Sektorkopplung im Kontext eines stark dekarbonisierten ... · (im Auftrag des BDI und BCG) ... 1990...
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Sektorkopplung im Kontext eines stark
dekarbonisierten Energiesystems –Studie „Klimapfade für Deutschland“
(im Auftrag des BDI und BCG)
Almut KirchnerTU Berlin, Konferenz „Ökonomische Grundsatzfragen der Sektorkopplung“
22. März 2018
© 2018 Prognos AG 2
Agenda
01 Vorbemerkungen, Hintergrund, Methodik
02 Zusammenfassung Szenarienergebnisse in a nutshell
03 Aspekte der Sektorkopplung im „Gebäudesektor“
04 Aspekte der Sektorkopplung im Verkehrssektor
05 Aspekte der Sektorkopplung im Umwandlungssektor
06 Statt eines Abschlusses: Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
© 2018 Prognos AG
Team Prognos
Kernteam + Gesamtteam
Dr. Almut Kirchner
Dr. Andreas Kemmler
Jens Hobohm
Dr. Alexander Piégsa
Sylvie Koziel
Alex Auf der Maur
Samuel Strassburg
Marco Wünsch
Inka Ziegenhagen
Sven Kreidelmeyer
Jan Limbers
Dr. Michael Schlesinger
Dr. Jochen Hoffmeister
Stephan Kritzinger
Friedrich Seefeldt
Nils Thamling
Marcus Koepp
Hanno Falkenberg
Hans Dambeck
Florian Ess
Johann Weiss
Nadja Schütz
Andreas Sachs
Bernard René
Dr. Michael Böhmer
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Agenda
01 Vorbemerkungen, Hintergrund, Methodik
02 Zusammenfassung Szenarienergebnisse in a nutshell
03 Aspekte der Sektorkopplung im „Gebäudesektor“
04 Aspekte der Sektorkopplung im Verkehrssektor
05 Aspekte der Sektorkopplung im Umwandlungssektor
06 Statt eines Abschlusses: Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
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Vorbemerkungen
Sektorkopplung: Neuer Begriff für bekannte Fragen ?
▪ Begriff ist nicht gut abgegrenzt
▪ «Sektorkopplung“ gab es schon immer
– KWK
– Elektrifizierter Schienenverkehr
– Direktelektrische Heizungen und «Nachtspeicherheizungen»
– Stromherde
– Elektrostahl …
▪ Was ist neu?
– Schiere Grösse des Einsatzes
– Direkt- und Indirektstromeinsatz im Wärmebereich (incl. PtH) und im Verkehr als Strategie
– Indirekter Einsatz durch „neue Energieträger“ – Wasserstoff, Synthesegas, Synthesefuels
Hoffnung auf bessere Nutzung von EE-Spitzen („Überschussstrom“)
energetische „Preise“ durch Umwandlungsketten und Wirkungsgradverluste
▪ Restriktionen
– Potenziale EE
– WP und Emob: technologischer Systemwechsel, WP: Umweltwärmequellen
– Erneuerbare C-Quellen für Synthesegase und –fuels ?
5
© 2018 Prognos AG
Vorbemerkung – Exkurs Synthesefuels etc.
▪ Zunächst wurde Produktion synthetischer Treibstoffe diskutiert:
– (Biofuels 2. / 3. Gen,
– Nutzung von Abfallstoffen und Lignozellulosen
– zur Entlastung der Flächen, Entschärfung Konkurrenz zur Nahrungskette)
▪ Seit einigen Jahren verstärkt PtX-Diskussion im Kontext «Überschuß-Strom»
▪ PtH, PtH2, PtG, PtL …
▪ Später: Importe als
neuer «Joker»
– Entlastung Biomassepotenziale
– Entlastung nationaler
EEel-Potenziale
6
0
20
40
60
80
100
120
140
160
10. Jun. 11. Jun. 12. Jun. 13. Jun. 14. Jun. 15. Jun. 16. Jun. 17. Jun.
EE-fluktuierend
Last inkl. flexible Verbraucher
Last konventionelle Verbraucher
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PtX : Prinzipskizze Einsatz
7
Herausforderung/
VorketteVerwendungszweck Alternative«Energieträger»
▪ PtH
▪ PtH2
▪ PtG
▪ PtL
FW, NT-Raumw.
