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Wissenschaftsdialog 2016 der Bundesnetzagentur: Dr. Stefan Bofinger – Energielandschaft 2050, elektrisch und innovativ

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Vortrag auf dem Wissenschaftsdialog 2016 der Bundesnetzagentur. Mehr erfahren Sie unter www.netzausbau.de/wissenschaftsdialog-2016

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Wissenschaftsdialog 2016 der Bundesnetzagentur: Dr. Stefan Bofinger – Energielandschaft 2050, elektrisch und innovativ

  1. 1. © Fraunhofer IWES BNetzA Wissenschaftsdialog Dr. Stefan Bofinger Bonn, 21. September 2016 Fraunhofer IWES Energiesystemtechnik Energielandschaft 2050: Elektrisch und innovativ
  2. 2. © Fraunhofer IWES Langfristige Klimaziele – Anforderungen an die Umsetzung der Energiewende  Ambitionierte Klimaziele 2050 von minus 80% bis 95% gegenüber 1990  Für Energiesektor sehr großer Einfluss auf noch zulässige Emissionen 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1990 DE 2050 DE Emissionen[Mio.tCO2-Äqu.] 2050 -85% Eff int. Schiffs- verkehr Flugverkehr energetische Emissionen Rest nicht- energetische Emissionen 0 50 100 150 200 250 300 2050 -80% Emissionen[Mio.tCO2-Äqu.] ?
  3. 3. © Fraunhofer IWES Wieviel Strom brauchen wir zukünftig? Neue Stromverbraucher? Bisheriger Bestandteil der Szenarien:  Elektromobilität und Wärmepumpen  Power-to-Gas Was kommt alles noch?  Oberleitungs-Lkw  Wärmepumpen in der Industrie und Fernwärme  Power-to-Heat  Elektrische Verfahren in der Industrie
  4. 4. © Fraunhofer IWES Wieviel Strom brauchen wir zukünftig? Neue Stromverbraucher? Bisheriger Bestandteil der Szenarien:  Elektromobilität und Wärmepumpen  Power-to-Gas Was kommt alles noch?  Oberleitungs-Lkw  Wärmepumpen in der Industrie und Fernwärme  Power-to-Heat  Elektrische Verfahren in der Industrie
  5. 5. © Fraunhofer IWES Vergleich von 4 Zielszenarien 2050 mit „-80% Treibhausgase“  Sehr große Bandbreite des Strombedarfs zur Zielerreichung  Gründe?
  6. 6. © Fraunhofer IWES Treiber für die Höhe des Strombedarfs  Definition „-80% Treibhausgase“ / Biomasse / Effizienz
  7. 7. © Fraunhofer IWES Alternativen zu EE-Strom?  Begrenzte Alternativen zu einer nationalen Erzeugung auf Basis von Windkraft und PV  Große Bandbreiten des Treibers „Verfügbarkeit von Biomasse“  Langfristige Rolle der Biomasseimporte?  Begrenztes technisch -ökonomisches Potenzial für Solarthermie  Rolle Stromimporte?  Je weniger Biomasse verfügbar ist, um so mehr Windkraft und PV müssen ausgebaut werden
  8. 8. © Fraunhofer IWES Was ist eigentlich Sektorkopplung?  Power  X oder Verkehr   Strom  Wärme ?  Roadmap Gesamtsystem (Projektbeispiel)  EE-Strom als zukünftiger Primärenergieträger und Haupttreiber! 2012 2025 2035 2050 Endenergieverbrauch[TWh] 787TWh 534TWh 6 Phase 1: Ausbau EE Phase 2: Ausbau Infrastruktur Phase 3: Verstärkte Interaktion 2 5 4 8 871 3 Wärme + Kälte Konventionell Wärme + Kälte Strombasiert Stromverbrauch PtG Stromverbrauch konventionell Verkehr konventionell Verkehr Strombasiert 0% 20% 40% 60% 80% 100% 2010 2020 2030 2040 2050 EE-Anteil 2
