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VDE-Studie zur Stromversorgung 2020

  • Drei Wege in die Energie-Zukunft

(8.3.2005) Wie viel darf sie kosten, unsere Energieversorgung von morgen? Sollen 85, 100 oder gar 120 Milliarden Euro investiert werden? Hat erste Priorität die Einhaltung und sogar Unterschreitung der Kyoto-Ziele, also die deutliche Verringerung der Emissionen beim Treibhausgas Kohlendioxid? Welche Rolle spielen Braun- und Steinhohle künftig im Energiemix? Wie viel Windenergie verkraften unsere Stromnetze? Unter dem Titel "Elektrische Energieversorgung 2020 - Perspektiven und Handlungsbedarf" hat die Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG) eine umfangreiche Studie erstellt, die unter anderem diese Fragen beantwortet bzw. Handlungsoptionen aufzeigt und natürlich auch nicht unumstritten ist (siehe Meldung "BMU: VDE-Studie unterstellt unrealistische Szenarien").

Nicht nur in Deutschland, sondern weltweit steht die Energiewirtschaft vor weitreichenden Veränderungen. Die Entwicklung wird von mehreren politischen Faktoren bestimmt: Global wird der Verknappung der fossilen Energieträger, der Kohlendioxid-Problematik und den damit verbundenen Klima-Änderungen zunehmend Beachtung geschenkt. Insbesondere Ländern wie China und Indien kommt dabei eine große Bedeutung zu. Sie stehen mit einer durchgängigen Industrialisierung und dem damit verbundenen Anstieg des Energiebedarfs erst am Anfang. Dabei geht es nicht nur um die stationäre Energiegewinnung, sondern auch um die Einbeziehung des Verkehrssektors. Die Probleme erfordern international abgestimmte und einvernehmliche Lösungen.

Ein wichtiger Schritt, den Verbrauch fossiler Brennstoffe zu drosseln und die CO₂-Emissionen zu verringern, ist der Ausbau der erneuerbaren Energien wie Sonne, Wind, Wasser, Biomasse und Geothermie. Dieser Prozess hat in vielen Ländern begonnen, benötigt jedoch einen langen Atem, um technische und wirtschaftliche Schwierigkeiten zu überwinden und die notwendigen Veränderungen sozial verträglich zu gestalten. Die VDE-Studie beleuchtet in drei möglichen Szenarien, welche Auswirkungen auf Deutschland bis 2020 resultieren und welchen Anteil die regenerativen Energien erlangen könnten.

In Europa, speziell in Deutschland, befindet sich die Energiewirtschaft in einer Phase der Umstrukturierung, die mit der Liberalisierung der Energiemärkte, mit Deregulierung und Unbundling zusammenhängt. Diese Entwicklung, aber auch politische Unwägbarkeiten u.a. in der Frage des Emissionszertifikatshandels haben in den zurückliegenden Jahren bereits zu einem Investitionsstau geführt. Durch den in Deutschland beschlossenen mittelfristigen Ausstieg aus der Kernenergie wird der Ersatzbedarf an Erzeugerleistung weiter ansteigen.

Der Stromverbrauch in Deutschland steigt nur sehr langsam

Für jedes Kernkraftwerk wurde in der Vereinbarung zwischen Bundesregierung und Energieversorgungsunternehmen festgelegt, welche Strommenge die einzelnen Anlagen bis zur Stilllegung maximal produzieren dürfen. Werden die Eckpunkte des Vertrages unverändert umgesetzt, wird das letzte Kernkraftwerk 2021 vom Netz gehen und muss ersetzt werden. Außerdem werden zusätzliche Kapazitäten durch einen Anstieg des Verbrauchs von einem halben Prozent pro Jahr benötigt. Diese Annahme beruht auf Trendanalysen in den vergangenen zehn Jahren.


Auf Basis der Versorgungssituation in 2003 hat die VDE/ETG drei Grundszenarien entwickelt, die mögliche Pfade in die Zukunft bis 2020 beschreiben.

