Präsentation von Prognos zum Parlamentarischen Abend des WWF Deutschland, Berlin, 09.02.2009. Inhalt: Diskussion der Studie „Modell Deutschland – Klimaschutz bis 2050“, die zeigt, wie Deutschland die geforderte Reduktion der Treibhausgase um 95 Prozent erreichen kann und zugleich Stabilität, Wohlstand und Arbeitsplätze langfristig sichert.

1. Modell Deutschland
Klimaschutz 2050:
Vom Ziel her denken
Dr. Almut Kirchner
Dr. Michael Schlesinger
Basel / Berlin,
09.Februar 2010
© Prognos AG 1
Agenda/Inhaltsübersicht
Methodik, Abgrenzung, Aufgabenteilung
Anlage und Ergebnis Referenzszenario
Anlage und Ergebnis Innovationsszenario
Agenda
© Prognos AG 2
1

2. Fragestellung, Abgrenzung, Aufgabenteilung
Wie schafft man -95 % THG-Emissionen bis 2050 in einer „reifen
Industriegesellschaft“?
I d ti ll h ft“?
– Geht das in einer „Welt wie wir sie kennen“?
– Wie weit setzt die gegenwärtige Politik die richtigen Leitplanken?
– Was bleibt wiedererkennbar ?
– Wie weit hilft uns Technologie ?
– Was muss grundsätzlich geändert werden ?
Grösster Teil der THG-Emissionen in D sind energiebedingte CO2-Emissionen
- Energiesektor wird mit detaillierten Energiesystemmodellrechnungen
abgedeckt.
g
Aufgabenteilung:
Fragestellung
– Prognos: Energiesystemmodellrechungen, detaillierte Szenarien (Nachfrage und
Kraftwerkspark)
– Öko-Institut: sonstige Emissionen, weitere reduzierende Massnahmenpakete zur
Zielerreichung, Komponentenzerlegung,
Instrumentierung und Strategie
© Prognos AG 3
Szenarien und Methodik
3-stufiges Vorgehen:
– Referenzszenario (bup): heutige Klimapolitik und Effizienzentwicklung
ambitioniert und ernsthaft fortgeschrieben
bekannte Instrumente, stetige Technologieentwicklungen, best practice-Strategien
– „Innovationsszenario“ (bup): Zielszenario
strategische Vorgaben für Sektoren,
Szenarien und Methodik
Technologieinnovationen,
modal split PV, GV
Anpassung der Branchen
– Varianten ohne CCS und mit CCS in der Stromerzeugung (ab 2025)
M
– Lücke: gibt es noch weitere Pakete oder Massnahmen, mit denen eine
„allfällig“ zu schliessende Lücke angegangen werden kann? Veränderte
Konsummuster etc. (aggregiert)?
Komponentenzerlegung der Ergebnisse (Öko-Institut) (top-down): Welche
Einflussfaktoren tragen wieviel bei, welche Fristigkeiten sind zu beachten?
© Prognos AG 4
2

3. Anlage und Ergebnis Referenzszenario
© Prognos AG 5
Rahmendaten
Rahmendaten
BIP: +43 %, 0,8 % p.a. Bev.: -12,5 %, Altersversch.
Hh-Gr.: 2,11 1,86
© Prognos AG 6
3

4. Referenzszenario
indikatives („wenn-dann)-Szenario“, Auswirkungen von Politikinstrumenten
IEKP, allmählich (ambitioniert) verschärft, Gebäude (EnEV, EEW-G,
Effizienzrichtlinien etc.)
Technologie:
– Beleuchtung,
– innovative Gastechnologien
– Solarthermie,
odik
– Querschnittstechnologien Motoren, Pumpen, Druckluft effizient
– Ab ä
Abwärmenutzung
t
Referenz, Metho
– Green IT
– KWK …
© Prognos AG 7
Ergebnis Referenz (ohne CCS): Alle THG-Emissionen
bnisse
Referenz: Ergeb
© Prognos AG 8
4

