12 Thesenzur EnergiewendeImpuLsENovember 2012
12 Thesenzur EnergiewendeImpressumImpulse12 Thesen zur EnergiewendeEin Diskussionsbeitrag zu den wichtigstenHerausforderun...
VorwortSie ist ein komplexes Unterfangen, diese Energiewende. Zu-                Wir haben bewusst nicht versucht, auf all...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewende
InhaltThese 1Der erste Hauptsatz der Energiewende lautet: „Im Mittelpunkt stehen Wind und Solar!“          5These 2„Grundl...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewende
IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 1Der erste Hauptsatz der Energiewende lautet:„Im Mittelpunkt stehen Wind und Sol...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewendedere Technologien wie etwa Gezeiten-, Wellen- oder Os-                  Da ...
IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende                                                                                Abbild...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewende→→Sie haben hohe Kapitalkosten und (fast) keine Be-                     Win...
IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 2„Grundlastkraftwerke“ gibt es nicht mehr:Gas und Kohle arbeiten TeilzeitWind un...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewendechen. Bei steigenden Anteilen von Wind und PV gilt dies                 bis...
IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 3Flexibilität gibt es reichlich –nur lohnt sie sich bislang nichtSchwankungen in...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewendemit relativ geringen Kosten verbunden. Bei KWK-Anlagen                 kraf...
IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende→→Lastverschiebung und abschaltbare                             es aufgrund von hoher ...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 4Netze sind billiger als SpeicherNetze reduzieren Flexibilitätsbedarf...
IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeÜbertragungsnetze reduzieren dadurch die                                    auf mittle...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 5Die Sicherung der Höchstlast ist kostengünstigWind und PV können in ...
IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende  Bedarf an steuerbaren Kapazitäten zur Deckung der Höchstlast                        ...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 6Die Integration des Wärmesektors ist sinnvollDer Wärmesektor bietet ...
IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende  Heizbedarf und Windstromerzeugung in                                                ...
Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 7Der heutige Strommarkt handelt Kilowattstunden –er garantiert keine ...
IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende  Logik der Strompreisbildung anhand der Merit Order-Kurve10                          ...
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web

1.167 Aufrufe

Veröffentlicht am

0 Kommentare
1 Gefällt mir
Statistik
Notizen
  • Als Erste(r) kommentieren

Keine Downloads
Aufrufe
Aufrufe insgesamt
1.167
Auf SlideShare
0
Aus Einbettungen
0
Anzahl an Einbettungen
90
Aktionen
Geteilt
0
Downloads
9
Kommentare
0
Gefällt mir
1
Einbettungen 0
Keine Einbettungen

Keine Notizen für die Folie

Agora impulse 12_thesen_zur_energiewende_web

  1. 1. 12 Thesenzur EnergiewendeImpuLsENovember 2012
  2. 2. 12 Thesenzur EnergiewendeImpressumImpulse12 Thesen zur EnergiewendeEin Diskussionsbeitrag zu den wichtigstenHerausforderungen im Strommarkt(Langfassung)Dieses Dokument skizziert grundlegende Thesen zurEnergiewende, die der Arbeitsstab von Agora Energie-wende für die Diskussion im Rat der Agora entwickelthat. Diese Thesen spiegeln nicht die Meinung der Rats-mitglieder wider.Erstellt vonAgora EnergiewendeAgora EnergiewendeRosenstraße 2 | 10178 BerlinT +49. (0) 30. 284 49 01-00F +49. (0) 30. 284 49 01-29www.agora-energiewende.deinfo@agora-energiewende.de006/02a-I-2012/DE
  3. 3. VorwortSie ist ein komplexes Unterfangen, diese Energiewende. Zu- Wir haben bewusst nicht versucht, auf alle Themenfeldermindest darin sind sich alle einig. Diese Komplexität birgt der Energiewende umfassend einzugehen. Vielmehr benen-die Gefahr, dass die politische Debatte auf Nebenschau- nen wir die zentralen Herausforderungen für das technischeplätze abgleitet oder die Aufmerksamkeit auf wenige – und ökonomische System und die aus unserer Sicht sinn-mehr oder weniger relevante – Themen gelenkt wird. Was vollen Antworten darauf.aber sind die wirklich zentralen Herausforderungen? Woliegen die Prioritäten, wo die Posterioritäten? Wir verstehen diese 12 Thesen zur Energiewende als Einla- dung zur Diskussion. Anmerkungen, Kommentare und Kri-Mit 12 Thesen zur Energiewende wollen wir dazu beitragen, tik sind herzlich willkommen.die wichtigen Themen von den unwichtigen, die dringlichenvon den nicht so dringlichen zu trennen. Unser Blick richtet Rainer Baake und dassich auf die nächsten zehn bis 20 Jahre, grob also die Zeit bis Team von Agora Energiewende2030. Dafür haben wir vorhandenes Wissen zusammenge-fasst, zahlreiche Gespräche geführt und den Rat von Exper-ten eingeholt. Eine unserer Feststellungen war: Nicht alles,was derzeit im Mittelpunkt der Debatte steht, gehört dortauch hin. 1. Im Mittelpunkt stehen Wind und Solar! GW 70 MERKMALE Wind und PV sind 60 > dargebotsabhängig die günstigsten 50 > schnell fluktuierend Erneuerbaren Energien > nur Kapitalkosten 40 30 Das Potenzial anderer Erneuerbarer Energien 20 ist begrenzt 10 0 Mo Di Mi Do Fr Sa So Wie synchronisieren wir Nachfrage und Angebot? Wie minimieren wir die Kosten? Wie realisieren wir die Energiewende im europäischen Kontext? TECHNISCHES SYSTEM MARKTDESIGN UND REGULIERUNG 2. »Grundlastkraftwerke« gibt es nicht mehr: Gas 7. Der heutige Strommarkt handelt Kilowattstunden und Kohle arbeiten Teilzeit – er garantiert keine Versorgungssicherheit 3. Flexibilität gibt es reichlich – nur lohnt sie sich 8. Am Grenzkostenmarkt können sich Wind und PV bislang nicht prinzipiell nicht refinanzieren 4. Netze sind billiger als Speicher 9. Ein neuer Energiewende-Markt ist erforderlich 5. Die Sicherung der Höchstlast ist kostengünstig 10. Der Energiewende-Markt bindet die Nachfrage ein 6. Die Integration des Wärmesektors ist sinnvoll 11. Er muss im europäischen Kontext gedacht werden 12. Effizienz: Eine gesparte kWh ist die günstigste 1
  4. 4. Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewende
  5. 5. InhaltThese 1Der erste Hauptsatz der Energiewende lautet: „Im Mittelpunkt stehen Wind und Solar!“ 5These 2„Grundlastkraftwerke“ gibt es nicht mehr: Gas und Kohle arbeiten Teilzeit 9These 3Flexibilität gibt es reichlich – nur lohnt sie sich bislang nicht 11These 4Netze sind billiger als Speicher 14These 5Die Sicherung der Höchstlast ist kostengünstig 16These 6Die Integration des Wärmesektors ist sinnvoll 18These 7Der heutige Strommarkt handelt Kilowattstunden – er garantiert keine Versorgungssicherheit 20These 8Am Grenzkostenmarkt können sich Wind und PV prinzipiell nicht refinanzieren 22These 9Ein neuer Energiewende-Markt ist erforderlich 24These 10Der Energiewende-Markt bindet die Nachfrageseite aktiv ein 27These 11Der Energiewende-Markt muss im europäischen Kontext gedacht werden 29These 12Effizienz: Eine gesparte kWh ist die günstigste 31Literaturverzeichnis33 3
  6. 6. Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewende
  7. 7. IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 1Der erste Hauptsatz der Energiewende lautet:„Im Mittelpunkt stehen Wind und Solar!“Der Technologie-Wettbewerb des Erneuer- Der Beitrag von Bioenergie zur deutschen Stromerzeugungbare-Energien-Gesetzes kennt zwei Sieger: wird auch langfristig auf deutlich unter 10 Prozent pro JahrWindkraft und Photovoltaik; sie sind absehbar beschränkt bleiben (2011: ca. 5 Prozent). Grund: Die land-die kostengünstigsten Technologien und ha- und forstwirtschaftlichen Flächen in Deutschland und an-ben das größte Potenzial deren Ländern sind begrenzt und die Nutzung von Holz und Energiepflanzen für das Energiesystem steht in KonkurrenzDer durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ausge- zu vielen anderen möglichen Nutzungen der Fläche, etwalöste Technologiewettbewerb ist (vorerst) entschieden: Die für die Herstellung von Lebensmitteln oder die Produktionbeiden günstigsten Erzeugungsarten für Strom aus Erneu- von Rohstoffen für die Industrie (zum Beispiel Papierindus-erbaren Energien (EE) sind Wind und Photovoltaik (PV). trie, chemische Industrie), oder dem Naturschutz. Zudem istNach derzeitigem Kenntnisstand wird keine andere EE- Biomasse zur Stromproduktion ein relativ teurer Energie-Technologie zu gleich geringen Kosten Strom in relevanten träger, dessen Kosten in den letzten Jahren gestiegen stattGrößenordnungen produzieren können. Die Energiewende gesunken sind.2 Auch die Menge an günstigem, nachhaltigin Deutschland wird also auf diesen beiden Technologien produziertem Import-Holz ist begrenzt, bedingt unter ande-basieren. rem durch den wachsenden Nahrungs- und BiomassebedarfHintergrund ist die enorme Kostendegression in den in Entwicklungs- und Schwellenländern.3Schlüsseltechnologien Windkraft und Solarenergie in den Neben Wind, Photovoltaik und Biomasse tragen heute Lauf-vergangenen 20 Jahren. Bei Wind sanken die Kosten für wasserkraft und Geothermie zur Stromproduktion bei. Diesedie erzeugte Energie – trotz steigender Rohstoffkosten für werden jedoch aller Voraussicht nach auch in Zukunft keineStahl – seit 1990 um etwa 50 Prozent. Bei der Photovoltaik wesentlich größeren Beiträge liefern. Auch wenn es nochist die Entwicklung noch rasanter. Hier sind die Systemkos- begrenzte Ausbaupotenziale bei der Wasserkraft gibt, wirdten im gleichen Zeitraum um 80 bis 90 Prozent gesunken. sie keine zentrale Rolle in der Stromversorgung spielen.4Und das Ende der Kostendegression ist bei diesen Technolo- Die Stromproduktionskosten der Geothermie werden nachgien noch keineswegs erreicht.1 derzeitigem Erkenntnisstand auf Dauer sehr hoch bleiben, weshalb der derzeitige Beitrag von weniger als 1 PromilleAlle anderen Erneuerbare-Energien-Tech- auch in Zukunft nicht wesentlich höher liegen dürfte.5 An-nologien sind entweder deutlich teurer be-ziehungsweise haben nur begrenzte Aus- 2 Die Grundvergütung für kleine Biomasseanlagen lag 2002 beibaupotenziale (Wasser, Biomasse/Biogas, 10,1 ct/kWh, 2012 liegt sie bei 14,3 ct/kWh. Hinzu kommen dieGeothermie) und/oder sind noch im For- in den letzten Jahren zusätzlich geschaffenen Boni von bis zu 18 ct/kWh. Im Ergebnis liegt die durchschnittliche Vergütungschungsstadium (Wellenenergie, Osmose, von Strom aus Biomasseanlagen heute bei 19,6 ct/kWh.etc.) 3 Vgl. zum Beispiel DLR/Fraunhofer IWES/IfNE (2012); Prognos/EWI/ GWS (2010); Prognos/Öko-Institut (2009); SRU (2011); UBA (2010). 4 Vgl. Ingenieurbüro Floecksmühle et al. (2010).1 Vgl. IPCC (2011); IRENA (2012a); IRENA (2012b). Die Kosten für die Installation einer PV-Anlage in 5 So wurde etwa die EEG-Vergütung von 9 ct/kWh im Jahr Deutschland sind gegenüber den in diesen Studien ver- 2000 auf heute 25 ct/kWh erhöht, ohne dass dies ei- öffentlichten Zahlen nochmals deutlich gesunken. nen nennenswerten Zubau mit sich gebracht hätte. 5
  8. 8. Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewendedere Technologien wie etwa Gezeiten-, Wellen- oder Os- Da weder Wind noch Sonne stetig zur Verfügung stehen,mosekraftwerke befinden sich noch im Forschungsstadium benötigt ein darauf basierendes Stromversorgungssystemund sind von einer breiten Anwendung weit entfernt.6 ergänzende Kraftwerke, die vorerst nach wie vor überwie- gend fossil betrieben werden. Kurzfristig wird der beste-Wind- und PV-Anlagen werden 2015 Vollkos- hende Kraftwerkspark diese Backup-Funktion übernehmenten von 7-10 ct/kWh haben – ein System aus (aktueller Strompreis an der Börse: ca. 5 ct/kWh). Mittelfris-Wind, PV und Backup-Kapazitäten liegt damit tig werden zudem Investitionen in neue fossile Kraftwerkein der gleichen Größenordnung wie neue ­­­ nötig, um die Nachfrage auch dann zu bedienen, wenn keinGas- und Kohlekraftwerke Strom aus Erneuerbaren Energien zur Verfügung steht. Be- denkt man, dass die Stromerzeugungskosten von neuenDas EEG vergütet Wind Onshore derzeit mit etwa 7-10 ct/kWh Gas- oder Kohlekraftwerken ebenfalls bei etwa 7-10 ct/kWhund Photovoltaik mit etwa 12-18 ct/kWh, jeweils in Ab- liegen9 und die Absicherung der Spitzenlast vergleichsweisehängigkeit von Anlagengröße und Standort und für 20 Jahre günstig möglich ist (siehe These 5), dann gilt ab etwa 2015:garantiert.7 Durch die im EEG festgelegte Degression der Die Stromerzeugungskosten eines Systems auf der BasisEinspeisetarife und weitere Kostensenkungen bei diesen neuer Wind-, PV- und flexibler fossiler Kraftwerke liegenTechnologien wird es schon im Jahr 2015 möglich, mit dann in der gleichen Größenordnung wie eine alternative Inves-errichteten Anlagen Wind- und PV-Strom in der Größen- tition in ein traditionelles, kohle- beziehungsweise gasba-ordnung von 7-10 ct/kWh zu erhalten.8 siertes Stromsystem.6 Eine weitere Forschungsförderung in allen Erneuerbaren- Wind und PV sind die beiden wichtigsten Energien-Technologien ist in jedem Fall sinnvoll, um die S ­ äulen der Energiewende! Kosten noch weiter zu senken und gegebenenfalls erneuerba- re Stromerzeugungstechnologien zu generieren, die noch güns- tigere Stromproduktionskosten als Wind und PV haben. Dies bedeutet: Die Energiewende in Deutschland wird auf der Basis von Wind und Photovoltaik erfolgen. Eine rea-7 Vgl. Bundesumweltministerium (2012a) und (2012b). Wind Offshore ist derzeit noch deutlich teurer: Die Anfangsvergütung listische Alternative dazu existiert nicht. Wenn die Er- im EEG beträgt 15 ct/kWh für mindestens 12 beziehungswei- neuerbaren Energien eines Tages die Hälfte des gesamten se im Stauchungsmodell 19 ct/kWh für mindestens acht Jahre, Strombedarfs decken, wird der Anteil von Wind (Onshore wobei sich der Zeitraum der Anfangsvergütung von 15 ct/kWh in und Offshore) und PV bereits 35 Prozent betragen. Je stärker Abhängigkeit von der Entfernung zur Küste und der Meerestiefe verlängert. Nach Ende des Anfangsvergütungszeitraums er- die Erneuerbaren ihren Anteil ausbauen, desto wichtiger halten Wind-Offshore-Anlagen 3,5 ct/kWh. Hinzu kommen wird die Rolle von Wind und PV im Verhältnis zu anderen die über die Netzentgelte umgelegten Netzanschlusskosten Technologien aus dem Sektor der Erneuerbaren, da deren sowie das Offshore-Bürgschafts-Programm der KfW. Ausbaupotenzial begrenzt ist. Bereits im Jahr 2022 werden8 Dies gilt in jedem Fall für Windkraftanlagen auf Land sowie grö- Wind und PV laut Bundesnetzagentur etwa 70 Prozent des ßere PV-Anlagen. Bei Wind-Offshore-Anlagen bleibt die weitere Stroms aus Erneuerbaren Energien erzeugen.10 Danach wird Kostenentwicklung abzuwarten, das Abschmelzen der aktuellen Vergütungssätze beginnt laut EEG erst im Jahr 2018. PV-Anlagen der Anteil sogar auf 80 bis 90 Prozent steigen. werden, je nach Größe, Ende 2014 bei Zubau entsprechend dem EEG- Zubaukorridor eine Vergütung von ca. 9-14 ct/kWh erhalten; bei einem sehr starken Zubau wird der PV-Vergütungssatz Ende 2014 je nach Anlagengröße bei 6-9 ct/kWh liegen. Für die Zeit danach können selbst kleinere PV-Dachanlagen an guten Sonnenstandorten in Deutschland zu 10 ct/kWh Strom produzieren, zum Beispiel unter 9 Vgl. (EWI) 2011, S. 27-29 und 40, beziehungswei- folgenden, durchaus realistischen Bedingungen: Installationskosten se DLR/Fraunhofer IWES/IfnE (2012), S. 217. 1.000 Euro pro kWp, Stromertrag 1.000 Stunden pro Jahr, 25 Jahre Nutzungsdauer, Betriebskosten 1 Prozent der Installationskosten 10 Entsprechend dem Leitszenario für den p.a., Verzinsungsanspruch des Kapitals fünf Prozent p.a. Netzentwicklungsplan 2012.6