  • Szenario 1 orientiert sich an der derzeitigen Energiepolitik der Bundesregierung und ihrer Zielsetzung, die erneuerbaren Energien massiv zu fördern und den Ausstieg aus der Kernenergie wie beschrieben fortzusetzen. Entstehende Lücken bei den Primärenergieträgern sollen durch zusätzliche Gasimporte ausgeglichen werden.
  • Im Szenario 2 wird ein verlangsamter Ausstieg aus der Nutzung der Kernenergie angenommen. Angestrebt wird eine kostenoptimierte Lösung unter Einhaltung der Kyoto-Ziele, also eine Reduzierung der CO₂-Emissionen von 1990 um 18 Prozent bis 2012. Hierzu wurde inzwischen das Instrument des Zertifikatehandels eingeführt und der nationale Allokationsplan im Mai 2004 an die EU gemeldet.
  • Szenario 3 verfolgt die Vorgabe, die CO₂-Emissionen drastisch zu reduzieren, um Raum für eine künftige Verschärfung der Kyoto-Ziele zu schaffen. Dies erfordert eine Reduktion der fossilen Energieträger und die Nutzung der Kernenergie auf heutigem Niveau. Hinzu kommt ein kräftiger Ausbau erneuerbarer Energien vor allem in den Bereichen Wind und Biomasse. Dieser Ansatz zeigt, wie weit eine maximale Reduzierung des Ausstoßes von Treibhausgasen gehen könnte.

Gleichbleibend für alle drei Optionen ist ein Verbrauchsanstieg von 0,5 Prozent pro Jahr eingerechnet. Für das volatile Windaufkommen ist eine Leistungsreserve eingeplant, die für den "worst case" einen Ausgleich von 95 Prozent der installierten Windleistung durch fossile Kraftwerke vorsieht, wobei Beiträge von Braun- und Steinkohle zu je 15 Prozent sowie von Gas zu 70 Prozent angenommen werden. Neben dieser Leistungsreserve muss für Windkraftanlagen auch Regelenergie aufgebracht werden, ihr Umfang wird in Höhe von 15 Prozent der erzeugten Windleistung angenommen. Die Projektion auf 2020 bedeutet, dass alle derzeit eingesetzten Kraftwerke um nahezu 20 Jahre älter werden. Bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von angenommen 40 Jahren für die fossilen Kraftwerke wurde deshalb eine Erneuerung der Hälfte der heutigen Kraftwerksleistung auf Basis von Stein- und Braunkohle, Erdgas und Müll angenommen. Das korreliert auch mit der derzeitigen Alterstruktur des Kraftwerksparks. Bei den besonders langlebigen Wasserkraftanlagen wurde dieser Wert auf nur zehn Prozent festgesetzt.

Für die CO₂-Emissionen wurden Mittelwerte für den jeweiligen Kraftwerkstyp gebildet, die durch die Verbesserung der Wirkungsgrade bis 2020 entsprechend verringert wurden. "Diese Mittelwerte sind immer ein Maß für die gesamte Flotte, stellen also nicht die möglichen Bestmarken für die jeweils neueste Technologie dar, weil das zu falschen Gesamtaussagen führen würde", erläutert Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schröppel, Vorsitzender der VDE/ETG.

Rasanter Ausbau der Windenergie und der Gaskraftwerke

Im Szenario 1 steigt die installierte Leistung von derzeit knapp 120 Gigawatt (GW) auf rund 165 GW, wobei der Anteil an Gas- und Windkraftwerken besonders deutlich zunimmt. Die gasgefeuerten Anlagen werden demnach statt mit 18,5 mit 50 GW zum Energiemix in Deutschland beitragen, der Ausbau der Windenergie von 14,4 auf 48 GW weitergehen. Die notwendigen Investitionen für den Kraftwerkszubau und die -erneuerung liegen bei nahezu 123 Milliarden Euro, wovon rund 8 Milliarden auf Back-up-Kraftwerke für die Windenergie entfallen. Szenario 1 rechnet für 2020 mit einer installierten Leistung im regenerativen Bereich von knapp 60 GW, was dann 27 Prozent des Verbrauchs deckt. Für alle drei Szenarien ist in diesem Fall das Investitionsvolumen am größten. Die CO₂-Emissionen werden 2020 bei gut 290 Millionen Tonnen liegen und damit das Kyoto-Ziel für 2012 leicht um etwa 10 Millionen Tonnen unterschreiten.

Alternativ zu Szenario 1 mit seinem sehr hohen Investitionsvolumen wurde Variante 2 mit der Zielsetzung entwickelt, bei nahezu gleichen CO₂-Emissionen die Kosten zu senken und die Versorgungsrisiken der erneuerbaren Energien, insbesondere von Windkraft-Offshore-Anlagen, zu vermeiden. Das wird durch den verlangsamten Ausstieg aus der Kernenergie erreicht. So wird unterstellt, dass bis 2020 nur die Hälfte der Kernkraftwerke vom Netz geht und die neueren Reaktoren dafür länger betrieben werden. Auch in diesem Szenario tragen erneuerbare Energien mit gut 15 Prozent deutlich zur Stromerzeugung bei. Die installierte Leistung kommt in diesem Fall mit ca. 145 GW aus, die Investitionen erreichen "nur" die Höhe von 85 Milliarden Euro. Das Kyoto-Ziel wird auch auf diesem Weg erreicht. Für die Absicherung der Windenergie durch fossile Back-up-Kraftwerke sind 4 Milliarden Euro erforderlich.

