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A t Cl A i lAnnegret-Cl. Agricola
Kurzanalyse der Kraftwerks‐ und Netzplanung in Deutschland bis 2020 (mit Ausblick auf 2030).
Technische Universität Berlin, VeranstaltungBerlin, 10.11.2008
E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Übersicht zum Inhalt.
1. Kurzvorstellung:Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)Deutsche Energie Agentur GmbH (dena)
2. dena-Kurzanalyse der Kraftwerks- und Netzplanungin Deutschland bis 2020in Deutschland bis 2020
3. Schlussfolgerungen und Fazit
2E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Die Gesellschafter der Deutschen Energie‐Agentur.
dena
Vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und
Bundesrepublik Deutschland KfW Bankengruppe
Alli SE
50% 26%
8%Technologie
im Einvernehmen mit:
Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaftund Verbraucherschutz
Allianz SE
Deutsche Bank AG
8%
8%
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung DZ BANK AG 8%
Stephan Kohler – VorsitzenderAndrea Weinert
Geschäftsführung
4E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Andrea Weinert
Der Aufsichtsrat der dena.
Vorsitzender:Glos, Michael, Bundesminister für Wirtschaft und Technologie
Dr. Duhnkrack, Thomas, Vorstandsmitglied der DZ BANK AG
Dr. von Heydebreck, Tessen, Vorstandsvorsitzender der Deutschen Bank Stiftung
Gabriel, Sigmar, Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und ReaktorsicherheitReaktorsicherheit
Jung, Karl Ralf, Vorsitzender der Geschäftsführung der Allianz Alternative Assets Holding GmbH
K h W lf V t d it li d d KfW B kKroh, Wolfgang, Vorstandsmitglied der KfW Bankengruppe
Tiefensee, Wolfgang, Bundesminister für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
5E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Zusammenfassende Darstellung:Kurzanalyse der Kraftwerks und Netzplanung„Kurzanalyse der Kraftwerks‐ und Netzplanung
in Deutschland bis 2020 (mit Ausblick auf 2030)“.
E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Einführung in die Kurzanalyse.
Die Kurzanalyse der Kraftwerks- und Netzplanung in Deutschland bis 2020 (mit Ausblick auf 2030) beinhaltet folgende Untersuchungsgegenstände:
Ist-Situation und Entwicklung des Kraftwerksbestandes in Deutschland
Abschätzung der Entwicklung der Stromnachfrage in Deutschland
Gegenüberstellung der erwarteten Stromnachfrage und der EntwicklungGegenüberstellung der erwarteten Stromnachfrage und der Entwicklung des Kraftwerksbestandes (Sterbelinie) 2020, Ausblick 2030
Recherche, Abschätzung der Realisierungswahrscheinlichkeit und Analyse bestehender Kraftwerksplanungen in DeutschlandAnalyse bestehender Kraftwerksplanungen in Deutschland
Europäische und nationale Rahmenbedingungen für Kraftwerks- und Verbundnetzprojekte in Deutschland
Recherche und Analyse von Planungen zum Ausbau des Verbundnetzes und der Grenzkuppelstellen in Deutschland
Schlussfolgerungen und Fazit
8E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Untersuchungsgegenstand bzgl. Entwicklung des Kraftwerksparks (Teil 1 der dena‐Studie).
Entwicklung der Jahreshöchstlast (infolge der Stromnachfrage) und der V fü t h d i h t L i t d Stzur Verfügung stehenden gesicherten Leistung der Stromerzeugung
für den Zeithorizont 2020 unter Berücksichtigung von:
Entwicklung der Stromnachfrage
Entwicklung des bestehenden Kraftwerksparks
Ausbauziele der Bundesregierung für Erneuerbare Energien
A b i l d B d i fü KWKAusbauziele der Bundesregierung für KWK
Planungen für fossile Kraftwerke, für die eine hohe Realisierungswahrscheinlichkeit besteht
Das heißt, die dena-Kurzanalyse bilanziert Leistungen (Stromangebot / Stromnachfrage), nicht die elektrische Arbeit infolge der Stromerzeugung und –nachfrage.
9E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
dena‐Kurzanalyse: betrachtete Varianten.