5. Ergebnis Referenz (ohne CCS): energiebedingte THG-
Emissionen
1990 –
2050:
ohne CCS:
-52 %
mit CCS:
-57 %
bnisse
Referenz: Ergeb
© Prognos AG 9
Anlage und Ergebnis Innovationsszenario
© Prognos AG 10
5

6. Innovationsszenario, strategische Setzungen
Stromerzeugung: Ausbaupfad EE gem. Leitszenario DLR 2008, allerdings
weniger Bi weniger I
i Bio, i Importt
Biomasse: Begrenzung der inländisch erreichbaren vorhandenen
Primärpotenziale auf 1‘200 PJ
Gebäude: Raumwärme möglichst wegsparen, nahezu keine fossilen Energieträger
mehr für Raumwärme
Verkehr:
zungen
– starke Verlagerung Güter auf die Schiene, aber kein 3. Gleis
Güterverkehrsleistungen auf der Schiene verdreifachen sich bis 2050, gegenüber
Innovation: Setz
Referenz i 2050 Z
R f in Zuwachs um 35 %
h
– strategische „Elektrifizierung“ des motorisierten Personenverkehrs (kein reiner
Benziner, kaum reine Diesel mehr in 2050)
– keine fossilen Flüssigkraftstoffe mehr im motorisierten Verkehr Biokraftstoffe 2.
und 3. Generation im GV und im PV, Gas im PV
© Prognos AG 11
Innovationsszenario, strategische Setzungen
Technologie: neue Schlüsseltechnologien bei Materialien und Prozessen
– Miniaturisierung
– Werkstoffe (insbes. Verbundwerkstoffe), Ersatz von Metallen
– Nano, Bio
– Prozessinnovationen (z.B. katalytische und enzymatische Prozesse in der
Chemie)
zungen
– Prozessintegration , Produktion auf dem Chip
– (Beispiel Pharmazie: zielgenaue Carrier reduzieren Medikamenteneinsatz
und –produktion um Grössenordnungen)
produktion
Innovation: Setz
– (Beispiel Geräte: wasserfreie Waschmaschine, Magnetkühlung)
© Prognos AG 12
6

7. Innovationsszenario, strategische Setzungen
Industrie und DL: leichte Veränderung der Branchenstrukturen
(energieintensive Ind
Ind. , übrige , Dienstleistungen ) Wirtschaftswachstum nahezu
),
unverändert
1,50
1,40
1,30
zungen
1,20
exwert
1,10
Inde
Innovation: Setz
1,00
1 00
0,90
0,80
0,70
2005 2020 2030 2040 2050
energieintensive Branchen übrige Branchen
energieintensive Branchen übrige Branchen
© Prognos AG 13
Innovationsszenario, Ergebnisse Endenergieverbrauch
10'000 120
9'000
Index CO2-Emissionen
100
PHH – 76%
8'000 DL – 67 %
7'000
Ind – 53 %
80
Verk – 40 %
6'000 EEV – 59 %
Index
PJ
5'000 60
Strom – 38 %
4'000
EE (ohne Strom)
3'000
40
+ 207 %
2'000
20
1'000
0 0
Innovation EEV
2005 2020 2005 2006
2030 2007 2008
2040 2009 2010
2050 2011 2012 2013 2014 2015
Kohle Heizöl Benzin aus Mineralöl Diesel aus Mineralöl Flugtreibstof f
Gase Strom Fernwärme Biokraf tstoff Biogas
Biomasse Umweltwärme Solarenergie
Private Haushalte GHD Industrie Verkehr
© Prognos AG 14
7