Prozessw. Ind NT /
MT
Verkehr
Prozessw. HT
Stoffl. Einsatz
Chemie
WP/SolTh
Biogas/Biofuel
Feste Biomasse
Direktstrom
Speicher
Flexibilität ? /
Wirkungsgrade
Wirkgunsgrad;
C-Quelle
Transport ?
Ausgleich Strom
???
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PtX : make or buy ?
8
«Energieträger»
PtH
PtH2
PtG
PtL
«Make»
inländisch
Buy:
Import
PtCrude
▪ Seeschiff
▪ Pipeline
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Hintergrund – BDI Szenarien Klimapfade für Deutschland
▪ Auftraggeber: BDI
▪ Bearbeitung: BCG und Prognos
▪ Bearbeitungsdauer: 10 Monate
▪ 68 beteiligte Verbände und Unternehmen
▪ 40 Workshops
▪ 3 Klimapfade (Referenz, 80%, 95%)
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Betrachtete Szenarien
▪ Referenzszenario: Fortführung heutiger Maßnahmen, keine Klimaziele
▪ 80% Szenario – „Alleingang“ im Klimaschutz
▪ 80% Szenario – weltweit ambitionierter Klimaschutz
▪ 95% Szenario – „Alleingang“ im Klimaschutz
▪ 95% Szenario – weltweit ambitionierter Klimaschutz
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Methodik: Modellierung I
Quelle: Prognos
* VIEW: Versatile Integrated Economic World – makroökonomisches Modell
** GHD: Gewerbe, Handel, Dienstleistungen
• Energieträger• Prozesse• Branchen• Emissionen
• Private Haushalte, GHD**
• Anwendungen• Energieträger• Emissionen
• Modal Split• Verkehrsmengen• Antriebstechnologien• Energieverbrauch• Emissionen
• Alle Kraftwerke• Stunden…• Wirtschaftlichkeit• Emissionen
Modelle
Gebäude
Modell
Industrie
Modell
Verkehr
Modell
StrommarktEuropa / Deutschland
„EN-PRICES“InternationaleEnergiepreise
"VIEW"*
Gesamtwirtschaft
(42 Länder)
| |
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Methodik: Modellierung II, Kraftwerksparkmodell
Ökonomische Analysen (VIEW)
Bruttowertschöpfung, Wechselkurse, Inflationsraten, Bevölkerungsentwicklungen, regionale WertschöpfungEU-27, CH, NO
Primärenergiepreise
Internationale Preise, Grenz-übergangspreise und Preise frei Kraftwerke für Brennstoffe
Energie- & Stromnachfrage
Regionaler und europäischer Energiebedarf nach Sektoren -insbesondere Strombedarf (PHH, Industrie, GHD, Verkehr)
Erneuerbare Energien
Ausbauszenarien für erneuerbare Energien, synthetische Modellierung von Wind- und PV-Einspeiseprofilen anhand spezifischer Leistungskennlinien
Eingangsparameter
▪ 5.000 Kraftwerksblöcke der allg. Versorgung Industrie >50 MW
▪ Netztransferkapazitäten der Grenzkuppelstellen
▪ Stündliche Lastkurven▪ KWK-Profile ▪ Investitionskosten, O&M-Kosten▪ Anfahrkosten▪ Vermiedene Netznutzungsentgelte▪ Flexibilitätsoptionen (Speicher, DSM etc.)▪ Politische Analysen (Kernkraft, MSR etc.)
