Modellrechnung von Wärtsilä: Die deutsche Stromversorgung kann bis 2040 Netto-Null erreichen und die Stromkosten um 8 Prozent senken

• Bis zum Jahr 2040 kann Deutschland 422 Millionen Tonnen CO2-Ausstoß einsparen. Das entspricht 57 Prozent seiner Gesamtemissionen im Jahr 2020. Dieses Ziel ist durch den schrittweisen Ausstieg aus der Kohleenergie bis 2030 zu erreichen – acht Jahre eher als aktuell geplant. Die Stromkosten würden dabei um 8 Prozent sinken.

• Deutschland kann energiepolitisch unabhängig bleiben und einen potenziellen Import von 550 TWh Energie vermeiden, wenn es den gegenwärtig für 2038 geplanten Kohleausstieg beschleunigt und auf 2030 vorverlegt. Das würde eine zusätzliche Ersparnis von 77 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen außerhalb von Deutschland bis 2045 bedeuten.

• Energieerzeuger können mehr als 900 Millionen Euro pro Jahr an CO2-Steuer einsparen, wenn der Kohleausstieg bereits 2030 statt erst 2038 vollzogen ist. Die Berechnung basiert auf den aktuellen Kohlenstoffpreisen, die Prognosen zufolge nach 2030 stark ansteigen sollen.

• Die Elektrifizierung der Fernwärmeversorgung kann durch einen schnelleren Kohleausstieg erreicht werden. Die herkömmliche Fernwärmeerzeugung auf Kohlebasis wird dabei durch erneuerbare Energien und flexibles Gas ersetzt.

• Der höhere Investitionsaufwand für einen schnellen Übergang zu vollständig erneuerbarer Energie in Deutschland bis 2040 wird durch Einsparungen bei den operativen Ausgaben kompensiert, die beim langsameren Übergang zu Netto-Null bis 2045 anfallen würden. – Je schneller der Umstieg vollzogen wird, desto niedriger fallen die Stromgesamtkosten aus.

Um den günstigsten Weg in Richtung eines Netto-Null-Stromversorgungssystems in Deutschland aufzuzeigen, hat Wärtsilä Modellberechnungen für zwei Szenarien durchgeführt. Beide Szenarien priorisieren die preisgünstigsten Technologien für erneuerbare Energien und flexible Kapazitäten: Wind- und Sonnenenergie plus Energiespeicherung und flexible Kraft-Wärmekopplungs-Werke (CHP) im Energiemix:

• Das Netto-Null-Szenario “Baseline 2045” geht bei seiner Berechnung davon aus, dass Deutschland den Kohleausstieg bis 2038 realisieren wird. Dabei sollen pro Jahr bis zu 13,5 GW erneuerbare Energien verfügbar gemacht werden. Das Energieversorgungssystem wäre dann im Jahr 2045 CO₂-neutral.

• Das Alternativszenario „Supercharged 2040" geht davon aus, dass Deutschland den Kohleausstieg schon bis 2030 schafft – durch die schnellere Bereitstellung erneuerbarer Energiekapazitäten von bis zu 19,5 GW pro Jahr. Diese Perspektive steht in Übereinstimmung mit dem G7-Beschluss vom Juni 2021, nach dem die Mitgliedstaaten die erforderlichen Maßnahmen für den Kohleausstieg in hoch entwickelten Volkswirtschaften bis 2030 treffen sollen.

Um das Szenario „Supercharged 2040“ zu realisieren, muss erneuerbare Energie, unterstützt durch flexible Energieversorgung (gasbetriebene, flexible Kraft-Wärmekopplungs-Werke (CHP) und Energiespeicherung) bis zum Jahr 2031 um 80 Prozent im Vergleich zum Niveau von 2020 ausgebaut werden.

Die Modellrechnung zeigt: Ein höheres Tempo beim Ausbau erneuerbarer Energien treibt die Stromkosten nicht in die Höhe, sondern kann sie im Vergleich zum aktuellen Kostenniveau tatsächlich sogar reduzieren. Betrachtet man die Gesamtaufwendungen für eine längere Aufrechterhaltung der Energieversorgung durch fossile Brennstoffe – einschließlich der Kohlenstoffpreise, steigender Kohlekosten und nötiger Energieimporte – fallen im beschleunigten Szenario die Gesamtkosten für die Energieproduktion um 8 Prozent niedriger aus.

