Auswirkungen von CO 2 -Grenzwerten für fossile Kraftwerke auf den Strommarkt und Klimaschutz in...

Auswirkungen von CO2-Grenzwerten für fossile Kraftwerke auf den Strommarkt und Klimaschutz in DeutschlandClaudia Kemfert

Pao-Yu Oei

Clemens Gerbaulet

Friedrich Kunz

Christian von Hirschhausen

Berlin, 26. November 2015

Veröffentlichungen des DIW Berlin zum Thema Kohle (Auswahl)

Politikberatung kompakt 98:Effektive CO2-Minderung im Stromsektor: Klima-, Preis- und Beschäftigungseffekte des Klimabeitrags und alternativer Instrumente

DIW Wochenbericht 14-26:Kohle und Klimaschutz

Politikberatung kompakt 84:Braunkohleausstieg - Gestaltungsoptionen im Rahmen der Energiewende

Politikberatung kompakt 82:Gesetzentwurf CO2-Emissionsstandards

Diverse Wochenberichte und weitere Studien; Übersicht http://www.diw.de/sixcms/detail.php?id=diw_01.c.429668.de

26. November 2015Auswirkungen von CO2-Grenzwerten 2

http://www.diw.de/sixcms/detail.php?id=diw_01.c.429668.de



Zusammenfassung

• Zur Erreichung des Klimaschutzziels 2020 (-40% weniger THG ggü. 1990) sind u.a. zusätzliche Maßnahmen im Stromsektor nötig

• Die vom BMWi vorgeschlagene Reserve bewirkt nur -8 Mio. t CO2, da einige der Anlagen ohnehin altersbedingt abgeschaltet werden.

• Grenzwerte für Anlagen ab 35 Jahren bewirken -25 Mio. t CO2 bis 2020; bei Grenzwerten für alle Anlagen werden bis zu -78 Mio. t eingespart

• Die Energiewirtschaft profitiert, Belastung der Haushalte ist minimal

• EE ersetzen die kontinuierlich abnehmende Kohleverstromung

• Ein Kohleausstieg gefährdet nicht die Versorgungssicherheit und kann bis 2035 eine 85% CO2-Reduktion des Stromsektors bewirken


1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

2011

2014

2017

2020

2023

2026

2029

2032

2035

2038

2041

2044

2047

2050

0

200

400

600

800

1,000

1,200

1,400 Series9Series8Gesamt 2013 (vor-läufig)Nicht-ETS-SektorEU-ETSSteinkohle_Nicht_ETS

Mill

ione

n t

CO

2eq

Der Status Quo verfehlt das Klimaziel für 2020, und damit wohl auch für 2030-2050

*) ggü. 1990

2020 Ziel*: -40% 2030

Ziel*:-55%

2050 Ziel*: - 80-95%

Quelle: Eig. Abb. basierend auf BMU (2013), Öko-Institut, AG Energiebilanzen


CO2 Grenzwerte existieren in Großbritannien, USA und Kanada

• Absolut, ausgehend von 450 g/kWh multipliziert mit einem Loadfactor 0,85 und 8760 VLS

• Pro Standort

• Rohstoffunabhängig, mit einem Gaskraftwerk als Bezugsgröße

• Gilt seit Dezember 2013; konstanter Wert bis 2045

• Neubauten und essentiellen Retrofit

Großbritannien

Ausgestaltung

Berechnungsgrundlage

Bezugsgröße

Zeithorizont

Anwendungsbereich

1

2

3

4

5

Ausnahmen

• CCTS in den ersten drei Jahren, Biomasse, Wärmeanteil einer KWK-Anlage, sowie bei Stromengpässen

6

• Spezifisch pro erzeugter

Menge Strom

• Pro Standort

• Rohstoffabhängig, mit 450 g/kWh für Gas- und 500 g/kWh für Kohlekraftwerke

• Ist noch in der Antwortphase; einige Bundesstaaten (u.a. Kalifornien besitzen bereits eigene Mechanismen)

• Neubauten und essentiellen Retrofit

USA

• Grenzwert im 7-Jahres-Durchschnitt einzuhalten, fürnachträgliche CCTS-Nachrüstung

