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Zukunft Stromsystem – Kohleausstieg 2035

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Eine Studie von Öko-Institut und Prognos AG für die Umweltstiftung WWF Deutschland

1 von 22
Zukunft Stromsystem
–
Kohleausstieg 2035
Eine Studie
von Öko-Institut und Prognos AG
für die Umweltstiftung WWF Deutschland
Henrik Maatsch
Der Pariser Klimavertrag
2
 Mit dem Klimaabkommen von Paris wird ein neuer klimapolitischer Zyklus initiiert
• nationale Klimaschutzpläne  ab 2020 alle 5 Jahre „global stocktakes“
 „review and ratcheting-up“  mind. 2 grundlegende Überprüfungen und Anpassungen
bis 2030 zur Zielerreichung der Temperaturbegrenzung auf deutlich unter 2°C
Review and ratcheting-up
17. Januar 2017 3
Zukunft Stromsystem  –  Kohleausstieg 2035
Fragestellungen
5
 Wie kann man ein faires Emissionsbudget ableiten
• für Deutschland
• für den klimapolitisch wichtigsten Sektor, den Stromsektor
 Was bedeutet dies für die Entwicklung des deutschen Stromsektors und
die Kohleverstromung?
• mit Blick auf die technischen Möglichkeiten
• mit Blick auf den regulatorischen Rahmen
• mit Blick auf Versorgungssicherheit etc.
 Welche Schlussfolgerungen können/müssen daraus gezogen werden
• mit Blick auf die strategische und instrumentelle Ausgestaltung eines
Auslaufpfades für die deutsche Kohleverstromung
• mit Blick auf den Ausbau der Alternativen
• mit Blick auf die Einbindung in den europäischen Strommarkt
Ein langfristiges, 2°C-kompatibles und faires
Emissionsbudget für Deutschland
6
Globale und das nationale CO2-Emissionsbudgets
• Pro-Kopf-Verteilung als faires Verteilungsprinzip: 9,9 Mrd. t CO2
• Keine Berücksichtigung historischer Emissionen
• Finanzielle Transfers werden notwendig (historische Verantwortung)
CO2-Budget
global Emissions-
ab 2015 anteil aktuell 2050
1,5°C bei 66 % der Modellläufe 240 4,7 2,7 1,9
1,5°C bei 50 % der Modellläufe 390 7,7 4,4 3,1
1,5°C bei 33 % der Modellläufe 690 13,6 7,7 5,4
2°C mit 66 % Wahrscheinlichkeit 890 17,5 9,9 7,0
2°C mit 50 % Wahrscheinlichkeit 1.000 19,6 11,2 7,8
2°C mit 33 % Wahrscheinlichkeit 1.290 25,3 14,4 10,1
3°C bei 66 % der Modellläufe 2.240 44,0 25,1 17,5
3°C bei 50 % der Modellläufe 2.640 51,9 29,5 20,7
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Bezugsgrößen CO2-Emissionen
für die Anteilsberechnung 2015 2015 2050
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Deutschland 0,799 82 76
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  • 1. Zukunft Stromsystem – Kohleausstieg 2035 Eine Studie von Öko-Institut und Prognos AG für die Umweltstiftung WWF Deutschland Henrik Maatsch
  • 2. Der Pariser Klimavertrag 2  Mit dem Klimaabkommen von Paris wird ein neuer klimapolitischer Zyklus initiiert • nationale Klimaschutzpläne  ab 2020 alle 5 Jahre „global stocktakes“  „review and ratcheting-up“  mind. 2 grundlegende Überprüfungen und Anpassungen bis 2030 zur Zielerreichung der Temperaturbegrenzung auf deutlich unter 2°C
  • 5. Fragestellungen 5  Wie kann man ein faires Emissionsbudget ableiten • für Deutschland • für den klimapolitisch wichtigsten Sektor, den Stromsektor  Was bedeutet dies für die Entwicklung des deutschen Stromsektors und die Kohleverstromung? • mit Blick auf die technischen Möglichkeiten • mit Blick auf den regulatorischen Rahmen • mit Blick auf Versorgungssicherheit etc.  Welche Schlussfolgerungen können/müssen daraus gezogen werden • mit Blick auf die strategische und instrumentelle Ausgestaltung eines Auslaufpfades für die deutsche Kohleverstromung • mit Blick auf den Ausbau der Alternativen • mit Blick auf die Einbindung in den europäischen Strommarkt
