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

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

3. Review and ratcheting-up
17. Januar 2017 3

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?)