Beitrag von KWK-Wärme - Szenario 2011 A - 6000 Wasserstoff 5398 12% Anteil KWK-Wärme via KWK 5238 Geothermie, 14% Umweltwärme Endenergieeinsatz für Wärme, PJ/a 5000 4830 Solar- 17% kollektoren 4483 18% Biomasse 4116 18% Kohle 4000 3767 direkt Heizöl 19% direkt 3276 Erdgas 20% direkt 3000 2856 Industrielle KWK, fossil Fern- und Nah- wärme, fossil 2000 Strom SZEN11/WAERM-GE; 7.2.12 1000 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Wachstum der EE-Wärmeerzeugung (ohne Strom) Nahwärme muss beträchtlich wachsen - S z en ar i o 2 01 1A- 1 50 0 W ass er st off v i a K WK 1 32 2 G eo t her mie N ah wär me 1 20 0 1 16 0 W ä rm ep um pe n K ol l e k t ore n N ahwä rme 9 78 K ol lek tor en E i nzel anl . 9 00 8 57 B i o N a m h a s w ä r s e me B i oma sse 7 36 E i nze l hei zun g S Z EN1 1 /WA ER M;7 . 2.1 2 6 09 6 00 E-Wärmerzeugng,PJ/a 4 91 3 21 3 00 0 2 00 520 102 01 520 202 02 520 30 2 04 0 2 05 0 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Struktur des Erdgasverbrauchs: Von Raumwärme zum Einsatz in KWK - Szenario 2011 A - 3500 3229 3290 Leit. verluste, 3223 NE-Verbrauch 3075 3091 3000 Kraftstoff 2679 Prozess wärme 2500 Erdgasverbauch, PJ/a Raumheiz. Warmwasser Strom + Wärme aus KWK 2000 1917 Strom aus Kond.-KW 1520 SZEN11/ERDGAS; 8.11.11 1500 1000 500 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Baden-Württemberg: Umbau der Stromversorgung bis 2050 - Stromerzeugung in BaWü und Nettoimport - - Szenario BaWü 2050 -  Bis 2020: Anstieg des EE-Anteils 90 Nettoimport auf 36% (bis 2050 auf 89%); 82 82 fossil/nuk. 80 79 77 Offshore, insbesondere ~ 3000 MW Wind und 76 74 73 72 71 71 EE-Verbund 6000 MW Fotovoltaik Bruttostromverbrauch, TWh/a 70 Fotovoltaik 60 Wind  Reduktion des Stromverbrauchs Wasser, Geothermie um 5% (Anstieg zwischen 2000 50 Biomasse und 2012 um 17% !!) 40 KWK fossil 30 Kond-KW Gas  Bis 2020: Kond-KW Nettozubau von Gaskraftwerken: Kohle 20 1100 MW Leistung; Kernenergie Nettozubau von Kohlekraftwerken 10 BaWü/strstruk 15.10.11 500 MW (+ 1890 – 1390) 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050  Zubau KWK (MW) 18,9 15,4 14,0 9,4 4,5 2,3 CO 2 - Emissionen Kohle: 500 der Strombereit- (+6,6) (+8,9) (+5,9) (+2,6) (+0,8) Stromimport stellung, Mio. t/a Gas, groß: 600 Gas, klein: 500 Biomasse: 300 Gesamt: 1900 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Entwicklung der Bruttoleistungen in (und für ) Baden-Württemberg - Szenario BaWü 2050 - 40 Nettoimport 36 37 fossil/nuk 34 35 35 EE-Import 33 Installierte Bruttoleistung *), GW 30 Andere EE 30 27 Fotovoltaik 25 Wind 22 Gas/Öl 20 19 16 Kohle 15 Kernenergie BaWü/strleis; 15.10.11 10 Gesicherte Leistung Höchstlast 5 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 *) einschl. anteiliger Importleistung Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Leistung und Stromerzeugung aus Gaskraftwerken*) in Baden-Württemberg Summe: 1900 2500 3400 4200 4500 4500 4500 4500 MW *) einschl. Bestand an ölgefeuerten Kraftwerken ( 2010 ~ 600 MW) Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart Weiterführende Untersuchungen: J. Nitsch, T. Pregger, T. Naegler, N Gerhardt, M. Sterner, B. Wenzel u.a: „ Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland.“ DLR Stuttgart, Fraunhofer-IWES Kassel, IFNE Teltow im Auftrag des BMU, Abschlussbericht Projekt FKZ 03MAP146; März 2012; www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/leitstudie2011_bf.pdf M. Schmidt, J. Nitsch, F. Staiss: „Energieszenario 2050 - Gutachten zur Vorbereitung eines Klimaschutzgesetzes für Baden-Württemberg“, ZSW Stuttgart, Nitsch Stuttgart im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Klimaschutz und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, Nov. 2011 Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart
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