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Im Fokus der Studiendatenbank stehen Veröffentlichungen, die sich mit dem notwendigen Umbau und der Steuerung des Energiesystems für eine erfolgreiche Energiewende insgesamt beschäftigen. Mehr zu den Kriterien, nach denen das Forschungsradar Studien aufnimmt …

 

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Energieszenarien 2011

Herausgeber/Institute:

ewi, Prognos, GWS

Datum:

Juli 2011

Autoren:

Michael Schlesinger et al.

Art der Veröffentlichung:

Projektbericht

Auftraggeber/Förderer:

BMWi

Themenbereiche:

Energiesysteme
Politik

Schlagwörter:

ökonomische Effekte, Klimaschutz, Atomkraft, Strompreis, Energieeffizienz

Seitenzahl:

51

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Zielsetzung und Fragestellung

Anlass der Studie ist der Beschluss der Bundesregierung vom Juni 2011, bis 2022 auf die Stromerzeugung aus Kernkraftwerken zu verzichten. Aufgabe der Studie ist es zu untersuchen, welche energiewirtschaftlichen und gesamtwirtschaftlichen Veränderungen sich bei einem beschleunigten Ausstieg aus der Kernenergie gegenüber den Energieszenarien 2010 ergeben. Nicht untersucht werden der erforderliche Netzausbau und die regionale Versorgungssituation, so dass keine Aussage zu Zuverlässigkeit der Versorgung bei einem vorzeitigen Kernenergieausstieg getroffen werden kann.

Zentrale Ergebnisse

Entwicklung des Kraftwerksparks und der Stromerzeugung

Im Szenario Ausstieg entsteht durch die gegenüber dem Szenario Laufzeitverlängerung (LZV) reduzierte KKW-Kapazität ein zusätzlicher Leistungsbedarf, der im Strommarktmodell durch andere Technologien kostenminimal gedeckt wird. Der entstehende Leistungsbedarf im Szenario Ausstieg wird bis 2020 vor allem durch die spätere Stilllegung von bestehenden Kohlekraftwerken gedeckt (5,4 GW). In beiden Szenarien ...

Entwicklung des Kraftwerksparks und der Stromerzeugung

Im Szenario Ausstieg entsteht durch die gegenüber dem Szenario Laufzeitverlängerung (LZV) reduzierte KKW-Kapazität ein zusätzlicher Leistungsbedarf, der im Strommarktmodell durch andere Technologien kostenminimal gedeckt wird. Der entstehende Leistungsbedarf im Szenario Ausstieg wird bis 2020 vor allem durch die spätere Stilllegung von bestehenden Kohlekraftwerken gedeckt (5,4 GW). In beiden Szenarien ...

Entwicklung des Kraftwerksparks und der Stromerzeugung

Im Szenario Ausstieg entsteht durch die gegenüber dem Szenario Laufzeitverlängerung (LZV) reduzierte KKW-Kapazität ein zusätzlicher Leistungsbedarf, der im Strommarktmodell durch andere Technologien kostenminimal gedeckt wird. Der entstehende Leistungsbedarf im Szenario Ausstieg wird bis 2020 vor allem durch die spätere Stilllegung von bestehenden Kohlekraftwerken gedeckt (5,4 GW). In beiden Szenarien werden ab 2020 Gaskraftwerke zugebaut, im Szenario Ausstieg ergibt sich durch den Kapazitätsmehrbedarf zwischen 2015 und 2025 ein früherer Zubau. Insgesamt sinkt jedoch auch im Ausstiegsszenario die konventionelle Kraftwerkskapazität durch die rückläufige Nachfrage und die steigende Leistung Erneuerbarer Energien. Im Jahr 2030 wird im Ausstiegsszenario rund zwei Drittel mehr Erdgas verstromt als im Szenario LZV. Entsprechend der Annahmen tragen die Erneuerbaren Energien nicht zur Deckung des entstehenden Bedarfs bei. Durch den stärkeren Zubau von Gaskraftwerken ist die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme im Ausstiegsszenario permanent höher als im Szenario LZV.