  9. 9. © Fraunhofer IWES Welche Schlüsseltechnologien sind erforderlich?  Große Vielfallt an Technologien – aber zwei grundsätzliche Einteilungen: 1. E-Mobilität und Wärmepumpen auch unter Graustrommix 2. PtH und PtG: Verfügbarkeit von Stunden mit 100%EE-Strom E-Mobilität Wärmepumpen Wind / PV PtH PtG 2010 2020 2030 2040 2050 Hohe Effizienz Geringe Effizienz  Pkw: BEV, PHEV, REEV; OH-Lkw, …  Dezentral. Luft-WP, Sole- WP; Groß-WP in der Industrie und in Wärmenetzen, …  Elektrodenkessel in der Industrie und in Wärmenetzen; dezentral Heizstäbe, …  H2, PtG, PtL, …  Neue el. Verfahren in der Industrie
  10. 10. © Fraunhofer IWES Interaktion EE-Strom-Wärme und Verkehr  Fokus 2050, sowie Entwicklung dahin und Konsequenzen  Randbedingungen  Wir kann Europa und Deutschland kostenminimal seine Mindestklimaziele (-80% CO2) erreichen?  Was heißt das für den Wärmemarkt, Verkehrssektor und den Technologiemix? Kurzfassung: http://s.fhg.de/hiD Endbericht: http://s.fhg.de/hj5
  11. 11. © Fraunhofer IWES 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 1.100 Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher 2010 -83% Szenario -95% Szenario Stromverbrauch/-erzeugung[TWh/a] Netzverluste Speicherverluste Herkömml. Verbrauch EE-Abregelung Müll-HWK, Klärgas GT GuD KWK Netto-Import Laufwasser Wind-Offshore Wind-Onshore PV Power-to-Liquid Power-to-Gas Oberleitungs-Lkw E-Pkw Klimatisierung Wärmepumpen Power-to-Heat / Industrie-WP Netzverluste Speicherverluste Herkömml. Verbrauch EE-Abregelung Müll-HWK, Klärgas GT GuD KWK Netto-Import Laufwasser Wind-Offshore Wind-Onshore PV Bedeutung neuer Stromverbraucher?  Strombilanz: Bandbreite von zwei IWES- Klimaschutz -szenarien (DE)  Unterscheidung in Neue und Alte Verbraucher ? Aus: Projekt "Sektor- übergreifende Energiewende" für Agora Energiewende (in Bearbeitung)
  12. 12. © Fraunhofer IWES 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 1.100 Verbraucher Erzeugung Verbraucher Erzeugung Verbraucher 2010 -83% Szenario -95% Szenario Stromverbrauch/-erzeugung[TWh/a] Power-to-Liquid Power-to-Gas Oberleitungs-Lkw E-Pkw Klimatisierung Wärmepumpen Power-to-Heat / Industrie-WP Netzverluste Speicherverluste Herkömml. Verbrauch EE-Abregelung Müll-HWK, Klärgas GT GuD KWK Netto-Import Laufwasser Wind-Offshore Wind-Onshore PV Bedeutung neuer Stromverbraucher?  Strombilanz: Bandbreite von zwei IWES- Klimaschutz -szenarien (DE)  Unterscheidung in Neue und Alte Verbraucher ?  Schwierig, aber wichtig um Effizienzziele definieren zu können Aus: Projekt "Sektor- übergreifende Energiewende" für Agora Energiewende (in Bearbeitung)
