© Fraunhofer ISI

?

Energiedialog Bayern, 12.03.2018

Dr. Frank Sensfuß, Fraunhofer ISI

BEITRAG DER SEKTORKOPPLUNG ZUM GEL INGEN DER ENERGIEWENDE

GebäudeIndustrie

Verkehr

Erneuerbare

Seilschaft der Energiewende

Landwirtschaft

© Fraunhofer ISI

Seite 2

Projektfamilie Langfristszenarien

Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende

Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)

Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr

E Brennstoffe unter der Lupe

Fazit

Struktur des Vort rages

© Fraunhofer ISI

Seite 3

Wichtig: Es gibt kein „Leitszenario“, Erkenntnisse entstehen aus Vergleich der Szenarien

E in le i tung: Pro jekt fami l ie Langfr i s t szenar ien(Auft raggeber BMWi)

Referenzszenario

Restriktionsarmes Szenario

Basisszenario

Geringerer Ü-Netzausbau

Regionale Verteilung EE

EE-Technologiemix

Extremwetterszenarien

95% Szenarien

Lösungsraum

Szenario

Projektpartner

© Fraunhofer ISI

Seite 4

E in le i tung: Pro jekt fami l ie Langfr i s t szenar ienModel lverbund

Energie-

nachfrage

Lastgänge

ErneuerbareStrom

NetzeUmweltbilanz

• Systemischer Blick

auf das gesamte

Energiesystem

• Kostenminimierung

© Fraunhofer ISI

Seite 5

Projektfamilie Langfristszenarien

Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende

Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)

Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr

E Brennstoffe unter der Lupe

Fazit

Struktur des Vort rages

© Fraunhofer ISI

Seite 6

1.250

900

750

250

75

0

400

800

1200

1990 2015 2020 80% 95%

TH

G-E

mis

sio

ne

n in

C

O2e

Mt

Korr idor für Tre ibhausgasemiss ionen in Deutsch land

© Fraunhofer ISI

Seite 7

Was i s t knapp im Rahmen der Energ iewende?

Biomasse

Flächen

AkzeptanzFinanzen

Emissions-

budget

Diese zentralen Faktoren

interagieren sehr stark !

© Fraunhofer ISI

Seite 8

Konkurrenzs i tuat ion der Sektorkopplung

Strom

Wasserstoff

EE-Methan

Erdgas (Öl) + CO2-Preis

Biomasse

Erdgasreferenz ist wichtiger FaktorDaumenregel: 100€/t CO2 Preisaufschlag 2 cent/kWh

Stromnutzung nur vorteilhaft bei niedrigem Emissionsfaktor

EE-Wärme

© Fraunhofer ISI

Seite 9

Projektfamilie Langfristszenarien

Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende

Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)

Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr

E Brennstoffe unter der Lupe

Fazit

Struktur des Vort rages

© Fraunhofer ISI

Seite 10

Erzeugungsmix im Bas i sszenar io in Europa (ohne Deutsch land)

816 788 596 374

644

447

4831006

1950

285

665

254254

257

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

2013 2020 2030 2050

Str

om

erz

eu

gu

ng

in

TW

h

Biomasse

Solar

Wind

Andere

Erdgas

Kohle

Kernenergie

© Fraunhofer ISI

Seite 11

Erzeugungsmix im Bas i sszenar io in Deutsch land

92 64

264 281

164

52 122

181

335

63

-113

105

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

2013 2020 2030 2050

Str

om

erz

eu

gu

ng

in

TW

h Ex-/Importe

Andere

Biomasse

Photovoltaik

Wind

Erdgas

Kohle

Kernenergie

© Fraunhofer ISI

Seite 12

Ergebnisse Rest r ik t ionsarmes Szenar io Potent ia lausnutzung Windenerg ie 2050

© Fraunhofer ISI

Seite 13

Dekarbonis ie rung des Verkehrssektors

0

200

400

600

800

2010 2020 2030 2040 2050

En

den

erg

ie in

TW

h

Jahr

Strom

Bio Energieträger

FossileEnergieträger

Quelle: (ISI et al.): BMWi-Langfristszenarien 2017, Basisszenario

Gesteigerte Effizienz Einsatz von Strom & Bioenergieträgern

Herausfordernde Bereiche:Luftverkehr, Schifffahrt, Schwerlastverkehr

© Fraunhofer ISI

Seite 14

Dekarbonis ie rungsst rateg ie Indust r ie

EffizienzErneuerbare

Neue Stromanwendungen

Herausforderungen:Hochtemperaturprozesse, Prozesse mit

Kohlenstoffbedarf bzw. -emissionen

© Fraunhofer ISI

Seite 15

Projektfamilie Langfristszenarien

Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende

Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)

Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr

E-Brennstoffe unter der Lupe

Fazit

Struktur des Vort rages

© Fraunhofer ISI

Seite 16

Winterwoche 2050-Bas i sszenar io KW 2F lex ib i l i tä t im St romsektor

Quelle: (ISI et al.): BMWi-Langfristszenarien 2017, Basisszenario

Netz als zentrale Flexibilitätsoption

Wärme, E-Mobility

© Fraunhofer ISI

Seite 17

Winterwoche 2050-Bas i sszenar io KW 2F lex ib i l i tä t im Wärmesektor

Typnetz: FWG,

Region „DE_3“

Starke Windeinspeisung P2H, Speicher werden geladen KWK schaltet ab

Starke Windeinspeisung KWK nicht im Betrieb (EE-Überschuss)

Heizkessel deckt Spitzen

MW

h

Quelle: (ISI et al.): BMWi-Langfristszenarien 2017, Basisszenario

© Fraunhofer ISI

Seite 18

Emobi l i ty Systemausgle ich durch Ladesteuerung, ausgewähl te Sommerwoche

Emobility nimmt insbesondere PV Spitzen auf

Quelle: (ISI et al.): BMWi-Langfristszenarien 2017, Basisszenario

© Fraunhofer ISI

Seite 19

Projektfamilie Langfristszenarien

Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende

Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)

Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr

E-Brennstoffe unter der Lupe

Fazit

Struktur des Vort rages

© Fraunhofer ISI

Seite 20

E-Brennstoffe unter der Lupe I / I IW irkungsmechanismen

Strom WasserstoffE-Methan

E-Treibstoffe

Wasser

Um

wan

dlu

ng

Um

wan

dlu

ng

Kohlenstoff

CO2Fossile

Brennstoffe

Luft

Biomasse

Umwandlung

© Fraunhofer ISI

Seite 21

Luftzerlegung ist aus heutiger Sicht die einzige Lösung für große Mengen an E-Brennstoffen

Herausforderung: Konzentration, Energieniveau

Kostenschätzungen ca. 30 €/t bis 1.000 €/tCO2

Fall 1: Luftzerlegung bleibt teuer:

Dann werden E-Brennstoffe eine teure Ressource

E-Brennstoffe unter der Lupe I I / I ILuf tzer legung a l s zentra ler Bauste in

© Fraunhofer ISI

Seite 22

Fall 2: Luftzerlegung wird billig:

E-Brennstoffe sind teurer als Stromdirektnutzung, aber bezahlbar

ABER: Billige Luftzerlegung ist ein „Gamechanger“ für den Klimaschutz

Der Abscheidungspreis für CO2 wirkt ökonomisch wie eine Preisobergrenze für CO2

Die Szenariowelten einer starken Dekarbonisierung ändern sich ggf. dramatisch

E-Brennstoffe unter der Lupe I I I / I I ILuf tzer legung a l s zentra ler Bauste in

© Fraunhofer ISI

Seite 23

Projektfamilie Langfristszenarien

Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende

Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)

Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr

E-Brennstoffe unter der Lupe

Fazit

Struktur des Vort rages

© Fraunhofer ISI

Seite 24

Fazit I / I I

Biomasse

EE Wärme Strom

E-BrennstoffeNetze für Strom und Wärme

schaffen strategische Flexibilität

• Günstige Erneuerbare Energien im Stromsektor und die Knappheiten der Energiewende verstärken die Sektorkopplung

• Eine effiziente Sektorkopplung mit konformen Preissignalen erleichtert die Energiewende

© Fraunhofer ISI

Seite 25

Wind & PV

Energieeffizienz

Starke NetzeWärme & Strom

BiomasseGute

Koordination

Flexibilität

E-Fuels erst ab 7500m und nur in begrenztem

Umfang

Faz i t I I / I I Ausrüstung für d ie Se i l schaft der Energ iewende

© Fraunhofer ISI

Seite 26

Herzlichen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit!

?

GebäudeIndustrie

Verkehr

Erneuerbare

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !

Landwirtschaft

Kontakt:Dr. Frank SensfußFrank.Sensfuss@isi.fraunhofer.dehttp://www.isi.fraunhofer.dehttp://www.enertile.eu