Die Leistungsdifferenz schlägt sich auch in der Stromproduktion nieder: Der Unterschied zwischen beiden Szenarien steigt bis 2025 auf 102,4 Terawattstunden (TWh). Neben der zusätzlichen Erzeugung aus bestehenden fossilen Kraftwerken und aus Kraftwerksneubauten decken vor allem höhere Stromimporte den Bedarf im Szenario Ausstieg. Im Jahr 2020 wird Deutschland im Ausstiegsszenario zum Nettoimporteur von Strom, im Szenario LZV ab 2030. Der Stromaußenhandelssaldo unterscheidet sich im Jahr 2030 um 24,2 TWh.

Klimaschutz und gesamtwirtschaftliche Effekte

Die höhere Stromerzeugung in fossilen Kraftwerken im Szenario Ausstieg bewirkt CO2-Mehremissionen, die ihren maximalen Wert 2025 mit 50 Millionen Tonnen (Mio. t) erreichen. Dies bewirkt eine stärkere Nachfrage nach Emissionszertifikaten im europaweiten CO2-Emissionshandel. Dadurch errechnet das Ausstiegsszenario einen CO2-Preis treibenden Effekt von 1 bis 2 Euro pro Tonne CO2 im Vergleich zum Szenario LZV. Die THG-Reduktionsziele werden in beiden Szenarien erreicht, im Szenario LZV gehen die Emissionen mit -43,9% bis 2020 allerdings etwas stärker zurück als im Ausstiegsszenario (-40,1%).

Direkte Wirkungen des früheren Ausstiegs sind die höheren Strompreise für die energieintensive Industrie, Verluste beim Stromexport bis zu 1,51 Mrd. € (2030) durch die geringere Stromproduktion des konventionellen Kraftwerksparks sowie niedrigere Investitionen im Stromsektor 2015 und ein Investitionsschub ab 2020 infolge von Kraftwerksneubauten. Aufgrund dieser Impulse kommt es im Szenario Ausstieg bis 2030 durchgehend zu leicht negativeren gesamtwirtschaftlichen Effekten: Das BIP fällt im Jahr 2030 um 6,7 Mrd. € bzw. 0,3% geringer aus, die Preisindizes liegen um 0,1% höher und die Zahl der Erwerbstätigen liegt um 44.000 oder 0,1% niedriger.

Die Studie weist darauf hin, dass sich die Ergebnisse schwer einordnen lassen, da mit dem Szenarienvergleich nicht eine umfassende Energiewende betrachtet wird, sondern isolierte Effekte. Zudem sind die Effekte des steigenden Strompreises für die stromintensive Industrie insgesamt gering, da die stromintensive Wertschöpfung von einer Vielzahl von Kosteneffekten beeinflusst wird.

Infolge der früheren Abschaltung der KKW sinken im Szenario Ausstieg die fixen Betriebs- und Wartungskosten sowie Investitionskosten. Gleichzeitig steigen die variablen Erzeugungskosten und der Posten „Importkosten und entgangene Exporterlöse“. Insgesamt errechnet das Modell kumulierte Mehrkosten von 16,4 Milliarden Euro (Mrd. €) bis 2030 für einen früheren Ausstieg aus der Kernkraft. Die Großhandelspreise für Strom liegen im Ausstiegsszenario infolge von steigenden Brennstoff- und CO2-Preisen höher als im Szenario LZV. 2030 beträgt der Realpreis beim Ausstieg 55 Euro pro Megawattstunde, bei Laufzeitverlängerung dagegen 46 Euro. Insgesamt zeichnet sich bei beiden Szenarien ab 2015 ein leichter Preisanstieg ab. Im Ausstiegsszenario sinkt die EE-Umlage ab 2020, da infolge von steigenden Großhandelspreisen mehr Erneuerbare Energien ohne Förderung wirtschaftlich betrieben werden können. Aufgrund der höheren Großhandelspreise im Szenario Ausstieg liegt die EE-Umlage permanent niedriger als im Szenario LZV. Bei den Endkunden ist vor allem die stromintensive Industrie von den höheren Großhandelspreisen betroffen, da sie von der EE-Umlage befreit ist. Bei allen anderen Verbrauchergruppen mildert eine gegenläufige Entwicklung der EE-Umlage steigende Großhandelspreise ab. Die kumulierten zusätzlichen Ausgaben der Endverbraucher im Szenario Ausstieg betragen 32 Mrd. €.

