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Erneuerbare und konventionelle Stromerzeugung

<p>Dem stetig wachsenden Anteil erneuerbarer Energien an der Bruttostromerzeugung steht ein Rückgang der konventionellen Stromerzeugung gegenüber. Erneuerbare Energien wie Wind, Sonne und Biomasse sind zusammen inzwischen die wichtigsten Energieträger im Strommix und sorgen für sinkende Emissionen.</p><p>Zeitliche Entwicklung der Bruttostromerzeugung</p><p>Die insgesamt produzierte Strommenge wird als <em>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttostromerzeugung#alphabar">Bruttostromerzeugung</a>⁠</em> bezeichnet. Sie wird an der Generatorklemme vor der Einspeisung in das Stromnetz gemessen. Zieht man von diesem Wert den Eigenverbrauch der Kraftwerke ab, erhält man die <em>Nettostromerzeugung</em>.</p><p>Entwicklung des Stromhandelssaldos</p><p>Importe und Exporte im europäischen Stromverbund gleichen Differenzen zwischen Stromnachfrage und -Stromangebot in den einzelnen Ländern effizient aus. Die Abbildung „Bruttostromerzeugung und Bruttostromverbrauch“ zeigt, dass die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttostromerzeugung#alphabar">Bruttostromerzeugung</a>⁠ in den Jahren 2003 bis 2022 stets größer war als der Verbrauch. Entsprechend wies Deutschland in diesem Zeitraum beim Stromaußenhandel einen Exportüberschuss auf (siehe Abbildung „Stromimport, Stromexport und Stromhandelssaldo“). Im Jahr 2017 erreichte der Überschuss mit 52,5 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠ einen Höchststand, damals wurden 8 Prozent der Stromerzeugung exportiert. In den folgenden Jahren ging der Netto-Export zurück. Seit dem Jahr 2023 ist Deutschland wieder Nettoimporteur - mit einem Nettoimport von etwa 26 TWh wurden im Jahr 2024 knapp 5 Prozent des inländischen Stromverbrauchs gedeckt. Der Netto-Stromimport ist Ergebnis des europäischen Strombinnenmarktes, der es im Rahmen der vorhandenen Interkonnektor-Kapazitäten erlaubt, einen grenzüberschreitenden Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch herzustellen und insofern nationale Schwankungen abzufedern. Die inländische Erzeugung hätte in bestimmten Bedarfsfällen zu höheren Kosten geführt als der Import von Strom aus unseren Nachbarländern (siehe Abb. „Stromimport, Stromexport und Stromhandelssaldo“).</p><p>Bruttostromerzeugung aus nicht erneuerbaren Energieträgern </p><p>Die Struktur der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttostromerzeugung#alphabar">Bruttostromerzeugung</a>⁠ hat sich seit 1990 deutlich geändert (siehe Abb. „Bruttostromerzeugung nach Energieträgern“). Im Folgenden werden die nicht-erneuerbaren Energieträger kurz dargestellt. Erneuerbare Energieträger werden im darauffolgenden Abschnitt näher erläutert.</p><p>Bruttostromerzeugung auf Basis von erneuerbaren Energieträgern </p><p>Der Strommenge, die auf Basis <em>erneuerbarer Energien</em> (Windenergie, Photovoltaik, Wasserkraft, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a>⁠, biogener Anteil des Abfalls, Geothermie) erzeugt wurde, hat sich in den letzten Jahrzehnten vervielfacht. Im Jahr 2023 machte grüner Strom erstmals mehr als 50 % der insgesamt erzeugten und verbrauchten Strommenge aus. Diese Entwicklung setzte sich auch im Jahr 2024 fort. Der Anteil erneuerbaren Stroms am ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttostromverbrauch#alphabar">Bruttostromverbrauch</a>⁠ lag im Jahr 2024 bei 54,1 %.</p><p>Angestoßen wurde das Wachstum der erneuerbaren Energien maßgeblich durch die Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Jahr 2000 (siehe Abb. „Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im Jahr 2024“). Das EEG hat ganz wesentlich zum Rückgang der fossilen Stromerzeugung und dem damit verbundenen Ausstoß von Treibhausgasen beigetragen (vgl. Artikel „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/erneuerbare-energien-vermiedene-treibhausgase">Erneuerbare Energien – Vermiedene Treibhausgase</a>“).</p><p>Die verschiedenen <em>erneuerbaren Energieträger</em> tragen dabei unterschiedlich zum Anstieg der Erneuerbaren Strommenge bei.</p><p>Ausführlicher werden die verschiedenen erneuerbaren Energieträger im Artikel „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Erneuerbare Energien in Zahlen</a>“ beschrieben.</p>

CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde Strom stiegen in 2022

<p>Berechnungen des Umweltbundesamtes (UBA) zeigen die Fortsetzung des Trends aus 2021: die spezifischen Treibhausgas-Emissionsfaktoren im deutschen Strommix erhöhten sich auch 2022. Hauptursachen sind eine höhere Stromproduktion aus Kohle, ausgelöst durch den Krieg gegen die Ukraine und die damit verbundene Gaskrise, der fortschreitende Atomausstieg und höhere Stromexporte.</p><p>Die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom verursachte 2022 durchschnittlich 434 Gramm CO2. In 2021 lag dieser Wert bei 410 und in 2020 bei 369 Gramm pro Kilowattstunde. Generell wirkte sich der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien positiv auf die Emissionsentwicklung der Stromerzeugung aus und trug wesentlich zur Senkung der spezifischen Emissionsfaktoren im Strommix bei. Die wirtschaftliche Erholung nach dem Pandemiejahr 2020 und die witterungsbedingte geringere Windenergieerzeugung führten zu einer vermehrten Nutzung emissionsintensiver Kohle zur Verstromung, wodurch sich die spezifischen Emissionsfaktoren im Jahr 2021 erhöhten. Diese Trendwende setzte sich im Jahr 2022 durch den verminderten Einsatz von emissionsärmeren Brennstoffen für die Stromproduktion und dem dadurch bedingten höheren Anteil von Kohle fort.</p><p>Durch Stromexporte (vor allem nach Frankreich) stieg das Stromhandelssaldo von ca. 18 Terrawattstunden (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠) in 2021 auf ca. 28 TWh in 2022, wodurch etwa 12 Mio. t CO2-Emissionen für Strom entstanden, der nicht in Deutschland verbraucht wurde. Das sind 4,7 Prozent der Emissionen aus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttostromerzeugung#alphabar">Bruttostromerzeugung</a>⁠.</p><p>Der Stromverbrauch stieg in der Zeit von 1990 von 479 (TWh) auf 582 TWh in 2017. Seit 2018 ist erstmalig eine Verringerung des Stromverbrauchs auf 572 TWh zu verzeichnen. Mit 511 TWh für 2020 wurde ein Tiefstand erreicht. In 2021 ist ein Anstieg des Stromverbrauchs infolge der wirtschaftlichen Erholung nach dem ersten Pandemiejahr auf 523 TWh zu verzeichnen. Um in 2022 wieder auf 513 TWh zu sinken. Der Stromverbrauch verbleibt trotz konjunktureller Schwankungen und Einsparungen infolge der Auswirkungen der Pandemie und des russischen Angriffskrieges in der Ukraine auf hohem Niveau.</p><p>Die vorliegenden Ergebnisse der Emissionen in Deutschland leiten sich aus der Emissionsberichterstattung des Umweltbundesamtes für Deutschland, Daten der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik, Daten der Arbeitsgemeinschaft für Energiebilanzen e.V. auf der Grundlage amtlicher Statistiken und eigenen Berechnungen für die Jahre 1990 – 2020 ab. Für das Jahr 2021 liegen vorläufige Daten vor. 2022 wurde geschätzt.</p><p>&nbsp;</p>