8. Stromverbrauch nach Verwendungszwecken
1.800
1.600
1.400
1.200
1.000
PJ
omnachfrage
800
600
400
200
Innovation, Stro
0
2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
PHH DL Kraf t DL Kühlen und Lüf ten
DL Sonstiges Industrie Kraf t Industrie Sonstiges
GV Schiene PV Schiene PV Elektroautos
Verkehr 2005: 58 PJ, 3.6 % am Gesamtstromverbrauch
2050: 187 PJ, 18.5 % am Gesamtstromverbrauch
E-Mobilität 2050: 101 PJ (entspr. 30 GW PV-Leistung, 15 GW Windleistung, ca. 5 GW Grundlast-KW)
© Prognos AG 15
Ergebnisse Innovationsszenario, ohne CCS:
Ausbaupfad EE Strom (Nettostromerzeugung)
400
350
300
250
TWh
200
150
Innovation EE Strom
100
S
50
0
2005 2020 2030 2040 2050
Biomasse Geothermie Wasserkraf t Windenergie Onshore Windenergie Of f shore Fotovoltaik
© Prognos AG 16
8

9. Ergebnisse Innovationsszenario, Stromerzeugung ohne CCS
700
600 fossile KW: nur
noch Gas (Spitze /
500
Regel)
Vervierfachung
Speicherkapazität,
400
Verachtfachung
TWh
Innovation, Stro ohne CCS
Speichererzeugung
300 Primärerzeugung
EE 85 % an
200
Nettoerzeugung
om
100
0
2005 2020 2030 2040 2050
Kernkraft Steinkohle Braunkohle Öl und sonstige Erdgas Speicher (Pumpspeicher, sonstige) Erneuerbare Stromimport
© Prognos AG 17
Fluktuierende Einspeisung aus Erneuerbaren Energien
im Jahr 2030 in MW
90.000
PV
80.000
Wind-Onshore
70.000 Wind-Offshore
speisung EE
Geothermie und Biomasse (25%)
60.000
50.000
40.000
Eins
30.000
20.000
10.000
0
1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 © Prognos AG 18
9

10. Resultierende Last (Strombedarf abzüglich Einspeisung
erneuerbarer Energien) im Jahr 2030
90.000
90 000
80.000
70.000
resultierende Last 2030
60.000
50.000
L
40.000
30.000
20.000
10.000
0
1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001Prognos AG
© 19
Ergebnisse Innovationsszenario: energiebedingte
Treibhausgase (ohne CCS)
1'200
gegenüber
1'000 1990: -91 %
91
bed. THG ohne CCS
800
Mio t CO2‐Äquivalent
600
400
Innovation: Enb
200
0
1990 2005 2020 2030 2040 2050
Private Haushalte GHD Industrie Verkehr Fernwärmeerzeugung Stromerzeugung Sonst. Umwandlung Energiebed. CO2-Em. gem. Inventar CH4 N2O
© Prognos AG 20
10

11. Innovationsszenario, PEV (ohne nichtenergetischen Verbrauch)
ohne CCS
16'000
PEV gesamt:
14'000 -57 %
Anteil EE 2050:
12'000 73 %
Biomasse:
10'000 1‘720 PJ
PJ
8'000
6'000
4'000
2'000
Innovation, PEV
V
0
2005 2020 2030 2040 2050
Kernkraft Steinkohle Braunkohle Heizöl schwer
Heizöl leicht Benzin aus Mineralöl Diesel aus Mineralöl Biokraftstoffe
Flugtreibstoff Erdgas, andere Naturgase Sonstige Gase Biogas
Abfall Biomasse Umwelt- und Abwärme Geothermie
Solarenergie Windenergie Wasserkraft
© Prognos AG 21
Ergebnisse Innovationsszenario: Mehrkosten, Kostenelemente
35.000
30.000
25.000
Innovation, Kostenelemente
20.000
Mio. €
15.000
10.000
5.000
0
2010 2020 2030 2040 2050
Wärme PHH Strom PHH
Dienstleistungssektor, annuitätisch Industriesektor, annuitätisch
E-Autos E-Tankst.
Bahn Inf rastruktur
© Prognos AG 22
11

