UBA/BMU-Workshop "Klimaschutz und KWK-Ausbau" im Rahmen des UFOPLAN-Forschungsvorhabens "KWK-Ausbau" (FKZ 3710 97 198)

1. Die Rolle der Kraft-Wärme-Kopplung
(KWK) im Zuge der Umgestaltung des
Energiesystems und Überblick zur
wirtschaftlichen Lage der KWK
UBA/BMU-Workshop "Klimaschutz und KWK-Ausbau"
im Rahmen des UFOPLAN-Forschungsvorhabens
"KWK-Ausbau" (FKZ 3710 97 198)
Dr. Felix Chr. Matthes
Berlin, 2. April 2012

2. Zukunft der KWK
Perspektive Klimaschutz
• Kraft-Wärme-Kopplung ist nach wie vor eine effektive
Effizienz- und Klimaschutzoption
 KWK erbringt ohne Zweifel einen maßgeblichen Beitrag zur
Energieeffizienz
• soweit Stromkennzahlen >0,8 und Nutzungsgrade des
Referenzkraftwerkes <50% sind (bei anderen Parametern
Einzelanalyse notwendig)
 KWK kann maßgebliche Beiträge zur CO2-Minderung
erbringen
• wenn CO2-arme oder CO2-freie Energieträger zum Einsatz
kommen (Erdgas oder erneuerbare Energien)
• solange das Stromversorgungssystem durch
emissionsintensive Kraftwerke (Kohle) dominiert wird

3. Zukunft der KWK
Erreichung der KWK-Ziele
• Ziel von 25% KWK an der Stromerzeugung für 2020 besteht
nach wie vor
• Ausbau der KWK bleibt hinter dem entsprechenden
Ausbaupfad zurück
 für 25%-Ziel Ausbau von ca. 10.000…12.500 MWel in KWK
notwendig (netto: Zubau und Ersatz abgehender Kapazitäten)
 derzeit im Bau ca. 2.000 MW in KWK (überwiegend als
Entnahme-Kond-Anlagen großer Kohle-Kraftwerke – inkl.
Datteln 4)
 absehbarer Zubau von 200…300 MW KWK in BHKW jährlich
 Trend von ca. 300 MW KWK-Zubau im Rahmen des EEG
fortsetzbar (Biomasse-Diskussion/-Restriktionen)?
 Ergebnis: allenfalls die Hälfte des für das 25%-Ziel
notwendigen Zubaus ist absehbar
 ein wesentlicher Grund: wirtschaftliche Darstellbarkeit neuer
großer KWK-Anlagen

4. Zukunft der KWK
Perspektive Primärenergieeinsparung
17,500
Rolle der KWK?
15,000
12,500
PJ (ggü. Referenz)
10,000
7,500
5,000
2,500
0
Primärenergie- Energieeinsparung Energie-Einspar- Weitere Gesamtziel
Einsparbeitrag Verkehrssektor mechanismus nach Maßnahmen für die
Erneuerbare (gesonderte Art. 6 des (Endverbrauch, Primärenergie-
Energien Maßnahmen) Richtlinienentwurfs KWK etc.) einsparung
KWK kann – neben den Primärenergiespareffekten des Ausbaus erneuerbarer Energien,
den verkehrs- und anderen endenergiebedingten Maßnahmen – einen wichtigen Beitrag
zur Erreichung des EU-Effizienzziels (20% ggü. BAU bis 2020) erbringen.
Quelle: Matthes (2011)

5. Zukunft der KWK
Perspektive Versorgungssicherheit
35
Neckarwestheim 2
Emsland
30 Isar 2
Brokdorf
25 Gundremmingen C
Grohnde
Verbleibende freie Kapazität 2017 Philippsburg 2
20 Gundremmingen B
GW
Krümmel
Rolle der KWK? Grafenrheinfeld
15
Philippsburg 1
Unterweser
10
Isar 1
Brunsbüttel
5 Biblis B
Neckarwestheim 1
Biblis A
0
Reserven
Fossile KW
der KKW
Effizienz
in Planung*
Biomasse-KW
Kaltreserven
(GuD & KWK)*
Stillegung alter
Fossile KW
Leistung
& DSM
(kurzfristig)
Zusätzl. KW
im Bau*
(2010)
fossiler KW
Kurzfristig bis 2017 (*jeweils untere Bandbreite) 2010
KWK ist eine (!) der Optionen, mit denen in der nächsten Dekade die ausfallenden
Kapazitäten der auslaufenden Kernkraftwerke (politisch getrieben) und der abgehenden
fossilen Kraftwerken (wirtschaftlich getrieben) ersetzt werden können (ca. 5-10 GW)
Quelle: Matthes (2011)

