Smart Grids Energiewende erfordert intelligente Elektrizitätsnetze - Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 2011
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Smart Grids
Energiewende erfordert intelligente Elektrizitätsnetze
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 2011
Smart Grids
1 Wende der Energiewende
2 Europäisches Supernetz ante portas
3 Intelligenz gefragt
4 Fazit: Neue Energienetze nötig
1
Deutsches Energiekonzept vom Herbst 2010
Wichtige Punkte
Weiterhin steigende Bedeutung der erneuerbaren Energien
– Anteil am Bruttoendenergieverbrauch soll bis 2050 auf 60% steigen (2010: 11%)
– Anteil am Bruttostromverbrauch soll bis dahin auf 80% zunehmen (2010: 16,8%)
Reduktionsziel für THG-Emissionen: -80% bis -95% bis 2050 gg. 1990
Energieeffizienz wichtiges Ziel: Verringerung des Primärenergieverbrauchs bis
2050 um 50% (gg. 2008); Stromverbrauch soll bis 2050 um 25% sinken
Kernenergie als Brückentechnologie: Laufzeitverlängerung um 8 bis 14 Jahre
Sanierungsrate für Gebäude soll von 1% auf 2% verdoppelt werden
Im Verkehr soll der Endenergieverbrauch bis 2050 um 40% (gg. 2005) sinken
Bedeutung von Energienetzen und Speichertechnologien wird hervorgehoben
Investitionsvolumen liegt in einer Größenordnung von etwa EUR 20 Mrd. p.a.
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Energiewende in Deutschland nach Fukushima: Sechs-
Punkte-Plan der Bundesregierung
Kehrtwende in der aktuellen Energiepolitik: möglichst schneller Ausstieg aus
der Kernenergie
Sechs-Punkte-Plan für eine beschleunigte Energiewende:
1. Erneuerbare zügig ausbauen: Betonung von Offshore-Windkraft und Repowering,
Kosteneffizienz der Förderung und Netzintegration
2. Netze und Speicher ausbauen: Fokus liegt auf niedrigeren regulatorischen Hürden
3. Energieeffizienz steigern: Bedeutung des Gebäudebestands wird hervorgehoben
4. Schneller Neubau flexibler Kraftwerke: Gas wird – anders als im Energiekonzept vom
Herbst 2010 – als Energieträger explizit erwähnt
5. Neuausrichtung der Energieforschung: z.B. Fokussierung auf Netze und Speicher
6. Transparente Bürgerbeteiligung
Sechs-Punkte-Plan bleibt an vielen Stellen vage
Energiewende ist möglich, wenn Rahmenbedingungen angepasst werden
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20111
Aktuelle Energiewende trifft auf neue Hürden
Bundesrat hat zwei entscheidende Gesetze gekippt
– Bundesländer finanzieren die Zuschüsse für Hausbesitzer nicht mit, damit diese ihre Häuser
energetisch sanieren. 2%-Sanierungsziel für Gebäude so nicht erreichbar!
– Im Kern ging es um die erhöhte Abschreibung von Kosten der Gebäudesanierung; diese
Vorschläge sind derzeit ohne hinreichende politische Unterstützung
– Dies ist besonders kritisch weil: 1. Gebäude stehen für rund 40% des Energieverbrauchs, 2.
Deshalb sind sie „der Schlüssel“ für mehr Energieeffizienz
– Bundesrat blockiert seit September 2011 ein Gesetz für Pilotanlagen, das die Entsorgung des
Treibhausgases Kohlendioxid im Untergrund ermöglicht hätte (als Alternative zur Entsorgung in
der Atmosphäre)
– Dies bremst den Bau von Kohle- u. Gaskraftwerken; diese sind zum Ausgleich des
schwankenden bzw. noch nicht ausreichenden Ökostroms erforderlich
Weitere Überraschungen
– Erster Konzern (e.on) hat gegen die neue Brennelementesteuer geklagt (Hamburger Finanzgericht
gab Eilantrag statt – das hatte Bundesregierung nicht erwartet!)
