1

Positive Effekte von Energieeffizienz

auf den deutschen Stromsektor

Hauptergebnisse der Studie

von der Prognos AG und dem IAEW Aachen

erstellt im Auftrag von Agora, ECF, RAP

2

• Aufgabenstellung und Vorgehensweise

• Definition der Szenarien

• Auswirkungen auf die Stromerzeugung

• Auswirkungen auf die Übertragungsnetze

• Auswirkungen auf die Verteilnetze

• Gesamteffekte der Energieeffizienz

Aufgabenstellung und Vorgehen

3

556

449 402

519

324

0

100

200

300

400

500

600

199

0

199

5

200

0

200

5

201

0

201

5

202

0

202

5

203

0

203

5

204

0

204

5

205

0

BAU Effizienz plus

Energiekonzept WWF

Berechnung der Kosten der

Stromerzeugung:

> Konventionelle Kraftwerke

> Erneuerbare Energien

Berechnung der Kosten der

Stromverteilung:

> Übertragungsnetz

> Verteilungsnetze

4 Stromverbrauchsszenarien:

> Zeithorizont 2050

> Vergleich von BAU-

Szenario mit 3

Effizienzszenarien

4

Mio. €

2012 2020 2030 2040 2050

Ölpreis $2012/MWh

100 120 130 135 140

Erdgaspreis (Ho

frei Kraftwerk)

€2012/MWh

26 28

33 35 38

Steinkohlepreis

€2012/MWh 11 11 14 15 16

CO2

€2012/t 4 20 30 40 50

Preise fossiler Brennstoffe und CO2 2012 sowie deren angenommene Entwicklung bis 2050

Eckdaten der fünf Szenarien

5

Mio. €

BAU Referenz Effizienz

plus

Energie-

konzept

WWF

Effizienzentwicklung

Energieproduktivität

(BIP/PEV)

1,2 - 1,3 %/a 1,7 bis 1,9 %/a 2,0 bis 2,2 %/a 2,3 bis 2,5 %/a 2,6 %/a

Entwicklung des

Stromverbrauchs

+0,3 %/a -0,1 %/a -0,3 bis -0,4 %/a -0,6 %/a -0,9 %/a

Entwicklung des

Stromverbrauchs

bis 2050 in Bezug auf 2011

+7 % -5% -10 bis 15 % -20 bis -25 % -40 %

Absolute Veränderung des

Stromverbrauchs bis 2050

in Bezug auf 2012

+37 TWh -22 TWh -69 TWh -117 TWh -195 TWh

Elektromobilität

Anteil E-Autos 36 % 55 % 46 %

Anzahl E-Autos 17 Mio. 25 Mio. 21 Mio.

Stromverbrauch für E-Autos 34 TWh 53 TWh 28 TWh

Effizienz Szenarien

6

0

100

200

300

400

500

600

TW

h

BAU Referenz-Szenario Effizienz plus Energiekonzept WWF

Potenziale der Energieeinsparung

7

2430

2229

50

69

35

69

117

97

152

195

EMSAITEK

BDI, McKinsey 2007

IFEU, ISI, et al. 2011

0

50

100

150

200

250

Stromeinsparung von 2012 bis 2020 Stromeinsparung von 2012 bis 2030 Stromeinsparung von 2012 bis 2050

TW

h

Referenz Effizienz plus Energiekonzept WWF

Gegenüberstellung der Einsparpotenziale aus den Studien und den im Vergleich zum BAU-Szenario