Szenario „Energieprogramm der Bundesregierung“ (d.h. inkl. A i A b d A il d E b E i f 30% dAtomausstieg, Ausbau des Anteils der Erneuerbaren Energien auf 30% und Steigerung des Anteils aus KWK auf 25% an der Stromerzeugung bis 2020)
S i L f it lä K k ft k “ (d h L f itSzenario „Laufzeitverlängerung Kernkraftwerke“ (d.h. Laufzeit-verlängerung und Ausbau des Anteils der Erneuerbaren Energien auf 30% sowie des KWK-Anteils auf 25% an der Stromerzeugung bis 2020)
Fü b id V i t d d U t h t d (Für beide Varianten wurde der Untersuchungsgegenstand (zur Verfügung stehende gesicherte Leistung zur Deckung der nachfrage-seitigen Jahreshöchstlast) für drei verschiedene Verläufe der Stromnachfrage analysiert:Stromnachfrage analysiert:
Senkung der Stromnachfrage um 0,5% pro Jahr bis 2020
Konstante Stromnachfrage bis 2020
10E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Steigende Stromnachfrage um 0,4% pro Jahr bis 2020
Stromnetz Deutschland: gesamte Netzlast am 07.11.2007.
11E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: UCTE 2008, eigene Darstellung
Stromnetz Deutschland: gesamte Netzlast in 2007.
12E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: UCTE 2008, eigene Darstellung
Kraftwerksbestand in Deutschland Gesicherte Leistung unterschiedlicher Kraftwerksarten.
Kraftwerkstechnologie Verfügbarkeit Gesicherte Leistung desKraftwerkstechnologie Verfügbarkeit Gesicherte Leistung desKraftwerksblocks
Steinkohlekraftwerk 91,2 % 86 %
Braunkohlekraftwerk 95,3 % 92 %
K k ft k 95 5 % 93 %Kernkraftwerk 95,5 % 93 %
Kombi-Anlage (Gas, Öl) 91,4 % 86 %
Gasturbinen 56,1 % 42 %
14E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Quelle: TU München, Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik, 2008
Gesicherte Leistung von Kraftwerken auf Basis regenerativer Energiequellen und Pumpspeicher.Kraftwerkstechnologie Verfügbarkeit Gesicherte Leistung des
KraftwerksblocksKraftwerksblocks
Laufwasserkraftwerke ca. 40 % 40 %
Bi 90 % 88 %Biomasse 90 % 88 %
Windenergie ca. 95 % 5-10 %
Fotovoltaik k.A. 1 %
Geothermie 90 % 90 %Geothermie 90 % 90 %
Pumpspeicher ca. 97% 90%Quellen: TU München Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik 2008
15E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Quellen: TU München, Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik, 2008Für Windenergie: dena-Netzstudie I, 2005Für Fotovoltaik: eigene SchätzungFür Pumpspeicher: eigene Schätzung auf Basis von Angaben der dena-Netzstudie I
Regel‐ und Reserveleistung.Windenergie ist größer als Prognose
4000
4500
5000Windenergie ist größer als Prognose
negative Reserveleistung notwendig
OnlinePrevious day‘s forecast
3000
3500
4000
Windenergie ist kleiner als Prognose
Previous day s forecast4-hour forecast
2000
2500
3000positive Reserveenergie notwendig
Pow
er in
MW
1000
1500
P
0
500
09.01 02 10.01 02 11.01 02 12.01 02 13.01 02 14.01 02
16E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Source: ISET, 2003, supplemented
Time
09.01 02 10.01 02 11.01 02 12.01 02 13.01 02 14.01 02
Zusätzlicher Bedarf an Minutenreserve1) durch Ausbau d Wi d i b i i A il d ider Windenergie bei einem Anteil der regenerativen Energien von 20% in 2015.
D A b d Wi d i t llt ät li h A f dDer Ausbau der Windenergie stellt zusätzliche Anforderungen an Regel- und Reserveleistung. Der Bedarf hängt von der Prognose-genauigkeit der Windenergie ab. Die zusätzlich benötigte Regel- und Reserveleistung wird durch bestehenden Kraftwerkspark bereitgestelltReserveleistung wird durch bestehenden Kraftwerkspark bereitgestellt.
Annahmen: 0,0025% Defizitwahrscheinlichkeit, Kontraktierung day ahead, Minutenreserve
positive Minutenreserve
negative Minutenreserve
2003 840 MW 600 MW2003 840 MW ca. 600 MW
2015 3.200 MW ca. 2.100 MW
17E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
1) Stundenreserve ist bereits in gesicherter Leistung berücksichtigt, deshalb hier nicht explizit ausgewiesen
Quelle: dena-Netzstudie I, Berlin, 2005.
Energieeffizienzziele der deutschen Bundesregierung.
Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 40% unter den Stand von 1990 bis 2020
Verdopplung der Energieproduktivität (Wirtschaftsleistung pro Primärenergieeinsatz) in Deutschland von 1990 bis 2020
Steigerung des Anteils der Erneuerbaren Energien an derSteigerung des Anteils der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung auf 25-30% bis 2020
Steigerung der Erneuerbaren Energien im Wärmesektor auf 14% bis 2020
Steigerung des Anteils der Biokraftstoffe bei den Kraftstoffen auf 17% (energetisch) bis 2020auf 17% (energetisch) bis 2020
Steigerung des Anteils von Strom aus KWK an der Stromerzeugung auf 25% bis 2020
18E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Entwicklung der Stromnachfrage1) in Deutschland.
1) Bruttostromnachfrage inkl. Kraftwerkseigenverbrauch und Netzverluste
19E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Quellen: Szenario „Steigende Stromnachfrage“: ewi / Prognos Energieszenarien für den Energiegipfel 2007, Variante mit 2% Steigerung der Energieproduktivität pro JahrSzenario „Energieprogramm Bundesregierung“: ewi / Prognos Energieszenarien für den Energiegipfel 2007, Szenario EE (bis 2020) und BMU-Leitstudie 2007 (ab 2020)Szenario „Konstante Stromnachfrage“: ewi / Prognos: Energiereport IV 2005, Ölpreisvariante
Entwicklung der Jahreshöchstlast und der benötigten gesicherten Leistung in den Stromnachfrage Szenariengesicherten Leistung in den Stromnachfrage‐Szenarien.
Jahreshöchstlast und benötigte gesicherte Leistung im Szenario "Konstante Stromnachfrage"
Jahreshöchstlast und benötigte gesicherte Leistung im Szenario "Energieprogramm Bundesregierung"
40.000
60.000
80.000
MW
Benötigte gesicherte Leistung
Jahreshöchstlast40.000
60.000
80.000
MW
Benötigte gesicherte Leistung
Jahreshöchstlast
0
20.000
2005 2010 2020 2030
‐
20.000
2005 2010 2020 2030
Jahreshöchstlast
80.000
Jahreshöchstlast und benötigte gesicherte Leistung im Szenario "Steigende Stromnachfrage"
Benötigte
20.000
40.000
60.000
MW
Benötigte gesicherte Leistung
Jahreshöchstlast
20E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quellen: VDN – Jahreshöchstlast und vorhandene gesicherte Leistung 2005,eigene Berechnungen
0
2005 2010 2020 2030
Eingangsdaten: Ausbau regenerativer Energien in Deutschland bis 2030 aus BMU‐Leitstudie (2007) und dena‐Netzstudie I2030 aus BMU Leitstudie (2007) und dena Netzstudie I.
250,0
8090
Wh/
a
W
Entspricht rund 30% Anteil regenerativer Strom
150,0
200,0
50607080
zeug
ung
TW
eist
ung
in G
50,0
100,0
10203040
rutto
stro
mer
nsta
llier
te L
e
2005 2010 2015 2020 2030
Geothermie 0 0,1 0,25 0,5 1,3Photovoltaik 1,8 4,9 7,4 10 13,7
0,0010 B
rIn
1,8 4,9 7,4 10 13,7Biomasse 2,6 4,5 5,1 6,5 7,9Offshore Wind 0 0,55 9,8 20,4 23Onshore Wind 18,4 25,5 26,2 27,3 28Wasser (ohne Pumpspeicher) 4,7 4,9 5 5,1 5,1
21E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .Quelle: BMU 2007 und dena 2005
Bruttostromerzeugung in TWh 63,5 92,2 139,7 188,7 223,5
Entwicklung der Stromerzeugung und installierte Lei tu au KWK A la e e äß 25% Ziel i S e a ioLeistung aus KWK‐Anlagen gemäß 25%‐Ziel im Szenario „Energieprogramm Bundesregierung“.
25.000
30.000
Wel
120
140
en [T
Wh]
15.000
20.000
te Leistun
g in M
W
Neue KWK‐Anlagen (fossile Brennstoffe)
Bi KWK60
80
100
g mit KWK‐Anlage
Strom aus neuen KWK‐Anlagen
5.000
10.000
installiert Biomasse‐KWK
Installierte Leistung bestehende KWK‐Anlagen
0
20
40
60
Stromerzeugun
g
Strom aus bestehenden KWK‐Anlagen
0
2005 2010 2015 2020 2025 2030
g0
2005 2010 2015 2020 2025 2030
22E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Eigene Berechnungen auf Basis Kraftwerksdaten der TU München, Lehrstuhl Energiewirtschaft und Anwendungstechnik und dem 25%-Ziel der Bundesregierung zum KWK-Ausbau.Annahme zu durchschnittlichen jährlichen Volllaststunden der KWK-Anlagen: 2010: 5.000 h/a; ab 2015: 5.500 h/a
Annahmen zu Laufzeiten fossil befeuerter Kraftwerke.
