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Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global

Auftraggeber bzw. Förderer: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

Kooperation: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), Ingenieurbüro für neue Energien (IfnE), DLR (Projektleitung)

Laufzeit: Januar 2009 bis März 2012 (abgeschlossen)

Ansprechpartner:  Dr. Thomas Pregger

Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung von Szenarien, aus denen sich Non-Regret Strategien für den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland unter Berücksichtigung der übergeordneten nationalen und europäischen Ziele im Hinblick auf Klimaschutz, Versorgungssicherheit und internationale Konvergenz ableiten lassen.

Durch unterschiedlichen Detaillierungsgrad der Szenarienanalyse wird auf die durch konkrete politische Zielvorgaben geprägte Zeit bis 2020/2030, auf langfristige Entwicklungen bis 2050 sowie auf die als Orientierung notwendige Entwicklungsperspektive über 2050 hinaus bis zum Ende des Jahrhunderts (2100) eingegangen. Dabei werden sich die zu entwickelnden Szenarien an den Klimaschutzzielen der Bundesregierung sowie an den Zielen zum Ausbau erneuerbarer Energien orientieren. Wichtige Zielgrößen sind das Erreichen des Anteils erneuerbarer Energien am Strommarkt von mindestens 30% bis 2020, von ca. 50% bis zum Jahr 2030, ein Anteil am gesamten Endenergieverbrauch von ca. 50% in 2050 und der langfristige Übergang zu einer vollständig auf erneuerbaren Energien gestützten Energieversorgung.

Aus den Szenarien werden Handlungsstrategien zur Umsetzung abgeleitet. Es werden geeignete Maßnahmen identifiziert, mit denen die vorgegebenen Ziele unter Berücksichtigung der teilweise mehrdimensionalen Zielvorgaben effizient erreicht werden können.

Bei der Entwicklung der Szenarien werden die folgenden Aspekte detailliert betrachtet:

• Eine besondere Bedeutung kommt den technischen und strukturellen Möglichkeiten für integrale Systemlösungen zur verbesserten Integration der erneuerbaren Energien zu. Es werden Maßnahmen insbesondere zur Verstetigung der fluktuierenden Energiequellen Wind und Sonne (Kombikraftwerk, Einspeisemanagement in Verbindung mit Strom- und Energiespeichern) und die Bewertung notwendiger struktureller Maßnahmen wie IKT, Lastmanagement, Gesetzesänderungen etc. erarbeitet und bewertet. Die Kosten und Nutzen der Systemintegration werden analysiert.
• Die Möglichkeiten der Integration eines hohen Anteils fluktuierender erneuerbarer Energien in das Versorgungssystem bis hin zu einer Vollversorgung werden dargestellt. Es werden Anforderungen an die technische und strukturelle Erweiterung der bestehenden Infrastruktur abgeleitet. Dabei wird differenziert zwischen spezifischen Anforderungen auf lokaler, regionaler und überregionaler Ebene. Konzepte für eine dezentrale Vollversorgung mit erneuerbaren Energien auf kommunaler Ebene werden in den Kontext regionaler und überregionaler Ausbaustrategien gestellt. Es werden Strategien erarbeitet, die eine geeignete komplementäre Nutzung dezentraler und überregionaler Ressourcen ermöglicht.
• Die Bedeutung des Stromaustausches und des Stromtransports in Europa für einen weiteren Ausbau erneuerbarer Energien wird aufgezeigt. Dabei wird insbesondere die Nutzung der Wind- und Wasserkraftressourcen in Nordeuropa und der großen Solar- und Windpotenziale in den Mittelmeerländern (Südeuropa und Nordafrika) berücksichtigt. Unter den dort herrschenden solaren Einstrahlungsbedingungen kann mit solarthermischen Kraftwerken regelbarer Strom zur Verfügung gestellt werden, der zur Verstetigung des Stromangebots in einem trans-europäischen Verbundnetz genutzt werden kann. Unter Berücksichtigung technischer, struktureller und politischer Randbedingungen wird eine harmonisierte Wachstumsprojektion für die Mobilisierung des EE-Imports als komplementäre Ergänzung zum Aufbau dezentraler EE-Kapazitäten in Deutschland entwickelt.
• Es werden Kriterien für die Weiterentwicklung des konventionellen Kraftwerksparks erarbeitet, um das komplementäre Zusammenwirken des stetig wachsenden Anteils erneuerbarer Energien mit modernen fossilen Kraftwerken zu gewährleisten. Dabei ist auch das Zusammenwirken der verschiedenen erneuerbaren Energien untereinander auf lokaler und regionaler Ebene auf die Eigenschaften eines optimierten fossilen Kraftwerksparks abzustimmen. Bei der Ausbauplanung des konventionellen Kraftwerksparks ist die zukünftige zeitliche Dynamik des EE-Ausbaus zu berücksichtigen, um ‚Stranded Investments’ zu vermeiden.
• Aufgrund der hohen Wirkungsgrade von Elektromotoren kann durch die Einführung von Elektromobilität die Energieeffizienz im Verkehrssektor deutlich gesteigert werden. Die Anforderungen einer flächendeckenden Elektromobilität mit Strom aus erneuerbaren Energien und den sich ergebenden Wechselwirkungen zwischen dem Strom- und Verkehrssektor werden aufgezeigt. Neben der direkten Nutzung von Strom im Verkehr wird auch die Option der Wasserstofferzeugung aus erneuerbaren Energien als Kraftstoff für den Verkehrssektor berücksichtigt.
• Die nationale Handlungsstrategie wird im Kontext einer europäischen Strategie zum Ausbau erneuerbarer Energien und der zu erwartenden globalen Post-Kyoto Mechanismen eingeordnet.
• Die ökonomischen Wirkungen der Förderinstrumente EEG und EE-Wärme Gesetz werden hinsichtlich ihrer Kosten und ihres Nutzens analysiert.