• Spezifisch bei 420 g/kWh

• Pro Standort

• Rohstoffabhängig, gilt nur für Kohlekraftwerke

• Tritt ab 1. Juli 2015 in Kraft

• Neubauten und Bestands-anlagen ab 50 Jahren Laufzeit (einige noch eher)

Kanada

• Verspäteter Start mit CCTS ist bis 2025 erlaubt


Verschiedene Formen der Ausgestaltung von CO2-Grenzwerten (engl. Emissions Performance Standard – EPS)

„Business-As-Usual“ (BAU): Marktentwicklungen entsprechend Szenariorahmen der BNetzA

Klimaschutz-Szenario (EPS): Es gilt ein CO2-Grenzwert von 3350 t CO2/MW pro Jahr für alle Kraftwerke in Deutschland. (=30-50% Auslastung von Kohlekraftwerken)

Konsens-Szenario (EPS 35): Der CO2-Grenzwert gilt erst ab einem Betriebsalter von 35 Jahren.

Prozess der Bedarfsplanung

Anwendungs-bereich

• Spezifisch (CO2 Emissionen pro erzeugter Strommenge)

• Jahresmengen (Gesamtemissionen CO2 pro Jahr)

Ausnahmen

Zeithorizont

Bezugsgröße

Berechnungs-grundlage

Ausgestaltung

• Block

• Standort

• Betreiberflotte (komplett oder rohstoffabhängig)

• Rohstoffabhängig produzierter Strom (Braunkohle, Steinkohle, Gas, …)

• Rohstoffunabhängig produzierter Strom

• Gehandelter Strom (inklusive Importen)

• Konstante Grenzwerte

• Abnehmende Grenzwerte

• Gültigkeitsdauer

• Neubauten

• (Essentieller) Retrofit

• Altersbedingt (ab einer bestimmten Betriebsdauer)

• Alle Bestandsanlagen

• CCTS

• Biomasse

• KWK-Anlagen (komplett oder nur der Wärme-Anteil)

• Kurzfristige Beeinträchtigung der Versorgungssicherheit


Die Klimaschutzziele werden ohne Einführung von CO2-Grenzwerten deutlich verfehlt

2010 2011 2012 2013 2014 2020 2025100000000

150000000

200000000

250000000

300000000

350000000

305,000,000304,000,000313,000,000317,000,000

301,000,000

ZieleHistorieBAUBAU & K-ReserveEPS 35EPS


CO2 Grenzwerte erhöhen den Strompreis für Haushalte um lediglich 1% und ist damit kaum spürbar für den Endverbraucher


Quelle: Eigene Berechnungen

Annahme für 2020: Konstante Umlagen

2011 2012 2013 2014 … 2020 2025 20350

1

2

3

4

5

6

Prognose (Maximalwert)Prognose (Minimalwert)Historie

Bör

sens

trom

prei

s [C

ent/

kWh]

Vergleich der verschiedenen Klimaschutzmaßnahmen

27. November 2013Energiewende und Versorgungssicherheit9

Vorschlag von Bündnis 90/ Die Grünen

Bündnis 90/ Die Grünen

Bundes-regierung

Agora

Berechnet von DIW Berlin DIW Berlin DIW Berlin Enervis

Funktionsweise Grenzwert ab 35 Jahren

Grenzwert für alle Kraftwerke

Kohlereserve von 2,7 GW

Stilllegung von 14 GW

Zusätzliche CO2

Vermeidung bis 2020 in Deutschland [Mil. t CO2]

25 78 8 50

Preiseffekt Haushalte [Cent/kWh]

0,18 0,6 0,06 + 0,05 Umlage = 0,11

0,23

Preiseffekt Börsenstrom [Cent/kWh]

0,3 1,0 0,1 0,4

Zusammenfassung

• Zur Erreichung des Klimaschutzziels 2020 (-40% weniger THG ggü. 1990) sind u.a. zusätzliche Maßnahmen im Stromsektor nötig

• Die vom BMWi vorgeschlagene Reserve bewirkt nur -8 Mio. t CO2

• Grenzwerte für Anlagen ab 35 Jahren bewirken -25 Mio. t CO2 bis 2020; bei Grenzwerten für alle Anlagen werden bis zu -78 Mio. t eingespart