unterstellten Stromeinsparungen der Szenarien

8

• Auswirkungen auf die Stromerzeugung

EE Szenarien

9

0

100

200

300

400

500

600

20

00

20

02

20

04

20

06

20

08

20

10

20

12

20

14

20

16

20

18

20

20

20

22

20

24

20

26

20

28

20

30

20

32

20

34

20

36

20

38

20

40

20

42

20

44

20

46

20

48

20

50

TW

h

BAU

Referenz-Szenario

Effizienz plus

Energiekonzept

WWF

EE: BAU

EE: Referenz-Szenario

EE: Effizienz plus

EE: Energiekonzept

EE: WWF

Installierte Leistung von fossil-thermischen

Kraftwerken, Speichern u. Lastmanagement

10

104 98

91 86

79

0

20

40

60

80

100

120

2012 2020 2030 2040 2050

GW

BAU

Lastmanagement

Pumpspeicher

Erdöl

Erdgas GT

Erdgas GuD

Steinkohle

Braunkohle

Kernkraft

Installierte Leistung von fossil-thermischen

Kraftwerken, Speichern u. Lastmanagement

11

104

97

86

77

69

0

20

40

60

80

100

120

2012 2020 2030 2040 2050

GW

Referenz-Szenario

Lastmanagement

Pumpspeicher

Erdöl

Erdgas GT

Erdgas GuD

Steinkohle

Braunkohle

Kernkraft

Installierte Leistung von fossil-thermischen

Kraftwerken, Speichern u. Lastmanagement

12

104

96

81

70

59

0

20

40

60

80

100

120

2012 2020 2030 2040 2050

GW

Energiekonzept

Lastmanagement

Pumpspeicher

Erdöl

Erdgas GT

Erdgas GuD

Steinkohle

Braunkohle

Kernkraft

Kosten der Stromerzeugung

13

Konventionelle Stromerzeugung Erneuerbare Stromerzeugung

19 14

05

010203040506070

2012 2030 2050

Mrd

. E

UR

20

12

WWF

Kernkraft Braunkohle Steinkohle

Erdgas GuD Sonstige

19 19 10

010203040506070

2012 2030 2050

Mrd

. E

UR

20

12

BAU

21

35

51

010203040506070

2012 2030 2050

Mrd

. E

UR

20

12

BAU

21 25 31

010203040506070

2012 2030 2050

Mrd

. E

UR

20

12

WWF

Wind Onshore Wind OffshorePhotovoltaik Biomasse / BiogasWasser Geothermie

14

• Auswirkungen auf die Übertragungsnetze

• Auswirkungen auf die Verteilnetze

Berechnung der Netzinfrastrukturkosten

> Ermittlung des Netzausbaubedarfs

und der Netzkosten in allen

Spannungsebenen (0,4 kV – 380 kV)

Übertragungsnetz

> Verwendung eines knoten- und

zweigscharfen Netzmodells

> Ausbau von Einzelprojekten

Verteilnetz

> Sehr großes Mengengerüst

> Nutzung eines Modellnetzansatz

15

Methodik zur Bestimmung des

Netzausbaubedarfs im Übertragungsnetz

16

Übertragungs-

netzmodell

Stündliche (n-1)-

Ausfallsimulation für

betrachtetes Jahr

(8760 Stunden)

Stündliche

konventionelle

Einspeisung und

Last je Netzknoten

Stündliche

Einspeisung aus

erneuerbaren

Energien je

Netzknoten

Auswahl zu

verstärkender

Leitungen und

paralleler

Leitungszubau

(n-1)-

Überlas-

tungen?

Ergebnis: - (n-1) sicheres Netz

- Ausbaumaßnahmen

Ja

Netzausbaubedarf und –kosten im

Übertragungsnetz

> Abschätzung des Netzausbaubedarfs

durch iterativen simulierten Strom-

kreiszubau in bestehenden Trassen 1

> Anstieg der spezifischen Netz-

infrastrukturkosten zwischen 15 und

56 % bis 2050 (heute 1,4 €/MWh)

> Energieeffizienzmaßnahmen

verändern Last- und Einspeisung

und reduzieren erforderlichen

Netzausbau (durch verringerten

Transportbedarf)

17 Vorgehen und berücksichtigte technische Randbedingungen

abweichend vom Netzentwicklungsplan (bspw. keine

Untersuchung dynamischer Stabilität)

1

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

2010 2020 2030 2040 2050 2060

BAU Effizienz plus

Energiekonzept WWF

Mio. € 11.459 Mio. €

6.765 Mio. €

2.344 Mio. €

Investitionskosten für Übertragungsnetzausbau

Methodik zur Bestimmung des

Netzausbaubedarfs im Verteilnetz

18

Eingangsdaten für Last, Onshore-

Windenergieanlagen und PV-Anlagen

basierend auf Übertragungsnetzdaten

Definition von repräsentativen

Modellnetzklassen durch Aggregation

Parametrierung der Modellnetze für jede

Klasse und Spannungsebene und

Simulation des Netzausbaubedarfs

Extrapolation zur Ermittlung des

nationalen Netzausbaubedarfs

Netzausbaubedarf und –kosten im

Verteilnetz

> Zubau dezentraler Einspeisungen

Haupttreiber für Ausbaubedarf

> Rückspeisung häufig auslegungs-

relevanter Netznutzungsfall

> Anstieg der spezifischen

Netzinfrastrukturkosten um bis zu

40 % (heute 10,4 €/MWh)