– Drei Versprechen wackeln: 1. EEG sollte nicht über 3,5 Cent/kWh steigen (demnächst wohl 3,8
ct/kWh); 2. Keine Atomstromimporte (schon heute Temelin-Strom über Österreich); 3. Klimaschutz
sollte nicht unter KE-Ausstieg leiden (tatsächlich wg. mehr Kohlestrom wohl bis 2020 etwa 5%
mehr CO2-Emissionen)
Energiewende in Deutschland ist noch sehr am Anfang & hat viele Baustellen
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 2011Smart Grids
1 Wende der Energiewende
2 Europäisches Supernetz ante portas
3 Intelligenz gefragt
4 Fazit: Neue Energienetze nötig2
Stromverbrauch (aller Kundengruppen!) steigt seit Dekaden
Europaweit relativ stetiger Preisanstieg für Elektrizität
EEX1 Strompreisentwicklung seit 20032
1 Die European Energy Exchange AG (EEX) mit Sitz in Leipzig entstand im Jahr 2002 durch die Fusion der deutschen Strombörsen Frankfurt und Leipzig.
2 Die Entwicklung der Vergangenheit lässt keinen Schluss auf die künftige Entwicklung zu.
3 Grundlage sind die Tagesschlusskurse des jeweils nächsten Jahres-Baseload-Future, veröffentlicht von der Strombörse EEX. Bei Jahres-Baseload-Futures handelt es
sich um Kontrakte, bei denen eine Strommenge von einem Megawatt während der Dauer von einem ganzen Kalenderjahr von einem Lieferanten an einen Abnehmer zu
einem festen Preis geliefert wird.
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20112
Ein beschleunigter Netzausbau in Europa brächte mehr
Effizienz & Rationalität in die europäische Stromversorgung
Große Herausforderungen der Klima- u. Energiepolitik sind global
– Steigende Klimagefahren, Energiepreise & Importabhängigkeit bei fossilen Energien
Für Vorreiter Europa/DE sind Infrastrukturprojekte (v.a. Strom) entscheidend
– EU-weite Liberalisierung der Strom- u. Gasmarkte Ende der 90er war ein Anfang
– Heute sind die Herausforderungen komplexer: Es geht um die EU-weite Optimierung
von Stromerzeugung & -verbrauch; diese erfordert
– 1. Auf-/Ausbau eines wahrlich europäischen Supernetzes für den Stromferntransport,
– 2. zeitgleiche Verfügbarkeit von Smart Grids auf lokaler Mikroebene (Verteilerebene)
Dt. Energiekonzept vom Herbst 2010 trägt beiden Dimensionen Rechnung
– Die gewünschte Expansion der Erneuerbaren u. deren Integration in die
Stromversorgung bliebe ohne leistungsfähige Netzinfrastruktur reine Makulatur
Daneben treiben viele rechtl. Vorgaben Smart Grid, Smart Metering & EE
– Neben EnWG u. EEG das Energieeffizienzgesetz (EnEfG), das Erneuerbare-Energien- Wärmegesetz
(EEWärmeG), die Messzugangsverordnung (MessZV), das Förderprogramm e-Energy, der nationale
Entwicklungsplan Elektromobilität sowie die EU-Richtlinie über erneuerbare Energien
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20112
Supernetz öffnet viele Fenster
Dank der Netze sind neue Windkapazitäten v.a. im Norden möglich
– Regional unterschiedliche Windernten werden ausgeglichen u. verstetigt
– Weitere grüne Technologien wie Gezeiten- u. Wasserkraftwerke sind integrierbar
– Management von Überschussmengen vereinfacht, z.B. mittels Pumpspeicher oder
anderer Speichertechnologien wie Druckluft, Wasserstoff oder Elektrobatterien
Nordsee-Offshore-Netzinitiative (MoU Ende 2010) gilt als gelungenes Beispiel
für länderübergreifende System- u. Marktintegration
– Investitionskosten des Nordseeprojekts: EUR 30 Mrd. in 10 Jahren
– Kapazität geplanter Nordsee-Windparks >100 GW (100 Kohlekraftwerke a 1.000 MW)
– Deutschland wäre der Hauptprofiteur wg. zentraler Lage und langer Küsten