Primärenergieverbrauch im Ausstiegsszenario geringer

Im Szenario Ausstieg ist der Primärenergieverbrauch permanent niedriger als im Szenario mit längeren Laufzeiten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass fossile Kraftwerke einen höheren Nutzungsgrad als KKW aufweisen und daher weniger Primärenergie benötigen, um dieselbe Strommenge zu produzieren. Zudem gehen Stromimporte mit einem Faktor 1 in die Rechnung ein, KKW würden definitionsgemäß die dreifache Menge an Primärenergie verbrauchen. Außerdem liegt der Strompreis im Szenario Ausstieg höher, wodurch der Stromverbrauch und damit der Primärenergiebedarf sinken.

Zur Bestimmung der Nettoimporte unterscheidet die Studie, ob die Kernenergie zu den heimischen Energieträgern zählt oder nicht. Wird sie als heimisch gezählt, liegen die Energieimporte im Szenario LZV permanent niedriger als im Ausstiegsszenario, was auf den verstärkten Import fossiler Energieträger zurückzuführen ist. Die Nettoimporte gehen im Ausstiegsszenario bis 2030 auf 5.659 Petajoule (PJ) zurück, im Szenario LZV auf 5.312 PJ (2008: 8.491 PJ). Wird Kernenergie als importierter Energieträger betrachtet, kehrt sich das Verhältnis um: Im Szenario Ausstieg fällt der Energieimport bis 2030 von 10.114 PJ (2008) auf den obigen Wert, im Szenario LZV auf 6.290 PJ. 2030 ist der Gasimport im Szenario Ausstieg leicht höher, der Import von Steinkohle und Mineralölen liegen dann auf dem gleichen Niveau.

Zentrale Annahmen und Thesen

Die Zielvorgaben der Szenarien entsprechen den Eckpunkten der Studie von 2010. Das bedeutet eine Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 40% gegenüber 1990 bis zum Jahr 2020, eine Steigerung der Energieeffizienz um 2,3 bis 2,5% pro Jahr und einen Anteil der EE am Bruttoendenergieverbrauch von mindestens 18% bis 2020. Die Annahmen zu Bevölkerungs-, Wirtschafts-, und Preisentwicklung sowie zu Potenzialen und Kosten der Erneuerbaren Energien, zu Netzausbau, Kraftwerksparametern und zur Zusammensetzung von Endverbraucherpreisen entsprechen der Studie von 2010.

Die Annahmen zum Ausbau der ...

Die Zielvorgaben der Szenarien entsprechen den Eckpunkten der Studie von 2010. Das bedeutet eine Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 40% gegenüber 1990 bis zum Jahr 2020, eine Steigerung der Energieeffizienz um 2,3 bis 2,5% pro Jahr und einen Anteil der EE am Bruttoendenergieverbrauch von mindestens 18% bis 2020. Die Annahmen zu Bevölkerungs-, Wirtschafts-, und Preisentwicklung sowie zu Potenzialen und Kosten der Erneuerbaren Energien, zu Netzausbau, Kraftwerksparametern und zur Zusammensetzung von Endverbraucherpreisen entsprechen der Studie von 2010.

Die Annahmen zum Ausbau der ...

Die Zielvorgaben der Szenarien entsprechen den Eckpunkten der Studie von 2010. Das bedeutet eine Reduktion des Treibhausgasausstoßes um 40% gegenüber 1990 bis zum Jahr 2020, eine Steigerung der Energieeffizienz um 2,3 bis 2,5% pro Jahr und einen Anteil der EE am Bruttoendenergieverbrauch von mindestens 18% bis 2020. Die Annahmen zu Bevölkerungs-, Wirtschafts-, und Preisentwicklung sowie zu Potenzialen und Kosten der Erneuerbaren Energien, zu Netzausbau, Kraftwerksparametern und zur Zusammensetzung von Endverbraucherpreisen entsprechen der Studie von 2010.