12. Ergebnisse Innovationsszenario, Kosten vs. Einsparungen,
40 Resultante: max.
en
0,6 % d. BIP (2035)
Innovaiton, Kosten vs. Einsparunge
30
20 Nettoeinsparung
ab 2043
10
summiert und
Mrd. €
0 diskontiert:
0,3 % BIP
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
-10
-20
-30
-40
Investitionen Einsp.ohne CCS Einsp. mit CCS
Resultante ohne CCS Resultante mit CCS
© Prognos AG 23
Innovation: THG gesamt ohne CCS
1'400
-87 %
1'200 1990 - 2050
1'000
Mio t CO2-Äquivalent
800
600
400
200
0
1990 2005 2020 2030 2040 2050
Private Haushalte GHD Industrie
Verkehr Umwandlungssektor gesamt Energiebedingte sonst. Emissionen
Flüchtige und prozessbed Emiss. Produktverwendung Landwirtschaft
Landnutzung und Forsten Abfallwirtschaft Insgesamt THG-Emissionen
© Prognos AG 24
12

13. Vielen D k für Ih A f
Vi l Dank fü Ihre Aufmerksamkeit!
k k it!
Ansprechpartner:
p p
Dr. Almut Kirchner
Marktfeldleiter Energiepolitik
Henric Petri-Strasse 9
CH-4010 Basel
T: +41 61 32 73 331
E: almut.kirchner@prognos.com
© Prognos AG 25
Backup-Folien
© Prognos AG 26
13

14. Rahmendaten
Klimaerwärmung: Heizgradtage reduzieren sich um 18 %,
Kühlgradtage nehmen um 62 % zu !
Kühl dt h
Energiepreise: Rohöl steigt real auf 100 USD / bbl in 2020, 125 USD/bbl in
2030, 210 USD / bbl in 2050
CO2-Preis: bis 50 €/t in 2050 real
Rahmendaten
© Prognos AG 27
Referenz: Rahmendaten Branchen, Beschäftigte
Rahmendaten
© Prognos AG 28
14

15. Referenz: Rahmen Verkehr
Rahmendaten
PV: - 6 % GV: + 83 %
© Prognos AG 29
Referenzszenario ohne CCS: Ergebnisse PEV
PEV: -38 %
EE: +190 %
Anteil EE am PEV:
von 5 % auf 26 %
bnisse
Referenz, Ergeb
© Prognos AG 30
15

16. Ergebnis Referenz (ohne CCS): energiebedingte THG-
Emissionen
1990 – 2050:
ohne CCS: -52 %
mit CCS: -57 %
bnisse
Referenz: Ergeb
© Prognos AG 31
Innovationsszenario, Ergebnisse PHH
- Reduktion des
Raumwärmebedarfs auf
14 % (2005 – 2050)
-praktisch vollständige
„Durchsanierung“ des
Bestandes
- hohe Solarthermie-
quote
Innovation, PHH
H
© Prognos AG 32
16

17. Ergebnis Innovationsszenario, Dienstleistungssektor
- Reduktion des
Raumwärmebedarfs fast
vollständig
ll tä di
(2005 – 2050)
-Kühlen / Lüften + 15 %
- Prozesswärme, Kraft
nicht beliebig
reduzierbar
Innovation, DL
© Prognos AG 33
Industrieproduktion: Szenarienvergleich
600
500
400
300
Mrd €
200
zungen
100
Innovation: Setz
0
2005 2050 Ref erenz 2050 Ziel
Gew. von Steinen, sonst. Bergbau Ernährung und Tabak Papiergewerbe
Grundstoffchemie sonstige chemische Industrie Gummi- und Kunststoffwaren
Glas, Keramik Verarbeitung v.Steinen und Erden Metallerzeugung
NE-Metalle, Giessereien Metallbearbeitung Maschinenbau
Fahrzeugbau Sonstige Wirtschaftszweige
© Prognos AG 34
17

