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Decarbonisation Scenarios leading to the EU Energy Roadmap 2050

Herausgeber/Institute:

Öko-Institut, Wuppertal Institut

Datum:

Januar 2012

Autoren:

Hannah Förster et al.

Art der Veröffentlichung:

Working Paper

Auftraggeber/Förderer:

SEFEP

Themenbereiche:

Energiesysteme
Umwelt + Soziales
Politik

Schlagwörter:

Klimaschutz, Europa, Energiepreise, Energieeffizienz, Treibhausgase, Strompreis, Strommarkt, Sonnenenergie, ökonomische Effekte, CCS, Atomkraft

Seitenzahl:

43

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Zielsetzung und Fragestellung

Bei dem Papier handelt es sich um eine Metastudie, die vor dem Hintergrund der Entwicklung der EU Energy Roadmap 2050 die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen sechs Klimaschutzszenarien aus drei seit 2009 veröffentlichten Studien analysiert:

  • Greenpeace / European Renewable Energy Council (EREC) (2010): Energy revolution ‐ a sustainable world energy outlook. Energy Revolution and Advanced Energy Revolution Scenario

  • Eurelectric (2009): Power Choices. Pathways to carbon‐neutral electricity in Europe by 2050: Power Choices Scenario

  • European Climate Foundation (ECF) (2010): Roadmap 2050 ‐ A practical guide to a prosperous, low‐carbon Europe. Technical analysis: 40%, 60% and 80% RES scenarios


Die Autoren zeigen, in welchem Ausmaß bestimmte Technologien und Strategien in den einzelnen Szenarien die CO2-Emissionen des Stromsektors senken. Das Projekt soll die Debatte über die Dekarbonisierung des Energiesystems in der Europäischen Union und den EU-Mitgliedsstaaten im Lauf des Jahres 2012 befördern. Die Analyse fokussiert den Stromsektor als heutige Hauptquelle für CO2-Emissionen und Schlüssel für jegliche Klimaschutzstrategien.

Zentrale Ergebnisse

Die untersuchten Szenarien weisen deutliche Unterschiede bei den Schlüsselannahmen zur künftigen Technologieentwicklung, den Brennstoffkosten und der Art der Modellierung auf. In einigen Szenarien spielen normative Vorgaben eine Rolle, wie der Ausschluss der Atomenergie und der Technologie zur CO2-Abscheidung und –lagerung (CCS) in den Greenpeace-Szenarien oder das Erreichen bestimmter Anteile Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung in der ECF Roadmap 2050.

Mehrere Szenarien verlassen sich auf die kommerzielle Verfügbarkeit der CCS-Technologie ab 2020 oder 2025. Das Bauen auf eine einzelne, noch nicht kommerziell verfügbare Technologie mit vielen Unsicherheiten bedeutet nach Einschätzung der Autoren ein hohes Risiko für die Realisierbarkeit dieser Klimaschutzszenarien. Auf der anderen Seite hängt das Greenpeace Advanced Energy Revolution Scenario stark von Stromimporten ab. ...

Die untersuchten Szenarien weisen deutliche Unterschiede bei den Schlüsselannahmen zur künftigen Technologieentwicklung, den Brennstoffkosten und der Art der Modellierung auf. In einigen Szenarien spielen normative Vorgaben eine Rolle, wie der Ausschluss der Atomenergie und der Technologie zur CO2-Abscheidung und –lagerung (CCS) in den Greenpeace-Szenarien oder das Erreichen bestimmter Anteile Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung in der ECF Roadmap 2050.

Mehrere Szenarien verlassen sich auf die kommerzielle Verfügbarkeit der CCS-Technologie ab 2020 oder 2025. Das Bauen auf eine einzelne, noch nicht kommerziell verfügbare Technologie mit vielen Unsicherheiten bedeutet nach Einschätzung der Autoren ein hohes Risiko für die Realisierbarkeit dieser Klimaschutzszenarien. Auf der anderen Seite hängt das Greenpeace Advanced Energy Revolution Scenario stark von Stromimporten ab. ...