  9. 9. IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende Abbildung 1 verdeutlicht die überragende Bedeutung,Stromnachfrage und Erzeugung aus ErneuerbarenEnergien in drei beispielhaften Wochen im Jahr 2022 1 welche die Erzeugung aus Windkraft- und Photovoltaikan- lagen für die Energiewende mittelfristig haben wird. Dar- gestellt ist das Ergebnis einer Modellrechnung der Strom-GW Anfang Februar (KW 6) nachfrage und der Stromerzeugung in Deutschland für drei verschiedene Wochen im Jahr 2022. Die rote Linie stellt die80 Nachfrage in Gigawatt (GW) dar, die verschiedenen Farben60 die Erzeugung aus Erneuerbaren Energien, die graue Fläche die residuale Nachfrage, welche durch die verbleibenden40 fossilen Kraftwerke gedeckt werden muss. Die Ergebnisse zeigen, dass es schon im Jahr 2022 rund 200 Stunden geben20 kann, in denen die Stromproduktion aus Wind, Sonne, Was- ser und Biomasse den kompletten Strombedarf in Deutsch- Mo Di Mi Do Fr Sa So land übersteigt. Gleichzeitig wird es zahlreiche Stunden geben, in denen die Erneuerbaren Energien nur sehr wenigGW Mitte August (KW 33) Strom liefern. Aus dieser Analyse leiten sich die Herausfor- derungen ab, die in diesem Papier beschrieben werden.1180 Es geht bei der Energiewende im Kern um die Synchroni- sation der fluktuierenden Stromproduktion von Wind- und60 Solaranlagen mit der Nachfrage der Konsumenten. Dazu40 wird Flexibilität benötigt – auf der Angebots- und der Nachfrageseite.20 Wind- und Solarenergie haben drei Mo Di Mi Do Fr Sa So zentrale Eigenschaften:GW Ende November (KW 47) → Sie sind dargebotsabhängig, das heißt die Strompro- duktion hängt vom Wetter ab80 Wind- und PV-Anlagen sind – im Gegensatz zu fossi- len Energieträgern – nicht entsprechend der Stromnach-60 frage beziehungsweise dem durch sie erzeugten Preissignal an der Strombörse steuerbar. Sie produzieren Strom dann,40 wenn die Sonne scheint beziehungsweise der Wind weht.20 Mo Di Mi Do Fr Sa So Stromnachfrage Fossile Kraftwerke 11 Die Graphik wurde erstellt von Fraunhofer IWES im Auftrag Photovoltaik Wind Onshore/Offshore von Agora Energiewende (2012a). Die Grundlage für die Berechnungen bildet das sogenannte Leitszenario (Szenario Wasser Biomasse B) des von der Bundesnetzagentur Ende 2011 geneh- migten Szenariorahmens für den Netzentwicklungsplan.Eigene Darstellung basierend auf Agora Energiewende (2012a) Die vollständigen Daten für alle 52 Wochen sind erhält- lich unter www.agora-energiewende.de/download. 7
  10. 10. Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewende→→Sie haben hohe Kapitalkosten und (fast) keine Be- Windkraftanlagen erzeugen vor allem im Winter Strom, So- triebskosten laranlagen dagegen im Sommer. Die meiste Sonne scheintDie laufenden Kosten (Wartung, Betrieb) bei Wind und Pho- zur Mittagszeit, während Wind über den ganzen Tag ver-tovoltaik sind sehr gering, sie liegen bei etwa 1 bis 3 Prozent teilt auftritt – oft weht er am wenigsten zum Zeitpunkt derder Kapitalkosten pro Jahr.12 Die Grenzkosten sind aufgrund höchsten Sonneneinstrahlung.13 Da sich Strom aufgrundfehlender Brennstoffkosten sogar annähernd Null. Das be- der Effizienzverluste nur relativ teuer speichern lässt, istdeutet: Bei Wind- und Solarenergie wird bereits mit der es aus Sicht des Gesamtsystems sinnvoll, kostengünstigereInvestition der Strom für die nächsten 20 bis 30 Jahre fast Optionen zu nutzen, um Stromangebot und Stromnach-vollständig bezahlt. frage zu synchronisieren. Hierzu zählt die Flexibilisierung des Gesamtsystems (siehe These 3), aber auch, das unter-→→Ihre Stromproduktion ist schnell fluktuierend schiedliche Einspeiseverhalten von Wind und PhotovoltaikAufgrund von Windböen und -flauten sowie des Durchzugs zu nutzen – selbst wenn die Stromproduktionskosten vonvon Wolkenfeldern ist die Stromeinspeisung von Sonne und Windstrom etwas niedriger sind als die von Photovoltaik.Wind zum Teil stark schwankend. Dies bedeutet, dass der Diese Logik – das zeitlich auseinanderfallende Einspei-Rest des Stromsystems – fossile Kraftwerke, Stromnach- severhalten zur Minimierung der Gesamtsystemkos-frage, Stromspeicher – sehr flexibel werden muss, um sich ten zu nutzen – gilt auch geographisch: Da der Wind indem fluktuierenden Einspeiseverhalten von Wind und PV den einzelnen Regionen Deutschlands zu unterschiedli-anpassen zu können. chen Zeiten weht, sollte Windstrom nicht ausschließlich in Norddeutschland und Solarstrom nicht ausschließlich inDiese Eigenschaften sind grundlegend anders Süddeutschland produziert werden. Denn die Stromproduk-als die von Kohle und Gas; sie verändern tionskosten von Windstrom an der Küste beziehungsweisedas Energiesystem und den Energiemarkt von Sonnenstrom in Bayern und Baden-Württemberg sindfundamental zwar etwas niedriger als im Rest Deutschlands, aber man erhielte dann nur zu den Zeiten Wind- beziehungsweiseDie Steuerung von Gas- und Kohlekraftwerken erfolgt in Ab- Solarstrom, wenn genau in diesen Regionen die Wetter-hängigkeit vom Strompreis an der Börse, sie haben im Betrieb bedingungen es erlaubten. Aus der Perspektive der Ge-hohe variable Kosten (Brennstoffe, CO2-Emissionsrechte). samtsystem-Optimierung spricht jedoch Vieles dafür, dieAuch wurde der bisherige Kraftwerkspark nicht primär auf unterschiedlichen Wetterbedingungen in Deutschland soschnelle Produktionsänderungen ausgelegt. Die Energiewende zu nutzen, dass die Stromproduktion von Wind und Pho-mit steigenden Anteilen von Wind- und PV-Strom wird das tovoltaik auf möglichst viele unterschiedliche Stunden imStromsystem und den Strommarkt grundlegend verändern. Jahr verteilt wird und der Strom dann durch ein ausgebau- tes Leitungsnetz zwischen den Regionen transportiert wird.Wind und PV sollten parallel ausgebaut Wann genau PV- und Windkraftanlagen typischerweisewerden, denn sie ergänzen sich gegenseitig: Strom produzieren und welches zeitliche EinspeiseprofilIn der Regel weht der Wind dann, wenn die neue Anlagen zukünftig haben sollten, ist allerdings nochSonne nicht scheint – und umgekehrt wenig untersucht.12 Die fixen Betriebskosten einer PV-Anlage liegen bei etwa fern die kurzfristigen Grenzproduktionskosten etwas über Null 1 bis 1,5 Prozent der Kapitalkosten pro Jahr, wobei die kurzfris- liegen, vgl. McKinsey (2010), S. 63; DLR/Fraunhofer IWES/IfnE tigen Grenzproduktionskosten einer funktionsfähigen Anlage (2012), S. 1 des Datenanhangs; IRENA (2012a); IRENA (2012b). bei Null liegen. Bei Windanlagen liegen die Betriebskosten bei etwa 2 bis 4 Prozent der Kapitalkosten pro Jahr, wobei zu den 13 Vgl. etwa die Analysen von Gerlach/Breyer (2012) für Betriebskosten auch der Materialverschleiß zählt und inso- Mitteldeutschland und E.on Bayern (2011) für Niederbayern.8
  11. 11. IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 2„Grundlastkraftwerke“ gibt es nicht mehr:Gas und Kohle arbeiten TeilzeitWind und PV werden zur Basis der Strom- die „Grundlastkraftwerke“ aus der Grundlast. In Zukunftversorgung; das restliche Stromsystem wird werden Wind und Photovoltaik immer größere Teile dersich um diese herum optimieren; die meisten Stromnachfrage decken. Bereits im Jahr 2022 kann die LastKraftwerke werden nur in Zeiten von wenig (Grundlast bis Spitzenlast) in vielen Stunden vollständigSonne und Wind gebraucht, ihre Auslastung durch Erneuerbare Energien bedient werden, wie untenste-sinkt: „Grundlastkraftwerke“ gibt es nicht hende Grafik (Abbildung 2) verdeutlicht. In der dargestelltenmehr Woche würde ein großer Teil der Kohle- und Gaskraftwerke in den ersten Tagen ungenutzt bleiben, in der zweiten Wo-„Grundlast“ ist eine Nachfragekategorie und meint in chenhälfte dagegen gebraucht. Der Einsatz der verbleiben-Deutschland jene 35 bis 40 GW, die zu jedem Zeitpunkt ei- den fossilen Kraftwerke muss sich daher nach der Nach-nes Jahres mindestens gebraucht werden. Früher wurde die frage und der Stromproduktion der Erneuerbaren richten.Grundlast von Kraftwerken bedient, die „rund um die Uhr“liefen, daher der missverständliche Begriff „Grundlastkraft- Wind und PV senken die Gesamtmenge des fossil erzeugtenwerke“. Das EEG hat die Erneuerbaren mit dem Einspeise- Stroms und damit die Auslastung der Kraftwerke, also dievorrang zur „Grundlast per Gesetz“ gemacht. Sie verdrängen Anzahl der Benutzungsstunden. Bei einem Anteil der Er- neuerbaren Energien von 40 Prozent werden Kraftwerks- Bedarf an fossilen Kraftwerken im Jahr 2022 kapazitäten von nur noch 10 bis 25 GW benötigt, die 6.000 am Beispiel einer Woche im August 2 bis 8.000 Stunden im Jahr laufen.14 In den folgenden Jahren wird der Bedarf weiter sinken. GW Fast keine 20-30 GW Schnelle Änderungen der Einspeisung sowie fossilen Kraftwerke fossile Kraftwerke 80 Prognoseunsicherheiten stellen neue Anfor- derungen an kurz- und langfristige Flexibilität 60 Die fluktuierende Erzeugung aus Wind und Photovol- 40 taik stellt gänzlich neue Anforderungen an den zukünfti- 20 gen Kraftwerkspark: Die Stromerzeugung aus steuerbarer Kraftwerksleistung muss innerhalb von kurzer Zeit erhöht Mo Di Mi Do Fr Sa So oder reduziert werden, um die Schwankungen auszuglei- 14 Vgl. VDE (2012a), S. 43; Consentec/r2b (2010a), S. 51; • on Montag bis Donnerstag decken Wind und PV den größten V Fraunhofer IWES (2009). Für 40 Prozent Erneuerbare er- Teil der Stromnachfrage ab, fossile Kraftwerke werden kaum benötigt rechnet VDE (2012a) einen Bedarf an 10 bis 15 GW Kapazität, die mit über 8.000 Volllaststunden im Jahr fast durchgän- • wischen Donnerstagnachmittag und Sonntagvormittag wer- Z gig gebraucht wird, Consentec/r2b (2010a) einen Bedarf von den durchgängig etwa 20 bis 30 GW ergänzende Kraftwerks- kapazität benötigt 25 GW Kapazität, die über 6.000 Volllaststunden im Jahr be- nötigt wird. Für 50 Prozent Erneuerbare errechnet Consentec/ r2b (2010a) 18 GW für über 6.000 Volllaststunden, Fraunhofer Eigene Darstellung basierend auf Agora Energiewende (2012a) IWES (2009) 21 bis 26 GW für über 7.000 Volllaststunden. 9
