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ETGEnergietechnische Gesellschaft im VDE

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ETGEnergietechnische Gesellschaft im VDE

Elektrische Energieversorgung 2020Perspektiven und Handlungsbedarf

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Inhalt

1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf

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Außergewöhnliche Ereignisse der letzten Jahre

In den letzten Jahren sind vermehrt Blackouts aufgetreten: USA/ Kanada,London, Schweden, Italien, Athen, Moskau, Münsterland.

Der Ölpreis hat sich von Juli 2004 bis August 2005 von 35 USD/Barrel auf70 USD/Barrel verdoppelt.

Russland versucht den Gaspreis für die Ukraine von 50 USD auf 230 USDzu erhöhen.

Fazit: Die Energieversorgung rückt immer mehr in den Mittelpunkt desöffentlichen Interesses. Die Frage lautet für uns: Ist unsereEnergieversorgung sicher und bezahlbar und wie sieht es in derZukunft aus.

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Feststellungen

Die Versorgung der Bürger mit Elektrizität gehört zur Grundversorgung. Ihre Rahmenbedingungen sind damit dem Primat der Politik unterworfen.

Wir stehen weltweit vor einem Jahrhundert der Energie ( 2/3 der Menschheit hat noch keine ausreichende Stromversorgung !)

In der Energiepolitik helfen keine kurzfristigen Ansätze. Wir brauchen langfristig tragende Konzepte, um die ökonomischen und ökologischen Anforderungen zu erfüllen.

Wir müssen in einem Zeithorizont von 30-50 Jahren vorausdenken, planen und handeln, der minimale Zeithorizont ist 20 Jahre.

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Ausgangssituation

Bis 2020 müssen konventionelle Kraftwerke im Umfang von 40-50 GW aus Altergründen durch neue Kraftwerke ersetzt werden.

Bis 2021 müssen alle Kernkraftwerke abgeschaltet werden. Die dann fehlende Leistung von über 20 GW muss ersetzt werden.

Die Investitionen in fossile Kraftwerke und Netze waren in den vergangenen Jahren auf einem außerordentlich niedrigen Niveau. Es herrscht Nachholbedarf.

Um die Kyoto-Ziele 2012 zu erfüllen, müssen die CO2-Emissionen der fossilen Kraftwerke weiter reduziert werden. In der Perspektive auf 2020 ist mit weiteren deutlichen Reduktionen der Emissionen zu rechnen.

Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien sollen nach dem Willen der Regierung bis 2020 auf mindestens 20% der Gesamterzeugung erhöht werden.

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Ziele der Studie „Elektrische Energieversorgung 2020“

Zusammenfassung der Einzelvorhaben der (letzten) Regierung in einem Gesamtszenario und Ermittlung der Kosten, der CO2-Emissionen und des Handlungsbedarfs. (Die DENA-Studie beschreibt nur einen Teilaspekt und bricht bei 2015 ab).

Entwicklung alternativer Szenarien mit der Ziel, die Kosten bzw. die CO2-Emissionen zu optimieren und Lösungswege aufzuzeigen.

Anstoß einer breiten öffentlichen Information und Diskussion über sinnvolle Entwicklungsszenarien mit dem Ziel:

die Öffentlichkeit für die Bedeutung der Stromversorgung und die Politik für die Dringlichkeit des Handels zu sensibilisieren

die Randbedingungen für die in der Branche tätigen Unternehmen durch die Politik langfristig festzulegen

die Forschungsziele und – investitionen langfristig festzulegen

die Personalresourcen an Hochschulen und Forschungseinrich-tungen für die Forschung auf dem Energiesektor langfristig sichern

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Inhalt

1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf

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Stromerzeugung in Deutschland 2003

Erzeugung elektrischer Energie in TWh in 2003

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0

SteinkohleBraunkohle

GasÖl

Müll/SonstigeKernkraft

WasserWind

BiomasseSolar

GeothermieEinfuhr

Summe: 642,8 TWh

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Stromverbrauch in Deutschland 2003

Verbrauch elektrischer Energie inTWh in 2003

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0

Grundstoffindustrie

verarbeitende_Industrie

Haushalt

Gewerbe/Dienstl./Landw.