  • 6. Ein langfristiges, 2°C-kompatibles und faires Emissionsbudget für Deutschland 6 Globale und das nationale CO2-Emissionsbudgets • Pro-Kopf-Verteilung als faires Verteilungsprinzip: 9,9 Mrd. t CO2 • Keine Berücksichtigung historischer Emissionen • Finanzielle Transfers werden notwendig (historische Verantwortung) CO2-Budget global Emissions- ab 2015 anteil aktuell 2050 1,5°C bei 66 % der Modellläufe 240 4,7 2,7 1,9 1,5°C bei 50 % der Modellläufe 390 7,7 4,4 3,1 1,5°C bei 33 % der Modellläufe 690 13,6 7,7 5,4 2°C mit 66 % Wahrscheinlichkeit 890 17,5 9,9 7,0 2°C mit 50 % Wahrscheinlichkeit 1.000 19,6 11,2 7,8 2°C mit 33 % Wahrscheinlichkeit 1.290 25,3 14,4 10,1 3°C bei 66 % der Modellläufe 2.240 44,0 25,1 17,5 3°C bei 50 % der Modellläufe 2.640 51,9 29,5 20,7 3°C bei 33 % der Modellläufe 3.090 60,7 34,6 24,2 Bezugsgrößen CO2-Emissionen für die Anteilsberechnung 2015 2015 2050 Gt CO2 Welt 40,644 7.347 9.725 Deutschland 0,799 82 76 Anteil Deutschland 2,0% 1,1% 0,8% CO2-Budget Deutschland Bevölkerungsanteil Gt CO2 Bevölkerung Mio.
  • 7. Ein langfristiges, 2°C-kompatibles und faires Emissionsbudget für den Stromsektor 7 Nationale und sektorale CO2-Emissionsbudgets • Stromsektor: 352 Mio. t CO2 in 2015: 42% der nationalen CO2-Emissionen • Berücksichtigung von Prozessemissionen (sehr hohe Vermeidungskosten) würde den Anteil des Stromsektors am nationalen Budget verringern • CO2-Emissionsbudget des Stromsektor CO2 ab 2015: 4,0-4,2 Mrd. t CO2 • Klimaschutz-Szenario (MWMS, -8 Mio. t CO2 p.a. bis 20235) im Projektionsberichtes der BuReg „bricht“ CO2-Budget bereits 2029 (kum. 4088 Mio. t CO2) CO2-Budget CO2-Emissionen national Stromsektor ab 2015 2015 aktuell reduziert 1,5°C bei 66 % der Modellläufe 2,7 0,352 1,1 1,1 1,5°C bei 50 % der Modellläufe 4,4 0,352 1,9 1,7 1,5°C bei 33 % der Modellläufe 7,7 0,352 3,3 3,1 2°C mit 66 % Wahrscheinlichkeit 9,9 0,352 4,2 4,0 2°C mit 50 % Wahrscheinlichkeit 11,2 0,352 4,7 4,5 2°C mit 33 % Wahrscheinlichkeit 14,4 0,352 6,1 5,8 3°C bei 66 % der Modellläufe 25,1 0,352 10,6 10,0 3°C bei 50 % der Modellläufe 29,5 0,352 12,5 11,8 3°C bei 33 % der Modellläufe 34,6 0,352 14,7 13,8 Emissionsanteil Gt CO2 CO2-Budget Stromsektor
  • 8. Der deutsche Stromsektor Die bisherigen Trends 8 CO2-Emissionen des deutschen Stromsektors, 1990-2015 • Stromsektor repräsentiert 37% / 42% der gesamten THG- /CO2-Emissionen • Stromerzeugung aus Braun- (48%) & Steinkohle (32%) dominieren 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Mio.tCO2 Sonstige Energieträger Erdgas Steinkohle Braunkohle Daten für 2015 sind vorläufig und teilweise geschätzt
  • 9. Der deutsche Stromsektor Implikationen der Altersstruktur 9 Struktur der deutschen Kohlekraftwerksflotte • Braunkohle: dominiert von Kohorten der 1970er & der späten 1990er Jahre • Steinkohle: dominiert von Kohorten 1985-1995 & 2013-2015 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1 2 3 4 5 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 GW(kumuliert) GW Braunkohlekraftwerke (Jahreskohorten) Steinkohlekraftwerke (Jahreskohorten) Steinkohlekraftwerke (kumuliert) Braunkohlekraftwerke (kumuliert)