Die untersuchten Szenarien weisen deutliche Unterschiede bei den Schlüsselannahmen zur künftigen Technologieentwicklung, den Brennstoffkosten und der Art der Modellierung auf. In einigen Szenarien spielen normative Vorgaben eine Rolle, wie der Ausschluss der Atomenergie und der Technologie zur CO2-Abscheidung und –lagerung (CCS) in den Greenpeace-Szenarien oder das Erreichen bestimmter Anteile Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung in der ECF Roadmap 2050.

Mehrere Szenarien verlassen sich auf die kommerzielle Verfügbarkeit der CCS-Technologie ab 2020 oder 2025. Das Bauen auf eine einzelne, noch nicht kommerziell verfügbare Technologie mit vielen Unsicherheiten bedeutet nach Einschätzung der Autoren ein hohes Risiko für die Realisierbarkeit dieser Klimaschutzszenarien. Auf der anderen Seite hängt das Greenpeace Advanced Energy Revolution Scenario stark von Stromimporten ab.

Umfang der CO2-Minderung bis 2050 und eingesetzte Stromerzeugungstechnologien

Alle untersuchten Dekarbonisierungsszenarien erreichen bis 2050 im Stromsektor eine CO2-Minderung von mindestens 90% gegenüber 1990, wobei sich Unterschiede im Zeitverlauf ergeben. Im Power Choices Scenario von Eurelectric werden die Emissionsreduktionen hauptsächlich nach 2025 erzielt, wenn die CCS-Technologie den Annahmen gemäß großtechnisch verfügbar ist.

Ein Schlüssel für Emissionsminderungen ist die schnelle Erschließung der Erneuerbaren Energien, vor allem On- und Offshore-Wind. Alle Szenarien sind sich darin einig, dass die Windenergie im Jahr 2050 den größten Teil zur Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien beitragen wird. Auch Solar- und Bioenergie werden deutliche Emissionsminderungen bewirken. Unterschiede bestehen in den Szenarien im Wesentlichen in Bezug auf die CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) sowie die Atomenergie. Die Annahmen zur öffentlichen Akzeptanz dieser beiden Technologien, ihren künftigen Kosten (vor allem in Relation zu den Erneuerbaren Energien) und bei CCS auch zur technologischen Machbarkeit gehen in den betrachteten Szenarien weit auseinander.

Die Greenpeace-Szenarien schließen Atomenergie und CCS als nicht nachhaltige Technologien aus. Die Stromerzeugung basiert daher im Jahr 2050 zu 91% (Energy Revolution Scenario) bzw. 98% (Advanced Energy Revolution Scenario) auf Erneuerbaren Energien, inklusive Stromimporten. Der Rest stammt aus Gaskraftwerken. Der Anteil der Stromimporte im Greenpeace Advanced Revolution Scenario beträgt 17%. Im Gegensatz dazu setzen das Power Choices-Szenario und das ECF 40%-Szenario in bedeutendem Maße auf Atomenergie, die hier 30% bzw. 27% zur Stromerzeugung im Jahr 2050 beiträgt. In diesen Szenarien spielen auch Kohle- und Gaskraftwerke mit CCS-Technologie eine wesentliche Rolle. Im Power Choices Szenario stammt im Jahr 2050 30% des Stroms aus Kraftwerken mit CCS-Technologie.

Entwicklung des Stromverbrauchs

Wesentliche Unterschiede zwischen den Szenarien bestehen im Hinblick auf den Stromverbrauch und die eingesetzten Stromerzeugungstechnologien. Konsens ist, dass der Gesamtstromverbrauch in den kommenden Jahrzehnten steigt. Ursachen sind beispielsweise eine vermehrte Nutzung von Elektrizität im Verkehr und für den Betrieb von Wärmepumpen. Die angenommene Steigerung beträgt im Greenpeace Energy Revolution-Szenario 21%, im Power Choices Szenario 61% gegenüber den jeweiligen Basisjahren. Zu den Schlüsselelementen für alle Klimaschutzbemühungen zählen daher stärkere Verbesserungen in der Energieeffizienz, um den Anstieg des Stromverbrauchs in Grenzen zu halten.