Verkehr

Netzverluste

Pumpstromverbrauch

Eigenverbrauch

AusfuhrSumme: 642,2 TWh

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Stromerzeugung und Erzeugungsstruktur in ausgewählten Ländern in 2003 und Vergleich mit Deutschland

Länder DE FR UK IT ES USA China JP IndienBSP in bill.USD 2,16 1,56 1,53 1,46 0,85 10,45 5,99 3,65 2,66Einwohner in Mio. 82,4 60,2 60,1 58 40,2 290,3 1287 127,2 1049,7Installierte Leistung in GW 123 115 77 80 61 905 320 265 115Stromerzeugung in TWh/a 597 560 315 265 225 3850 1450 1040 530Stromerzeugung/Kopf in kWh/a 7250 9300 5820 5430 5600 13260 1130 8175 505Struktur in % Kohle 51,1 0,8 32,0 12 35,0 53,0 74,0 23 73,0 Erdgas 9,6 1,1 38,0 37,0 12 15 25,0 4 Erdöl 0,6 1,2 4 27,0 3 7 12 1 Kernkraft 27,6 78,0 23 32,0 21,0 1 30,0 3 Wasserkraft 4,2 17,0 17 20 7 17,0 8 19,0 Erneuerbare Energien 3,8 1,9 3 7 1 1 2 Sonstige 3 0 0 0 1 0 0 0 0Quellen: 1. Einwohnern und BSP: CIA(Hrsg.), The World Fact Book 2003, in: www.odci/cia/publications/factbook 2. Stromstatistik: Schiffer, Energiewirtschaftliche Tagesfragen 54.Jg.(2004) Heft 3

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Inhalt

1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Netze5. Szenarien und Perspektiven6. Handlungsbedarf

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Die Optimierungsaufgabe:Ökonomie vs. Ökologie vs. Versorgungssicherheit

Ökologie- CO2-Problem- Primärenergie-resourcen

Ökonomie- Wettbewerb- Technologie- Kosten- Arbeitsplätze

Sicherheit- Politik- Abhängigkeit- Technik

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CO2 – Problem und mögliche Abhilfen

Potentiale zur Reduzierung des CO2 (in der Atmosphäre)

Erhöhung der Wirkungsgradeder konventionellen Kraftwerke

Austausch alter durch neue,CO2 minimierte Kraftwerk

CO2-Abscheidungs- undVerbringungstechnologienentwickeln

Verstärkter Einsatz vonerneuerbaren Energien

Wiedereinsatz von KKW

Energiebedingte CO2-Emission in Mrd t/a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1971 1997 2010 2020

EntwicklungsländerM-/O-EuropaOECD

Kyoto: CO2-Reduktion bis 2008-2012 in % ( Basis 1990)

5,2

8

7

21

0

0

0 5 10 15 20 25

Welt

EU

USA

Deutschland

Frankreich

Russland

Handlungsbedarf:Forschungs- und Entwicklungs-aktivitäten deutlich intensivieren

clean coal program in den USA

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Reserven und statische ReichweiteBeispiel: Erdgas

Erdgasreservenin Mrd. t SKE

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

175

90

38 Jahre

66 Jahre

110 Jahre

280*)

5050 Jahre

Unkonventionelle Lagerstätten:> 2000 Mrd t SKE für 770 Jahre (Kohleflöze, dichte Speichergesteine,Gashydrate; vorsichtige Schätzung)

*) IGU Weltgaskongress 6/2000

Quelle: Siemens, BKW Bd.51

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Erzeugerkosten 2004

Erzeugungskosten / kWh in ct

3

3

4

2,5

2,5

9

50

0 10 20 30 40 50 60

Kernkraft

Braunkohle

Gas

Müll

Dt.Steinkohle

Wind

Photovoltaik

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Kostenanteile am Strompreis 2004

Haushaltskunde: 16,9 ct/kWh im Mittel

6%

32%

17%

14%

11%

10%3% 6%1%

MesskostenVertriebNetznutzungsentgeltErzeugungUmsatzsteuerStromsteuerKonzessionsabgabeEEKWK

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Inhalt

1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf

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VDE-Szenario 1

Das Szenario orientiert sich an den Vorgaben der Bundesregierung

Ausgangspunkt sind die Ist-Werte der Erzeugung in 2003

Ausstieg aus Kernenergie bis 2021, Erhöhung der Erneuerbaren Energienauf ca. 25% bis 2020

Die fehlende Erzeugung wird durch fossile Energieträger erbracht. Dabei wird verstärkt Gas eingesetzt.

Der Zuwachs an Verbrauch wird mit 0,5 % angenommen.

95% der Windkraftanlagenleistung wird durch fossile Erzeuger gesichert(Reserveleistung)

Für die Regelung der volatilen Windleistung werden 15% der Gesamtwindarbeit angesetzt.

Für die Berechnung der CO2 Emissionen werden Mittelwerte für die jeweilige Flotte angesetzt. Das gleiche gilt für die Preis.

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VDE-Szenario 2 und 3

Das Szenario 2 hat zum Ziel bei gleichen CO2 Emissionen wie bei Szenario 1 die Investitionskosten deutlich zu senken („kostenoptimal“).