H2020-EU.3.3. - Societal Challenges - Secure, clean and efficient energy - (H2020-EU.3.3. - Gesellschaftliche Herausforderungen - Sichere, saubere und effiziente Energieversorgung), Changing Energy Efficiency Technology Adoption in Households (CHEETAH)

Energieforschungsplan EVUPLAN, Marktanalyse Ökostrom und HKN, Weiterentwicklung des Herkunftsnachweissystems und der Stromkennzeichnung

Das Projekt stellt die Fortführung der Marktanalyse Ökostrom des Umweltbundesamtes 2014 dar und setzt sich zusätzlich mit der Verbraucherseite auseinander. Der Ist-Zustand des Ökostrommarktes in Deutschland (insbesondere unter dem Import-/Export-Aspekt) nach Einführung des HKNR wird analysiert und die Weiterentwicklungen der Ökostrom-Labels seit 2012 werden untersucht. Dabei wird besonders der Markt für HKN als Teilmarkt des Ökostrom-Marktes betrachtet. Das Zusammenspiel von freiwilligem Ökostrommarkt und Fördersystem wird untersucht. Die Verbraucherseite wird mit Blick auf die Stromkennzeichnung betrachtet: Nach Differenzierung der verschiedenen Konsumentengruppen werden Kundenbedarfe im Rahmen des Strombezugs z.B. bezüglich der Umweltwirkung (CO2 Emissionen) ermittelt. Die gängige Praxis zur Erstellung von (Umwelt-) Berichten von Unternehmen und öffentlicher Hand wird analysiert und der Umfang und Einsatz von Ökostrom zur Verringerung des eigenen CO2-Fußabdrucks von Unternehmen und der öffentlichen Hand ermittelt.

Energiewende DE/EU, Die Energiewende im deutschen Stromsystem im Kontext der zukünftigen Entwicklungsmöglichkeiten in Europa bis 2050 - Teilvorhaben: Länderrecherche und Szenarienanalyse

Das Projekt untersucht die Entwicklung des Stromsektors in Deutschland als Teil des europäischen Stromsystems. Mittels einer Szenarienanalyse werden mögliche Wechselwirkungen zwischen Deutschland und den europäischen Nachbarländern bis zum Jahr 2050 untersucht. Konkret werden dabei die folgenden fünf Forschungsfragen untersucht: 1. Welche Rollen können die untersuchten Mitgliedstaaten (MS) für das Gelingen einer europäischen Energiewende einnehmen (z.B. als Transitländer, Speicherländer oder Erzeugerländer)? Welche MS stehen bei der Transformation ihres Energiesystems vor ähnlichen Herausforderungen Länderclusterung)? 2. Wie wirkt sich die deutsche Energiewende auf die nationalen Energiesysteme der Nachbarländer aus, im Hinblick auf: a. Einsatz und Wirtschaftlichkeit des konventionellen Kraftwerkparks; b. 'Export' der deutschen Energiewende-Herausforderungen (Carbon Leakage & Nutzung von ausländischen Flexibilitäten)? 3. Wie wirkt sich ein verzögerter Ausbau der Kuppelkapazitäten auf die Erreichung der europäi-schen Klimaschutzziele aus? 4. Welchen Einfluss hätte die Einführung von nationalen CO2-Preisen in Deutschland sowie in weiteren Ländern mit ambitionierten Klimaschutzzielen auf die Minderung von CO2-Emissionen, auf Carbon Leakage Effekte und auf die Volllaststunden fossiler Kraftwerke in der gesamten EU? 5. Wie wirken sich grenzüberschreitende Kapazitätsmärkte auf nationale Strompreise, Preisver-zerrungen und Investitionsanreize aus? Welche Bedeutungen hat in diesem Zusammenhang der Ausbau von Grenzkuppelstellen? Kern der Untersuchung ist eine quantitative, modellbasierte Szenarienanalyse des Stromaustausches zwischen Deutschland und den Nachbarländern mit Hilfe des Power-Flex-Modells. Dies wird ergänzt um folgende Analysen: Erstens, welche Rahmenbedingungen werden benötigt, um die im Modell in den verschiedenen Szenarien angenommen Kuppelkapazitäten für den Stromaustausch tatsächlich zur Verfügung zu stellen? Und zweitens, welche Auswirkungen haben die für das Modell angenommenen Inputparameter auf die im Modell ermittelten Stromflüsse zwischen Deutschland und den europäischen Nachbarländern, und wie passen diese zu den dort jeweils verfolgten Strategien für den Stromsektor? So wird in den Szenarien zum Beispiel untersucht, wie sich der europäische Stromaustausch in verschiedenen Szenarien auf den Flexibilitätsbedarf in Deutschland auswirkt. Das beinhaltet die Fragen: Welche quantitativen energiewirtschaftlichen Effekte können erzielt werden; welche Rahmenbedingungen für den Stromaustausch sind dafür erforderlich; inwieweit kann Deutschland Flexibilität aus europäischen konventionellen Kraftwerken importieren und EE-Überschüsse exportieren; und wie passt dieser Handel mit Flexibilität nicht nur quantitativ zu der jeweiligen energiewirtschaftlichen Situation in den benachbarten Stromsystemen, sondern auch zu den dortigen energiewirtschaftlichen Interessenlagen? (Text gekürzt)

