Fachliche Bewertung

Der Index „Energieeffizienz der Stromerzeugung“ stellt das Verhältnis der Menge erzeugten Stroms zur Menge eingesetzter Primärenergieträger (PET) dar. Damit ist dies ein Maß für den durchschnittlichen elektrischen Wirkungsgrad der Stromproduktion im gesamten Kraftwerkspark Deutschland.

Der Energieeinsatz zur Stromerzeugung von 1990 gegenüber 2007 ging von 9,9 MJ/kWh auf 8,6 MJ/kWh zurück. Zu dieser Entwicklung trug in erster Linie der Ersatz alter durch neue Kraftwerke bei. Neue Kraftwerke weisen in der Regel einen deutlich höheren elektrischen Wirkungsgrad auf, erzeugen also mehr Strom aus der gleichen eingesetzten Menge an Primärenergie.

Ab 1999 nahm die Bruttostromerzeugung markant zu und bis 2007 ist ein Anstieg um 14 % oder absolut um 80 TWh zu verzeichnen. Hiervon entfallen 52 TWh auf die höhere Stromnachfrage im Inland, 20 TWh wurden per Saldo in Nachbarländer exportiert (die verbleibende Differenz von 8 TWh entspricht dem Eigenverbrauch der Kraftwerke und Netzverlusten).

Die gestiegenen elektrischen Wirkungsgrade prägen auch den mittleren Brennstoffausnutzungsgrad, der von 36,5 % (1990) auf rund 41 % (2005) stieg. Bemerkbar macht sich hier unter anderem der Zubau von Erdgaskraftwerken, die als hocheffiziente Gas- und Dampfturbinenkraftwerke (GuD) einen deutlich höheren Wirkungsgrad als andere fossile Kraftwerke aufweisen (das EU-Hocheffizienzkriterium liegt bei 85 % Jahresbrennstoffausnutzungsgrad). Die Verstromung von Erdgas stieg von 1999 bis 2006 um 42 % (+21,6 TWh), von Braunkohle um 11 % (+15,1 TWh) sowie von Mineralöl um 67 % zu (+4,2 TWh). Die Stromerzeugung aus Steinkohle und Kernenergie war leicht rückläufig (-5,2 TWh bzw. -2,6 TWh).

Von 2005 bis 2007 ging der Netto-Nutzungsgrad der fossilen Kraftwerke allerdings zurück. Die Ursachen hierfür liegen hauptsächlich in den Änderungen des Kraftwerksparks. In diesen Jahren wurden mehrere Atomkraftwerke infolge technischer Mängel und des Atomausstiegsgesetzes stillgelegt (der Kernenergie wird per Definition ein Nutzungsgrad von 33 % zugewiesen) und die Energiebereitstellung aus Erneuerbaren Energieträgern hatte ein massives Wachstum zu verzeichnen, sie hat sich in den Jahren von 1996 bis 2007 nahezu vervierfacht.

Der Einsatz erneuerbarer Energien verbessert zwar den Indikator Energieeffizienz (die Statistik weist diesen Anlagen einen Wirkungsgrad von 100 % zu), was sich in einer Steigerung des Gesamtnutzungsgrades auf 41,5 % in 2007 bemerkbar macht. Er erfordert aber gleichzeitig einen erhöhten Regelbedarf der fossilen Kraftwerke, wodurch deren Nutzungsgrad im Jahr 2007 auf 39,4 % sinkt (siehe Tabelle).

Um den spezifischen Brennstoffverbrauch und den Nutzungsgrad weiter zu verbessern, sollten bei der zukünftigen Kraftwerksplanung die besten verfügbaren Techniken zum Einsatz kommen. Kraftwerke sollten nur genehmigt werden, wenn diese weitestgehend in Kraft-Wärme-Kopplung betrieben werden. Technisch sind heute elektrische Nettowirkungsgrade von bis zu 45 % bei Kohlekraftwerken und bis zu 58 % bei Erdgaskraftwerken möglich. Durch andere Verbrennungstechniken sind diese Wirkungsgrade weiter zu steigern. Möglichkeiten wären z.B. die Vergasung von Kohle, die Kohlevortrocknung oder die Verwendung besserer Werkstoffe, die höhere Frischdampfparameter zulassen. Realistisch erscheint in den nächsten 15 Jahren eine Steigerung der Wirkungsgrade um weitere 8 Prozentpunkte. Dies entspräche einer Brennstoffersparnis von etwa 15 bis 20 % gegenüber dem heutigen Stand der Technik.