Der Ausstieg aus der Kernenergie wird verlangsam, 50% sind in 2020 noch am Netz. Der Anstieg der Erneuerbaren Energien erfolgt langsamer. Alle anderen Annahmen sind die Gleichen wie bei Szenario1.

Im Szenario 3 werden die CO2 Emissionen massiv reduziert. Dasgeschieht durch Weiterbetreiben der Kernenergie und dem forciertenAusbau der Erneuerbaren, so wie bei Szenario 1 („umweltoptimal“).

Szenario 2 und 3 gehen davon aus, das die Kernfusionstechnologie dieKernspaltungstechnologie ablöst ! Daher ist die Kernspaltungstechnologie nur noch eine „Brückentechnologie“ für die zukünftige Entwicklung.

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Entwicklung des Verbrauchs

Verbrauch in TWh

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

2003 2010 2020

Verkehr

Gewerbe/Dienstl./Landwirtschaft

Haushalt

Industrie

Netzverluste undNichterfasstes

Pumpstromverbrauch

Eigenverbrauch

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SzenarienKosten und CO2-Emissionen

Investitionskosten in Mrd.€ und CO2-Emissionen in Mio.t/a

99,984,7

122,8

295,5 300,1

192,0

0

50

100

150

200

250

300

350

Szenario "Regierung" Szenario "Kostenoptimal" Szenario "Umweltoptimal"

Kosten in Mrd €CO2 in Mio.t/a 2003CO2 in Mio.t/a 2020

Stand 2003: 314 Mio.t CO2Kyoto-Ziel bis 2012: 302 Mio.t CO2

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SzenarienEnergie-Mix in %

Primärenergie-Mix bis 2020

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

Heute Szenario"Regierung"

Szenario"Kostenoptimal"

Szenario"Umweltoptimal"

Kohle in %

Gas in %

Öl in %

Müll in %

Kern in %

ErneuerbareEnergien in %

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Investitionen bis 2020 in den Kraftwerkspark in Mrd. €für 3 Szenarien

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

"Regierung" "Kostenoptimal"

"Umweltoptimal"

"Regierung" "Kostenoptimal"

"Umweltoptimal"

Szenarien

Erneuerbare

Konventionelle als backup für Erneuerbare

Konventionelle

Erneuerung

Zubau

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Volkswirtschaftliche Kosten 2003-2020

Volkswirtschaftliche Kosten

257,5

177,6 209,4

146,6

141,9131,7

-21,32

148

146 129

2,34

3,22

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Szenario1 Szenario2 Szenario3

Mrd

. EU

R

Kapitalkosten BrennstoffkostenCO2-Handel Externe Kosten

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Vergleich zwischen der Dena- Studie und der VDE-Studie

Zitat Pressemitteilung BMU vom 7.3.2005:......Die VDE-Studie geht von unrealistisch niedrigen Annahmen über künftige Kosten von Öl, Gas und Kohle aus. Gleichzeitig unterstellt sie eine irreal hohe Geschwindigkeit beim Ausbau erneuerbarer Energien. Beide Rechentricks führen zu einem Ergebnis, das mit dieser Studie politisch offenbar gewollt ist: Der begonnene Ausbau der erneuerbaren Energien soll als nicht finanzierbar dargestellt und der notwendige Umbau der Energieversorgung hin zu mehr Effizienz und Nachhaltigkeit als unrealistisch denunziert werden........

Windkraftanlagenleistung in GW

0

10

20

30

40

50

60

Dena2003

VDE2003

Dena2010

VDE 2010

Dena2015

VDE 2015

Dena2020

VDE 2020

SeeLand

Vergleich: Dena zu VDE-Szenario „Regierung“

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Inhalt

1. Einleitung2. Verbrauchsentwicklung3. Erzeugung4. Szenarien und Perspektiven5. Handlungsbedarf

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Langfristige Perspektive (1)

Unter der Voraussetzung, dass die fossilen Reserven Gas und Öl innerhalb weniger Generationen verbraucht sind – die Kohle hat eine Reichweite von 200-300 Jahren – stehen langfristig im wesentlichen 4 Technologien zur Stromerzeugung zur Verfügung:

Kohletechnologien mit CO2-Abscheidung und CO2-Speicherung

Techniken zur Nutzung der erneuerbaren Energien

Kernspaltung mit Brütertechnologie

Kernfusion

wobei die Akzeptanz der Kernspaltung mit Brütertechnologie weltweit unterschiedlich eingeschätzt wird.