Jan Andersson, European Market Development Manager bei Wärtsilä Energy und Mitautor des Reports sagt: “Deutschland muss einen Quantensprung beim Ausbau von Technologien für saubere Energie machen, um Kohleenergie bis 2030 zu ersetzen und sein Energieversorgungssystem bis 2040 kohlenstoffneutral zu machen. Unser Report vermittelt jedoch eine klare Botschaft: Deutschland hat die Technologien, um den Kohleausstieg mit Vehemenz voranzutreiben. – Und die Stromkunden werden dabei nicht mehr bezahlen müssen.Sobald erneuerbare Energien und Energiespeicher die primären Stromquellen geworden sind, und mit Unterstützung von flexiblen Kraft-Wärmekopplungs-Werken, wird Deutschland von signifikanten Mehrwerten profitieren – von der Vermeidung von Kosten für Energieproduktion und Kohlenstoff über die Forcierung energiepolitischer Unabhängigkeit bis hin zur Elektrifizierung des Wärmesektors.“Der Bericht zeigt nicht nur den kostengünstigsten Weg zur Dekarbonisierung von Strom, sondern offenbart auch die gravierenden Auswirkungen des Kohleausstiegs auf die Wärmeversorgung. Die Fernwärmesysteme – in Deutschland werden sie gegenwärtig großenteils auf Kohlebasis betrieben – können kostengünstig ersetzt werden, sowohl im Szenario des geplanten Kohleenergieausstiegs im Jahr 2038, also auch in dem von Wärtsilä vorgeschlagenen Ausstieg im Jahr 2030. Für beide Szenarien gilt:

• Innerhalb der nächsten 5 Jahre sind dringend bis zu 6 GW Strom von neuen, gasbetriebenen, flexiblen Kraft-Wärmekopplungs-Werken (CHP) erforderlich, um die durch den Kohleausstieg verursachte Versorgungslücke bei der Heizenergie zu kompensieren. 
• Rund 15 GW Kapazität von neuen, gasbetriebenen, flexiblen Kraft-Wärmekopplungs-Werken (CHP) sind erforderlich, um den Kohleausstieg vollständig auszugleichen und flexible Energiekapazitäten bereitzustellen. Dann können erneuerbare Energien ihre Rolle im Grundlastbereich erfüllen.

Sowohl im Szenario „Baseline 2045“, als auch im Szenario „Supercharged 2040” lösen im Bereich Fernwärmeversorgung elektrische Wärmepumpen die Kohleenergie etwa im Jahr 2029 ab. Im Szenario „„Baseline 2045“ wird die Elektrifizierung der Beheizung zum Großteil durch Kohleenergie betrieben. Dabei werden nach 2030 rund 152 Millionen Tonnen Kohlenstoff erzeugt. Im Szenario „Supercharged 2040”, hingegen, basiert die Elektrifizierung des Wärmesektors auf erneuerbaren Energiequellen wie Wind oder solaren Fotovoltaik-Anlagen. 

Die Studie von Wärtsilä hebt auch die Bedeutung nachhaltiger Kraftstoffe als kohlenstoffneutrale Lösung für die Langzeitspeicherung von Energie hervor. Bis 2040 könnten sie natürliches Gas in flexiblen Kraft-Wärmekopplungs-Werken ersetzen und die Elektrifizierung des Wärmesektors vorantreiben. Sowohl das Szenario mit Netto-Null-Ziel 2040, als auch das Szenario mit Netto-Null-Ziel 2045 zeigen:

• Sobald eine Netto-Emission von Null erreicht wird, ist der Energiemix bei der Fernwärmeproduktion der gleiche: Der größte Anteil der Fernwärme (84 %) wird durch Strom erzeugt. Ein kleiner Anteil (11 %) wird sauber und preisgünstig durch kohlenstoffneutrale, nachhaltige Brennstoffe generiert. Biobrennstoffe werden die restliche Energie liefern.

• In beiden Szenarien sind rund 18 GW Strom aus flexiblen Kraft-Wärmekopplungs-Werken (CHP) erforderlich, um den Bedarf an Heizwärme und flexibler Energieversorgung im Netto-Null-System zu decken.

Håkan Agnevall, CEO und Präsident von Wärtsilä Energy, sagt:

“Unsere Modellrechnungen zeigen: Es ist machbar, alle Energieversorgungssysteme vor 2050 vollständig zu dekarbonisieren. Ein beschleunigter Übergang zu erneuerbarer Grundlastenergie – verbunden mit flexibler Energieversorgung – wird den Volkswirtschaften helfen, zu wachsen.