6. Exkurs: Außenhandelsrechnung Energie
Implikationen für Wohlstandstransfers
150 6%
125 5%
100 4%
75 3%
50 2%
% des BIP
Mrd. €
25 1%
0 0%
-25 -1%
Import Kohle Import Rohöl & Produkte Import Gas Import Kernbrennstoffe
-50 -2%
Export Kohle Export Rohöl & Produkte Export Gas Export Kernbrennstoffe
-75 -3%
Import Strom Export Strom Anteil am BIP
-100 -4%
2006 2007 2008 2009 2010 2011
Das Jahr 2011 war das Jahr mit der historisch höchsten Außenhandelsrechnung für
Energieträger (v.a. Mineralöl und Erdgas). Im Vergleich zu den Jahren vor dem
bisherigen Höchstwert (2008) wird ca. 1% des BIP an Energielieferanten transferiert.
Quelle: Statistisches Bundesamt, Berechnungen des Öko-Instituts (2012)

7. KWK (Großhandelsmarkt-Orientierung)
Energiewirtschaftliches Umfeld
100 100
Strom-Terminlieferung (Base) für das nächste Kalenderjahr
90 Erdgas-Terminlieferung für das nächste Kalenderjahr 90
Terminlieferung CO2-Zertifikate für das nächste Kalenderjahr
80 80
70 70
60 60
€/MWh(Hu)
€/EUA
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
01.2003 01.2004 01.2005 01.2006 01.2007 01.2008 01.2009 01.2010 01.2011 01.2012
Quelle: EEX, eigene Berechnungen

8. KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIX
Bestands- und Neuanlagen-Interpretation
100 1.250
COGIX Wirtschaftlichkeitsbereich
für Neuinvestitionen
90 (Anlegbarer) Barwert bei 8,0%, 15 Jahren und 5500 h/a
(Anlegbarer) Barwert bei 12,0%, 15 Jahren und 5500 h/a
80 1.000
70
60 750
€/MWhel
€/kW(el)
50
40 500
30
20 250
10
0 0
01.2003 01.2004 01.2005 01.2006 01.2007 01.2008 01.2009 01.2010 01.2011 01.2012
Quelle: eigene Berechnungen

9. KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIX
Einordnung der Deckungsbeiträge (1)
2.000
1.750
Vermiedene NNE
1.500 Gratiszuteilung ETS (2016)
KWKG
1.250
€/kW
1.000
750
500
250
0
8/12% 8% 12% 8% 12% 8% 12%
Investition Fixe Betriebskosten KWK-Flankierung Notwendige Deckungsbeiträge
(Bandbreite) (KWKG, Gratiszuteilung ETS, (mit Berücksichtigung KWKG,
vNNE) ETS, vNNE)
Quelle: eigene Berechnungen

10. KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIX
Einordnung der Deckungsbeiträge (2)
500
400
300
€(2010)/kW
200
100
0
8% 12% 8% 12% 8% 12% 8% 12% 8% 12% 8/12%
KWKG Gratis-Zuteilung Gratis-Zuteilung Gratis-Zuteilung Vermiedene Invest-
(Basis-Zuschlag ETS ETS ETS Netzentgelte Kosten
1,5 ct/kWh) (IBN 2010) (IBN 2016) (IBN 2020) 0,3 ct/kWh +250 €/kW
Quelle: eigene Berechnungen

11. Entwicklung der Anlagenkosten
CERA-Indizes
250
EPCCI w/o nuclear
EPCCI
PCCI w/o nuclear
200
PCCI
150
2000 = 100
100
50
0
2000-H1 2002-H1 2004-H1 2006-H1 2008-H1 2010-H1 2012-H1
Quelle: IHS CERA