Ergebnisse
▪ Stündlich, saisonal▪ Regional, Marktgebiete▪ Großhandels- & Endkundenpreise▪ Stromerzeugung, Brennstoffeinsatz▪ Installierte Leistung▪ Blockspezfisiche Einsatzplanung▪ Blockspezfisiche Deckungsbeiträge
(DB1, DB2, DB3)▪ Stromaustausch zwischen Marktregionen▪ CO2-Emissionen
Modellierung
▪ Wohlfahrtsmaximierung▪ Kostenminimale
Kraftwerkseinsatzplanung▪ Stündliche Optimierung▪ Iterative Investitions-, Rückbau-
und Retrofitentscheidungen▪ Zeithorizont: 2050▪ Backtesting der Ergebnisse
mit historischen Zeitreihen
P r o g n o s E n e r g i e m o d e l l e
P r o g n o s K r a f t w e r k s m o d e l l
Quelle: Prognos
© 2018 Prognos AG
Hintergrund : Prioritäten beim Einsatz von Sektorkopplung
▪ EE-Potenziale (incl. Biomassen) sind territorial beschränkt
▪ «Elektrifizierungstrend» nicht überdehnen
▪ «Efficiency first» (im Rahmen der Ergebnisse der Stakeholderabstimmungen)
▪ Effizienter und effektiver Biomasseeinsatz
▪ Nächste Prio: Direktelektrifizierung (WP, Emob, Fernwärme und PtH)
▪ Flexibilität und Nutzung von Speichern, wo vernünftig
▪ Erst dann Produktion und / oder Import von synthetischen Gasen und Fuels
▪ Durchdringungszeiten, Technologieentwicklung und Umsetzungshemmnisse beachten
▪ «harte» Diskussionen im Stakeholderkreis
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Agenda
01 Vorbemerkungen, Hintergrund, Methodik
02 Zusammenfassung Szenarienergebnisse in a nutshell
03 Aspekte der Sektorkopplung im „Gebäudesektor“
04 Aspekte der Sektorkopplung im Verkehrssektor
05 Aspekte der Sektorkopplung im Umwandlungssektor
06 Statt eines Abschlusses: Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
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Wesentliche energiewirtschaftliche Kenndaten
Referenz 80% Szenario 95% Szenario
Stromerzeugung
EE-Anteil 2050
Wind Onshore
Wind Offshore
PV
76%
90 GW
35 GW
95 GW
88%
97 GW
47 GW
105 GW
100%
102 GW
60 GW
130 GW
Elektromobilität im
Jahr 2050
14 Mio. PKW27 Mio. PKW 33 Mio. PKW
Wärmepumpen im
Jahr 20504 Millionen 14 Millionen 16 Millionen
Energetische
Gebäudesanierung1,1%/a 1,7%/a 1,9%/a
CCS in der Industrie - - 93 Mio. t CO2
Importe von CO2-
freien synthetischen
Brennstoffen
- - 340 TWh
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Abgleich Klimaschutzplan und BDI Szenarien
0
20502040203020201990
600
800
400
200
1.251 MtTHGMio. Tonnen CO2 äq
-61 %
95 %
80 %
2015: 902 Mt
KSP 2050
KSP 2030
KSP = Klimaschutzplan der Bundesregierung (Zielkorridor)
▪ Erreichung des Zwischenziels 2030 war in den Szenarien keine Vorgabe
▪ 80% Pfad liegt in 2030 40 Mio. Tonnen über dem KSP, 95% Pfad liegt darunter
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Inc.
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80 %-Pfad kommt mit bestehenden Technologien aus
2050
Energie: Gradueller Ersatz von Kohle durch Gas
Verkehr: 4.000 km Autobahn mit Lkw-Oberleitungen
Landwirtschaft: Effizienterer Düngereinsatz
Gebäude: 14 Mio. Wärmepumpen v. a. in 1–2-Familienhäusern
Industrie: 90 % Durchdringungvon EffizienztechnologienEnergie: 240 GW Wind
und PV, Netzausbau
Gebäude: 50 % mehr energetische Sanierungen (1,7 % p. a.)
Gebäude: Ausbau der Fernwärme in Städten
Verkehr: 26 Mio. elektrische Pkw, 2/3 des Fahrzeugbestands
Industrie: Konzentration fester Biomasse für Wärme < 500°C
PV = PhotovoltaikAlle Zahlen beziehen sich auf 2050
80% Pfad: Ausstieg aus der Kohleverstromung, starke
Elektrizierung Verkehr und Wärmemarkt, Energieeffizienz
Quelle: BCG / Prognos
© 2018 Prognos AG
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2050
Verkehr: 33 Mio. elektrische Pkw, 4/5 des Fahrzeugbestands
Gebäude: vollständig emissionsfreie Wärme (v. a. durch 16 Mio. Wärmepumpen und Fernwärme)
Verkehr: 8.000 km Autobahn mit Lkw-Oberleitungen
Industrie: … produziert mit recyceltem Kohlenstoff aus Biomasseverbrennung
Industrie: 100 % erneuerbare Wärme durch Biogas/PtG …
340 TWh Importe erneuerbarer Brennstoffe (PtL, PtG)
Carbon Capture andStorage für Stahl, Zement, Ammoniak, Raffinerien, Müllverbrennung
Energie: 100 % erneuerbardurch PtG, Gasnetz als saisonaler Speicher
Energie: 292 GW Wind und PV, Netzausbau
Landwirtschaft:„Methanpille” für Rinderbestand
Gebäude: 70 % mehr energetische Sanierungen (1,9 % p.a.)