Wir besitzen sämtliche Technologien, um den Übergang zu Energie mit Null Netto-Emissionen schnell zu schaffen. Die Vorteile von Systemen, die auf erneuerbaren Energien beruhen, sind kumulativ und selbstverstärkend. Je mehr solcher Systeme wir haben, desto mehr profitieren wir. Folglich ist es von höchster Bedeutung, dass Entscheider und Energieerzeuger nun zusammenkommen, um Netto-Null noch in diesem Jahrzehnt Wirklichkeit werden zu lassen.“

Jan Andersson zieht folgendes Fazit: „Die Augen der Welt sind nun auf Deutschland gerichtet. Wenn es den vollständigen Kohleausstieg innerhalb von zehn Jahren schafft und Kohleenergie durch saubere, erneuerbare Grundlastenergie ersetzt, können andere Länder, die jetzt noch auf Kohle angewiesen sind, das Gleiche erreichen.“

Über den Report „Schneller zu Netto-Null“ Die Wärtsilä-Studie berechnet Wege zu einer Energieversorgung mit Null Netto-Emissionen in drei Schlüsselregionen, die von tragender Bedeutung für die anstehenden Verhandlungen auf der UN-Klimakonferenz 2021 (COP26) sind: Deutschland, Indien und Kalifornien. Zusätzlich zu den weitreichenden Modellberechnungen für diese Energieversorgungssysteme enthält der Bericht auch Schlüsselerkenntnisse aus Modellberechnungen, die Wärtsilä für andere Länder wie Australien, Chile und Großbritannien durchgeführt hat. Energieversorgungssysteme sind sehr unterschiedlich. Dennoch zeigen die Modellberechnungen, dass die in der Studie betrachteten Länder bzw. Bundesstaaten ihre vorhandenen erneuerbare Energien so ausbauen können, dass sie die tragende Rolle bei der Deckung des Energiebedarfs für die Grundlast übernehmen können. Dazu werden flexible Energiekapazitäten, Energiespeicherung und flexible Kraft-Wärmekopplungs-Werke genutzt. Was hervorzuheben ist: Die aufgezeigten Wege zur Dekarbonisierung treiben die Stromkosten nicht in die Höhe. Tatsächlich können sie die Stromkosten im Vergleich zum aktuellen Kostenniveau sogar reduzieren. Trotz unterschiedlicher Ausgangssituationen besitzen die in der Studie betrachteten Länder bzw. Bundesstaaten alle erforderlichen Technologien, um den Übergang zu Energieversorgungssystemen mit Null Netto-Emissionen schnell zu meistern. Die Ergebnisse des Berichts wird Sushil Purohit, Präsident von Wärtsilä Energy, am Mittwoch, den 6. Oktober auf der Economist Sustainability Week: Countdown to COP präsentieren. Über die Modellberechnungen 

Für die Modellberechnungen der Energieversorgungssysteme, die der Report vorstellt, hat Wärtsilä die Anwendung Plexos genutzt, eine führende Software zur Simulation des Strommarktes.

Für jede Region haben die Modellrechnungen eine kostenoptimale Energiesystemstruktur und einen kostenoptimalen Betriebsmodus entsprechen der gegebenen Rahmenbedingungen definiert: Strombedarf, verfügbare Technologien zur Stromerzeugung und Energiespeicherung, Technologien zum Ausgleich von Schwankungen im Stromnetz, wirtschaftliche und technische Voraussetzungen und Kapazitätsgrenzen vorhandener Energieversorgungssysteme für allen verwendeten Technologien. Die Modellberechnung für Deutschland umfasste den kompletten Fernwärmeversorgungssektor. Das Modell basiert auf linearer Optimierung und hat eine zweistündliche Auflösung über Jahre hinweg. Die Kosten für ein Gesamtsystem werden als Summe der jährlichen Investitionsausgaben, einschließlich Kapitalkosten, operativer Ausgaben (einschließlich Ausbaukosten), Kraftstoffkosten und Kosten für Maßnahmen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen bei allen eingesetzten Technologien berechnet.

Weiterführende Informationen finden Sie in der Methodik des Berichts.

Alle Pressmitteilungen von Wärtsilä erhalten Sie unter https://www.wartsila.com/media/news-releases und unter http://news.cision.com/wartsila-corporation. Dort steht auch Bildmaterial zum Herunterladen bereit. Wärtsilä Energy in Kürze 

Wärtsilä Energy spielt eine führende Rolle beim Übergang in eine Zukunft aus 100 % erneuerbaren Energien. Durch die zukunftssichere Optimierung ihrer Energiesysteme und Anlagen helfen wir unseren Kunden, das Potenzial und den Mehrwert der Energiewende durch die Entwicklung marktführender Technologien optimal auszuschöpfen. Unser Angebot umfasst hochflexible Kraftwerke, die mit zukünftigen Brennstoffen betrieben werden können, Hybridlösungen, Energiespeicher und Energiemanagementsysteme, einschließlich der GEMS-Energiemanagementplattform. Zugleich unterstützen wir unsere Kunden über den gesamten Lebenszyklus ihrer Anlagen hinweg mit Dienstleistungen, die für erhöhte Effizienz, Zuverlässigkeit und garantierte Betriebsleistung sorgen. Wärtsilä hat bislang eine Kraftwerkskapazität von 72 GW und mehr als 80 Energiespeichersysteme in 180 Länder weltweit geliefert.

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