  12. 12. Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewendechen. Bei steigenden Anteilen von Wind und PV gilt dies bis 2020 auf 25 Prozent erhöht werden. Mittelfristig werdenauch für die wenigen „Grundlastkraftwerke“. In Zukunft diese Anlagen daher einen Großteil der steuerbaren Kraft-werden alle verbleibenden Kraftwerke flexibel betrieben werksleistung in Deutschland ausmachen.17 Während KWK-werden müssen. und Biomasseanlagen im Jahr 2010 nur etwa ein Fünftel zurDie Einspeisung von Wind und Photovoltaik kann niemals steuerbaren Kraftwerksleistung beigetragen haben, werdenganz genau vorhergesagt werden. Sie unterliegt immer einer sie voraussichtlich bereits im Jahr 2020 mehr als ein DrittelPrognoseunsicherheit, die umso größer ist, je weiter in die dieser Leistung erbringen.18 Bei hohen Anteilen von Wind-Zukunft geschaut wird. Die tägliche und stündliche Pro- und Solarstrom gilt daher auch für den Einsatz der KWK-gnose für Wind und Photovoltaik15 kann durch genauere und Biomasseanlagen, dass sie der Stromnachfrage folgenWetterdaten verbessert werden. Durch die richtige Gestal- müssen.tung der Rahmenbedingungen können Erzeuger diese kurz-fristigen Prognosen bei der Einsatzplanung ihrer Kraft- Lastmanagement und Speicher tragenwerke berücksichtigen und somit die Erzeugung optimieren. zur Synchronisation beiWeit schwieriger und mit größerer Unsicherheit behaftetist die langfristige Prognose über ein oder mehrere Jahre im Flexibilitätsoptionen wie Lastmanagement und Pumpspei-Voraus. Besonders das Windaufkommen schwankt von Jahr cher werden helfen, den zukünftigen Kraftwerkspark effizi-zu Jahr stark. 2010 beispielsweise lag daher die Stromer- ent zu nutzen: Durch Lastmanagement wird Stromnachfragezeugung aus Windkraftanlagen in Deutschland an Binnen- in die Zeiten verschoben, in denen besonders viel Wind undstandorten um 25 Prozent, in Küstennähe um 15 Prozent Sonne zur Verfügung steht. In denselben Zeiten nehmenunter dem Durchschnitt der letzten zehn Jahre.16 Weil der Pumpspeicher Strom auf; sie geben ihn wieder ab, wennnicht-erneuerbare Kraftwerkspark für die windschwachen wenig Wind weht und die Sonne nicht scheint. DadurchJahre ausgelegt werden muss, wird er in windstarken Jahren werden teure An- und Abfahrvorgänge der Kraftwerke ver-geringer ausgelastet. ringert, die Nutzung der günstigsten Kraftwerke optimiert und die Gesamtsystemkosten minimiert.Kraft-Wärme-Kopplung und Biomassemüssen mittelfristig nach dem Strombedarfbetrieben werdenDer Einsatz von Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung(KWK) und von Biomassekraftwerken richtet sich heute inder Regel nicht nach dem Strombedarf. Vielmehr werdenKWK-Anlagen wärmegeführt betrieben, das heißt, wennWärme benötigt wird, produziert die Anlage „nebenbei“ auchStrom. Und die meisten Biomasseanlagen laufen im Dauer-betrieb, weil sie aufgrund der Vergütungsregeln so am wirt- 17 Vgl. Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz, Paragraf 1.schaftlichsten sind. Mittel- bis langfristig wird sich diesändern müssen. Die Stromerzeugung aus KWK-Anlagen soll 18 Vgl. BMU-Leitstudie Erneuerbare Energien (DLR/Fraunhofer IWES/IFnE (2012)), S. 19; die Studie, Szenario 2011 A, be- schreibt für 2010 eine Kapazität von 22 GW KWK und Biomasse,15 Bei Wind Onshore und PV sind bereits viele Lösungen für derartige 90 GW andere Kraftwerke; die erwarteten Kapazitäten für 2020 Aufgaben entwickelt worden. Für die Prognose von Wind Offshore sind 31 GW KWK und Biomasse, 61 GW andere Kraftwerke; zeichnen sich zusätzliche Herausforderungen durch stärkere und für 2040: 30 KWK und Biomasse, 32 GW andere Kraftwerke. schnellere Änderungen und bislang weniger Messpunkte (Bojen) Der Anteil der Biomasse an der gesamten Stromerzeugung ab und erfordern gegebenenfalls neue technische Lösungen. bleibt dabei auf etwa zehn Prozent beschränkt, die Leistung16 Vgl. IWR (2012). von nicht Biomasseanlagen ohne KWK auf etwa 3 GW.10
  13. 13. IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 3Flexibilität gibt es reichlich –nur lohnt sie sich bislang nichtSchwankungen in der Erzeugung (Wind Bei einem Anteil von 50 Prozent Erneuerbarer Energienund PV) erfordern zukünftig eine wesentlich sind Extremfälle zu erwarten, bei denen sich die von steu-höhere Flexibilität des Stromsystems erbaren Kraftwerken zu deckende Last innerhalb von vier Stunden um etwa 40 GW ändert.19 Dies entspricht mehr alsWie bereits unter These 2 gezeigt, muss bei hohen Antei- der Hälfte der heutigen Last in Deutschland. Innerhalb vonlen von Wind- und Solarstrom das restliche Stromsystem einer Viertelstunde sind Laständerungen von bis zu 6 GWsehr flexibel reagieren. In Abbildung 3 ist ein solcher Fall zu erwarten. Dieser Bedarf an Flexibilität wird in Zukunftzu sehen: Zeitgleich mit dem Rückgang der Erzeugung aus gänzlich neue Herausforderungen an das Stromsystem stel-Photovoltaik lässt der Wind nach. In der Folge müssen die len.steuerbaren Kraftwerke innerhalb weniger Stunden einengroßen Teil der Nachfrage decken. Im ungünstigsten Fall Technische Lösungen zur Flexibilitätkönnte zeitgleich sogar noch die Nachfrage ansteigen – zum sind umfangreich vorhandenBeispiel wenn mit dem Sonnenuntergang ein großer Teilder Bevölkerung nach Hause kommt und elektrische Herde, Der hohe Bedarf an Flexibilität kann durch verschiedeneFernseher und Lichter anschaltet. Flexibilitätsoptionen gedeckt werden: auf Erzeugungsseite, auf Nachfrageseite, durch Speicher oder über Netze. Bei Flexibilitätsanforderungen im Jahr 2022 am steigendem Flexibilitätsbedarf sollten die verschiedenen Beispiel einer Woche im August 3 Optionen in Reihenfolge ihrer gesamtwirtschaftlichen Kos- teneffizienz genutzt werden. Neben dem Netzausbau (siehe Differenz bei Wind und These 4) sind die aus heutiger Sicht wichtigsten Flexibili- GW PV: 30 GW in vier Stunden tätsoptionen folgende: 80 →→Nach Strombedarf betriebene KWK- 60 und Biomasseanlagen Um Flexibilität effizient zu erreichen, sollten unnötige 40 Inflexibilitäten im Stromsystem vermieden werden. Die 20 Kraftwerke, die technisch gut steuerbar sind, sollten so ein- gesetzt werden, dass sie die Erzeugung aus Wind und PV optimal ergänzen. Wie in These 2 beschrieben, ist dies heute Mo Di Mi Do Fr Sa So weder für KWK- noch Biomasseanlagen der Fall. In Zu- • onnerstags von 10 bis 13 Uhr wird die Stromnachfrage fast D kunft werden sie dagegen einen großen Teil des steuerbaren vollständig durch Wind und PV gedeckt Kraftwerksparks ausmachen; zukünftig werden sich beide • b 13 Uhr lassen Wind und Sonneneinstrahlung nach, so dass A Technologien neben dem Wärme- vor allem am Strombedarf um 17 Uhr etwa 30 GW ergänzende Kraftwerkskapazität benö- tigt werden ausrichten müssen. Technisch ist dies unproblematisch und Eigene Darstellung basierend auf Agora Energiewende (2012a) 19 Vgl. IAEW/Consentec (2011), S. 17; betrachtet wurde hier ein Szenario mit 50 Prozent Erneuerbarer Energien in 2030. 11