PtL = Power-to-Liquid, PtG = Power-to-Gas, PV = PhotovoltaikAlle Zahlen beziehen sich auf 2050
95% Pfad: Mehr EE und Elektrifizierung, Importe von syn.
Brennstoffen und Einsatz von CCS
Quelle: BCG / Prognos
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Agenda
01 Vorbemerkungen, Hintergrund, Methodik
02 Zusammenfassung Szenarienergebnisse in a nutshell
03 Aspekte der Sektorkopplung im „Gebäudesektor“
04 Aspekte der Sektorkopplung im Verkehrssektor
05 Aspekte der Sektorkopplung im Umwandlungssektor
06 Statt eines Abschlusses: Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
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Sektorergebnisse Gebäude
Sektoren Private Haushalte und GHD («Gebäude»)
▪ Fokus auf THG (Quellenbilanz)
Schwerpunkt bei Betrachtung des Einsatzes fossiler Brennstoffe in Gebäuden,
Stromanwendungen wenig strittig
▪ Effizienzstrategie Gebäude (ESG) weiten Kreisen bekannt (und akzeptiert),
Zielszenarien orientieren sich an diesen Pfaden
▪ zusätzlich zur Effizienzsteigerung starke Elektrifizierung (14-16 Mio. WP),
Stromverbrauch steigt in den Zielszenarien nicht an (N80 und G95)
▪ Fernwärmeausbau, dort Gross-WP, PtH als Speicher (tlw.saisonal)
▪ keine bis wenig synthetische Energieträger (kleine Mengen in G95)
▪ Im G95% verschwindet Gasverteilnetz weitgehend.
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© 2018 Prognos AG
THG-Entwicklung in den Szenarien
25
'61
'30 '31 '23 '17 '14
'86 '80
'60
'48
'39
'16
'11 '11
'10
'9
'8
2050
62
2040
74
2030
92
2020
122
2015
127
1990
208
130
'30 '27
'14 '8
'86
'77
'44
'21
'9
'11
'9
'2
'122
'92
'74
'62
2050
16
4
2040
323
2030
645
2020
114
2015
'30 '26 '11
'86
'75
'38
'10
'11
'9
'2
'122
'92
'74
'62
2050
1
2040
14
2030
545
2020
110
2015
Raumwärme & Warmwasser GHD
Raumwärme & Warmwasser PHH
Geräte und Prozesse GHD
Haushalte: Kochen Zum Vergleich: Referenz
Referenz 80 % Pfad 95 % Pfad
THG-Emissionen Haushalte/GHD (Mt CO2ä Quellenemissionen)
-70% -92% -99%
Quelle: Prognos, BCG
© 2018 Prognos AG
Gebäudewärme im 80 % - Szenario
Jährliche Entwicklung2015-50
Endenergieverbrauch für Raumwärme und WW nach Energieträgern(TWh)
Quelle: Prognos, BCG
Biomasse / Gas -5,1% p.a.
Wärmepumpen 14,1% p.a.
Fernwärme -0,7% p.a.
Strom direkt -0,2% p.a.
Solar 11,8% p.a.
Gas -6,2% p.a.
Heizöl -13,5% p.a.
