Vortrag von Franziska Flachsbarth beim Erneuerbare Energien Kongress, 21.03.2019, Weimar Ein Projekt für den WWF Deutschland unter Mitarbeit von Dr. Felix Chr. Matthes, Franziska Flachsbarth, Charlotte Loreck, Hauke Hermann (Öko-Institut) und Hanno Falkenberg (Prognos AG)

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WWF Stromsystem II
Regionalisierung der erneuerbaren
Stromerzeugung
Beitrag zum Dialogforum 1:
Thüringen regional und dezentral: Unser Strom 2040
Ein Projekt für den WWF Deutschland unter Mitarbeit von
Dr. Felix Chr. Matthes, Franziska Flachsbarth, Charlotte Loreck, Hauke Hermann (Öko-Institut)
Hanno Falkenberg (Prognos AG)

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• Transformationsszenario der Studie „Zukunft Stromsystem – Kohleausstieg
2035. Vom Ziel her denken.“
• Einhaltung eines CO2-Emissionsbudgets im Stromsektor i.H.v. 4 Mrd. t CO2
• konventioneller Kraftwerkspark mit Kohleausstiegpfad
• Sonstige energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen (Preise, Ausland,…)
Hintergrund und Ausgangspunkt der Untersuchung
Entwicklung der Kohlekapazitäten
Jährliche und kumulierte
CO2-Emissionen
Stromsystem II│Erneuerbare Energien Konferenz│Weimar│21.03.2019

3. 3
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• Welche alternativen Wege gibt es für die Umstellung des deutschen
Stromsystems auf erneuerbare Energien?
• unterschiedliche Technologiemixe
• unterschiedliche Regionalisierungsmuster
• unterschiedliche Einsatzstrategien (z.B. Eigenverbrauchsoptimierung)
• Mit welchen Kriterien können die Alternativen bewertet werden?
• technische Machbarkeit
• Flächenbeanspruchung
• Infrastrukturbedarf
• (System-) Kosten
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Leitfragen für die Untersuchung

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• Datenanalysen (Flächen, Verbrauch etc.) auf Ebene der 402 Landkreise
• Energiemarkt- und Netzberechnungen mit dem europaweiten
Strommarktmodell „PowerFlex-Grid EU“ des Öko-Instituts
• Zusatzanalysen zur Ermittlung der Systemgesamtkosten für
Erzeugungsanlagen, Speicher, Netze
• Zentrale Ergebnisse
- regionalisierter Flächenbedarf
- regionalisierte Stromerzeugung
- jährliche und kumulierte CO2-Emissionen
- Infrastrukturbedarf (Übertragungsnetze)
- Systemgesamtkosten
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Methodischer Ansatz

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41
56 65 78 90 99 107
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14
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14
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2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Energiewende-Referenz Fokus Solar
GW
Wind-Offshore
Wind-Onshore
PV (Freifläche)
PV (Dachfläche)
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Aufspannen der Bandbreite: EE-Ausbau in den
Szenarien „Energiewende Referenz“ und „Fokus Solar“
• Stromerzeugung aus Wind und PV liegt in beiden Szenarien: etwa 750 TWh
Energiewende Referenz
Ausbau von Wind und PV im
gleichbleibenden und
ungefähr gleichem Verhältnis
(Ø PV-Anteil 45%)
Fokus Solar
stärkerer PV-Ausbau ab
2030 mit hohen
Eigenverbrauchs-Anteilen,
schwächerer Aus-bau von
Onshore-Wind
(Ø PV-Anteil 58%)

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Aufspannen der Bandbreite: EE-Ausbau in den
Szenarien „Energiewende Referenz“ und „Fokus Solar“
Onshore-
Windkraft
Muster des
schwächeren
Ausbaus
entlastet die
norddeutschen
Regionen mit
gutem
Windangebot
Gebäude-
integrierte PV
Muster des
verstärkten
Ausbaus folgt
Bevölkerungs-
dichte und
Siedlungs-
strukturen
Freiflächen-
PV
Muster des
verstärkten
Ausbaus folgt
dem Solar-
angebot und
geringerer
Bevölkerungs-
dichte

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Bewertungskriterium Technische Machbarkeit:
Keine Jokertechnologien, Ambitionsniveau
• Das Ambitionsniveau des Ausbaus bleibt im Szenario „Fokus Solar“ bis 2025
auf dem heutigen Niveau, im Szenario Energiewende Referenz bis 2040
2025:
Ab 2025 wird im Szenario
Fokus Solar eine Erhöhung
der Zubaurate um etwa 35%
erforderlich.
2045:
Ab 2045 wird im Szenario
Energiewende Referenz eine
Verdopplung der Zubaurate
erforderlich, im Szenario Fokus
Solar fast eine Verdreifachung.