  14. 14. Agora Energiewende | 12 Thesen zur Energiewendemit relativ geringen Kosten verbunden. Bei KWK-Anlagen kraftwerken könnte ihre Leistung von 10 GW bei laufendemmuss lediglich die Wärme in Speicher oder Fernwärmenetze Betrieb auf 2 GW reduzieren (heute: 4 GW).eingespeist werden, was für wenige Stunden ohne Probleme Eine höhere Flexibilität umgerüsteter bestehender sowiemöglich ist (siehe These 6).20 Bei neuen Biomasseanlagen ist neuer Kraftwerke würde auch wesentlich dazu beitragen,eine optimierte Auslegung der Gesamtanlage – beispiels- die erforderliche Mindesteinspeisung aus thermischenweise hinsichtlich des Verhältnisses von Brennstoffspei- Kraftwerken (sogenannte Must-run) zu reduzieren.21cher zur Generatorleistung – erforderlich. →→Erzeugungsspitzen von Wind und PV→→Flexibilisierung fossiler Kraftwerke vermeiden oder für Wärme nutzen (Mindestleistung, Startzeiten) Es kann bei sehr hohen Anteilen von Wind- und SolarstromDer fossile Teil der Stromerzeugung bietet sehr große Flexi- in der Zukunft ökonomisch vernünftig sein, Erzeugungs-bilitätspotenziale. Kohle- und Gaskraftwerke können durch spitzen abzuregeln oder zur Wärmeproduktion zu nutzen.technische und organisatorische Anpassungen flexibilisiert Eine Auslegung des Stromnetzes zum Abtransport auch derwerden: Die Mindestleistung kann verringert, die Last- „letzten“ erzeugten Kilowattstunde wäre unverhältnismäßiggradienten können erhöht und Startzeiten reduziert wer- teuer. Die Netze müssten für Transportkapazitäten ausgelegt Flexibilität fossiler Kraftwerke 4 Optimierungspotenzial (erste Zahl) und heute üblicher Stand (Zahl in Klammern) je 1.000 MW Steinkohle- Braunkohle- Gas- und Dampfkraftwerk Gasturbine kraftwerk kraftwerk Mindestlast MW 200 (400) 400 (600) 300 (500) 200 (500) Maximale Änderung MW 300 (75) 200 (50) 400 (100) 750 (400) der Last in 5 Minuten Anfahrtszeit Kaltstart h 4 (10) 6 (10) 2 (4) 0,1 Eigene Darstellung basierend auf VDE (2012a)den. Die Unterschiede zwischen dem heute üblichen Maß werden, die nur ganz wenige Stunden im Jahr benötigt wer-an ­Flexibilität und dem technischen Optimierungspotenzial den. Wo immer möglich, sollte der Strom, der nicht abtrans-sind in der oben stehenden Tabelle (Abbildung 4) dargestellt. portiert werden kann, sinnvoll verwendet werden: HierfürSo könnte eine optimierte Gas- und Dampfturbine bei- kommt die Nutzung zur Wärmeproduktion in Frage (siehespielsweise innerhalb von zwei Stunden auf volle Leistung auch These 6). Dies kann sowohl über elektrische Heiz-gebracht werden (heute: etwa vier Stunden). Und 10 GW stäbe in Warmwasserspeichern (1 kWh Strom erzeugt 1 kWhbereits laufende Gas- und Dampfturbinen könnten ihre Wärme) oder über Wärmepumpen (1 kWh Strom erzeugtLast innerhalb von fünf Minuten um bis zu 4 GW anpassen etwa 4 kWh Wärme) geschehen.(heute: 1 GW). Eine gleich große Kapazität an Steinkohle- 21 Heute sind je nach Zeitpunkt noch bis zu 25 GW20 Das Aufrüsten mit Wärmespeichern wird seit der Mindesteinspeisung für die Systemstabilität erforderlich, diese Novelle 2012 durch das KWK-Gesetz gefördert. kann jedoch langfristig minimiert werden, vgl. BMU (2012), S. 22.12
  15. 15. IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende→→Lastverschiebung und abschaltbare es aufgrund von hoher Einspeisung von Wind und Photo- Lasten in der Industrie voltaik zu Zeiten niedriger Nachfrage und wegen der feh-Eine weitere kostengünstige Flexibilitätsoption mit gro- lenden Flexibilität des konventionellen Kraftwerksparks fürßem Potenzial stellt das Lastmanagement, vor allem in der fast 100 Stunden zu einer Situation, in der Marktteilneh-Industrie, dar. Die Industrie verbraucht etwa 40 Prozent des mer dafür bezahlt werden mussten, Strom abzunehmen. BisStroms in Deutschland,22 einen wesentlichen Teil davon in 2011 hat sich die Anzahl der Stunden mit negativen Preisengroßen Anlagen mit zentral gesteuerten Prozessen. In vielen um den Faktor zehn reduziert24 – trotz erheblich gesteiger-Fällen ist es technisch leicht möglich, die Stromnachfrage ter Einspeisung von Wind und PV. Offensichtlich haben dieüber einige Stunden zu verschieben: durch Anpassung der Marktteilnehmer sich zusätzliche Flexibilitäten erschlossen.Prozesse sowie gegebenenfalls durch die Installation vonSpeichern für Zwischenprodukte, Wärme, Kälte oder Druck- Kleinteilige Flexibilitätsoptionen aufluft. Das mittelfristig erschließbare technische Potenzial in Haushaltsebene über Smart Meter zuder Industrie wird auf etwa 4,5 GW geschätzt.23 Ebenfalls aktivieren, ist derzeit zu teuergroße und kostengünstig zu erschließende Potenziale sindim Bereich Gewerbe und Handel zu erwarten, wo beispiels- „Kleinteilige“ Flexibilitätsoptionen, die in Haushalten durchweise große Kühlhäuser oder Heizanlagen zentral zu steuern Smart Meter erschlossen werden, sind aus heutiger Sichtoder Wärme und Kälte speicherbar sind. schlichtweg zu teuer. Erst langfristig werden sie einen ef- fizienten Beitrag zum Gesamtsystem leisten können. SieDie Herausforderung liegt nicht in der sollten erst zum Einsatz kommen, nachdem alle kosten­Technik oder ihrer Steuerung sondern günstigeren Optionen ausgeschöpft worden sind. Um bei-in den richtigen Anreizen spielsweise eine Waschmaschine als Flexibilitätsoption nutzen zu können, muss darin ein Steuerungssystem vor-Die hier beschriebenen Flexibilitätsoptionen sind technisch handen sein. Der Haushalt muss über einen Zähler zur Echt-bereits heute verfügbar und können relativ kostengünstig zeitmessung des Stromverbrauchs verfügen, und ein Steu-erschlossen werden. Da es sich um vorwiegend „großteilige“ erungssignal muss vom Strommarkt zur WaschmaschineAnlagen (Kraft-Wärme-Kopplung, Biomasse, industrielle gelangen. Der spezifische Aufwand zur ImplementierungProzesse, große Wärmespeicher) handelt, ist die Steuerung eines solchen Systems ist im Vergleich zu den oben genann-technisch leicht zu lösen – im Gegensatz zu „kleinteili- ten großteiligen Flexibilitätsoptionen sehr hoch. Langfristiggen“ haushaltsnahen Anlagen wie Waschmaschinen oder werden jedoch insbesondere Wärmepumpen und Elektro-Kühlschränken. Die wesentliche Herausforderung liegt hier fahrzeuge auch auf Haushaltsebene relevante verschieb-nicht in der technischen Umsetzung sondern in effizienten bare Lasten erzeugen. Daher ist sicherzustellen, dass bei derAnreizen. Ziel sollte es sein, dass die jeweils kostengüns- Weiterentwicklung dieser Technologien deren Beitrag zurtigste Option zuerst zum Einsatz kommt, wofür sich ein Flexibilisierung des Stromsystems beachtet wird.gleichberechtigter Wettbewerb der Flexibilitäten anbietet.Dabei sollte sowohl die Erzeugungsseite als auch die Nach-frageseite eingebunden werden (siehe auch These 10). Wieschnell Flexibilitätspotenziale erschlossen werden können,wenn die richtigen Anreize vorhanden sind, zeigt die Reak-tion auf die negativen Preise an der Strombörse: 2009 kam22 Vgl. DLR/Fraunhofer IWES/IfnE (2012), S. 20; EWI/GWS/Prognos (2011), S. 37.23 Vgl. VDE (2012b), S. 55. 24 Vgl. EnBW (2012), S. 5. 13
  16. 16. Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 4Netze sind billiger als SpeicherNetze reduzieren Flexibilitätsbedarf: eine Verstärkung der Transportkapazitäten zu den LändernSchwankungen in Erzeugung (Wind und PV) mit besonders kostengünstigen Flexibilitätsoptionen wäreund Nachfrage werden über große ­ istanzen D vorteilhaft, etwa zu den Alpenländern und Skandinavien mitausgeglichen hohen Anteilen an Wasserkraftwerken und Pumpspeichern. Die dortige Produktion von Strom aus WasserkraftwerkenJe größer das durch Stromnetze verbundene Gebiet ist, desto könnte gedrosselt werden, wenn Strom in Deutschland preis-mehr werden Schwankungen in Erzeugung und Nachfrage wert zu kaufen ist. Für Deutschland wäre es günstiger, Stromgepoolt: Während die Erzeugung eines einzelnen Windparks zu verkaufen als zu speichern. Im gegenteiligen Fall, bei gerin-(etwa an der Nordseeküste) sehr stark schwankt, ist die Summe ger Wind- und Solarstromproduktion, kann es günstiger sein,der Erzeugung aller Windanlagen in Deutschland (etwa an der Strom im Ausland zu kaufen als für den Spitzenbedarf aus-Nordseeküste, in Thüringen und in Bayern) sehr viel ausgegli- schließlich eigene Kraftwerke vorzuhalten (siehe Abbildung 5).chener. Dasselbe gilt für die Nachfrage. Auch hier gleichen sichregionale Schwankungen aus. Durch die größere räumlicheVerbindung wird der Bedarf an Flexibilität verringert. Bedeutung von Netzen und Pumpspeichern im Jahr 2022 am Beispiel einer Woche im Februar 5Netze ermöglichen Zugriff auf diekostengünstigsten Flexibilitätsoptionenin Deutschland