Gleichzeitig muss in Zukunft auf eine intelligente Verknüpfung fossiler mit erneuerbarer Stromerzeugung hingearbeitet werden, um Energieverluste durch Regelvorgänge in fossilen Kraftwerken zu vermindern.

Bedeutung

Die jährlichen CO₂-Emissionen aus der Stromerzeugung in öffentlichen und industriellen Kraftwerken repräsentieren ca. 40 % aller energiebedingten Emissionen in Deutschland. Ein wichtiger Faktor für eine Senkung des Energieverbrauchs ist eine effiziente Nutzung der eingesetzten Primärenergie. Die Verluste bei der Erzeugung und Verteilung von Nutzenergie sollten ebenso wie Verluste während der Nutzung beim Endverbraucher auf einem möglichst niedrigen Niveau gehalten werden.

Der Stromverbrauch steigt in Deutschland noch immer an. Neben einer starken Zunahme des jährlichen Exportsaldos Deutschlands (+ 20 TWh) ist vor allem der inländische Nettostromverbrauch um 16 % von 455 TWh in 1990 auf 529 TWh in 2007 angestiegen.

Eine rationellere Energienutzung könnte den Stromverbrauch bis zum Jahr 2020 um mehr als 12 % gegenüber 2005 senken. Bereits heute sind zahlreiche technische und organisatorische Lösungen bekannt, die den Stromverbrauch erheblich vermindern können – bei gleichem Nutzen und oft bei gleichen oder geringeren Kosten. Die wichtigsten Maßnahmen sind der Einsatz von sparsameren Elektrogeräten und vermiedener Leerlaufstromverbrauch (Stand-by-Verluste). Sparsamere Querschnittstechnologien in der Industrie – etwa effizientere Elektromotoren und Drucklufterzeugung würden weitere Einsparungen bringen. Auch in Zukunft dürften beständig neue Verfahren zur Energieeinsparung entwickelt werden und dem Markt zur Verfügung stehen. Die Nutzung der Informationstechnik zur intelligenten und energieeffizienten Steuerung von energietechnischen Verfahren ist hierfür ein gutes Beispiel.

Der Beitrag der erneuerbaren Energien kann auf mindestens 110 TWh wachsen. Dies entspricht einem Anteil von 20 % an der gesamten deutschen Stromerzeugung. Viele Szenarienberechnungen zeigen die Möglichkeit von noch größeren Beiträgen der erneuerbaren Energien für das Jahr 2020, so zum Beispiel einen Anteil von knapp 25 % an der Bruttostromerzeugung (ohne Biomasse, mit Import). Die einzelnen Energieträger verteilen sich dabei - bezogen auf die Gesamterzeugung - wie folgt: Laufwasser (4,7 %), On- & Offshore-Wind (17,3 %), Photovoltaik (1,3 %), Geothermie (0,7 %) und Import (0,5 %). Biomasse könnte zusätzlich mit einem Anteil von mindestens 5 % zur Stromerzeugung beitragen.

Ein Erdgas-Anteil von 200 TWh an der Stromerzeugung bedeutet einen Anstieg von heute 11 % auf 37 % im Jahr 2020. Um insgesamt nicht mehr Erdgas als heute importieren zu müssen, sollte Erdgas bei der Wärmeversorgung ersetzt werden - vor allem durch Biomasse, Solarthermie und energetische Gebäudesanierung.

Die Kernenergienutzung wird dem Gesetz entsprechend kurz nach dem Jahr 2020 beendet. Braunkohle wird dann gemäß des berechneten Szenarios nur noch für 100 TWh, Steinkohle für 70 TWh der Stromerzeugung eingesetzt, jedoch mit höheren Wirkungsgraden und damit geringeren CO₂-Emissionen als heute (siehe Abb.).

