Das »Barometer der Energiewende«

Barometer der Energiewende 2018

Im Barometer der Energiewende bewerten wir jährlich den Stand der deutschen Energiewende. Die hierfür ausgewählten Indikatoren beschreiben das Energiesystem in seinen verschiedenen technischen Dimensionen. Auf Basis aktueller Ist-Werte (Dezember 2017) werden mit Hilfe unserer Szenario-Modellierung Zielwerte für 2050 berechnet und Zielpfade aufgezeigt, die eine Transformation des Energiesystems hin zu einer 100 Prozent regenerativen Energieversorgung ermöglichen.

Das Barometer ist in folgende Kapitel gegliedert:

  • Endenergiebedarf: Prognosen über den zukünftigen Endenergiebedarf geben Aufschluss über die Energiemengen, die auf der Landesfläche Deutschlands, aber teilweise auch im Ausland aus Erneuerbaren Energiequellen erzeugt werden müssen.
  • Windenergie: Die Windenergie ist eine der beiden wichtigsten volatilen, erneuerbaren Erzeugungstechnologien in unserem zukünftigen Versorgungssystem.
  • Photovoltaik: Sie ist die zweite wichtigste volatile Erzeugungstechnologie in unserem regenerativen Energiesystem der Zukunft.
  • Ausgleichskraftwerke: Sie sichern eine durchgängige Leistungsdeckung und gleichen Defizite in der Erzeugung aus.  
  • Bioenergie: Aufgrund ihrer leicht zu speichernden Energieform ermöglicht die Bioenergie einen vielfältigen und flexiblen Einsatz.
  • Power-to-Gas: Durch die Wandlung von elektrischem Strom in ein energiereiches Gas (Wasserstoff, Methan) lassen sich überschüssige Strommengen speichern und bei Bedarf wieder rückverstromen. Dies ermöglicht den Ausgleich von Leistungs- und Energieschwankungen auch über längere Zeiträume.
  • Batterien: Kurzfristige Schwankungen der Residual­leistung können durch Batterien ausgeglichen werden.  
  • Wärmesektor: Die zukünftig notwendige Entwicklung der installierten Leistung von Wärmepumpen wird als Indikator zur Bewertung der Sektorenkopplung von Wärme und Strom herangezogen.
  • Mobilitätssektor: Elektroautos kommen als neue elektrische Verbraucher hinzu und bilden ein Bindeglied zwischen dem Mobilitäts- und Stromsektor.
    Investitionstätigkeit und volkswirtschaftliche Bewertung: Aktuelle und zukünftige Investitionsvolumina in die verschiedenen technischen Komponenten des Energiesystems und die volkswirtschaftliche Bewertung der Energiesystemtransformation.

Die Szenarien wurden mit dem Simulationsmodell SCOPE des Fraunhofer IEE berechnet. SCOPE berücksichtigt die Importe und Exporte in die europäischen Nachbarländer und garantiert, dass die Stromversorgung zu jedem Zeitpunkt und in jedem Land gewährleistet ist. Rahmenbedingung für die Optimierung ist eine CO2-Reduktion gegenüber 1990 um 95 Prozent bis 2050. Außerdem wurde für den Strom eine ausgeglichene Netto-Importbilanz gewählt, wodurch sichergestellt wird, dass in Summe über ein Jahr der deutsche Strombedarf bilanziell in Deutschland erzeugt wird. Dieser Bedarf beträgt 1.000 TWh. Es wird zusätzlich angenommen, dass weitere 1.100 TWh an elektrischer Energie an sonnen- und windreichen Standorten außerhalb Deutschlands für die Herstellung flüssiger Treibstoffe regenerativ erzeugt werden. Dem Szenario liegen Wetterdaten aus dem Jahr 2011 zugrunde.