Die immer wieder genannte Wasserstofftechnologie ist keine Stromerzeugungs-, sondern eine Transport- und Speichertechnologie

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Langfristige Perspektive (2)

0

20

40

60

80

100

2000 2020 2040 2060 2080 2100

Nut

zung

in %

Kohle

Öl

Gas

Erneuerbare

Uran/ Fission

Fusion

2000

- Kohle- Gas- Öl- Kern

2100

- Kohle- EE- Kern

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Perspektive 2020 (1)

Unter diesem Langfristaspekt und bei gleichzeitiger Betrachtung von Wirtschaftlichkeit und Umweltbelastung erscheint das Szenario 2 für den Zeithorizont 2020 das optimale zu sein:

Die Kyoto-Ziele werden erfüllt.

Die Investitionskosten sind am niedrigsten.

Die notwendigen Forschungsarbeiten für zukünftige Technologien könnenin realistischen Zeiträumen durchgeführt werden bei.

Die hohe Zuverlässigkeit des Versorgungssystems bleibt erhalten.

Eine weitere Reduktion der CO2-Emissionen kann durch eineVerschiebung des Energie-Mix von Szenario 2 in Richtung Szenario 3aufgefangen werden.

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Perspektiven 2020 (2)

Die Bedeutung der Kernenergie wird .....

10 11 15

4253

2734

37

33

275850

42

10 9

5 5 610 9

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

D/2001 D/2003 D/2004 Europa/2004 Welt/2004

unentschiedenabnehmengleichbleibenzunehmen

Quelle: Allensbach 2005

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Handlungsbedarf (1)

7. EU Rahmenprogramm Betrag in Mrd.€ Anteil in %Zusammenarbeit ("cooperation") 44,7 61,1 darin Energie 2,95 4,0Erfinderförderung ("Ideas") 11,9 16,3Forscher- und Standortförderung ("People") 7,2 9,8Förderung der Forschungsinfrastruktur ("Capacities") 7,5 10,2Sonstiges 1,9 2,6Summe 73,2 100,0

Informations- und Kommunikationstechniken 12,75 17,4Gesundheit 8,37 11,4Verkehr einschl. Weltraumfahrt 5,98 8,2Nano-, Material-,Produktionstechniken 4,86 6,6Sicherheits- und Weltraumforschung 3,98 5,4Energie 2,95 4,0Umwelt 2,55 3,5Sonstiges 3,26 4,5Summe 44,7 61,1

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Handlungsbedarf(2)

Wir werden auch in den nächsten Jahrzehnten einen Energiemix aus Kohle, Gas, Wasser und regenerativen Energien haben.

Die regenerativen Energien werden einen wichtigen Betrag zum Energiemix beisteuern, kaum jedoch in einer Größenordnung wie derzeit von der Regierung angedacht, zumindest nicht in den anvisierten Zeiträumen.

Wir müssen die Option Kernkraft behalten, sie hilft das CO2 besser im Griff zu halten.

Wir müssen an das Thema ohne ideologische Vorurteile herangehen.

Wir brauchen dazu die Politik und die Fachleute ( die wirklichen und nicht die selbsternannten)

Wir brauchen für die Perspektive einen Ersatz für die fossilen Energieträger:

Ist das die Kernfusion?

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Handlungsbedarf(3)

Wir dürfen die Augen nicht vor dem Energieproblem verschließen, sonst haben wir die gleichen Probleme wie jetzt im Gesundheits- und Rentenbereich.

Jetzt müssen die notwendigen Konzepte und Forschungsarbeiten von der Politik angestoßen werden, wenn wir in 20 Jahren eine gesicherte elektrische Energieversorgung haben wollen.

Die Konzeption, die Forschungsarbeiten, die Planung und der Bau eines gesamten Kraftwerksparks nimmt leicht 2 Jahrzehnte in Anspruch !

Die derzeitigen Überlegungen der Bundesregierung greifen zu kurz, sind technisch nicht ausreichend fundiert und ökonomisch nicht ausgereift. Hier ist dringend Handlungsbedarf erforderlich. Der Einsatz regenerativer Energien im angedachten Umfang ist nicht fundiert, hier müssen erst Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durch Wissenschaft und Industrie – von der Politik initiiert – durchgeführt werden.

Wir haben keine solide Strategie, aber wir brauchen eine !

35/46DPG, München, 21.03.2006

Resümee

Von der Verfügbarkeit sauberer und preiswerter Energie hängen unsere Wettbewerbsfähigkeit, unsere Gesundheit, unsere Arbeitsplätze und unser Wohlstand ab. Wir müssen in Jahrzehnten denken, nicht in 4Jahres-Fristen und jetzt handeln.

Wir brauchen ein Forschungs-Programm für die Energieversorgung von morgen, wenn wir die Zukunft meistern wollen:

E N G A G EENERGY FOR THE NEXT GENERATIONS