Kraftwerkstechnologie Laufzeit1)
GuD-Kraftwerke 40 Jahre
Gasbefeuerte 40 JahreDampfkraftwerke 40 Jahre
Steinkohlekraftwerke 45 Jahre
Braunkohlekraftwerke 45 Jahre
Ölkraftwerke 40 Jahre
Gasturbinen 50 Jahre
23E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
1) Die hier angenommenen Laufzeiten entsprechen Durchschnittswerten aus der Praxis und liegen deshalb z.T. höher als üblicherweise angegebene technische Lebensdauern
Wirkungsgrade fossil befeuerter Kraftwerke.
Durchschnitt im dt. K ft k k1)
Neue Kraftwerke2)
Kraftwerkspark1)
2005Braunkohlekraftwerke 37% bis 47%
Steinkohlekraftwerke 38% bis 51%
Erdgaskraftwerke 40% bis 61%
24E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
1) Quelle: Roth, Brückl, Held: Windenergiebedingte CO2-Emissionen konventioneller Kraftwerke, IfE-Schriftenreihe Heft 50, Herrsching 2005
2) Quelle: ewi / Prognos: Energiereport IV, Köln, Basel / Berlin, 2005
Kriterien und Kategorien zur Realisierungs‐1)wahrscheinlichkeit von Kraftwerksplanungen1).
Kategorie A – Kraftwerke derzeit im Bau oder nach 2005 in B t i bBetrieb gegangen
Kategorie B - hohe Realisierungswahrscheinlichkeit: Genehmigungen bereits erteilt oder absehbar, Anlagentechnik bestellt, Baubeginn steht unmittelbar bevor
Kategorie C – Realisierung derzeit nicht absehbar:
Projektideen oder erste Planungen liegen vor, Genehmigungsverfahren ggf begonnen ProjektrealisierungGenehmigungsverfahren ggf. begonnen, Projektrealisierung ungewiss;
Projektplanungen zurückgestellt, verschoben oder eingestellt
25E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .1) Für fossil befeuerte Kraftwerke
Verbleibende Leistung konventioneller Kraftwerke1))ohne Zubau2) – Atomausstieg.
140.000
100.000
120.000
tung
[MW
] FotovoltaikBiomasse
60.000
80.000
Engp
assl
eist
rksb
esta
nd[
Windenergie OnshorePumpspeicherWasserHeizöl
40.000
60.000
Net
to–
EK
raftw
er HeizölErdgasSteinkohleBraunkohle
0
20.000
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Kernenergie
26E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
1) Inkl. industrielle Kraftwerke2) Zur Darstellung des Ist-Zustandes 2005 wird zusätzlich nur für 2005 die installierte Leistung der Kraftwerke auf Basis regenerativer Energien gemäß AG Erneuerbare Energien Statistik abgebildet.
Entwicklung des Kraftwerksparks bis 2030 –Energieprogramm Bundesregierung mit Atomausstieg.
90.000
70.000
80.000
W]
Noch benötigte gesicherte Leistung
Gesicherte Leistung durch
11.664 MW
40 000
50.000
60.000
e Le
istu
ng [M
W zusätzlichen KWK-Ausbau (25%-Ziel)
Gesicherte Leistung durch regenerative Energien (inkl. Biomasse-KWK, ohne Wasserkraft)
20 000
30.000
40.000
Ges
iche
rte
Gesicherte Leistung durch geplante Kraftwerke Kategorie B (inkl. KWK)
Gesicherte Leistung durch Kraftwerke K t i A (i kl KWK)
0
10.000
20.000 Kategorie A (inkl. KWK)
Gesicherte Leistung bestehende konventionelle Kraftwerke (inkl. Wasserkraft und Pumpspeicher)
27E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
02005 2010 2015 2020 2025 2030
Entwicklung der gesicherten Leistung aus KWK im „Szenario Energieprogramm der Bundesregierung“.
KWK 2005 2010 2015 2020
Installierte Leistung aus KWK [Mwel]
17.134 20.082 21.711 25.396
Gesicherte Leistung aus KWK [Mwel]
14.735 17.271 18.672 21.841
Zugrunde gelegter Kapazitätskredit KWK: 86%.