Kohle -12,3% p.a. '0
'290
'215 '176
'134
'55 '38
'377
'400
'356
'313
'188
'95 '40
'161 '45
'52
'47
'50
'47
'50
'54
'54
'44
'37
'80
'86
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'67
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'59
'71
'114
'134
'64
'46
'79
'77
'91
'67
'74
'717
'599
'519
'453
6
2020
27
2050
1
454
161
424
2040
7
2
341
2050
10
11
2010
860
18
6
5
2000
861
19
1
1
20
16
32
2030
32
3
539
705
2015
747
9
Zum Vergleich: Referenzszenario
N80 Ref
© 2018 Prognos AG 27
Agenda
01 Vorbemerkungen, Hintergrund, Methodik
02 Zusammenfassung Szenarienergebnisse in a nutshell
03 Aspekte der Sektorkopplung im „Gebäudesektor“
04 Aspekte der Sektorkopplung im Verkehrssektor
05 Aspekte der Sektorkopplung im Umwandlungssektor
06 Statt eines Abschlusses: Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
© 2018 Prognos AG
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1
Mt
CO
2
29
• Verkehrsverlagerung
• Effizienz
• Elektrifizierung
• Erdgas
• Oberleitungs-Lkw
• Synthetische
Energieträger
Technologien zur Dekarbonisierung im Verkehr
© 2018 Prognos AG
Antriebswechsel bei PKW
30
Mehr Elektromobilität in beiden Klimapfaden, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten Abbildung 43 | Entwicklung Neuzulassungsstrukturen Pkw nach Klimapfaden
9296101112
124
152
348
Batteriekosten (Packs) in €/kWh
© 2018 Prognos AG
Antriebsentwicklung bei LKW
31
1000 km
2000 km
3000 km
4000 km
Oberleitungen Autobahnen
© 2018 Prognos AG 32
Agenda
01 Vorbemerkungen, Hintergrund, Methodik
02 Zusammenfassung Szenarienergebnisse in a nutshell
03 Aspekte der Sektorkopplung im „Gebäudesektor“
04 Aspekte der Sektorkopplung im Verkehrssektor
05 Aspekte der Sektorkopplung im Umwandlungssektor
06 Statt eines Abschlusses: Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
© 2018 Prognos AG
80 % - Szenario: Stromnachfrage nach Anwendungen
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Nettostromverbrauch nach Anwendungen
(TWh)
Entwicklungen N80 ggü.
Ref.szenario
– Bis 2050 um 20 TWh geringerer Stromverbrauch im Vergleich zum Referenzszenario
– Rückgang des Stromverbrauchs für Beleuchtung, Prozesswärme, mechanische Energie, IKT und Klimatisierung
– Deutlicher Anstieg bei den neuen Stromverbrauchern Wärmepumpen, Elektrofahrzeuge, PtG und PtL
| |
'236 '222
'194
'155 '127
'55 '52
'49
'45
'42
'69
'60
'47
'36
'28
'44
'42
'42
'44
'47
'27
'27
'28
'29
'31
'41
'39
'31
'19
'31
'31
'30
'29
'29
'26
'39
'44
'34
'60
'0
'40 '60
'1
2020
11
41
2015
4
506486
0
6
7
480475
5
20402030
479
2050
1711
Mechanische Energie (Antrieb)
IKT/Bürotechnik
Beleuchtung
Elektromobile
PtL
Wärmepumpen
H2
Kühlen und Lüften
Sonstige
Prozesswärme
Strom-Direktheizung
Quelle. BCG, prognos 2018
© 2018 Prognos AG 34
38 38 38 40 39 39 4343 43 46
46 49 48
4953
55 55 55 54 53 53 5552 52
5450 50
54
4848
27 27 27 28 27 2731
30 3035
32 3339
3535
72 72 72 64 62 62 5247 47
43
34
35
42 42 42 41 41 40 3533 29
31 2831
26
3429
30
3030
313030
31313131323232
8870
35
5147
54
5151443329
35
26
626
190
20
246
432
80 %Pfad
536
174
20
2410
Referenz
537
208
2012
95 %Pfad
570
197
20
16
2315
80 %Pfad
534
190
20
22
18
Referenz
524
213
25
2117
8
95 %Pfad
522
203
20
19
115
80 %Pfad
515
204
20
95 %Pfad
18
10
Referenz
516
219
22
1014 4
95 %Pfad
501
217
19
112
80 %Pfad
504
217
19
111
Referenz
510
222
19
18
95 %Pfad
515
225
18
5
80 %Pfad
515
225
18
5
Referenz
515
225
18
5
Mechanische Energie
Prozesswärme
Prozesskälte
IKT, Bürotechnik
Kühlen und Lüften
Beleuchtung
Stromdirektheizung
Sonstige
Elektromobilität
Wärmepumpen
Fernwärme
PtX (H2, PtG, PtL)1
2020 2030 2040 2050
1. Nettostromverbrauch = Nettostromerzeugung – Abgeregelte Strommengen - Exportsaldo – Speicherbedarf – Netzverluste – PtG-Inlandserzeugung für Stromerzeugung2. Ohne den Stromverbrauch für die inländische Power-to-Gas Erzeugung für die Stromerzeugung (22 TWh für 13 TWh PTG), der nicht Teil des Nettostromverbrauchs ist.Quelle: Prognos, BCG
2015
Nettostromverbrauch im Vergleich nahc Szenarien
Nettostromverbrauch1 nach Anwendungen (EEV)(TWh)
© 2018 Prognos AG
Modellierung der stündlichen Stromnachfrage
Stromnachfrage - spezifische Lastkurven (Bsp. Sektor PHH)
▪ Disaggregierte Profile pro Verwendungszweck Gesamtprofil
35
Quelle: Prognos
© 2018 Prognos AG
Resultierende: Veränderung in der zeitlcihen Struktur des
Stromverbrauchs
Stromnachfrage - Lastkurven
▪ Exemplarische Tagesstruktur: Vergleich 2012 und 2050 (inflexibler Stromverbrauch)
36
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
GW 2012
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
GW 2050
Raumwärme undWarmwasser (konv.)