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Deutschland:
• Heute
- 0,5% der Landesfläche für Onshore-Windkraft und 0,04% für PV-Freiflächen
• Im Szenariojahr 2050
- Energiewende-Referenz: 2,3% der Landesfläche für Onshore-Windkraftanlagen
und 0,2% für PV-Freiflächenanlagen
- Fokus Solar: 1,5% der Landesfläche für Onshore-Windkraftanlagen und 0,5%
für PV-Freiflächenanlagen
• Flächenrestriktionen
- 1,7% der Landesfläche für Onshore-Windkraftanlagen weitgehend
restriktionsfrei, 0,7% mit weichen Restriktionen
- 0,9% der Landesfläche für PV-Freiflächenanlagen
- maximal verfügbare Fläche für Aufdachanlagen ist im Szenario „Fokus Solar“ in
2050 mit der Installation von ca. 200 GW vollständig genutzt
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Bewertungskriterium Flächenbeanspruchung:
Wind onshore Energiewende Referenz: Weiche Restriktionen

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Thüringen: leicht unterproportional zum Durchschnitt
• Heute
- 0,4% der Landesfläche für Onshore-Windkraft und 0,04% für PV-Freiflächen
• Flächenrestriktionen (restriktivste Perspektive)
- 1,7% der Landesfläche für Onshore-Windkraftanlagen weitgehend
restriktions-frei, 0,7% mit weichen Restriktionen
- 0,9% der Landesfläche für PV-Freiflächenanlagen
- maximal verfügbare Fläche für Aufdachanlagen ist im Szenario „Fokus Solar“ in
2050 mit der Installation von ca. 200 GW vollständig genutzt
• Im Szenariojahr 2050
- Energiewende-Referenz: 1,6% der Landesfläche für Onshore-Windkraftanlagen
und 0,1% für PV-Freiflächenanlagen
- Fokus Solar: 1,0% der Landesfläche für Onshore-Windkraftanlagen und 0,2%
für PV-Freiflächenanlagen
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Bewertungskriterium Flächenbeanspruchung:
Wind onshore Energiewende Referenz: Weiche Restriktionen

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0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
ZunahmeInvestitionsbedarf(%)
Energiewende-Referenz
Fokus Solar
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Bewertungskriterium Infrastrukturbedarf:
Absoluter Netzausbaubedarf im Szenarienvergleich
Gesamt-Ausbaubedarf
in beiden Szenarien
insgesamt sehr ähnlicher
Zusatzbedarf, Mehrbedarf
ändert sich im Zeitverlauf

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Bewertungskriterium Infrastrukturbedarf:
Zum EE-Ausbau zeitversetzte Pfadabhängigkeit ab 2035/40
Energiewende-Referenz Fokus Solar
Konkreter Netzbedarf
ändert sich hinsichtlich der
strukturellen Schwerpunkte
ab 2035/40: es entstehen
klare Pfadabhängigkeiten

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• Kosten der regenerativen Erzeugungsanlagen
- im Szenario Fokus Solar leicht über denen des Szenarios Energiewende-
Referenz (max. 0,63 Mrd. € jährlich)
- bedingt durch höheren Leistungsbedarf und (leicht) höhere Kosten der PV-
Aufdachanlagen
• Kosten der Speicheranlagen
- im Szenario Fokus Solar leicht über denen des Szenarios Energiewende-
Referenz (max. 0,67 Mrd. € jährlich)
- vor allem bedingt durch den zusätzlichen Bedarf an Batteriespeichern
• Kosten des Übertragungsnetzes
- extrem geringe Unterschiede: Kosten im Szenario Fokus Solar teilweise bis zu
0,17 Mrd. € unter denen des Szenarios Energiewende Referenz, teilweise auch
bis zu 0,15 Mrd. € darüber
• Gesamte Systemkosten
- im Szenario Fokus Solar leicht über denen des Szenarios Energiewende-
Referenz (max. 1,34 Mrd. € jährlich)
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Bewertungskriterium Systemkosten:
Szenario Fokus Solar unwesentlich höher

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Bewertungskriterium Systemkosten:
Szenario Fokus Solar unwesentlich höher
Jährliche Gesamtsystemkosten:
zwischen 60 und 80 Mrd. €
Jährliche Mehrkosten Fokus Solar:
ca. 1 - 1,5 % der gesamten Systemkosten
System-Mehrkosten Fokus Solar
insgesamt: ca. 17 Mrd. €

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• Flächenverfügbarkeit wird zentrale Restriktion (Wind-onshore, Aufdach-PV):
• (nur leichtes) Spannungsfeld zwischen Systemkosten und Flächenbedarf
• Flächennutzung ist ein gesellschaftlicher Aushandlungsprozess
• Erschließung der verfügbaren Dachflächenpotenziale von hoher Bedeutung
(Rolle der Gebäudeeigentümer)
• Kombinierte Flächennutzung sollte politisch aktiver adressiert werden
• Unterstützend für Zielerreichung ist eine frühzeitige Steuerung der regionalen
Verteilung des EE-Ausbaus
• Pfadabhängigkeit des Netzausbaubedarfs vom EE-Ausbaupfad
• Robuste Netzplanung erfordert größere Bandbreite bei der EE-Regionalisierung
• Aber: Zeitversatz von 5-10 Jahren ermöglicht Synchronität der Entscheidung
Stromsystem II│Erneuerbare Energien Konferenz│Weimar│21.03.2019
Zentrale Erkenntnisse
aus den Szenarienanalysen

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Haben Sie noch Fragen?
Franziska Flachsbarth
f.flachsbarth@oeko.de
Tel.: +49-761-452 95-289
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