• Die Energiewirtschaft profitiert, Belastung der Haushalte ist minimal

• EE ersetzen die kontinuierlich abnehmende Kohleverstromung

• Ein Kohleausstieg gefährdet nicht die Versorgungssicherheit und kann bis 2035 eine 85% CO2-Reduktion des Stromsektors bewirken


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

DIW Berlin — Deutsches Institutfür Wirtschaftsforschung e.V.Mohrenstraße 58, 10117 Berlinwww.diw.de

RedaktionClaudia Kemfert || Pao-Yu Oei || Clemens Gerbaulet || Friedrich Kunz || Christian von Hirschhausen

CO2-Emissionen nach Brennstoff in Deutschland in 2020 – die Reserve bewirkt nur 8 Mio. t Reduktion; Grenzwerte 25-78 Mio. t

Braunkohle Steinkohle Gas Öl Müll Summe0

50

100

150

200

250

300Em

issi

onen

in M

t


Der Klimabeitrag erhöht die Profitabilität der Energiewirtschaft insgesamt (+450 Mio. € 2020); BK gewinnt und verliert (je nach Alter)

Quelle: Eigene Berechnungen

Nicht beachtet: Einnahmen aus Wärmelieferungen (KWK) und Systemdienstleistungen

Uran

Braun

-kohle

Stein-k

ohle Gas Öl

Müll

Summe

-2,000

-1,000

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000D

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ngsb

eitr

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in M

illio

nen

€


Voraussichtliche Ausgestaltung der Klimareserve

Quelle: Eigene Recherchen basierend auf Daten der Bundesregierung und der BNetzA

900 MW

350 MW

1.500 MW

Summe: 2.700 MW

>0 >5>10 >15 >20 >25 >30 >35 >40 >45 >50 >55 >60

0

5

10

15

20

25

30Lausitzer Revier

Mitteldeutsches Revier

Rheinisches Revier

Anlagenalter in Jahren

Kra

ftw

erks

papa

zitä

t B

raun

kohl

kraf

twer

ke [

GW

]

Buschhaus/MIBRAG (350 MW)

Jänschwalde/Vattenfall (900 MW)

„300-MW-Flotte“ (Frimmersdorf/Niederaußem/Neurath)/RWE (1.500MW)


Derzeitiger Entwurf der Reserve: Wer ist betroffen?Überprüfung in 2018, ob 12,5 Mil. t bis 2020 reduziert werden

Betreiber

Kraftwerks-block

Netto-leistung [MW]

Alter in 2020

Start Reserve

Still-legung

Besonderheiten

Mibrag Buschhaus 352 35 10 / 2016

9 / 2020

Tagebaue im Helmstedter Revier 2016 ausgekohlt; ca. 150 km bis zum Mitteldeutschen Revier

RWE Frimmersdorf P

284 54 10 / 2017

9 / 2021

Letzten 2 (von 8) Blöcken am Standort; seit langer Zeit unter wirtschaftlichem Druck gemäß RWE AngabenFrimmersdor

f Q278 50 10 /

20179 / 2021

Niederaußem E

295 50 10 / 2018

9 / 2022

Stehen in der „Kraftwerksliste Bundesnetzagentur zum erwarteten Zu- und Rückbau 2015 bis 2019“ mit vor. Stilllegungsdatum 2019; Stand: 25.09.2015 / Sind zudem gemeinsam mit Blöcken C&D die Austauschkapazitäten für einen Neubau BoA Plus.

Niederaußem F

299 49 10 / 2018

9 / 2022

Neurath C 292 47 10 / 2019

9 / 2023

Vatten-fall

Jänschwalde E

465 33 10 / 2018

9 / 2022

Jüngsten 2 Blöcke am Standort Jänschwalde (Inbetriebnahme: 1981-1989); technisch sinnvoller Rückbau eines Kraftwerkes beginnend beim modernsten Block

Jänschwalde F

465 31 10 / 2019

9 / 2023Quelle: Eigene Recherchen basierend auf Daten der Bundesregierung, der BNetzA und Webseiten der

Unternehmen


Prozentualer Anteil der Kohle- und EE-Stromerzeugung in Deutschland bis 2035 im Vergleich BAU und CO2-Grenzwertszenarien

2014 2020 2025 20350%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

EE MaximalanteilEE MinimalanteilKohle MaximalanteilKohle Minimalanteil

Ant

eil a

n de

r N

etto

stro

mer

zeuu

gung


Strombedingte CO2 Emissionen bei einem Kohleausstieg in Deutschland im Jahr 2035 -> 85% CO2-Reduktion des Stromsektors

EPS BK- K- EE+0

20

40

60

80

100

120

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

CO

2-Em

issi

onen

in M

t

CO

2-Em

issi

onen

im

Ver

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u 19

90

Braunkohleausstiegs-Szenario (BK-): Im Jahr 2035 Stilllegung aller Braunkohlekraftwerke. CO2-Grenzwerte für Steinkohlekraftwerke.