18. BWS Dienstleistungen Szenarienvergleich
2.500
2.250
2.000
1.750
1.500
1.250
Mrd €
1.000
zungen
750
500
250
Innovation: Setz
0
2005 2050 Ref erenz 2050 Ziel
Landwirtschaft, Gärtnerei Industrielle Kleinbetriebe/Handwerk Baugewerbe
Handel Kreditinst./ Versicherungen Verkehr, Nachrichtenübermittlung
Sonstige priv. Dienstleistungen Gesundheitswesen Unterrichtswesen
Öff.Verwaltung, Sozialversicherung Verteidigung
© Prognos AG 35
Ergebnis Innovationsszenario, Industrie
2'500 120 Prozess-
wärme: – 50 %
Kraft: – 43 %
2'000
100
Hauptenergieträger:
Gas und Strom
Index CO2-Emissionen
80
Kohle in
1'500
Restgrössen (Stahl)
Index
PJ
60
1'000
ustrie
40
Innovation, Indu
500
20
0 0
2005 2020 2030 2005 2006
2040 2007 2008
2050 2009 2010 2011 2012 2013
Steinkohle Braunkohle Mineralöle Gase
Strom Fernwärme Erneuerbare
Raumwärme Beleuchtung Prozesswärme mechanische Energie
Inf ormation und Kommunikation
© Prognos AG 36
18

19. Ergebnis Innovationsszenario Verkehr
PKW nach Antriebstypen, in Tsd.
50'000
45 000
45'000
40'000
35'000
30'000
Tsd.
25'000
20'000
15'000
kehr
10'000
Innovation, Verk
5'000
0
2005 2020 2030 2040 2050
Benzin, ohne Hybrid Dieselantrieb Benzin, Hybrid Plug-in Hybridantrieb
Elektroantrieb Brennstof f zellenantrieb Flüssiggasantrieb Erdgasantrieb
© Prognos AG 37
Ergebnisse Innovationsszenario Verkehr, Energieträger
3000 120
Index CO2 Emissionen
Index CO2‐Emissionen
2500 100
2000 80
Personenverkehr
1500 60
PJ
kehr
1000 40
Innovation, Verk
Güterverkehr
500 20
0 0
2005 2020 2030 2040 2050
Güterverkehr Bioethanol Benzin aus Mineralöl Biodiesel Diesel aus Mineralöl Flugtreibstoffe Erdgas
Flüssiggas Wasserstoff Strom
Personenverkehr Bioethanol Benzin aus Mineralöl Biodiesel Diesel aus Mineralöl Flugtreibstoffe Erdgas
Flüssiggas Wasserstoff Strom
© Prognos AG 38
19

20. Innovationsszenario, Ergebnisse Endenergieverbrauch
PHH – 76%
10'000 120
DL – 67 %
9'000 Ind – 53 %
Index CO2-Emissionen
100 Verk – 40 %
8'000
EEV – 59 %
7'000
80
Strom – 38 %
6'000
EE (ohne Strom)
Index
+ 207 %
PJ
5'000 60
4'000
40
3'000
2'000
20
Innovation EEV
1'000
0 0
2005 2020 2005 2006
2030 2007 2008
2040 2009 2010
2050 2011 2012 2013 2014 2015
Kohle Heizöl Benzin aus Mineralöl Diesel aus Mineralöl Flugtreibstoff
Gase Strom Fernwärme Biokraftstoff Biogas
Biomasse Umweltwärme Solarenergie
Private Haushalte GHD Industrie Verkehr
© Prognos AG 39
Innovationsszenario, Ergebnis Stromerzeugung „mit CCS“
700
fossile KW: nur noch
Gas (Spitze / Regel)
und CCS
600
(3 GW SK,
10 GW BK)
500 Ausbau
Speicherkapazität
Innovation, Stro mit CCS
400
Faktor 2,4,
TWh
Verfünffachung
Speichererzeugung
300
om
200
100
0
2005 2020 2030 2040 2050
Kernkraft Steinkohle Steinkohle mit CCS Braunkohle Braunkohle mit CCS Öl und sonstige Erdgas Speicher (Pumpspeicher, sonstige) Erneuerbare Stromimport
© Prognos AG 40
20