UBA-Emissionsdaten für 2015 veröffentlicht

Das Umweltbundesamt und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit meldeten am 17. März 2016, dass im Jahr 2015 ein leichter Anstieg der Treibhausgasemissionen beobachtet wurde. Das zeigen die Nahzeitprognose des Umweltbundesamtes. Demnach stiegen die Emissionen um sechs Millionen Tonnen auf 908 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente. Gegenüber 1990 sind die Emissionen um 27,2 Prozent gesunken. Bei der Stromerzeugung gingen die CO2-Emissionen zurück. Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung wurde auf 30 Prozent gesteigert werden. Eine entsprechende Senkung des CO2-Ausstoßes wurde jedoch durch den Anstieg der Stromexporte verhindert, die 2015 mit 50 Terawattstunden auf Rekordniveau lagen. Die wichtigste Ursache für den Emissionsanstieg war nach dieser Prognose die im Vergleich zum Vorjahr kühlere Witterung. Daher wurde mehr Heizenergie benötigt. Haushalte und andere Kleinverbraucher verbrauchten vor allem mehr Erdgas, was die Emissionen um 4,5 Millionen Tonnen erhöhte.

FHprofUnt 2014: ÖkoFlex - Flexibilität als ökonomisches Gut im intelligenten Energiesystem zur effizienten Einbindung erneuerbarer Energien

Aufgrund des Ausbaus der erneuerbaren Energien werden Fluktuationen in der Stromerzeugung in Zukunft weiter zunehmen. Um auch bei hohen Anteilen an Wind- und Solarstrom einen störungsfreien Netzbetrieb zu gewährleisten, müssen Schwankungen durch die Flexibilität anderer Systemkomponenten wie regelbare Kraftwerke oder auch eine flexibilisierte Nachfrage, Speicher und Export oder die Kopplung mit anderen Energiesystemen (z.B. Wärme) ausgeglichen werden. In einem effizienten Elektrizitätssystem sollten je nach Flexibilitätsbedarf stets die günstigsten Optionen genutzt werden. Jedoch gibt es zum einen bisher nur wenige Möglichkeiten, Flexibilität als Produkt zur Systemstabilisierung kommerziell anzubieten, zum anderen sind die ökonomischen Charakteristika wie Bereitstellungs- und Abrufkosten teilweise kaum quantifiziert. Systematische Untersuchungen der Auswirkungen einer optimierten Einbindung von Flexibilitäten auf die Strommärkte stehen noch am Anfang und sollen hier adressiert werden. Es sollen zunächst die ökonomischen Charakteristika von Flexibilitäten im Energiesystem untersucht und insbesondere die Grenzkosten ihres Einsatzes quantifiziert werden. Darauf aufbauend soll ein Simulationsmodell erstellt werden, das das deutsche Elektrizitätssystem mit seinen Flexibilitäten realistisch abbilden kann. Anhand von Simulation sollen dann verschiedene Fragestellungen im Hinblick auf die Einbindung von Flexibilitäten in die Strommärkte untersucht werden.