Klimatisierung
Beleuchtung
IKT
Prozesswärme
Mechanische Energie
Schienenverkehr
Industrie und sonstigeUmwandlung
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
GW
Stunde
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
GW
Stunde
Winter
Sommer
Vorläufiges 80% Szenario, wird nach AG Feedback aktualisiert
Quelle: Prognos
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Flexibilität und Betrieb von
Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen
37
––
1. Februarwoche 2050 im G95 Szenario
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45Stromverbrauch Wärmepumpen in GW
WP EFH mit Speicher WP EFH ohne Speicher WP MFH WP GHD
0
5
10
15
20
25
30Stromverbrauch Elektrofahrzeuge in GW
E-PKW flexibel E-PKW inflexibel
PKW Plug-In Hybrid LNF flexibel
LNF inflexibel
▪ Mit steigender Elektrifizierung im Verkehr und Wärmemarkt müssen diese «neuen»
Stromverbraucher intelligent ins System integriert werden
▪ Einsatz erfolgt größtenteils systemoptimiert unter Berücksichtigungen von Restriktionen
– Alle elektrischen Heizungen reagieren langfristig auf Strommarktsignale
– 80% der E-PkW reagieren langfristig auf Strommarktsignale
– Berücksichtigung unflexibler Anteil (lange Fahrten, kein Netzanschluss am Ziel usw.)
Quelle: Prognos
© 2018 Prognos AG
Annahmen 80%-Szeario: Flexible Stromverbraucher
Wärmepumpen (im Gebäudebereich)
▪ 100% der Wärmepumpen reagieren langfristig auf Strommarktsignale
▪ Input: stündlicher Wärme- und Warmwasserbedarf der Gebäude (Wetterjahr 2012)
▪ Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Arbeitszahl der Wärmepumpen
▪ Leichter Anstieg der Größe der Warmwasserspeicher (EFH ~ 250 L)
Elektrofahrzeuge
▪ 100% der Elektrofahrzeuge reagieren langfristig auf Strommarktsignale
▪ Input: Fahrprofile nach Uhrzeit und Tagen
▪ Berücksichtigung Mehrverbrauch der Fahrzeuge bei kalten Temperaturen
(50% Mehrverbrauch in sehr kalten Tagen ggü. Jahresmittel)
▪ Annahmen zu Netzanschluss: im Mittel sind etwa 20% der Fahrzeuge mit dem Stromnetz verbunden
▪ Annahme zum Mindestfüllstand: 50% (bei niedrigerem Füllstand wird auf jeden Fall geladen)
P2H Fernwärme
▪ 8 GW Installierte Leistung in 2050
Industrielles Lastmanagement:
▪ 8 GW abschaltbare Last
38
© 2018 Prognos AG 39
Stündliche Simulation des Kraftwerkseinsatz und Verbrauchs
in Europa
-40-20
020406080
100120140
020406080
100120140
0
20
40
60
0
20
40
60
1.2
2.2
3.2
4.2
5.2
6.2
7.2
8.2
9.2
10
.2
11
.2
12
.2
13
.2
14
.2
15
.2
16
.2
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
01.0
2.2
05
0
08.0
2.2
05
0
15.0
2.2
05
0
GW
h/h
Achsentitel
Diagrammtitel ErdgasBiomassePVOffshoreOnshoreSonstige EEExport (neg), Import (pos)Sonstige FossileGesamte StromnachfrageStromnachfrage "konventionell"10310110210310299
86797679
9710911812312412111110191939798969196
88868281909910810310110511211611611410810092909191909192919189909191
84757476881001071101081049688817981847879797882888887837875768295102102989083
66647181
99107109
8488919190919291929598105108112109101887877798279818583828183848889
80809197101114115114105
8983848992939193919092949799
9388859699101111118119116112108103108110114117117119118116116115114
1071041011011131181151071039691917877768278787876747983
8985899298108115127130126117107105101100949489929793979794
8991817675
891011091141121069381777782898482827875767982
7673656777
921001041051008880
666875828182