und Europa GW ~16 GW Netze ~ 9 GW PumpspeicherÜber Netze kann zudem über eine größere Entfernung auf die 80jeweils kostengünstigste Flexibilitätsoption zugegriffen wer- 60den – in Deutschland und Europa. Zum Beispiel können in Zei-ten von sehr viel Wind und Sonne „Überschüsse“ an europäi- 40sche Nachbarn verkauft werden anstatt sie zu speichern oder 20abzuregeln. Mo Di Mi Do Fr Sa SoIm Jahr 2020 werden in Deutschland Überschüsse von bis zu • n einer Woche Anfang Februar gibt es so viel Wind, dass ­ ber I ü22 GW in einzelnen Stunden erwartet, bis 2030 bis zu 41 GW.25 fast zwei Tage ein signifikanter Überschuss entstehtWürde man diesen Bedarf an Flexibilität komplett durch Spei- • ber Netze können in diesem Zeitraum etwa 16 GW Strom­ Ücher decken, wäre dies sehr teuer, zumal die meisten Spei- ­exportiert werdencher nur selten genutzt würden. Durch die Netzanbindung • n bestehenden Pumpspeichern können weitere 9 GW für I etwa fünf Stunden aufgenommen werdenan die Europäischen Nachbarn kann hingegen ein großer Teilder Überschüsse ins Ausland verkauft werden. In Zeiten von • eue Speichertechnologien würden aufgrund ihrer höheren N Kosten nicht zum Einsatz kommen (hinreichender Netzausbauwenig Wind und Sonne in Deutschland kann Strom aus den vorausgesetzt)Nachbarländern zurückgekauft werden. Insofern wirkt eine Eigene Darstellung basierend auf Agora Energiewende (2012a) und TAB (2012)Netzanbindung wie ein „indirekter Speicher“.26 Insbesondere25 Vgl. IAEW/Consentec (2011), S. 20.26 Vgl. Prognos (2012), S. 17.14
  17. 17. IMPULSE | 12 Thesen zur EnergiewendeÜbertragungsnetze reduzieren dadurch die auf mittlere Sicht relativ hoch bleiben. Um die Gesamtsystem-G­ esamtsystemkosten bei relativ geringen kosten gering zu halten, sollten neue Speichertechnologien erstI­nvestitionskosten dann zum Einsatz kommen, wenn die Flexibilitätspotenziale anderer, kostengünstigerer Optionen voll ausgeschöpft sind.Indem sie den Bedarf nach Flexibilität verringern und die je- Neue Speichertechnologien werden als relativ teure Flexibili-weils kostengünstigste Flexibilität zum Einsatz kommen las- tätsoption erst ab einem Anteil von etwa 70 Prozent Erneuer-sen, verringern Stromnetze die Gesamtsystemkosten. Noch barer Energien einen Beitrag zur Begrenzung der Gesamtsys-dazu sind die Kosten für Transportkapazitäten relativ gering: temkosten leisten.In Summe macht der Ausbau der Übertragungsnetze in Europa ­auch langfristig nur etwa sechs Prozent der Gesamtkosten der Lokale PV-Batterie-Systeme können sich – auf-Stromerzeugung aus.27 grund von gesparten Abgaben und ­ teuern – S schon früher betriebs­wirt­schaft­lich rechnenAuch der Aus- und Umbau der Verteilnetze istgünstiger als lokale Speicher Batteriespeichersysteme können in Kombination mit PV-An- lagen dazu beitragen, dass Haushalte oder Unternehmen einenDie gleiche Logik wie für Übertragungsnetze gilt auch für Ver- größeren Teil des dezentral erzeugten Stroms selber nutzen undteilnetze. Durch den Ausbau von Verteilnetzen und die Ver- weniger Strom aus dem Netz kaufen. Dies kann aufgrund vonstärkung der zur Übertragung in Höchstspannungsnetze benö- gesparten Abgaben (Netzentgelte, Steuern, EEG-Umlage, etc.)tigten Transformatoren können lokal auftretende Überschüsse dazu führen, dass sich bereits mittelfristig die Investitionenin angrenzende Regionen oder in das Übertragungsnetz ab- in solche Anlagen aus individueller, betriebswirtschaftlichergeleitet werden. Der Aus- und Umbau der Verteilnetze ist aus Sicht rechnen. Das heißt aber keinesfalls, dass dezentrale Spei-heutiger Sicht um ein Vielfaches kostengünstiger als die lokale cher die gesamten Kosten der Stromerzeugung in DeutschlandSpeicherung mit neuen Speichertechnologien.28 verringern. Dies ist im Wesentlichen dadurch begründet, dass die meisten Abgaben und Steuern zwar pro KilowattstundeNeue Speichertechnologien werden erst verrechnet werden, die Kosten für das Gesamtsystem jedochab einem Anteil von mehr als 70 Prozent durch eine Verringerung der aus dem Netz gekauften Kilo-E­ rneuerbarer Energien erforderlich wattstunden nicht proportional sinken. Zum Beispiel werden Kosten für die Übertragungs- und Verteilnetze und für das Be-Noch für lange Zeit wird der Netzausbau im Vergleich zu neuen reitstellen von gesicherter Leistung durch die Steigerung desSpeichertechnologien die kostengünstigere Option zur Inte- Eigenverbrauchs nicht vermindert, sondern lediglich anders,gration von Erneuerbaren Energien in das Stromsystem sein. nämlich auf die verbleibenden aus dem Netz verkauften Kilo-Neue Speichertechnologien wie Batteriespeicher, adiabate wattstunden verteilt. Vermutlich wird sich kein Eigenheim-Druckluftspeicher oder Power to Gas sollten aus heutiger Sicht besitzer oder Unternehmen vom Stromnetz abkoppeln. Für dieerst langfristig zum Einsatz kommen.29 Aktuell sind die Kosten Auslegung des Netzes ist aber nicht die im Jahr transportiertehierfür prohibitiv hoch. Und sie werden voraussichtlich auch Strommenge, sondern die maximal erforderliche Kapazität ausschlaggebend. Sollte ein Durchbruch in den Herstellungs-27 Vgl. McKinsey (2010), S. 45. kosten von Batteriespeichern gelingen, beispielsweise im Zu-28 Vgl. Consentec/r2b (2010b), S. 36. sammenhang mit einem starken Ausbau der Elektromobilität29 Diese Bewertung entspricht im Wesentlichen der in BMU (2012b) dar- und Skaleneffekten bei Lithium-Ionen-Speichern), so ist mit gestellten Expertenmeinung, ist jedoch durch zwei Faktoren zu relati- einem starken Ausbau von dezentralen Speichern zu rechnen – vieren: Zum einen könnten Speicher bei langfristig verzögertem oder wenn und solange die Kosten für die Infrastruktur des Strom- nur eingeschränktem Netzausbau eine zweitbeste effiziente Option systems nach Kilowattstunden und nicht nach Anschlussleis- darstellen, zum anderen können Durchbrüche in Herstellungskosten für neue Speichertechnologien diese in Zukunft kostengünstiger machen. tung verteilt werden. 15
  18. 18. Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 5Die Sicherung der Höchstlast ist kostengünstigWind und PV können in bestimmten Zeiten ähnlicher Größenordnung wie heute durch andere Optionen(zum Beispiel bei Windflaute im Winter) nicht jenseits von Wind und PV gedeckt werden. Solche steuer-zur ­ icherung der Höchstlast beitragen, ­ aher S d baren Kapazitäten können sowohl auf der Erzeugungsseitesind steuerbare Kapazitäten in ähnlicher durch Kraftwerke, als auch auf Nachfrageseite durch ab-G­ rößenordnung wie heute erforderlich schaltbare Lasten bereitgestellt werden.Wenn in der Stunde der höchsten Last kein Wind weht und Die Höchstlast kann durch gesicherte Leis-keine Sonne scheint, muss die Versorgung trotzdem gesichert tung gedeckt oder durch nachfrageseitigesein – auch, wenn in dieser Stunde noch zusätzlich ein großes Maßnahmen gesenkt werden; fast ein ViertelKraftwerk ausfällt. Die dargebotsabhängigen Energieträger d ­ es Bedarfs (ca. 15 bis 25 GW) fällt nur in sehrWind und Photovoltaik können hier nur einen geringen Bei- w ­ enigen Stunden im Jahr an (200)trag leisten. Abbildung 6 verdeutlicht eine solche Situation.Um eine gleichbleibend hohe Versorgungssicherheit zu Neu in der „Energiewende-Welt“ ist, dass eine große Mengegewährleisten, muss daher in Zukunft eine Höchstlast in an steuerbarer Kapazität erforderlich ist, die lediglich an wenigen Stunden im Jahr benutzt beziehungsweise als Re- Sicherung der Höchstlast im Jahr 2022 am Beispiel serve bereitgehalten wird. Wie in der rechts stehenden einer Woche im November 6 Grafik (Abbildung 7) zu sehen ist, wird bereits für 2020 ein Bedarf von etwa 20 GW steuerbarer Kapazitäten prognos-GW 80 GW 0 GW PV tiziert, die praktisch nicht oder nur an wenigen Stunden im Nachfrage 4 GW Wind Jahr genutzt werden. In der Grafik sind Berechnungen des VDE auf Basis der Annahme von 40 Prozent Erneuerbarer80 Energien im Jahr 2020 dargestellt.60 Auf der unteren Achse sind die Lastbänder in GW dar-40 gestellt, die durchgehenden hellblauen (Jahr 2010) und20 ­violettfarbenen (Jahr 2020) Linien geben für jedes dieser Lastbänder an, an wie vielen Stunden im Jahr die jewei- lige Kraftwerkskapazität in Deutschland benötigt wird. Die Mo Di Mi Do Fr Sa So Lastbänder zwischen 65 und 85 GW werden nach diesen Berechnungen in weniger als 100 Stunden im Jahr genutzt. • m Moment der höchsten Last von 80 GW (beispielsweise I an einem Donnerstag im November um 19 Uhr) gibt es keine Diese 20 GW entsprechen etwa einem Viertel der gesam- Sonne und während einer Windflaute nur ca. 4 GW Erzeugung ten erforderlichen Kraftwerkskapazität von ca. 80 GW. Eine aus Wind Vielzahl anderer Studien kommt zu sehr ähnlichen Ergeb- • llein für den möglichen Fall, dass genau in diesem Moment A gar kein Windstrom erzeugt wird, muss hinreichend steuerbare nissen – je nach Annahmen werden 14 bis 27 GW Gastur- Kapazität vorgehalten werden binen oder andere Optionen zur Bereitstellung steuerbarer • twa ein Viertel der gesamten steuerbaren Kapazität wird nur E Kapazität für nur wenige Stunden im Jahr benötigt.30 für diesen Fall – in wenigen Stunden im Jahr – vorgehalten Eigene Darstellung basierend auf Agora Energiewende (2012a) 30 Vgl. Consentec/r2b (2010a), S. 78f; Fraunhofer IWES (2010), ­ . 94; S TAB (2012), S. 103; ECF (2010), Appendix Generation, S. 16.16