Klimaszenarien - Auswirkungen der Klimaschutzziele und diesbezüglicher Maßnahmen auf den Energiesektor und den Ausbau der erneuerbaren Energien

Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung der Auswirkungen von unterschiedlichen Umsetzungsvarianten zur Erreichung der nationalen Klimaschutzziele auf den Energiesektor. Unter Beachtung des Ambitionsniveaus in den weiteren klimarelevanten Sektoren sollen die Folgen klimapolitischer Anstrengungen für den Energiesektor (inkl. Wechselwirkungen des Stromsektors mit dem Wärme- und Verkehrssektor) mit Hilfe von Szenarien modelliert werden. In Bezug auf die langfristige Perspektive sollen Zielszenarien mit dem Zeithorizont 2050 einschließlich der Zwischenschritte 2030 und 2040 modelliert werden. Dabei sind mindestens die nationalen Klimaziele des Energiekonzepts der Bundesregierung einzuhalten. Im Hinblick auf das Klimaziel 2050 soll eine 80%- und 95%-Variante bzgl. der Treibhausgasreduktion untersucht werden. Darüber werden für zentrale Einflussfaktoren Szenariovarianten modelliert. Hierzu gehören: Zulässigkeit und Potenziale von CCS, Potenziale im Bereich der erneuerbaren Energien, Restriktionen bei Stromim- und -exporten, etc. In Bezug auf die mittelfristige Perspektive ist der Zeithorizont bis 2030 mit den Zwischenschritten 2020 und 2025 zu betrachten. Für die Analyse des mittelfristigen Betrachtungszeitraums ist als Referenzszenario zunächst ein Business-as-usual-Szenario zu erstellen, welches den aktuellen Stand der politisch beschlossenen Maßnahmen widerspiegelt. Die Arbeitsplanung sieht eine sequentielle Bearbeitung von vier Langfristszenarien beginnend im Oktober 2015 bis zum Ende der Projektlaufzeit vor. Parallel dazu beginnen mit Projektstart am Referenzszenario für die Untersuchungen im mittelfristigen Zeitbereich. Die weiteren Mittelfristszenarien werden nach Bedarf und in enger Abstimmung mit dem AG berechnet. Zwischenberichte werden dem AG im März und September 2016 vorlegt. Der Endbericht wird zum Ende der Projektlaufzeit vorgelegt. Abstimmungen mit dem AG finden in regelmäßigen Abständen vorzugweise in Telefonkonferenzen statt.