> Zukünftige „Smart Grid“

Technologien könnten Potential zur

Kostenreduktion bieten

19

0

5000

10000

15000

20000

25000

bis 2035 bis 2050

Bau Effizienz Plus WWF

Mio. €

Aggregierte Investitionskosten für Netzausbau in

der Verteilnetzebene

20

• Gesamteffekte

Gesamtkosten des Stromsystems

21

17 14 14 11 10 8 7 5

39 34 32 27

51 40 36 31

7 6 6

5

6

5 5

5

65 55 52

44

71

56 50

43

0102030405060708090

100

BA

U

Effiz

ien

z p

lus

En

erg

ieko

nzep

t

WW

F

BA

U

Effiz

ien

z p

lus

En

erg

ieko

nzep

t

WW

F

Offshore Netzanbindung

Verteilungnetz

Übertragungsnetz

ErneuerbareStromerzeugungKonventionelleStromerzeugung

2035 2050

Mrd. €2012

Die Umsetzung von Energieeffizienz senkt die jährlichen Kosten im gesamten

Stromsystem um bis zu 28 Milliarden Euro im Jahr 2050.

Kosteneinsparungen gegenüber dem BAU-

Szenario

Gegenüber dem BAU-Szenario lassen sich im WWF-Szenario bis

2050 etwa 28 Milliarden Euro Kosten sparen.

22

10 12

21

15

21

28

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Effiz

ien

z p

lus

Ene

rgie

kon

ze

pt

WW

F

Effiz

ien

z p

lus

Ene

rgie

kon

ze

pt

WW

F

Mrd

. E

UR

20

12

Offshore Netzanbindung

Verteilungnetz

Übertragungsnetz

Erneuerbare Stromerzeugung

Konventionelle Stromerzeugung

Spezifische Kosten des Stromsystems

23

102 99 100 103 106 102 102 100

13 12 12 15 11 11 12 15

119 115 116 121 122 118 119 118

020406080

100120140160180

BA

U

Effiz

ienz p

lus

En

erg

ieko

nzep

t

WW

F

BA

U

Effiz

ien

z p

lus

En

erg

ieko

nzep

t

WW

F

Offshore Netzanbindung

Verteilungnetz

Übertragungsnetz

Stromerzeugung

2035 2050

€2012/MWh

Auch bei sinkendem Stromverbrauch bleiben die Stromkosten pro MWh

annähernd mittel- und langfristig konstant, obwohl die Kosten des

Stromnetzes auf einen geringeren Verbrauch umlegt werden müssen.

Spezifische Einsparungen im Stromsystem

gegenüber dem BAU-Szenario

24

Eine eingesparte Kilowattstunde bewirkt in den Szenarien eine Kosteneinsparung

zwischen 11 und 15 €Cent2012. Viele Effizienzmaßnahmen sind günstiger

umzusetzen und somit aus gesamtwirtschaftlicher Sicht sinnvoll.

4,5 3,5 3,3 1,3 1,8 2

7,8 7,7

6,7 10,8 10 9,4

0,2 0,4

2,3 1,6

0,9

1,1 0,8 0,6 0,3

0,7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Effiz

ien

z p

lus

Ene

rgie

kon

ze

pt

WW

F

Effiz

ien

z p

lus

Ene

rgie

kon

ze

pt

WW

F

€C

en

t 2012/k

Wh

Offshore Netzanabindung

Verteilnetz

Übertragungsnetz

Erneuerbare Stromerzeugung

Konventionelle Stromerzeugung

2035 2050

14,9 13,3

11,4 13,1 13,5 14,2

Vermiedene CO2-Emissionen und

vermiedene Brennstoffimportkosten

25

Vermiedene CO2-Emissionen Vermiedene Brennstoff-Importkosten

1,6

1,0

1,7

1,3

2,4

1,8

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

2030 2050M

rd.

EU

R2

01

2

Effizienz Plus Energiekonzept WWF

10 11

15 13

35

19

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2030 2050

Mio

. t

Effizienz Plus Energiekonzept WWF

Ergebnisse zusammengefasst

> Für vier Szenarien wurden die Gesamtkosten des Stromsystems

berechnet (Kosten der Stromerzeugung plus Kosten der

Stromübertragung).

> Effizientere Stromsysteme benötigen weniger konventionelle

Kraftwerke, weniger Erneuerbare und weniger Netze.

> Auch bei sinkendem Stromverbrauch bleiben die Kosten pro

Energieeinheit stabil.

> Die Importabhängigkeit verringert sich. Deutschland kann im Jahr

2050 Kohle- und Gas-Importe von bis zu 1,8 Mrd. € sparen.

> Im Jahr 2050 spart das effizienteste Stromsystem jährlich 28 Mrd. €

gegenüber dem BAU-Szenario.

26