  19. 19. IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende Bedarf an steuerbaren Kapazitäten zur Deckung der Höchstlast 7 9000 8000 In 2020 werden ca. 20 GW steuer- 7000 bare Kapazitäten benötigt, die in Volllaststunden 2020 6000 weniger als 200 Stunden einge- 5000 setzt werden 4000 3000 Volllaststunden 2010 2000 1000 Volllaststunden 2020 0 0 -2 2 -5 5 -7,5 7,5 -10 65 -70 70 -75 75 -80 80 -85 10 -15 15 -20 20 -25 25 -30 30 -35 35 -40 40 -45 45 -50 50 -55 55 -60 60 -65 Residuallast in GW Eigene Darstellung basierend auf VDE (2012a)Gasturbinen können diesen Bedarf kosten- Auf Erzeugungsseite kommen dabei alte, bereits ausge-günstig decken (35 bis 70 Millionen Euro im musterte Kraftwerke oder Kraftwerksblöcke sowie kleinereJahr pro GW), abschaltbare Lasten oder ausge- Diesel- und Gasmotoren, wie sie häufig zur Notstromver-musterte Kraftwerke eventuell noch günstiger sorgung eingesetzt werden, in Frage. Einen nach Erfahrun- gen in anderen Ländern vielversprechenden und kosten-Dieser Bedarf an Maßnahmen zur Deckung der Höchstlast, günstigen Beitrag kann zudem die Nachfrageseite leisten,der für Zeiten zur Verfügung stehen muss, in denen eine etwa durch abschaltbare Lasten in der Industrie. In den USAhohe Last auf eine minimale Einspeisung von Wind und PV haben sich diese steuerbaren Kapazitäten als sehr kosten-trifft, muss nicht durch teure, „reguläre“ Kraftwerke ge- günstige Option erwiesen (siehe These 10).deckt werden. Vielmehr können hier kostengünstige offeneGasturbinen eingesetzt werden. Solche Gasturbinen werden Durch den europäischen Verbund wird dieseit vielen Jahren zur Stromversorgung in Zeiten von Spit- S ­ icherung der Höchstlast einfacher undzenlasten benutzt und können in weniger als zehn Minuten ­kostengünstigerihre volle Leistung erreichen. Aufgrund ihrer relativ gerin-gen Effizienz – etwa 30 Prozent Wirkungsgrad im Gegen- Noch kostengünstiger wird die Deckung der Höchstlastsatz zu etwa 60 Prozent bei einer Gas-und-Dampf-Tur- durch ein Pooling mit anderen europäischen Ländern. Zumbine – und den damit verbundenen hohen Brennstoffkosten einen ist die gemeinsame Höchstlast mehrerer Länder, dieeignen sich diese offenen Gasturbinen nicht für den Einsatz ohne Wind und Photovoltaik zu decken ist, geringer als diezur dauerhaften Stromproduktion. Um die Höchstlast in der Summe der Höchstlasten der einzelnen Länder, da dieseneuen Energiewende-Welt in nur sehr wenigen Stunden im nicht genau zur gleichen Zeit erreicht werden: Die Lastkur-Jahr zu decken, stellen sie jedoch eine kostengünstige Mög- ven sind zeitlich versetzt, und die fluktuierende Erzeugunglichkeit dar. Die zu erwartenden Kosten für die Bereithal- erreicht nicht in allen Ländern zeitgleich ihre minimaletung pro GW pro Jahr liegen bei 35 bis 70 Millionen Euro.31 Produktion. Zum anderen können die Nachbarstaaten auf die jeweils kostengünstigsten Optionen gemeinsam zugrei-Grundsätzlich können auch andere Optionen diese Funktion fen – unabhängig davon, ob dies abschaltbare Lasten, aus-erfüllen – sofern sie das gleiche Niveau an Sicherheit bieten. gemusterte Kraftwerke oder neue offene Gasturbinen sind. Dadurch werden die gesamten Kosten für alle teilnehmen-31 Vgl. TAB (2012), S. 114; BMU (2012b), S. 21. den Länder gesenkt. 17
  20. 20. Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 6Die Integration des Wärmesektors ist sinnvollDer Wärmesektor bietet enorme Prozentualer Anteil von Strom und Wärme am gesamtenFlexibilitätspotenziale Endenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2020 8Bei der Anpassung des Stromsystems an die fluktuierendeErzeugung aus Windkraft und Solarenergie ist es wichtig, 25% Stromdie Interaktionen mit anderen Bereichen im Auge zu behal- x2ten. Zukünftig wird besonders der Wärmesektor eine wich-tige unterstützende Rolle bei der Umgestaltung des Strom-sektors spielen, und zwar aus folgenden drei Gründen: 47% Wärme→→Er ist doppelt so groß wie der Stromsektor; Gas und Öl müssen zur Erreichung der Klimaziele (fast) voll- ständig ersetzt werden Eigene Darstellung basierend auf ECN (2011)Der gesamte Endenergieverbrauch im Wärmesektor ist inDeutschland etwa doppelt so groß wie der im Stromsektor. Die können relativ kostengünstig für den Bedarf von wenigenrechts stehende Grafik (Abbildung 8) verdeutlicht diese Zahlen Stunden oder Tagen ausgelegt werden, die Energieverlustein einer Prognose für 2020.32 Um das Emissionsminderungs- sind im Vergleich zur Speicherung von Strom gering. Kälteziel der Bundesregierung von minus 80 bis 95 Prozent Treibh- zur Kühlung von Lebensmitteln in Gewerbe und Han-ausgase bis 2050 zu erreichen, müssen langfristig sowohl der del kann ebenfalls relativ kostengünstig und mit geringenWärmeverbrauch reduziert als auch die Brennstoffe Öl und Gas Energieverlusten über kurze Zeiträume gespeichert werden.im Wärmesektor (fast) vollständig durch Erneuerbare Energienersetzt werden. Aufgrund des beschränkten Biomassepoten- →→Wärme wird vor allem im Winter benötigt, wenn daszials (siehe These 1) ist darüber hinaus davon auszugehen, dass Windaufkommen hoch istÖl und Gas nur zu einem geringen Maß durch biogene Treib- Der größte Teil des Wärmebedarfs in Deutschland entstehtstoffe ersetzt werden können. Langfristig müssen insofern in den Monaten Oktober bis April. Wie in der rechts ste-sowohl der Wärme- als auch der Transportsektor verstärkt henden Grafik (Abbildung 9) zu sehen ist, liegt gerade inauf den Energieträger Strom – erzeugt im Wesentlichen durch diesen Monaten auch der Schwerpunkt der Erzeugung vonWind und Photovoltaik – zurückgreifen. Windstrom. Diese Korrelation ist vorteilhaft, da aus heutiger Perspektive Windstrom die für den Norden Europas kosten-→→Wärme ist im Gegensatz zu Strom gut speicherbar günstigste Option ist.Im Gegensatz zur Energieform Elektrizität ist Wärme gutspeicherbar. Wärme für den Haushaltsbedarf (Warmwasserund Raumwärme) kann zum Beispiel sehr einfach in einemisolierten Wassertank gespeichert werden, der im Haushalt,auf städtischer Ebene im Rahmen eines Fernwärmenetzesoder im Rahmen einer dezentralen kommunalen Nahwär-meversorgung vorgehalten wird. Solche Wärmespeicher32 Vgl. ECN (2011).18