Die Energiewende im Stromsektor: Stand der Dinge 2015

Im deutschen Stromsystem wurden im abgelaufen Jahr mehrere Rekorde gebrochen. So lieferten Erneuerbare Energien mehr Strom als jemals ein anderer Energieträger in Deutschland: Jede dritte Kilowattstunde (32,5 Prozent), die hierzulande verbraucht wurde, stammte aus Wind-, Solar, Wasser und Bioenergiekraftwerken. Im Vorjahr waren es noch 27,3 Prozent. Der Zuwachs der Erneuerbaren Energien im Strommix um mehr als fünf Prozentpunkte ist der stärkste jemals verzeichnete. Dazu trug vor allem die Windenergie bei, deren Stromproduktion im Vorjahresvergleich um 50 Prozent wuchs. 2015 kann damit als das Jahr in die Geschichte eingehen, in dem Erneuerbare Energien als mit Abstand wichtigste Energiequelle erstmals das Stromsystem dominierten, heißt es in einem umfangreichen Jahresrückblick den das Denk- und Politiklabor Agora Energiewende jetzt vorgelegt hat. Auch die Stromproduktion insgesamt erreichte ein neues Allzeithoch: Mit 647 Terawattstunden wurde 2015 mehr Strom erzeugt als jemals zuvor in der Geschichte Deutschlands. Seit 2014 ist die Stromerzeugung um etwa drei Prozent angestiegen, vor allem weil die Kohlekraftwerke ihre Stromproduktion trotz der gestiegenen Anteile Erneuerbarer Energien kaum gedrosselt haben. Da sich der Stromverbrauch kaum geändert hat, schlägt sich die gestiegene Stromproduktion in einem gestiegenen Stromexport nieder. So wuchs die Ausfuhr von Strom im Jahr 2015 um rund 50 Prozent und erreichte mit 60,9 Terawattstunden ebenfalls einen neuen Rekordwert. Damit wurde etwa ein Zehntel des in Deutschland produzierten Stroms ins Ausland verkauft. Das zeigt, dass Deutschland Strom im Überfluss hat - trotz der Stilllegung der Atomkraftwerke. Die Kehrseite ist aber, dass der von den Erneuerbaren Energien im Inland überflüssig gemachte Kohlestrom jetzt ins Ausland drängt. Die Klimabilanz des deutschen Stromsystems hat sich deshalb im vergangenen Jahr kaum verbessert, die Gesamt-Treibhausgasemissionen Deutschlands sind sogar leicht angestiegen , sagt Dr. Patrick Graichen, Direktor von Agora Energiewende. Er mahnt: Ohne eine klare Strategie zur Dekarbonisierung des Strom-, Wärme- und Verkehrssektors wird Deutschland seine auf der Klimakonferenz in Paris versprochenen Klimaschutzziele nicht erreichen können.

Nachfragesicherung und Lastflüsse nach dem Abschalten von Kernkraftwerken in Deutschland - Sind Engpässe zu befürchten?

In dieser Studie werden die Auswirkungen des Kernkraftwerksmoratoriums bzw. des vollständigen -ausstiegs auf das deutsche Elektrizitätssystem ermittelt; insbesondere werden erstmalig die Energiebereitstellung und die Lastflüsse im deutschen und mitteleuropäischen Elektrizitätsnetz analysiert. Unter Verwendung des techno-ökonomischen Modells ELMOD werden der Kraftwerkseinsatz, die Importe und Exporte sowie die Leitungsbelastung für einen repräsentativen Lastfall in einem Wintermonat ermittelt. In den beschleunigten Ausstiegsszenarien verschiebt sich die Stromhandelsbilanz mit dem Ausland in Richtung höhere Nettoimporte Deutschlands, insb. im Handel mit den Niederlanden, Österreich sowie Polen. Zusätzliche Importe aus Kernkraftwerken (KKW) finden nicht statt, da bereits im Referenzfall die KKWs aufgrund der Abrufrangfolge (Merit Order) voll ausgelastet sind. Innerhalb Deutschland und Mitteleuropas kommt es zu einer verstärkten Nutzung fossiler Energieträger. Die Preise liegen in den Ausstiegsszenarien um einige Euro pro Megawattstunde höher als im Status Quo. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die fortgesetzte Abschaltung der sieben Kernkraftwerke des Moratoriums keine ernsthaften Engpässe induziert; ein vollständiger Ausstieg aus der Kernkraft in Deutschland ist insbesondere vor dem Hintergrund der sich derzeit im Bau befindlichen Kraftwerkskapazitäten in den nächsten 3-7 Jahren möglich.

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