28E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Geplanter Netzausbau gemäß Vorrangiger Verbundplan und dena‐Netzstudie I.
Vorrangiger Verbundplan (2013) und dena-Netzstudie I (2015)
1. Hamburg/Nord-Dollern 45 km
1 4
6
2. Halle-Schweinfurt 220 km
3. Neuenhagen-Bertikow/Vierraden 110 km
Nur Vorrangiger Verbundplan
4 B tik /Vi d K j ik (PL) 15 k
13
5 4
810
7 4. Bertikow/Vierraden-Krajnik (PL) 15 km
5. Hamburg/Krümmel–Schwerin 90 km
6. Kasso (DK)-Hamburg/Nord 170 km
7: Preilack (DE) Baczyna (PL) 65 km2
89
7
7: Preilack (DE) –Baczyna (PL) 65 km
Nur dena-Netzstudie I
8. Diele-Niederrhein 200 km
9. Wahle-Mecklar 190 km9. Wahle Mecklar 190 km
10. Ganderkesee-Wehrendorf 80 km
_____
Neubau Trassen gesamt 1.185 km
29E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
g
Quelle: BNetzA 2008 und dena 2005
Entwicklung der gesamteuropäischen Stromerzeugungskapazitäten.
Die aktuelle UCTE-Studie “System Adequacy Forecast 2008 – 2020” kommt zu dem Ergebnis dass zusätzliche Investitionen inkommt zu dem Ergebnis, dass zusätzliche Investitionen in Stromerzeugungskapazitäten im europäischen Kraftwerkspark notwendig sind, um das heutige Niveau der Versorgungssicherheit nach 2015 gewährleisten zu können. g
Die Studie zeigt, dass bis 2020 europaweit 50.000 MW an zusätzlichen Kraftwerkskapazitäten gegenüber heute benötigt werden, deren Errichtung noch nicht als gesichert angesehen werden kann.
In der Studie wurden zwei Vereinfachungen getroffen, weil dazu noch keine detaillierteren Untersuchungen vorgenommen wurden:
Gleichzeitiges Auftreten der Höchstlast in allen UCTE LändernGleichzeitiges Auftreten der Höchstlast in allen UCTE-Ländern.
Keine Beschränkung der Übertragungskapazitäten zwischen den Ländern zu diesem Zeitpunkt.
30E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
dena‐Kurzanalyse: Schlussfolgerungen und Fazit.Der Neubau fossiler Kraftwerke am Standort Deutschland ist zur Deckung der Jahreshöchstlast der Stromnachfrage in 2020 erforderlich:
um eine Effizienzlücke infolge des Weiterbetriebs alter, ineffizienter Kraftwerke mit e e g ,hohen CO2-Emissionen zu vermeiden und Innovation zu befördern.
um einen Anstieg der Strompreise zu verhindern, der aus einer Verknappung des Stromangebots resultiert.
um den Industriestandort Deutschland nicht zu gefährden und zu erhalten.
Zugleich ist eine beschleunigte Realisierung des derzeit geplanten Ausbaus des Verbundnetzes und der Grenzkuppelstellen sicherzustellen:pp
um den Ausbau der regenerativen Stromerzeugung zu ermöglichen und durch intelligente Netze (Smart Systems) in die Stromversorgung zu integrieren
um den europäischen Stromhandel zur Intensivierung des Wettbewerbsum den europäischen Stromhandel zur Intensivierung des Wettbewerbs auszuweiten
Eine entscheidende Rolle kommt der effizienten Stromnutzung zu, mit der ein Beitrag zur Versorgungssicherheit, zur Kostenentlastung aller
31E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
e e ag u e so gu gss c e e t, u oste e t astu g a eVerbrauchergruppen sowie zur Umwelt- und Ressourcenschonung geleistet wird.
Optimierung der Integration zentraler und dezentraler Stromerzeugungseinheiten.
32E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
Zugewinn an gesicherter Leistung Windenergie.
25%
30%
ng
spez. Verteilung WEA-Einspeisung 2003
20%
25%
WEA
-Lei
stun spez. Verteilung WEA-Einspeisung 2020
15%
stal
liert
en W
5%
10%
in %
der
ins
0%
1000
4000
7000
1000
013
000
1600
019
000
2200
025
000
2800
031
000
3400
037
000
4000
043
000
4600
049
000
34E F F I Z I E N Z E N T S C H E I D E T .
E F F I Z I E N Z1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 4
Installierte WEA-Leistung in MWQuelle: dena-Netzstudie (2005)
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