Notwendigkeit für rechtzeitiges politisches Handeln


Trotz aller Unterschiede zeigt die Szenarienanalyse, dass heute politische Maßnahmen notwendig sind, um keine Verzögerungen beim Wandel zu einem nachhaltigen Energiesystem zu haben. Ein Grund dafür ist, dass große infrastrukturelle Änderungen erforderlich sind, wie der Bau von Speicherkapazitäten und neuen Übertragungsnetzen, die eine große Vorlaufzeit haben. Das gleiche gilt für kontroversere und unsichere Klimaschutzmaßnahmen wie CCS, das eine bedeutende Pipeline-Infrastruktur und CO2-Lagerstätten erfordert.

Um die in den Szenarien angenommene Kostenreduktion der Erneuerbaren Energien zu erreichen, sind politische Maßnahmen zur Markterschließung der Erneuerbaren Energien sowie öffentliche Investitionen in Forschung und Entwicklung erneuerbarer Energietechnologien erforderlich. Zudem müssen weitere Hemmnisse beim Ausbau der Erneuerbaren Energien abgebaut werden, zum Beispiel im Hinblick auf die Genehmigungsverfahren. Längerfristig sind Investitionen in die Übertragungsnetze und Speichertechnologien notwendig.

Annahmen zur Entwicklung der Energiekosten in den untersuchten Szenarien

Die Annahmen zu den Kosten der verschiedenen Stromerzeugungstechnologien haben einen starken Einfluss auf die Erzeugungsstruktur der Stromversorgung in den untersuchten Szenarien. In den Szenarien der ECF Roadmap 2050 fallen die Preise für fossile Brennstoffe wesentlich geringer aus als in den Greenpeace-Szenarien. In der ECF Roadmap 2050 bleiben die Preise dauerhaft unter dem Niveau des Jahres 2008, als das Barrel Rohöl zum Beispiel 80 Euro2005 kostete. In den Greenpeace-Szenarien steigt der Preis für Rohöl dagegen auf 124 Euro2005 pro Barrel.

Sowohl in den Greenpeace-Szenarien als auch in der ECF Roadmap 2050 sinken die Investitionskosten für konventionelle fossile Kraftwerke leicht. Die Stromgestehungskosten sinken leicht im Power Choices Szenario, während sie in der Greenpeace-Studie steigen. Zur Mitte des Jahrhunderts kommt es dadurch zu signifikant unterschiedlichen Gestehungskosten für Strom aus Kohle und Erdgas.

Wesentlich stärker variieren die Annahmen zur Kostenentwicklung der Erneuerbaren Energien. Zum Beispiel sinken die Investitionskosten für Onshore-Windenergieanlagen im Energy Revolution Scenario zwischen 2007 und 2050 um rund 40%, in der ECF Roadmap dagegen nur um etwa 10% zwischen 2010 und 2050. Die ECF Roadmap sieht wiederum eine stärkere Kostensenkung bei solarthermischen und Biomasse-Kraftwerken. In den Greenpeace-Szenarien betragen die Stromgestehungskosten der Photovoltaik im Jahr 2050 nur ein Fünftel bzw. die der solarthermischen Kraftwerke ein Drittel derjenigen im Power Choices-Szenario.

Notwendigkeit größerer Transparenz in den Energieszenarien

Die Autoren empfehlen eine europaweite Standardisierung zur Verbesserung der Datentransparenz von Energieszenarien, damit sie später zum Beispiel von der EU-Kommission oder anderen Akteuren besser eingeordnet und genutzt werden können. Dazu haben sie ihrer Studie ein Blanko-Datenraster hinzugefügt.

Zentrale Annahmen und Thesen

Die meisten Akteure auf EU-Ebene und auch auf Ebene der Mitgliedstaaten sind sich hinsichtlich der Zielsetzung, den Energiesektor bis 2050 weitgehend CO2-frei zu machen, einig. Gleichzeitig besteht eine große Uneinigkeit hinsichtlich der dafür notwendigen und sinnvollen Maßnahmen. Ein CO2-freier Energiesektor kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden, entsprechende Szenarien unterscheiden sich insbesondere durch die eingesetzten Stromerzeugungstechnologien (Erneuerbare Energien, Kernenergie oder CO2-Abscheidung und –Lagerung) oder die Energienutzung, also Annahmen zum Verbrauch und ...