– Die Integration von Mittel- und Südeuropa in das Gleichstrom-“Autobahnnetz“ steigert
dessen Leistungsfähigkeit
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20112
Interkontinentale Elektrifizierung erfordert bessere Netze
Vision bestand schon lange
Neue Dynamik seit Juli 2009:
Gründung Desertec Industrial
Initiative (DII) durch 12 Unternehmen
– Konzept fußt auf der Trans-
Mediterranean Renewable Energy
Cooperation, einer Initiative des Club
of Rome
Ziel: Bis 2050 zeitgleich Energie- &
Klimaziele erreichen
– Nachhaltigkeit der Stromversorgung
– Mehr Sicherheit &
– Relativ niedrige Energiekosten
– Hohe gesellschaftliche Akzeptanz
Spezialität: Nutzung auch der
Energiepotenziale von Wüsten
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Es gibt eine mehr als 20-jährige Praxis solarthermischer
Kraftwerke (Solarkraftwerken) mit Parabolrinnen-Technik
Quelle: Desertec Industrial Initiative
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20112
Ein totales Supernetz hätte für Europa viele Vorteile
Vollintegration ermöglicht mehr Rationalität im europäischen Kraftwerkspark
(z.B. Wind im Norden, PV Süden)
Nutzung der 2/5 ungenutzten, aber wirtschaftl. Wasserkraftpotenziale möglich
Ferntransport auch von traditionell erzeugtem Strom möglich (Netzdimension)
Ein totales Supernetz (inkl. Nordseering, Desertec, Kontinentaleuropa)
erforderte zwar Investitionen EUR >100 Mrd., …
…schaffte aber Voraussetzung für funktionsfähigen Elektrizitäts-Binnenmarkt
– Grenzüberschreitender Wettbewerb könnte Preisauftrieb zügeln
– Profiteure wären alle Stromkunden, also Industrie, Mittelstand & Privathaushalte
Eigendynamik für Supernetz, da große Netzgesellschaften ein Interesse am
Ferntransport & großen Mengen haben
Smart Grids benötigen politische Anreize (wie EEG-Förderung für Grünstrom)
Energie-, Umwelt- u. Wettbewerbsgründe sprechen klar für einen kombinierter
Ausbau von Super- u. Smartgrids
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 2011Smart Grids
1 Wende der Energiewende
2 Europäisches Supernetz ante portas
3 Intelligenz gefragt
4 Fazit: Neue Energienetze nötig3
Smart Grid: Facettenreiches Feld
Stilisierte Teilaspekte bei Smart Grid und Smart Metering
Moderne Infrastruktur Integration verschiedener Energiequellen
zur Erzeugung und Übertragung
(international auch mittels
Supergrid)
struktur
Infra-
Energiespeicher
Automatisiert
IT-Systeme gesteuerte
management
Übertragung
Energie-
Telekommuni-
Systemsteuerung kationssysteme Automatisiert
gesteuerte
Erzeugung
Einbeziehung des Intelligente
Intell-gente
Endverbrauchers Haushaltsgeräte
technik
(Kühlschrank,
Haus-
Waschm., etc.)
Elektro-
Mobilität
Smart Meter
Quellen: Deutsche Bank, RWE, 2011
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20113
Große Investitionen bei Einführung von neuen
Energienetzen notwendig
45.000 km neue Leitungen; Deutschland allein: 3.600 km
EU Investitionsbedarf: EUR 400 Mrd.
– inklusive Übertragungs- und Supernetz sogar EUR 600 Mrd.
– Erhöhung um Faktor 5 möglich …
… falls Großprojekt mit Erdkabel statt Freileitung realisiert werden sollte (z.B. wegen
Bürgerprotesten)
– Investitionsbedarf allein für Smart Meter in Großbritannien: EUR 10 Mrd.
– Britische Regierung fördert Smar Metering in 47 Mio. HH mit EUR 6,5 Mrd.,
Smart Grid mit EUR 550 Mio.
USA Investitionsbedarf: EUR 140 Mrd.
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20113
China und USA im rasanten Förderwettlauf
Veranschl. öffentl. Fördervolumen für Smart Grid-Projekte, EUR Mrd.