Kohleausstiegs-Szenario (K-): Im Jahr 2035 Stilllegung aller Braun- und Steinkohlekraftwerke.

Erneuerbaren-Szenario (EE+): Kohleausstieg reizt 50% stärkeren Ausbau von Wind und PV an.


Ausführliche Ergebnisse bei einem Kohleausstieg in 2035

• Durch die Herausnahme von Kraftwerkskapazitäten erhöht sich die Auslastung der verbleibenden (Gas-)Kraftwerke.

• Die Stilllegung aller Braunkohlekraftwerke resultiert in Gesamtimporten von 17 TWh; sowie zusätzlichen 38 TWh, wenn auch alle Steinkohlekraftwerke abgeschaltet werden. Durch einen stärkeren Ausbau der EE kann die Importbilanz jedoch auf einen Exportwert von 84 TWh angehoben werden.

• Die Abschaltung der Kohlekraftwerke führt zu einem moderaten Börsenstrompreisanstieg. So erhöht sich der Preis für das Jahr 2035 von 34 €/MWh (EPS) auf 36 (BK-) bzw. 41 €/MWh (K-). Dieser Wert liegt weiterhin unterhalb der durchschnittlichen Strompreise von 2011-2012.

• Durch die Abschaltung der Kohlekraftwerke bis 2035 können die strombedingten CO2-Emissionen in Deutschland auf unter 50 Mio. t erheblich gesenkt werden. Bei einem Kohleausstieg entspricht dies ungefähr einer Reduktion von 85% im Vergleich zu 1990.


Die Beendigung der klimaschädlichen Kohleverstromung ist Konsens; unterschiedliche Instrumente werden diskutiert

Instrument Wirkungsweise Mögliche Vorteile Mögliche Nachteile

CO2-Mindestpreis Verteuerung der CO2-Zertifikate

Investitionssicherheit für Investoren

Erzielbare Preise wohl zu niedrig, um Wechsel KohleErdgas zu bewirken, nationale Implementierung problematisch

Mindest-wirkungsgrade

Abschaltung ineffizienter Kraftwerke Effizientere Rohstoffnutzung

Auch offene Gasturbinen betroffen; aufwändige Überprüfung und Messung

Flexibilitäts-anforderungen

Abschaltung/Diskriminierung inflexibler Kraftwerke

Bessere Integration fluktuierender Erneuerbarer Energien

Auch GuD-Kraftwerke betroffen; aufwändige Überprüfung und Messung

Kohleausstiegs-gesetz

Reststrommengen oder Restemissionsmengen

Vorgabe eines festen Kohleausstiegspfades

Verlauf bei Versteigerungsprozess schwer progonostizierbar

CO2-Grenzwerte(Neubau & Retrofit)

Verbot von Neubaut/Retrofit (ohne CO2-Abscheidung)

Verhinderung CO2-intensiver Investitionen

Kurzfristig geringe Emissionsminderung

CO2-Grenzwerte(für Bestand)

Reduzierung der Auslastung bestehender Kraftwerke (nach dem Alter)

Erhalt von Erzeugungskapazitäten,z.B. für Strategische Reserve

Wirtschaftlichkeit von Kraftwerken beeinträchtigt, energiewirtschaftliche Wirkungen unklar

Klimabeitrag Zusätzlicher CO2-Preis bei Budgetüberschreitung

Kostengünstige Minderung, kein Retrofit, ETS-kompatibel

Befürchtung positiver Rückkopplungen („Domino-Effekt“)

Klimaschutzreserve

„Abwrackprämie für alte Kraftwerke“

Sichere Stilllegung alter Kraftwerke

Stilllegung nur im sowieso erwarteten Rahmen; umlagefinanziert Quelle: DIW


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