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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Was i s t knapp im Rahmen der Energ iewende?
Biomasse
Flächen
AkzeptanzFinanzen
Emissions-
budget
Diese zentralen Faktoren
interagieren sehr stark !
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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
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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
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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
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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
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Ergebnisse Rest r ik t ionsarmes Szenar io Potent ia lausnutzung Windenerg ie 2050
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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
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Dekarbonis ie rungsst rateg ie Indust r ie
EffizienzErneuerbare
Neue Stromanwendungen
Herausforderungen:Hochtemperaturprozesse, Prozesse mit
Kohlenstoffbedarf bzw. -emissionen
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Projektfamilie Langfristszenarien
Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende
Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)
Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr
E-Brennstoffe unter der Lupe
Fazit
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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
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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
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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
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Projektfamilie Langfristszenarien
Ausgangslage & Knappheiten der Energiewende
Sektorale Dekarbonisierung (Beispiel Basisszenario)
Flexibilität in Strom, Wärme und Verkehr
E-Brennstoffe unter der Lupe
Fazit
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Herzlichen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
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GebäudeIndustrie
Verkehr
Erneuerbare
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !
Landwirtschaft
Kontakt:Dr. Frank Sensfuß[email protected]://www.isi.fraunhofer.dehttp://www.enertile.eu