12. Entwicklung der Anlagenkosten
Standard-Projektionen
2.500
BMWi Energieprojektionen
Braunkohle-Kraftwerk
2.000 BMWi Energieprojektionen
Steinkohle-Kraftwerk
EIA AEO
Kohle-Kraftwerk
1.500
€(2010)/kW
BMWi Energieprojektionen
Erdgas GuD-Kraftwerk
1.000
EIA AEO
Erdgas GuD-Kraftwerk
BMWi Energieprojektionen
500
Erdgas Gasturbine
EIA AEO
Erdgas Gasturbine
0
2000 2002 2004 2006 2008 2010
Quellen: EIA, BMWi, eigene Berechnungen

13. Entwicklung der Anlagenkosten
KWK-Projektionen
140%
Ziesing/Matthes (2007+2010)
KWK Erdgas 30 MW
Ziesing/Matthes (2007+2010)
KWK Erdgas 100 MW
120% Ziesing/Matthes (2007+2010)
KWK Erdgas 400 MW
Ziesing/Matthes (2007+2010)
KWK Steinkohle 320 MW
2000 = 100%
ASUE (2005+2011)
100%
BHKW-Modul Erdgas 100 kW
ASUE (2005+2011)
BHKW-Modul Erdgas 200 kW
ASUE (2005+2011)
80% BHKW-Modul Erdgas 1.000 kW
ASUE (2005+2011)
BHKW-Modul Erdgas 2.000 kW
IHS CERA EPCCI
(ohne KKW)
60%
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Quelle: ASUE, Ziesing/Matthes (2007+2010), eigene Berechnungen

14. Gravierender Umbau des Stromsystems
Energieeffizienz & Dekarbonisierung
• Umsetzung des Energiekonzepts 2010/2011
 massiver Ausbau erneuerbarer Energien (in der Laufzeit heute
neu investierter Anlagen >>50%), überwiegend variable
Quellen
 massive Anstrengungen bei der Stromeinsparung
(Wärmemarkt, Geräte etc.)
 sich wahrscheinlich signifikant ändernde Lastprofile
• Konsequenzen für die KWK, v.a. für Neuanlagen
 bei massivem Ausbau von erneuerbaren Energien und
Stromeffizienz deutlich sinkende Auslastung der Anlagen
(Perspektive 2030: -1.X00 h/a)
 zunehmendes Auseinanderlaufen von Wärmebedarfs- und
Residuallast-Profilen

15. Einige Schlussfolgerungen (1)
• Die Entwicklung des COGIX in den letzten Jahren zeigt:
 bestehende KWK-Anlagen können wirtschaftlich betrieben
werden
 KWK-Neuinvestitionen sind – trotz leichter Verbesserung der
Rahmenbedingungen – ohne Flankierung wirtschaftlich kaum
darstellbar
• Die Entwicklung der (flankierenden) Rahmen-Regularien
verschärft die wirtschaftliche Situation
 Abschmelzen der kostenlosen Zuteilung für KWK-
Wärmeproduktion im Rahmen des EU ETS
 Diskussion um die Abschaffung der vNNE
• Die KWKG-Förderung spielt (auf Sicht) eine entscheidende
Rolle für die Wirtschaftlichkeit von KWK-Anlagen

16. Einige Schlussfolgerungen (2)
• Die Entwicklung der wirtschaftlichen Situation seit 2005 ist
auch durch massive Preissteigerungen im Anlagenmarkt (in
wesentlichen Segmenten) geprägt
 Investitionskostensteigerungen von ca. 30% für große KWK-
Anlagen
 dadurch wurden rechnerisch ca. 50% des Fördereffekts nach
bisherigem KWKG erodiert
 die Investitionskostensteigerungen sind kein Charakteristikum
der KWK-Anlagen (und waren im Bereich von
Kondensationskraftwerken teilweise sogar noch höher)
• Es besteht Handlungsbedarf
 Reflektion des veränderten Umfeldes im KWKG
 Verhinderung kontraproduktiver Veränderungen
 Reflektion der Neuausrichtung des Energiesystems

17. Besten Dank
für Ihre Aufmerksamkeit
Dr. Felix Chr. Matthes
Energy & Climate Division
Büro Berlin
Schicklerstraße 5-7
D-10179 Berlin
f.matthes@oeko.de
www.oeko.de