Methodik der Indikatorenbildung

Verhältnis der Stromerzeugung zum Einsatz von Primärenergieträgern für die Stromerzeugung

Bewertungsgrundlagen

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Maßnahmen zur Zielerreichung

Bisherige Maßnahmen:
Seit 1990 sind einige Fortschritte bei der Senkung des Primärenergieverbrauches erreicht worden. Diese wurden von folgenden Maßnahmen der Energie- und Klimapolitik gefördert:

·         Erneuerbare Energien Gesetz (EEG 2009): Die Einführung und Novellierung des EEG führt zum massiven Ausbau Erneuerbarer Energien. Es wird ein fester Vergütungssatz für den erzeugten Strom aus erneuerbaren Energiequellen gewährt, der sich an den Erzeugungskosten der jeweiligen Erzeugungsart orientiert, um so einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen zu ermöglichen. Die entstehenden Mehrkosten fließen als zusätzlicher Kostenfaktor in Form der sogenannten EEG-Umlage in die Kalkulation und Abrechnung der Endverbraucherpreise ein.

·         Treibhausgas-Emissionshandelsgesetz (TEHG 2004): Das Treibhaus-Emissionshandelsgesetz stellt die nationale Umsetzung der EU-Richtlinie über das europäische Handelssystem mit Treibhausgas-Emissionsberechtigungen dar. Daraus ergeben sich finanzielle Anreize für Kraftwerksbetreiber für eine effiziente Nutzung fossiler Energieträger bei der Stromerzeugung.

·         Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG 2009): Einführung (2002) und Novellierung (2009) des KWKG führen zu einem massiven Ausbau der Stromproduktion mit Kraft-Wärme-Kopplung. Die Förderung wird auf den gesamten Stromverbrauch, also auf jede in Deutschland verbrauchte Kilowattstunde, umgelegt.

·         Verabschiedung von Eckpunkten zu einem integrierten Energie- und Klimaprogramms (IEKP) in Meseberg 2007 (bestehend aus 29 Eckpunkten, deren Umsetzung in zwei Maßnahmenpaketen erfolgt bzw. teilweise bereits erfolgt ist) sowie Umsetzung durch Kabinettsbeschlüsse vom 05.12.2007 (IEKP I) und 18.06.2008 (IEKP II).

·         Ordnungsrechtliche Vorschriften (Energieeinsparverordnung) und Förderprogramme von Bund (Kreditanstalt für Wiederaufbau KfW) und Ländern.

Vorschläge für künftige Maßnahmen

·         Anreize für eine weitere Steigerung der Effizienz bei der Energieumwandlung
Bei Kohle- und Gaskraftwerken gibt es noch erhebliche Potenziale zur Effizienzsteigerung. Bei entsprechender Forschung und Entwicklung ist der derzeit technisch realisierbare Wirkungsgrad von 43- 44 % bei Braunkohlekraftwerken und 45- 46 % bei Steinkohlekraftwerken auf etwa 50 % zu erhöhen. Auch bei Gas- und Dampfturbinenkraftwerken (GuD-Anlagen) sind Wirkungsgrade von 60 % (gegenüber heute 58 %) erreichbar.

·         Weitere Substitution fossiler durch Erneuerbare Energien

·         Stromsparende Elektrogeräte auf dem Markt stärken
Der hohe und derzeit im Trend steigende Stromverbrauch - gerade in den privaten Haushalten - bietet erhebliches Einsparpotential. Allein die Leerlaufverluste der elektrischen Geräte in Deutschland belaufen sich im Schnitt auf 14 % des Stromverbrauchs eines privaten Haushalts. Die Ökodesign-Richtlinie greift den Ansatz des Ökodesign für den Teilbereich Produkte auf. Konkrete Vorgaben und Anforderungen an bestimmte Produkte sowohl bezüglich ihrer Energieeffizienz als auch deren umweltgerechte Gestaltung sollen verbindlich festgelegt werden. Die Richtlinie wurde im Energiebetriebene-Produkte-Gesetz umgesetzt. EU-Verordnungen stellen Anforderungen an die einzelnen Produktgruppen. Diese Anforderungen werden derzeit entwickelt.

Rechtsgrundlagen

Energiestatistikgesetz