Szenario 3 orientiert sich an einer starken Reduktion der CO₂-Emissionen, die am Ende des betrachteten Zeitraums auf unter 200 Millionen Tonnen zurückgefahren werden können. Dafür sind Investitionen von knapp 100 Milliarden Euro nötig, 7 Milliarden davon entfallen auf Reservekraftwerke für die Windenergie. Der Ausstieg aus der Kernenergie wird verschoben, bis eine geeignete Nachfolgetechnologie verfügbar ist, die hoch subventionierte heimische bzw. importierte Steinkohle nicht länger genutzt und der Einsatz der deutschen Braunkohle aber beibehalten. Der Ausbau der erneuerbaren Energien wird auch bei Szenario 3 deutlich vorangetrieben und liegt bei etwa 25 Prozent. Die installierte Leistung beträgt 150 GW, davon sind 56 GW aus erneuerbaren Energien.


Die Investitionskosten sind beim Szenario 1 mit Abstand am höchsten. Trotz des enormen Einsatzes für die erneuerbaren Energien wird jedoch keine wesentliche und nachhaltige Reduktion der CO₂-Emissionen erreicht. Der Grund dafür ist im Ausstieg aus der CO₂-freien Kernenergie und deren Substitution durch fossile Energieträger zu suchen. Die Abhängigkeit von Importen im Energiebereich steigt dabei durch den vermehrten Einsatz von Gas weiter an. Negativ zu Buche schlagen auch die fossilen "Schattenkraftwerke" und die zusätzlichen Netzaufwendungen für den Stromtransport von den Offshore-Gebieten in Nord- und Ostsee zu den Verbrauchszentren im Süden und Westen Deutschlands.

Im Szenario 2 werden mit nur etwa 70 Prozent des Investitionsvolumens nahezu die gleichen Ergebnisse bei der Reduktion des CO₂-Ausstoßes erreicht. Ebenso wird ein deutlicher Einstieg in die erneuerbaren Energien sichergestellt. Insgesamt wird bei diesem Weg in die Zukunft mehr Zeit für Erfahrungen bei der Erzeugung u.a. von Offshore-Windenergie und einem angepassten Netzbetrieb mit neuen Technologien gewonnen.

Deutliche Verminderungen der CO₂-Emissionen nur durch Beibehaltung der Kernenergie

Eine massive Reduktion der CO₂-Emissionen, das zeigt Szenario 3, ist nur möglich bei der Aufrechterhaltung der Kernkraft und gleichzeitigem Ausbau der erneuerbaren Energien. Die Investitionskosten liegen ungefähr in der Mitte zwischen den Szenarien 1 und 2. Die Importabhängigkeit bei den Primärbrennstoffen ist in diesem Fall am geringsten, die Mischung im Energiemix am gleichmäßigsten auf die beiden heimischen Säulen Braunkohle und erneuerbare Energien sowie die "Importenergien" (Gas und Uran) verteilt.

Welchen Weg Deutschland bis 2020 im Energiesektor gehen will, ist noch nicht entschieden. "Unsere Studie bietet aber die Chance, auf der Basis von Fakten und gesicherter Daten und realistischen Prognosen mit hoher Wahrscheinlichkeit eine konstruktive Diskussion zu führen", so Schröppel. In einem weiteren Kapitel vergleicht sie die Situation in unseren europäischen Nachbarländern Frankreich, Spanien, Italien und Großbritannien sowie in den USA, Japan, China und Indien. Auch das hilft bei der Bewertung der deutschen Energiesituation und dem weiteren Vorgehen in diesem Feld. Darüber hinaus zeigt die Studie mit der Fusion Wege auf, auch langfristig bei zur Neige gehenden Reserven für die fossilen Energieträger, die Stromversorgung sicherzustellen.

Wie auch immer die Politik am Ende entscheidet, schon heute steht fest, dass alle Beteiligten am System Stromversorgung große Anstrengungen unternehmen müssen, um die Versorgungssicherheit sowohl mittel- als auch langfristig sicherzustellen. Welche Herkulesaufgabe hier nicht nur in Deutschland zu schultern ist, belegen die Angaben der Internationalen Energie-Agentur (IEA, Paris): Demnach müssen allein im Europa der 15 bis 2030 neue Produktionskapazitäten von 600.000 Megawatt geschaffen werden.

Die VDE-Studie "Elektrische Energieversorgung 2020" kann für 150 Euro inkl. MwSt. (VDE-Mitglieder kostenlos) unter www.vde.com/reports gedownloadet werden.

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