  • 10. Die unterschiedlichen Ansätze Vergleichende Analyse der Ergebnisse 10 Kumulative CO2-Emissionen ab 2015 • Laufzeitbegrenzungen allein reichen zur Einhaltung des Budgets nicht aus • Ambitionierter Ausbau der Erneuerbaren ist notwendig 3.3 4.6 3.9 4.9 4.3 5.3 4.6 4.0 0 1 2 3 4 5 6 7 Erneuerbare sehr ambitioniert Erneuerbare EEG 2017 Erneuerbare ambitioniert Erneuerbare EEG 2017 Erneuerbare ambitioniert Erneuerbare EEG 2017 Erneuerbare ambitioniert Erneuerbare ambitioniert Kohle Schnell- ausstieg Kohle Laufzeit 20a Kohle Laufzeit 25a Kohle Laufzeit 30a Kohle Laufzeit 30a CO2-Opt. ab 21. Jahr Mrd.tCO2 Andere Fossile Erdgas Steinkohle Braunkohle
  • 11. Nach einer Vielzahl von Szenarioanalysen Der Transformations-Ansatz 11  Kernelemente eines robusten Auslaufpfades: • Transformations-Szenario: Kombination aus Kapazitätsmanagement und einem CO2-optimierten Betrieb älterer Kohlekraftwerke  Begrenzung der Betriebsdauer für Braun- und Steinkohlekraft-werke auf maximal 30 Jahre  Optimiertes Erzeugungsregime ab dem 21. Betriebsjahr mit einer Emissionsbegrenzung auf 450 g CO2/kWh bei einer Auslastung von 85% (nach dem Vorbild des britischen Emissions Performance Standards), also 3,35 t CO2/kW  Abschaltung aller Kohlekraftwerke bis Ende 2035  Ambitionierter Ausbau der Stromerzeugung auf Basis erneuerbarer Energien als nach dem EEG 2017 (NEP 2030) vorgesehen
  • 12. Der Transformationsansatz Ergebnisse (1) 12 Kohle-Kraftwerksleistung im Transformations-Szenario • Begrenzung der kurzfristigen Stilllegungen älterer Kohlekraftwerke • Verstetigung des Auslaufprozesses für Braunkohle 0 5 10 15 20 25 2015 2020 2025 2030 2035 GW Braunkohlekraftwerke Transformations-Szenario Steinkohlekraftwerke Transformations-Szenario Braunkohlekraftwerke 20 Jahre Steinkohlekraftwerke 20 Jahre Braunkohlekraftwerke 25 Jahre Steinkohlekraftwerke 25 Jahre Braunkohlekraftwerke 30 Jahre Steinkohlekraftwerke 30 Jahre Ohne Sicherheitsbereitschaft bzw. Ohnehin-Stilllegungen
  • 13. Der Transformationsansatz Ergebnisse (2) 13 Stromaufkommen für Deutschland • Ambitionierter Ausbau der Erneuerbaren muss Kohleauslaufpfad ergänzen • Weniger Erdgas-Erzeugung bzw. weniger Stromimporte als bei Alternativen -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 TWh Andere Erneuerbare Biomasse Solar (PV) Offshore-Wind Onshore-Wind Wasserkraft Andere Fossile Erdgas Steinkohle Braunkohle Kernenergie Nettostromimporte
  • 14. Der Transformationsansatz Ergebnisse (3) 14 Kumulative CO2-Emissionen ab 2015 • Kumulative Emissionen von 4.0 Mrd. t CO2: konsistent zum 2°C-Budget • Deutliche Kurzfrist- und danach stetige Emissionsminderungen sind zentral 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Mrd.tCO2(kumuliert) Mio.tCO2(jährlich) Andere Fossile Erdgas Steinkohle Braunkohle Kumulierte CO2- Emissionen
  • 15. Der Transformationsansatz Ergebnisse (4) 17. Januar 2017 15 Braunkohle-Reserven & -Bedarf: CO2-Emissionen • Gesamte Reserven repräsentieren 4.6 Mrd. t CO2, mehr als das Budget • Bedarf im Transformation-Szenario: 42% der Reserven mit RBP 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Reserven Mit Rahmenbetriebsplan Bedarf im Transformations-Szenario Mrd.tCO2(kumuliert) Helmstedter Revier Lausitzer Revier Mitteldeutsches Revier Rheinisches Revier CO2-Emissionsbudget ab 2015 - für den gesamten Stromsektor .