52585967727574717169
78819192898475717068666769697169727473727673747576
8586931011029584777579797674717377808284
7874747985899291949594
828487849398105102102103105105103100989999102107112
11811611098989288847772706966666767697170727273
80818486888680788180828792
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
01.0
2.2
05
0
08.0
2.2
05
0
15.0
2.2
05
0
Diagrammtitel
ElektromobilitätWärmpumpenStromnachfrage "konventionell"Gesamte Stromnachfrage
0
20
40
60
01.0
2.2
05
0
08.0
2.2
05
0
15.0
2.2
05
0
Diagrammtitel
WP EFH Speicher
WP DL-Gebäude
WP MFH
WP EFH
2221232524
17
31124
101010101010
9
00
5
10107
12
43
00
35
9
545
10101010
8
4333333
3355685
000000000000000000000
000000000
010
000000
4
1215
10
15
2021212020191610101010101010
10
00000000000000000000000000000000000000
00000
5
9999
5
0
3
10
17
2224
2828282828
18
14
955
101010
88
2
00000000000
1
59
200
5
1010101010101010
553626
1310141410
3
0000000
43
0000000000000
00
000000
1
896
000000000000000000
000000000000000000000
0000000000000000000000000000000000000
2
14
22
303030303030
20202020
101010101010101010
633
10000000000000000000000
00
6
15
0
20
40
60
01.0
2.2
05
0
02.0
2.2
05
0
03.0
2.2
05
0
04.0
2.2
05
0
05.0
2.2
05
0
06.0
2.2
05
0
07.0
2.2
05
0
08.0
2.2
05
0
09.0
2.2
05
0
10.0
2.2
05
0
11.0
2.2
05
0
12.0
2.2
05
0
13.0
2.2
05
0
14.0
2.2
05
0
15.0
2.2
05
0
16.0
2.2
05
0
Diagrammtitel
Pkw BEV flexibel
Pkw PHEV
LNF flexibel
Pkw BEV inflexibel
LNF inflexibel
Wärmepumpen
Elektromobilität
Stromnachfrage
Gesamtsystem
Quelle: Prognos
© 2018 Prognos AG
71 102 150 197 215 176 2048
31
84
171258
96
172
3945
74
92
114
79
100
41
40
30
21
18
48
24
178239
359
503
627
422
522
2015 2020 2030 2040 2050 2050 2050
Wind an Land Wind auf See
Photovoltaik Wasser
Biomasse
87 64
10883
34
143107
34
61
64
13256 39
5054
178239
359503
627422 522
610 586 558598
695
545603
2015 2020 2030 2040 2050 2050 2050
Erneuerbare Energien Speicher
Sonstige Erdgas
Braunkohle Steinkohle
Kernenergie
Ergebnisse - Nettostromerzeugung
▪ Rückgang der Kohlestromerzeugung, vollständiger Ausstieg in 80% und 95% Szenarien
▪ Deutlicher Anstieg der Stromerzeugung bei starker Dekarbonisierung auf etwa 700 TWh
(84% davon aus fluktuierenden erneuerbaren Energien: Wind und PV)
40
Gesamt Erneuerbare Energien
Ref N80 Ref N80
Quelle: Prognos
© 2018 Prognos AG
Produktionsstruktur Fernwärme
41
3026
12
5462
74
55
25
12
16
2228
17
15
20
14
19
23
43
53
810
9
12
9
8
2050
150
5
2040
158
5
5
2030
159
5
5
5
2020
143
65
2015
128
6
3024
55 73
75
53
12
16
22
21
19
17
15
14
20
28 56
72
10 12
9
12
9
9
2050
163
231
5
2040
172
5
5
2030
161
5
5
2020
145
7
65
2015
128
6
10
3029
24 20
55 6361
50
46
67
7
8
8
7
10
13
2221
21
20
19
1020
30
778
10
7
8
2050
143
6
2040
147
6
2030
146
2020
136
2015
128
Sonstige
Braunkohle
Steinkohle
Erdgas
Müllverbrennung
Abwärme
Biomasse
Geothermie
Solarthermie
Strom (PtH + WP inkl. Umweltwärme)
1. Zu 100% aus PtGPtH = Power-to-Heat, WP = Wärmepumpen
Referenz 95 % Pfad80 % Pfad
Fernwärmeerzeugung nach Energieträgern (TWh)
Quelle: Prognos
© 2018 Prognos AG
Exkurs: Raffinerien
42
Angebot versus Nachfrage nach Mineralölprodukten
*Angebot:
Umwandlungsausstoß Raffinerien & Sonst. Erzeuger
-Umwandlungseinsatz Raffinerien & Sonst. Erzeuger
-Eigenverbrauch Raffinerien & Sonst. Erzeuger
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Angebot Nachfrage Angebot Nachfrage
2015 2050
PJ
Sonstige Mineralölprod.