 

Barometer

Endenergiebedarf 2050

 

Barometer

Windenergie

 

Barometer

Photovoltaik

 

Barometer

Ausgleichskraftwerke

 

Barometer

Bioenergie

 

Barometer

Power-to-Gas

 

Barometer

Batteriespeicher

 

Barometer

Wärmesektor

 

Barometer

Mobilitätssektor

 

Barometer

Treibhausgas-Emissionen

 

Barometer

Wirkung
politischer Eingriffe

 

Barometer

Investitionstätigkeit

 

Barometer

Entwicklung der
Investitionstätigkeit

 

Barometer

Geschäftsmodell
Energiewende

Barometer der Energiewende 2017

Das Barometer der Energiewende beschreibt und bewertet die Entwicklung der Energiesystemtransformation in seinen verschiedenen technischen Dimensionen. Dafür wird der aktuelle Stand der Systemkomponenten ermittelt und den Szenario­ergebnissen für ein 100 Prozent regeneratives Energiesystem gegenübergestellt.

Das Barometer der Energiewende 2017 ist wie folgt aufgebaut:

  • Die Prognosen über unseren zukünftigen Endenergiebedarf in 2050 und die dazugehörige Strombilanz legen offen, wieviel Energie durch das Versorgungssystem in Deutschland und im Ausland hergestellt werden muss.
  • Als wichtigste volatile Erzeugungstechnologien stehen Wind- und Solarenergie am Anfang unseres Monitoringberichts.
  • Darauf folgen die Übertragungsnetze, die als Verteiltechnologie für den räumlichen Ausgleich der erzeugten Leistungen dienen.
  • Die Ausgleichskraftwerke sichern die Leistungsdeckung und gleichen Defizite in der Erzeugung aus.
  • Durch die energetische Biomassenutzung können flexibel einsetzbare und gut speicherbare Energieträger bereitgestellt werden.
  • Aufbauend werden die Speichertechnologien Power-to-Gas und Batterien dargestellt, die sowohl kurzfristige als auch längerfristige Energie- und Leistungsschwankungen ausgleichen.
  • Anschließend folgt das Monitoring der durch die Sektorenkopplung neu entstehenden elektrischen Verbraucher. Im Wärmesektor ist das der Einsatz von Wärmepumpen.
  • Im Verkehrssektor entstehen neue elektrische Verbraucher aufgrund elektrisch angetriebener Fahrzeuge.
  • Abschließend wird die Investitionstätigkeit, deren zeitliche Entwicklung und die volkswirtschaftliche Bewertung dargestellt.

Das diesem Barometer zugrundeliegende Szenario basiert auf den Zeitreihen des Wetterjahres 2011. Für Deutschland haben wir einen Endenergiebedarf von 1.000  TWh festgesetzt (siehe Endenergiebedarf). Das Szenario wurde mit dem Fraunhofer IEE (ehemals IWES) Modell »SCOPE« berechnet und hat 95 Prozent CO2-Reduktion bis 2050 zum Ziel. Das SCOPE-Modell ist ein europäisches Modell mit Import- und Exportmöglichkeiten bei dem der Energiebedarf in jedem Land zu jedem Zeitpunkt gedeckt sein muss. Die Rahmenbedingung einer ausgeglichenen Nettoimportbilanz stellt sicher, dass in Summe der deutsche Energiebedarf auch in Deutschland hergestellt wird.

 

Barometer

Volkswirtschaftliche
Bewertung

 

Barometer

Endenergieverbrauch 2050

 

Barometer

Windenergie

 

Barometer

Photovoltaik

 

Barometer

Stromnetze

 

Barometer

Ausgleichskraftwerke

 

Barometer

Energetische
Biomassenutzung

 

Barometer

Power-to-Gas

 

Barometer

Batteriespeicher

 

Barometer

Wärme

 

Barometer

Mobilität

 

Barometer

Jährliche Investitionen

Barometer der Energiewende 2016

Das Barometer der Energiewende beschreibt das Transformationsgeschehen unseres Energieversorgungssystems in verschiedenen Dimensionen und stellt in diesen Dimensionen einen Soll-Ist-Vergleich des erreichten Zustands dar. Dargestellte Parameter und Werte werden jedes Jahr aktualisiert. Für das Barometer 2016 sind folgende Größen dargestellt:

  • Die volatilen erneuerbaren Energieerzeuger Windenergie und Photovoltaik sorgen in Zukunft für den Großteil der Energiebereitstellung.
  • Die flexibel einsetzbaren chemischen Energieträger des Sektors Bioenergie liefern wichtige Beiträge im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor.
  • Die thermischen Kraftwerke tragen zum Ausgleich der positiven Anteile der Residuallast bei. Dieser Kraftwerkspark muss zunehmend flexibler werden und am Ende der Entwicklung mit erneuerbar erzeugten Brennstoffen betrieben werden.
  • Die Stromnetze sorgen für einen räumlichen Ausgleich der Residuallasten.
  • Umwandlungseinheiten von Strom in chemische Energieträger, wie Wasserstoff oder Methan (Power-to-Gas) stellen aus aktueller Sicht die beste Lösung für eine langfristige Speicherung von Energie dar.
  • Batteriespeicher erlauben eine kurzzeitige effiziente Speicherung von Strom.
  • Im Wärmesektor kann der Primärenergieverbrauch im Niedertemperaturbereich durch Effizienzsteigerungen und den Einsatz von Wärmepumpen stark reduziert werden.
  • Der Mobilitätssektor kann durch Elektrifizierung im Inlandsverkehr nahezu emissionsfrei werden.
  • Bei der Investitionstätigkeit werden heutige und zukünftig erwartete Umsätze in ausgewählten Sektoren dargestellt.
  • Die volkswirtschaftliche Bewertung vergleicht die notwendigen Investitionen in die Energiewende mit den erzielten eingesparten Brennstoffkosten.


Dieses Barometer wurde auf der Basis eines Zielszenarios mit 95 % CO2-Reduktion berechnet. Die Erstellung des Zielszenarios fand im Rahmen des Fraunhofer IEE (ehemals IWES) Projekts »Sektorenübergreifende Energiewende – Robuste Strategien, kritische Weichenstellungen 2030« im Auftrag der Agora Energiewende statt. [1, 2]

[1]    Interaktion EE-Strom, Wärme und Verkehr, Fraunhofer IEE (ehemals IWES) u. Fraunhofer IBP
[2]    Adoption of the Paris Agreement. Proposal by the President, United Nations

 

Barometer

Volkswirtschaftliche
Bewertung

 

Barometer

Windenergie

 

Barometer

Photovoltaik

 

Barometer

Energetische
Biomassenutzung

 

Barometer

Ausgleichskraftwerke

 

Barometer

Stromnetze

 

Barometer

Power-to-Gas

 

Barometer

Batteriespeicher

 

Barometer

Wärme

 

Barometer

Mobilität

 

Barometer

Jährliche Investitionen

Barometer der Energiewende 2015

Das Barometer der Energiewende beschreibt das Transformationsgeschehen in verschiedenen Dimensionen und stellt einen Soll-Ist-Vergleich des erreichten Zustands dar.

Für folgende Aktionsfelder sind Zielgrößen, Ausbauraten und andere Kenngrößen dargestellt:

  • Windenergie
  • Photovoltaik
  • Ausgleichskraftwerke
  • Energetische Biomassenutzung
  • Power-To-Gas
  • Wärmesektor
  • Mobilitätssektor
  • Investitionstätigkeit
  • Volkswirtschaftliche Bewertung

Der Betrachtungszeitraum des Barometers erstreckt sich von 2011 (Start der Energiewende mit dem Reaktorunglück von Fukushima) bis 2051, also 40 Jahre. Die in den Grafiken dargestellten Balken sind als »Füllstandsanzeiger« zu interpretieren, die eine relative Zielerreichung an einem von uns gesetzten 100 Prozent-Wert der jeweiligen Größe messen.

Die Zeitangaben längs des Balkens stellen also keine lineare Zeitskala dar, denn der Fortschritt des Füllstandes kann durchaus Unterbrechungen aufweisen.

Barometer der Energiewende 2015

 

Barometer

Volkswirtschaftliche
Bewertung

 

Barometer

Windenergie

 

Barometer

Photovoltaik

 

Barometer

Ausgleichskraftwerke

 

Barometer

Mobilität

 

Barometer

Power-to-Gas

 

Barometer

Wärme

 

Barometer

Energetische
Biomassenutzung

 

Barometer

Jährliche Investitionen