China
USA
Japan
Südkorea
Spanien
Deutschland
Australien
UK
Frankreich
Brasilien
0 1 2 3 4 5 6
Quellen: ZPryme, DB Research, 2010
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20113
Neue Geschäftsmodelle für Elektrizitätswirtschaft,
Mineralölwirtschaft, IT, Telekommunikation
Energieversorger können Energieberater und moderner -Dienstleister
– Ursprüngliches (profitables) Kerngeschäft wankt
– Mit Smart Metering könnte Stromverbrauch in D. um 13 TWh,
Umsatz um EUR 2,8 Mrd. sinken
Telcos als Datentransporteur und Informationsaufbereiter
– Umgang mit großen Kundendatensätzen und bi-direktionalen Informationsaustausch
gefragt
näher beim Geschäftsmodell Telco als bei althergebrachtem Energieversorger
– Ggf. ergänzende Angebote bei Hausautomation, Energielieferung
Mineralölwirtschaft als Händler von Elektrizität mit „Stromzapfsäulen“
– Ggf. Paketangebote bei Energie für Fahrzeug, Haushalt oder Gewerbefläche
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20113
Smart Grid: Gesamtwirtschaftliches Potenzial eröffnet
sich zusammen mit Smart Meter
Ende des althergebrachten Zählers per EU-Richtlinie bis 2022
– Schweden vollständig auf Smart Meter umgestellt ;
allerdings: mit geringer technischer Intelligenz
– Italien und Österreich beschäftigen sich derzeit mit der konkreten Umrüstung
Smart Meter
– Bi-direktionale kommunizierende Stromzähler für einzelnen Privathaushalt
– Messen aktuellen Verbrauch, leiten Information an Energieversorger
– Visualisieren von Verbrauchs- und Preisinformation für Endverbraucher über Monitore
im Wohnumfeld
– Ziele: Privaten Verbrauch aus Hochlastzeiten verschieben; „Stromfresser“
identifizieren
Allerdings: Energiewirtschaftliche Steuerung bei Haushaltsgeräten begrenzt
flexibel
– Spielraum für Verschiebung reicht üblicherweise nicht über mehrere Stunden hinaus
– Variabler Anteil des Energieverbrauchs des typischen deutschen Privathaushalts:
8,5%
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Haushaltsgeräte nur mit kleinem Anteil
Aufteilung des Energieverbrauchs eines durchschn. deutschen Haushalts, %
5 1.5
8.5
73 12
Kochen Licht Haushaltsgeräte Warmwasser Heizung
Quelle: Siemens, 2011
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Wenige Klassen von Geräten mit Steuerungspotenzial
Zeitlich variabel einsetzbare Geräte
– Erledigen Dienstleistung vollautomatisch ohne dabei auf bestimmten Termin
festgelegt zu sein
– z.B. Spül- oder Waschmaschine
Akkumulatoren in technischen Geräten
– Geräte können verzögert aufgeladen werden, da nächster Einsatz nicht unmittelbar
bevor steht
– z.B. Elektrofahrzeuge
Geräte mit Primärnutzen-Speicher
– Speichern Energie vorrauschauend für die zugedachte Dienstleistung
– z.B. Kühlschrank, Warmwasserboiler
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Smart Meter: Tücken im Detail
Stromzähler üblicherweise im Keller …
– … vom Festnetzanschluss entfernt
– … dicke Wände erschweren Mobilfunkanschluss
Inhouse-Powerline naheliegende Möglichkeit;
Modem zwischen Zähler und Datenleitung im Dauerbetrieb
– Bei Energieverbrauch (~ 220 kW p.a.) Wirtschaftlichkeit fraglich
Allerdings: auch Möglichkeit für ergänzende Steuerungsmöglichkeiten
– z.B. im Haushaltsgerät integrierter Steuer-Chip
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Hürden auf Seiten der Anwender
Vermieter-Mieter-Dilemma: Nutznießer und Investor nicht deckungsgleich
– Vermieter kann Investitionen nur unvollständig und mittelbar auf Mieter überwälzen
Verbraucher erkennen bislang eher Risiken, Furcht vor …
… Eingriff in persönliche Autonomie: 88%
… Datenmissbrauch: 44%
… steigenden Energiekosten: 44%
Dagegen: Nur 31% der deutschen Verbraucher informiert über
Kostensenkungspotenzial durch zeitvariable Stromtarife
– Sparpotenzial : 3% der Stromkosten (von durchschnittl. EUR 800 p.a.)