  13. 13. © Fraunhofer IWES Zusammenwirken der Komponenten über den Strommarkt  Hohe Bedeutung von neuen flexiblen bzw. hybriden Verbrauchern zur Aufnahme des fluktuierenden EE-Stromangebotes Mo Di Mi Do Fr Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa So -150 -100 -50 0 50 Wochentag KonventionelleErzeugung PSW-Turbine Batteriespeicher Gas GuD/GT BHKW Gas - KWK Wärmepumpen E-Mobilität Klimatisierung Batteriespeicher PSW-Pumpe PtH PtG Abregelung -150 -75 0 Residuallast RL - Im + Ex -30 0 15 Netto-Export Netto-Import 0 40 80 120 160 200 ErneuerbareErzeugung GW Erzeugung und Strombedarf in Deutschland 2050 - Meteo-Jahr 2006, 15./16. Kalenderwoche Last Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore Biomasse Laufwasser www.energieversorgung- elektromobilitaet.de/
  14. 14. © Fraunhofer IWES Volllaststunden [h] Leistung[GW] 0 2000 4000 6000 8000 -40 -20 0 20 40 60 80 100 Residuallast - Export Export Import Tag/Monat Leistung[GW] 25/09 27/09 29/09 01/10 03/10 05/10 07/10 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Geothermie Holz-/Müll-HKW Wasserkraft Onshore-Wind Offshore-Wind Photovoltaik Last Import/Export Ablösung von „Must-Run-Units“ These 1: Wir können doch den„Überschussstrom“ des Stromsektors nutzen?  In den vergangen Jahren Diskussion zu 1. Ziele im Stromsektor einen EE-Anteil zu erreichen 2. Ausbau von Wind- und PV um diese Stromsektor-Ziele zu erreichen 3. Negative Residuallast  „Überschussstrom“ als Abfallprodukt in anderen Sektoren nutzen  Aber EE-Strom muss extra für Verkehr und Wärme/Industrie zugebaut werden  Es gibt keinen Überschuss  andere Sektoren müssen auch die Kosten tragen.
  15. 15. © Fraunhofer IWES These 2: EE-Strom ist doch im Überfluss verfügbar?  Technisches EE-Potenzial:  PV Dachflächen + Freiflächen: ca. 230 + 180 GW  Offshore 49 – 69 GW  Onshore 230 – 930 GW  Hohes Potenzial – aber Akzeptanz  EE-Strom  hohe Effizienz in der Nutzung wesentlich
  16. 16. © Fraunhofer IWES These 3: Alle Anwendungen sind zukünftig strombasiert?  EE-Strom wird zentraler Primärenergieträger  Es geht weniger um die Frage – Alternativen zur Stromnutzung ? – sondern – Wo kann eine effiziente Stromnutzung sinnvoll kombiniert werden mit anderen EE-Ressourcen für eine Dekarbonisierung? –  2 Beispiele im Bereich der Wärmenetze 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1. Jan. 31. Jan. 2. Mrz. 2. Apr. 2. Mai. 2. Jun. 2. Jul. 1. Aug. 1. Sep. 1. Okt. 1. Nov. 1. Dez. 1. Jan. Wärmeerzeugung(inGW) KWK-Wärme Wärmepumpe Heizwerk 5 10 15 20 25 1. Jan. 31. Jan. 2. Mrz. 2. Apr. 2. Mai. 2. Jun. 2. Jul. 1. Aug. 1. Sep. 1. Okt. 1. Nov. 1. Dez. 1. Jan. Wärmeerzeugung(inGW) Solarthermie KWK-Wärme Elektrodenkessel Heizwerk
  17. 17. © Fraunhofer IWES Wichtigste Erkenntnisse  Klimaziele nur mit Strom im Wärme- und Verkehrsbereich umsetzbar  Windkraft und PV tragende Säulen  Strom sollte möglichst direkt genutzt werden (Effizienz und Kosten)  Effizienzanwendungen - Wärmepumpen, Elektromobilität  Strom zu Wärme  …  Biomassenutzung fokussieren  Nischen in den Sektoren Strom-Wärme-Verkehr  dort wo man mit Strom nicht direkt hinkommt
  18. 18. © Fraunhofer IWES Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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