21. Innovationsszenario, PEV (ohne nichtenergetischer Verbrauch)
ohne CCS
16'000 PEV gesamt:
-57 %
14'000 Anteil EE 2050:
73 %
12'000 Biomasse:
1‘720 PJ
10'000
PJ
8'000
6'000
4'000
Innovation, PEV
V
2'000
0
2005 2020 2030 2040 2050
Kernkraft Steinkohle Braunkohle Heizöl schwer
Heizöl leicht Benzin aus Mineralöl Diesel aus Mineralöl Biokraftstoffe
Flugtreibstoff Erdgas, andere Naturgase Sonstige Gase Biogas
Abfall Biomasse Umwelt- und Abwärme Geothermie
Solarenergie Windenergie Wasserkraft
© Prognos AG 41
Innovationsszenario, PEV (ohne nichtenergetischer Verbrauch)
mit CCS
16'000 PEV gesamt:
-59 %
14'000 Anteil EE 2050:
59 %
12'000 Biomasse
2050: 1‘720 PJ
10'000
PJ
8'000
Innovation, PEV mit CCS
6'000
4'000
2 000
2'000
V
0
2005 2020 2030 2040 2050
Kernkraft Steinkohle Braunkohle Heizöl schwer
Heizöl leicht Benzin aus Mineralöl Diesel aus Mineralöl Biokraftstoffe
Flugtreibstoff Erdgas, andere Naturgase Sonstige Gase Biogas
Abfall Biomasse Umwelt- und Abwärme Geothermie
Solarenergie Windenergie Wasserkraft
© Prognos AG 42
21

22. Ergebnisse Innovationsszenario: Energiebedingte THG (mit
CCS)
1'200 gegenüber
1990: -90 %
90
1'000
Innovatino, enbe THG mit CCS
800
Mio t CO2‐Äquivalent
600
ed.
400
200
0
1990 2005 2020 2030 2040 2050
Private Haushalte GHD Industrie Verkehr Fernwärmeerzeugung Stromerzeugung Sonst. Umwandlung Energiebed. CO2-Em. gem. Inventar CH4 N2O
© Prognos AG 43
Innovation: Gesamt-THG ohne CCS
1'400
1'200
1'000
800
O2-Äquivalent
600
400
Mio t CO
200
0
1990 2005 2020 2030 2040 2050
Energiebedingte CO2-Emissionen Energiebedingte sonst. Emissionen
Nichtenergiebedingte Emissionen Insgesamt THG-Emissionen
© Prognos AG 44
22

23. Innovation: Gesamt-THG mit CCS
1'400
1'200
1'000
Mio t CO2-Äquivalent
800
600
400
200
0
1990 2005 2020 2030 2040 2050
Private Haushalte GHD Industrie
Verkehr Umwandlungssektor gesamt Energiebedingte sonst. Emissionen
Flüchtige und prozessbed Emiss. Produktverwendung Landwirtschaft
Landnutzung und Forsten Abfallwirtschaft Insgesamt THG-Emissionen
© Prognos AG 45
Innovation: Gesamt-THG mit CCS
1'400
1'200
1'000
Mio t CO2-Äquivalent
800
600
400
200
0
1990 2005 2020 2030 2040 2050
Energiebedingte CO2-Emissionen Energiebedingte sonst. Emissionen
Nichtenergiebedingte Emissionen Insgesamt THG-Emissionen
© Prognos AG 46
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24. Ergebnisse Innovationsszenario: Mehrkosten, Kostenelemente
35.000
30.000
25.000
Innovation, Kostenelemente
20.000
Mio. €
15.000
10.000
5.000
0
2010 2020 2030 2040 2050
Wärme PHH Strom PHH
Dienstleistungssektor, annuitätisch Industriesektor, annuitätisch
E-Autos E-Tankst.
Bahn Inf rastruktur
© Prognos AG 47
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