Anwendern wird hohe intrinsische Begeisterung abverlangt
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 20113
Privatsphäre als Schlüssel zur Kundenakzeptanz
Menge der anfallenden personenbezogenen Daten nimmt durch intelligentes
Messen stark zu
Verantwortungsvoller und transparenter Umgang mit Daten gegenüber
Öffentlichkeit dokumentieren
– Aufklärung der Kunden über Procedere bei Datenerhebung und – verarbeitung
– Anonymisierung von personenbezogenen Daten
– Durchsetzung eines Auskunftsrecht bzgl. Datenverwendung
– Festlegung von Fristen zur Löschung personenbezogener Daten
– Einführung einer datenschutzrechtliche Zertifizierung
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1 Wende der Energiewende
2 Europäisches Supernetz ante portas
3 Intelligenz gefragt
4 Fazit: Neue Energienetze nötig4
Fazit: Energiewende erfordert intelligente Elektrizitätsnetze
Beschleunigte Integration erneuerbarer Energien setzt eine leistungsfähigere
Netzinfrastruktur voraus
Insofern verfolgt das deutsche Energiekonzept den richtigen Ansatz
Eigendynamik bei Umsetzung des europäischen Super Grid
Allerdings: Migration zu Smart Grid und Smart Metering mit Fragezeichen;
Umsetzung leidet unter ...
– … geringem individuellen Vorteil (hinsichtl. Aufgabe Autonomie; Investitionsvolumen)
– … möglichen Interessenskonflikten zwischen Nutznießer und Investor
Markterfolg der Smart Grids erfordert starke politische Anreize
– Direkte Investitionssubventionen
– Rechtliche Gebote
Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 2011© Copyright 2011. Deutsche Bank AG, DB Research, D-60262 Frankfurt am Main, Deutschland. Alle Rechte vorbehalten. Bei Zitaten wird um Quellenangabe „Deutsche Bank Research“ gebeten. Die vorstehenden Angaben stellen keine Anlage-, Rechts- oder Steuerberatung dar. Alle Meinungsaussagen geben die aktuelle Ein- schätzung des Verfassers wieder, die nicht notwendigerweise der Meinung der Deutsche Bank AG oder ihrer assoziierten Unternehmen entspricht. Alle Meinungen können ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Die Meinungen können von Einschätzungen abweichen, die in anderen von der Deutsche Bank veröffentlichten Dokumenten, einschließlich Research-Veröffentlichungen, vertreten werden. Die vorstehenden Angaben werden nur zu Informationszwecken und ohne vertragliche oder sonstige Verpflichtung zur Verfügung gestellt. Für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Angemessenheit der vorstehenden Angaben oder Einschätzungen wird keine Gewähr übernommen. In Deutschland wird dieser Bericht von Deutsche Bank AG Frankfurt genehmigt und/oder verbreitet, die über eine Erlaubnis der Bundes- anstalt für Finanzdienstleistungsaufsicht verfügt. Im Vereinigten Königreich wird dieser Bericht durch Deutsche Bank AG London, Mitglied der London Stock Exchange, genehmigt und/oder verbreitet, die in Bezug auf Anlagegeschäfte im Vereinigten Königreich der Aufsicht der Financial Services Authority unterliegt. In Hongkong wird dieser Bericht durch Deutsche Bank AG, Hong Kong Branch, in Korea durch Deutsche Securities Korea Co. und in Singapur durch Deutsche Bank AG, Singapore Branch, verbreitet. In Japan wird dieser Bericht durch Deutsche Securities Limited, Tokyo Branch, genehmigt und/oder verbreitet. In Australien sollten Privatkunden eine Kopie der betreffenden Produktinformation (Product Disclosure Statement oder PDS) zu jeglichem in diesem Bericht erwähnten Finanzinstrument beziehen und dieses PDS berücksichtigen, bevor sie eine Anlageentscheidung treffen. Smart Grids, Auer/ Heng, Nov. 2011
Dr. Josef Auer
Dr. Stefan Heng
Deutsche Bank Research
Taunusanlage 12
D-60262 Frankfurt a. M.
josef.auer@db.com
stefan.heng@db.com
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