  • 16. Ein Auslaufpfad für die Kohleverstromung Strategische Ansätze (1) 17. Januar 2017 16  Element 1: Beschleunigter Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien  Element 2: Stilllegung aller Kohlekraftwerke nach einer Laufzeit von maximal 30 Jahren  Element 3: Stilllegung aller Kohlekraftwerke Ende 2035  Element 4: Kombination aus eine Strategie von Anlagenstilllegungen (auf der Basis von Laufzeiten) und CO2- optimiertem Betrieb für mittelalte Kohlekraftwerke (mit Laufzeiten von mehr als 20 Jahren) auf der basis eines Anlagen-Emissionsbudgets von 3,35 t CO2/kW
  • 17. Ein Auslaufpfad für die Kohleverstromung Strategische Ansätze (2) 17. Januar 2017 17  Element 5: Zurückführung der hohen Nettostromexporte Deutschlands auf ausgeglichene Niveaus und Vermeidung hoher Nettostromimporte zur Gewährleistung der ökologischen Integrität des Kohle-Auslaufpfades  Element 6: Überprüfung der bestehenden Mechanismen zur Gewährleistung von Systemstabilität und Versorgungs- sicherheit im Kontext der Kohle-Auslaufstrategie  Element 7: Anpassung des regulativen Rahmens für die Braunkohleförderung, mit dem die Mittel zur Deckung der Renaturierungskosten im Kontext eines deutlich geringeren Braunkohlebedarf gesichert werden können  Element 8: Initiierung umfassender Analysen zu regional- wirtschaftlichen Folgen des Ausstiegs aus der Braunkohle- förderung und möglichen Anpassungsmaßnahmen
  • 18. Henrik-W. Maatsch WWF Germany Policy Advisor Climate & Energy henrik.maatsch@wwf.de www.wwf.de © 2011, WWF. All photographs used in this presentation are copyright protected and courtesy of the WWF-Canon Global Photo Network and the respective photographers. Vielen Dank!
  • 19. 17. Januar 2017 19 Backup
  • 20. Modellanalysen Rahmenannahmen 17. Januar 2017 20 Erneuerbare Energien: Entwicklungsvarianten • Ausbaupfade: EEG 2017/NP2030, ambitioniert und sehr ambitioniert • Signifikante Differenzen für PV, Onshore- und Offshore-Wind 0 200 400 600 800 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 TWh GW Wasser (ohne PSW) Wind onshore Wind offshore Solar (PV) Biomasse Andere Erneuerbare Bruttostromverbrauch* → Trends historisch/Referenz EEG 2017 ambitioniert hoch ambitioniert * ohne Eigenverbrauch der Kraftwerke Historische Daten Projektion
  • 21. Die unterschiedlichen Ansätze Vergleichende Analyse der Ergebnisse 17. Januar 2017 21 Großhandelspreise (bezogen auf var. Kosten Erdgas-GuD) • Sicherung von Kapazitäten begrenzt Großhandelsmarkt-Effekte • Ausbau erneuerbarer Energien bestimmt die Langfristeffekte 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% 180% 200% 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 GrenzkostenGuD=100% Schnellausstieg, Erneuerbaren-Ausbau sehr ambitioniert Laufzeitbegrenzung 20a, EEG 2017 Laufzeitbegrenzung 20a, Erneuerbaren-Ausbau ambitioniert Laufzeitbegrenzung 25a, EEG 2017 Laufzeitbegrenzung 25a, Erneuerbaren-Ausbau ambitioniert Laufzeitbegrenzung 30a, EEG 2017 Laufzeitbegrenzung 30a, Erneuerbaren-Ausbau ambitioniert Transformations-Szenario, Erneuerbaren-Ausbau ambitioniert
  • 22. Ein Auslaufpfad für die Kohleverstromung Vielfältige Umsetzungsansätze möglich 17. Januar 2017 22  Element 1: Ordnungsrechtliche Regelung des End-datums 2035 für die Kohleverstromung in Deutschland  Element 3: Regelung der Laufzeitbegrenzung von Kohlekraftwerken auf 30 Jahre • Option 1: ordnungsrechtliche Regelung • Option 2: Kompensationsmodelle (Verursacherprinzip?) • Spezifische Regelungen: Behandlung von kohlegefeuerten KWK-Anlagen und Härtefallregelungen  Element 3: Verpflichtung zum CO2-optimierten Betrieb nach 20 Jahren Betriebszeit • Option 1: ordnungsrechtliche Regelung • Option 2: Mindestpreis (für Stromerzeuger) im EU ETS • Option 3: Selektive Mindestpreise für Altanlagen im EU ETS • Option 4: Kompensationsmodelle (Verursacherprinzip?)