Die meisten Akteure auf EU-Ebene und auch auf Ebene der Mitgliedstaaten sind sich hinsichtlich der Zielsetzung, den Energiesektor bis 2050 weitgehend CO2-frei zu machen, einig. Gleichzeitig besteht eine große Uneinigkeit hinsichtlich der dafür notwendigen und sinnvollen Maßnahmen. Ein CO2-freier Energiesektor kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden, entsprechende Szenarien unterscheiden sich insbesondere durch die eingesetzten Stromerzeugungstechnologien (Erneuerbare Energien, Kernenergie oder CO2-Abscheidung und –Lagerung) oder die Energienutzung, also Annahmen zum Verbrauch und ...

Die meisten Akteure auf EU-Ebene und auch auf Ebene der Mitgliedstaaten sind sich hinsichtlich der Zielsetzung, den Energiesektor bis 2050 weitgehend CO2-frei zu machen, einig. Gleichzeitig besteht eine große Uneinigkeit hinsichtlich der dafür notwendigen und sinnvollen Maßnahmen. Ein CO2-freier Energiesektor kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden, entsprechende Szenarien unterscheiden sich insbesondere durch die eingesetzten Stromerzeugungstechnologien (Erneuerbare Energien, Kernenergie oder CO2-Abscheidung und –Lagerung) oder die Energienutzung, also Annahmen zum Verbrauch und Effizienzverbesserungen.

Für die Zerlegungsanalyse zwecks Zuordnung der erzielten CO2-Reduktionen zu bestimmten Maßnahmen legen die Autoren die Annahme zugrunde, dass die Gesamtmenge der CO2-Emissionen sich aus dem Stromverbrauch und den zur Erzeugung eingesetzten Technologien berechnen lässt.

Methodik

Kapitel 1 stellt die Zielsetzungen der untersuchten Szenarien hinsichtlich der CO2-Emissionsreduktionen bis 2050 dar. Kapitel 2 betrachtet die Unterschiede in den eingesetzten Technologien und dem Energieverbrauch. In Kapitel 3 betreiben die Autoren eine Zerlegungsanalyse, mit Hilfe derer sich die in einem Szenario erzielten CO2-Emissionen bestimmten Ursachen, zum Beispiel dem Ausbau der Windenergie, zuordnen lassen. Kapitel 4 beschäftigt sich mit den Kostenannahmen der untersuchten Dekarbonisierungsszenarien. Anschließend werden die Konsequenzen der identifizierten Gemeinsamkeiten und ...

Kapitel 1 stellt die Zielsetzungen der untersuchten Szenarien hinsichtlich der CO2-Emissionsreduktionen bis 2050 dar. Kapitel 2 betrachtet die Unterschiede in den eingesetzten Technologien und dem Energieverbrauch. In Kapitel 3 betreiben die Autoren eine Zerlegungsanalyse, mit Hilfe derer sich die in einem Szenario erzielten CO2-Emissionen bestimmten Ursachen, zum Beispiel dem Ausbau der Windenergie, zuordnen lassen. Kapitel 4 beschäftigt sich mit den Kostenannahmen der untersuchten Dekarbonisierungsszenarien. Anschließend werden die Konsequenzen der identifizierten Gemeinsamkeiten und ...

Kapitel 1 stellt die Zielsetzungen der untersuchten Szenarien hinsichtlich der CO2-Emissionsreduktionen bis 2050 dar. Kapitel 2 betrachtet die Unterschiede in den eingesetzten Technologien und dem Energieverbrauch. In Kapitel 3 betreiben die Autoren eine Zerlegungsanalyse, mit Hilfe derer sich die in einem Szenario erzielten CO2-Emissionen bestimmten Ursachen, zum Beispiel dem Ausbau der Windenergie, zuordnen lassen. Kapitel 4 beschäftigt sich mit den Kostenannahmen der untersuchten Dekarbonisierungsszenarien. Anschließend werden die Konsequenzen der identifizierten Gemeinsamkeiten und Unterschiede diskutiert, insbesondere im Hinblick auf den Zeitpunkt notwendigen politischen Handelns, um die Klimaschutzpfade zu erreichen.

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