Die Annahmen zum Ausbau der Erneuerbaren Energien und dem Zubau konventioneller Kraftwerke werden aktualisiert. In beiden Szenarien erreichen die Erneuerbaren Energien im Jahr 2020 einen Anteil von rund 36 % am Bruttostromverbrauch. Der Zubau konventioneller Kraftwerke fällt mit 11,5 GW etwas geringer aus als in den Szenarien von 2010 (14,8 GW).

Im Ausstiegsszenario gehen die Kernkraftwerke (KKW) sukzessive bis zum Zeitraum 2020 bis 2025 vollständig vom Netz. Im Szenario II B verlängern sich die KKW-Laufzeiten dagegen nach dem Atomgesetz 2010 um acht Jahre für ältere und 14 Jahre für jüngere Kraftwerke, womit die letzten KKW erst nach 2030 stillgelegt würden. Im Ausstiegsszenario basieren die Nachrüstkosten der KKW auf dem BMU-Nachrüstkostenansatz des Szenarios I B des Hauptberichts von 2010 und fallen damit geringer aus als die Nachrüstkosten des Szenarios II B. Im Stichjahr 2025 besteht mit 14,1 GW zwischen den beiden Szenarien die maximale Differenz der installierten Kernkraftkapazität.

Methodik

Die Studie vergleicht zwei Energieszenarien: Im Szenario „Ausstieg“ gehen zwischen 2020 und 2025 die letzten Kernkraftwerke vom Netz. Das Vergleichsszenario ist das Szenario II B aus der Studie „Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung“ (2010), in dem die Laufzeiten durchschnittlich um 12 Jahre verlängert werden.

Die beiden verglichenen Szenarien basieren auf einem Strommarktmodell und optimieren kostenminimal innerhalb der gegebenen Zielvorgaben, indem sie bestehende Entwicklungen fortschreiben (Bottom-up). Der Vergleich findet anhand der Kategorien Kraftwerkspark, ...

Die Studie vergleicht zwei Energieszenarien: Im Szenario „Ausstieg“ gehen zwischen 2020 und 2025 die letzten Kernkraftwerke vom Netz. Das Vergleichsszenario ist das Szenario II B aus der Studie „Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung“ (2010), in dem die Laufzeiten durchschnittlich um 12 Jahre verlängert werden.

Die beiden verglichenen Szenarien basieren auf einem Strommarktmodell und optimieren kostenminimal innerhalb der gegebenen Zielvorgaben, indem sie bestehende Entwicklungen fortschreiben (Bottom-up). Der Vergleich findet anhand der Kategorien Kraftwerkspark, ...

Die Studie vergleicht zwei Energieszenarien: Im Szenario „Ausstieg“ gehen zwischen 2020 und 2025 die letzten Kernkraftwerke vom Netz. Das Vergleichsszenario ist das Szenario II B aus der Studie „Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung“ (2010), in dem die Laufzeiten durchschnittlich um 12 Jahre verlängert werden.

Die beiden verglichenen Szenarien basieren auf einem Strommarktmodell und optimieren kostenminimal innerhalb der gegebenen Zielvorgaben, indem sie bestehende Entwicklungen fortschreiben (Bottom-up). Der Vergleich findet anhand der Kategorien Kraftwerkspark, Endenergieverbrauch, Primärenergieverbrauch, energiebedingte Treibhausgasemissionen und gesamtwirtschaftliche Konsequenzen statt.

Die Berechnungen der gesamtwirtschaftlichen Konsequenzen basieren auf dem energie- und umweltökonomischen Modell PANTA RHEI, in das die Ergebnisse des Strommarktmodells eingespeist werden.

Grafiken

 
 
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