Petrolkoks
Heizöl schwer
Heizöl leicht
Dieselkraftstoff
Flugturbinenkraftstoffe
Rohbenzin
Ottokraftstoffe
Raffineriegas
Flüssiggas
Quelle: Prognos
© 2018 Prognos AG 44
Agenda
01 Vorbemerkungen, Hintergrund, Methodik
02 Zusammenfassung Szenarienergebnisse in a nutshell
03 Aspekte der Sektorkopplung im „Gebäudesektor“
04 Aspekte der Sektorkopplung im Verkehrssektor
05 Aspekte der Sektorkopplung im Umwandlungssektor
06 Statt eines Abschlusses: Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
© 2018 Prognos AG
Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
Technologieentwicklung SKT-Tech:
▪ Rennen der Technologieentwicklung scheint noch offen zu sein – kaum Prognosen
möglich über künftigen Technologiemix.
▪ Starke Einflussfaktoren auf der Nachfrageseite:
▪ Fahrzeugindustrie
▪ Fahrzeugtechnologie
▪ Heizanlagenanbieter und Gebäudebetreiber sowie
▪ Energieträgeranbieter
▪ Diffusionstempo nicht nur von Technologielernkurven abhängig
45
© 2018 Prognos AG
Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
Instrumentarien
▪ Interaktion sehr verschiedener «Märkte» mit unterschiedlichen Treibern, Rationalitäten,
Zeitstrukturen und Energiekostensensitivitäten systemdienliche Anreizsysteme sind
sehr komplex zu designen
▪ Grenzkostenkurven sind keine hinreichende Entscheidungsgrundlage !!!
▪ Bisherige Instrumentarien optimieren auf unterschiedliche Bilanzgrenzen
(Beispiel Gebäude: «Technologieoffenheit» kann zu Fehlallokationen führen, da EE-
Potenzialgrenzen nicht berücksichtigt werden)
hier müssen Vereinheitlichungen im Sinne von «Efficiency first», kein Verzicht auf
Effizienz zugunsten von EE erreicht werden.
▪ Einzelsystemoptimierung und Gesamtsystemoptimierung können auseinander fallen
▪ Sektoren «ticken» unterschiedlich – kaum einheitliche Instrumente denkbar
▪ Besonders schwierige Frage: Biomasseallokation
46
© 2018 Prognos AG
Offene Fragen und aktuelle Dilemmata
Technologieoffenheit ist cool, aber…
▪ …Infrastrukturentscheidungen sind langfristig orientiert und müssen z.T. jetzt getroffen
werden
▪ …Viele notwendige Veränderungen betreffen langfristige Investitionsgüter, bei denen
verpasste Zeitfenster teuer werden
▪ …verschiedene notwendige «Umsteuerungen» sind zeitkritisch, um ambitionierte Ziele (für
2050, ganz zu schweigen von 2030) zu erreichen.
47
© 2018 Prognos AG
│ St. Alban-Vorstadt 24 │ CH-4052 Basel
Tel: +41 61 3273-3 31
Fax: +41 &1 3273-300
E-Mail: [email protected]
Dr. Almut Kirchner
Vize-Direktor
Leitung Bereich Energie- und Klimaschutzpolitik
Leitung Kompetenzcenter Modelle
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