  21. 21. IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende Heizbedarf und Windstromerzeugung in große Flexibilität, indem sie entweder mit fossilen Brenn- Deutschland im monatlichen Verlauf 9 stoffen oder mit Strom Wärme erzeugen: In Zeiten von viel Wind und Sonne, wenn die Strompreise niedrig sind, wird Stromerzeugung Temperaturdifferenz Strom benutzt, in Zeiten von wenig Wind und Sonne – und (TWh) (°Celsius) 5,0 20 damit steigenden Strompreisen – Gas oder Öl.4,0 15 3,0 Langfristig werden die beiden Sektoren noch stärker über 10 den gemeinsamen und austauschbaren Brennstoff Erdgas/2,0  5 Biogas/Power to Gas verbunden. Dieser Brennstoff kann 1,0 flexibel zur zentralen oder dezentralen Stromerzeugung, zur0,0  0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Strom- und Wärmeerzeugung in KWK-Anlagen oder Block- Heizbedarf heizkraftwerken oder in Heizsystemen zur alleinigen Wär- Windstromerzeugung (Abweichung der monatlichen (TWh pro Monat, Durchschnittstemperatur von meerzeugung benutzt werden. Der besondere Vorteil liegt Durchschnitt 2003 bis 2008) 20°  Celsius) hierbei in der möglichen Speicherung über lange Zeiträume, Eigene Berechnungen basierend auf FhG ISE/ISI (2009) und DWD (2012) wofür bereits heute eine umfangreiche Infrastruktur vor- handen ist (Kavernen und Pipelinenetz).KWK verbindet schon heute den Strom- mitdem Wärmesektor; mittelfristig kommen beihohem Windaufkommen bivalente Heizsys-teme, die sowohl Brennstoffe als auch Stromnutzen können, zum Einsatz; langfristige In-tegration über einen gemeinsamen Brenn-stoff: Erdgas/Biogas/Power to GasDurch Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung sind diebeiden Sektoren Strom und Wärme bereits heute verbun-den: KWK-Anlagen produzieren gleichzeitig Strom undWärme und können durch einfache technische Aufrüstungin die Lage versetzt werden, sich sowohl nach dem Wärme-als auch nach dem Strombedarf zu richten (These 3). Diesgeschieht in erster Linie durch das Errichten eines Wär-mespeichers – wenn wenig Wind weht, aber keine Wärmebenötigt wird, produziert das Kraftwerk Strom, die Wärmewird gespeichert. Diese Möglichkeit der Integration wirdbereits heute von Stadtwerken und anderen Stromerzeu-gern implementiert. So werden zum Beispiel in Mannheim,Flensburg, Lemgo und Hamburg Power to Heat-Systeme­geplant und installiert.Mittelfristig werden darüber hinaus bivalente Heizsystemegenutzt werden. Sie verbinden beide Sektoren und bieten 19
  22. 22. Agora Energiewende | 12 Thesen zur EnergiewendeThese 7Der heutige Strommarkt handelt Kilowattstunden –er garantiert keine VersorgungssicherheitAm heutigen Strommarkt werden markt. Es ist das sogenannte Grenzkraftwerk.33 Je nachStrommengen gehandelt (Energy Only) Menge eingespeisten Stroms aus Wind- und Solaranlagen wird also ein Kraftwerk mit geringeren oder höheren Be-Am heutigen Strommarkt handeln Anbieter und Nachfra- triebskosten zum Grenzkraftwerk – dementsprechend vari-ger mit Kilowattstunden, das heißt der Lieferung von Strom ieren auch die Preise an der Strombörse je nach Windange-zu einem bestimmten Zeitpunkt. Dieser Markt wird auch als bot beziehungsweise Sonneneinstrahlung.Energy Only-Markt bezeichnet, da an ihm ausschließlichmit Strommengen gehandelt wird. Die Gewährleistung von Es ist nicht gesichert, dass dieser Strommen-Versorgungssicherheit ist nicht Gegenstand der Vertragsbe- genmarkt genügend Anreize für Neu- undziehungen zwischen den Akteuren. Der notwendige Aus- Bestandsanlagen schafft, um dauerhaft dasgleich zwischen Gesamtnachfrage und -angebot zu jedem öffentliche Gut Versorgungssicherheit zu ge-Zeitpunkt, damit das Stromnetz stabil bleibt, ist Aufgabe der währleistenNetzbetreiber. Es gibt eine intensive Diskussion in der Wirtschaftswissen-Der Strompreis wird – stündlich – durch die schaft, ob die bestehenden Energy Only-Märkte in der LageBetriebskosten des teuersten laufenden sind, Versorgungssicherheit dauerhaft zu gewährleisten.34Kraftwerks bestimmt (Grenzkosten); dieser Gründe, die dagegen sprechen, sind etwa eine mangelndeMechanismus stellt sicher, dass zuerst die Elastizität der Stromnachfrage, ein mögliches Missing Mo-Kraftwerke mit den niedrigsten Betriebskos- ney-Problem bei Kraftwerken mit geringen Betriebszeitenten eingesetzt werden, dann die mit höheren sowie regulatorische Unsicherheiten. Auf der anderen Seite wird argumentiert, dass jede Nachfrage ein Angebot erzeugt.Die Preise auf dem heutigen Strommarkt bilden sich nach Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Frage, ob derdem sogenannten Merit Order-Prinzip am Schnittpunkt Energy Only-Markt die Versorgungssicherheit dauerhaftzwischen Angebot und Nachfrage. Konkret bedeutet dies: gewährleisten kann, durch die ökonomische Theorie nichtDie Energieversorger bieten Strom aus ihren zur Verfügung eindeutig geklärt wird.stehenden Kraftwerken zu einem bestimmten Preis an derBörse an. Dort werden diese Gebote nach dem Preis sor-tiert: Am billigsten ist Strom aus Wind- und PV-Anlagen,dann folgen Wasser-, Atom- und Braunkohlekraftwerke, 33 Der Betreiber eines Grenzkraftwerks wird versuchen, sein Gebot nicht an den eigenen variablen Betriebskosten auszurich-sowie – abhängig von CO2- und Brennstoffpreisen – Kohle- ten, sondern es knapp unterhalb der variablen Betriebskostenund Gaskraftwerke (siehe Abbildung 10). Steigt der Ver- des nach ihm nächsten Kraftwerks in der Merit Order zu plat-brauch, wird Strom aus weiteren Kraftwerken benötigt, um zieren, um so zusätzliche Renditen zu erlösen. In einemdie Nachfrage zu decken. Beginnend mit den niedrigsten Markt mit vielen Kraftwerken mit ähnlicher Kostenstruktur sind diese zusätzlichen Renditen jedoch gering, so dass imBetriebskosten werden also so lange Kraftwerke mit höhe- Allgemeinen der Strompreis fast identisch mit den Grenzkostenren Kosten zugeschaltet, bis die Nachfrage gedeckt ist. Das des letzten zum Einsatz kommenden Kraftwerks ist.jeweils teuerste Kraftwerk, das noch benötigt wird, um die 34 Für die Pro- und Contra-Argumentation zu diesem ThemaNachfrage zu decken, bestimmt den Strompreis am Spot- vgl. Cramton/Ockenfels (2012) und Müsgens/Peek (2011).20
  23. 23. IMPULSE | 12 Thesen zur Energiewende Logik der Strompreisbildung anhand der Merit Order-Kurve10 Zeitpunkt mit wenig Wind und PV Zeitpunkt mit viel Wind und PV Heizöl Heizöl Grenzkosten Grenzkosten EUR/MWh Erdgas EUR/MWh Erdgas Steinkohle Steinkohle Wind, PV, Wind, PV, Wasser Wasser Braunkohle Braunkohle Hoher Kernkraft Strompreis bei wenig Wind und PV Kernkraft Niedriger Strompreis bei viel Wind und PV Kapazität Kapazität GW GW Nachfrage nach Strom Nachfrage nach Strom Eigene DarstellungIn vielen anderen Staaten mit liberalisierten Strommärk- lich schrumpfen wird. Aufgrund des im Rahmen der Ener-ten (zum Beispiel USA, Brasilien, Spanien, Großbritannien, giewende gewollten Zubaus der Erneuerbaren Energien istSüdkorea) haben die Regulierungsbehörden den Schluss vorprogrammiert, dass die Benutzungsstunden der fossilengezogen, zusätzliche Instrumente zur Gewährleistung der Kraftwerke kontinuierlich sinken werden – insbesonderenotwendigen Kraftwerkskapazität einzuführen, da Ver- die der Gas- und Steinkohlekraftwerke, die in der Me-sorgungssicherheit als öffentliches Gut angesehen wird, rit Order hinter den Braunkohlekraftwerken stehen. Hinzubei dem es ein hohes Risiko gibt, dass es der Energy Only- kommt, dass bei wachsenden Anteilen an ErneuerbarenMarkt nicht in ausreichendem Umfang bereitstellt.35 Energien mit Grenzkosten von nahe Null der Strompreis anIn Deutschland hat die Frage notwendiger Ersatzkapazi- der Börse weiter sinken wird.täten zum Erhalt der Versorgungssicherheit eine beson- Es ist vor diesem Hintergrund fraglich, ob Investoren ohnedere Relevanz, da im Zeitraum von 2015 bis 2022 durch den zusätzliche Kapazitätszahlungen neue Kraftwerke in aus-Atomausstieg 12 GW Kernkraftwerkskapazitäten wegfallen reichendem Umfang errichten beziehungsweise bestehendewerden, der größte Teil davon (8 GW) innerhalb des kurzen in ausreichendem Umfang weiter betreiben werden, da-Zeitraums von 2020 bis 2022. mit zu jedem Zeitpunkt die Versorgungssicherheit auf dem bisherigen Niveau gewährleistet ist. Vor dem Hintergrund,Die Energiewende verschärft diese Frage, dass neue Gasturbinen einen Vorlauf für Bau und Geneh-weil Wind und PV den durchschnittlichen migung von zwei bis drei Jahren haben, für neue Gas- undB­ örsenstrompreis und die Auslastung ­ Dampfkraftwerke drei bis fünf Jahre eingeplant werdenfossiler Kraftwerke senken müssen und Kohlekraftwerke noch längere Genehmigungs- und Bauzeiten haben, wird die Politik in der kommendenIm Zuge der Energiewende kommt zu der grundsätzlichen Legislaturperiode eine regulatorische Antwort auf die FrageFrage der Versorgungssicherheit in Energy Only-Märkten der dauerhaften Gewährleistung der Versorgungssicherheithinzu, dass der Markt für fossile Kapazitäten kontinuier- finden müssen.3635 Die eingeführten Kapazitätsmärkte haben verschie- 36 Für einen Überblick über die derzeit diskutierten dene Ausgestaltungsformen und waren bisher unter- Modelle einer Strategischen Reserve, eines umfassen- schiedlich effektiv beziehungsweise effizient. Für ei- den Kapazitätsmarkts beziehungsweise eines fokussier- nen Überblick vgl. Süßenbacher et al. (2011). ten Kapazitätsmarkts vgl. Agora Energiewende (2012b). 21

×