Efficiency

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Summary

It is obvious that a lean and highly efficient energy system has many advantages. The challenge is to set the right incentives. This is the key to adapting future demand to fluctuating power generation.

 

The targets for the Energiewende include not only the expansion of renewable energies. Also for energy efficiency Germany has set ambitious goals: By 2020, the country’s electricity consumption reduced by 10 percent; and by 2050 by 25 percent compared to the 2008 level.

Especially with regard to climate protection, energy efficiency is an important lever: Without efficiency measures, renewable energy would need to be significantly expanded in order to achieve the same reduction in greenhouse gases. Increasing energy efficiency pays off on three l

  • for the economy as a whole,
  • for German businesses, and not least
  • for private households.

Domestic economic strength is also impacted: The less power consumed, the less gas and coal that have to be imported. In addition, energy efficiency increases domestic value added and creates jobs.

Moreover, the same amount of products produced or services provided with less energy reduces energy costs for the consumer. At the same time, the costs for the entire system sink because in a sleek, high-efficiency system less has to be invested in expensive power generation, electricity grids, storage, and backup capacity. From an economic perspective, investments in energy efficiency make sense as long as the investment costs of a saved kilowatt hour are lower than the investment cost of producing a kilowatt hour of electricity.

It’s a two-pronged strategy: Energy demand is reduced by significantly increased energy efficiency; the remaining share of demand will be largely provided by renewable energies. However, while the development of renewable energy in Germany is making excellent progress, the reduction of electricity consumption is currently lagging behind Germany’s original ambitions.

Although there are marketable efficiency technologies available today, Germany has not begun to take advantage of this large, highly profitable potential. Many energy service business models don’t pay off – at least not in the crucial, short-term perspective of capital markets. The reason: business models that focus on energy efficiency are usually associated with high initial costs and long payback periods. Moreover, the fragmentation of many efficiency measures assumes that many (private) actors take initiative simultaneously. It is the challenge of the future to create a market that provides such services in the most efficient manner.

Core results

  1. Synthetische Brennstoffe werden eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung von Chemie, Industrie und Teilen des Verkehrs spielen.

    Neben chemischen Grundstoffen und Hochtemperatur-Prozesswärme geht es dabei um Flug- und Schiffsverkehr sowie möglicherweise um Teile des Straßenverkehrs. Da synthetische Brennstoffe immer teurer sein werden als direkt genutzter Strom, ist offen, wie groß ihre Bedeutung in anderen Sektoren sein wird.

  2. Power-to-Gas- und Power-to-Liquid-Anlagen brauchen für einen wirtschaftlichen Betrieb günstigen Erneuerbaren-Strom und hohe Volllaststunden. Sie können daher nicht mit Überschussstrom betrieben werden.

    Stattdessen werden explizit für diesen Zweck Erneuerbare-Energien-Anlagen gebaut werden müssen – entweder in Deutschland (Offshore-Windkraft) oder zum Beispiel in Nordafrika beziehungsweise im Nahen Osten (Onshore-Windkraft und/oder Photovoltaik). Dies würde Erdöl und Erdgas exportierenden Staaten auch eine Perspektive für ein postfossiles Geschäftsmodell ermöglichen.

  3. Synthetisches Methan und Öl kosten anfänglich in Europa etwa 20 bis 30 Cent pro Kilowattstunde. Die Kosten können bis 2050 auf etwa 10 Cent je Kilowattstunde sinken, wenn die global installierte Power-to-Gas-/Power-to-Liquid-Kapazität auf etwa 100 Gigawatt steigt.

    Die avisierten Kostensenkungen bedingen erhebliche frühzeitige und kontinuierliche Investitionen in Elektrolyseure und CO2-Absorber. Diese sind ohne politische Intervention oder eine hohe CO2-Bepreisung nicht zu erwarten, denn die Herstellungskosten für synthetische Brennstoffe sind dauerhaft höher als die Förderkosten ihrer fossilen Alternativen.

  4. Wir brauchen einen Öl- und Gaskonsens, der den Ausstieg aus den Fossilen festlegt, effiziente Substitution priorisiert und über verpflichtende Nachhaltigkeitsregeln sowie Anreizinstrumente den Einstieg in synthetische Brennstoffe ermöglicht.

    Strombasierte Brennstoffe sind keine Alternative, sondern eine Ergänzung zu Anwendungen mit geringeren Umwandlungsverlusten wie Elektroautos oder Wärmepumpen. Anwendungsspezifi-sche Ziele tragen dem Rechnung. Verbindliche Nachhaltigkeitsregeln sichern den Klimavorteil von Power-to-Gas-/Power-to-Liquid-Brennstoffen und schaffen Planungssicherheit.

  1. Strom wird um ein Vielfaches höher belastet als Benzin, Diesel, Erdgas oder Heizöl.

    Strom wird derzeit durch Steuern, Abgaben, Umlagen und Entgelte mit 18,7 Cent je Kilowattstunde (ct/kWh) belastet, Benzin mit 7,3 ct/kWh, Diesel mit 4,7 ct/kWh, Erdgas mit 2,2 ct/kWh und Heizöl mit nur 0,6 ct/kWh. Ein ähnliches Bild ergibt sich, wenn man die impliziten CO₂-Belastungen der Energieträger vergleicht: Der Stromverbrauch hat mit 185 Euro je Tonne CO₂ die mit Abstand höchste implizite CO₂-Belastungen.

  2. Das derzeitige System der Steuern, Entgelte, Abgaben und Umlagen auf Energie verhindert eine kosteneffiziente Energiewende.

    Die sachlich inkonsistente Systematik verzerrt Kraftwerkseinsatz, Flexibilität und Nachfrage und verursacht Ausweichreaktionen. Zudem behindert sie Lastmanagement, Elektromobilität, Power-to-X-Technologien und eine effiziente Gebäudesanierung.

  3. Eine Reform des Netzentgelte-, Steuer-, Abgaben- und Umlagensystems ist dringlich.

    Mit jedem Jahr verschärft sich die Situation. Jeder Reformvorschlag sollte sich daher an vier Kriterien orientieren: volkswirtschaftliche Effizienz, Sicherstellung der Finanzierungsbasis, Verteilungsgerechtigkeit und Good Governance.

  4. Der effiziente Lösungsraum einer Reform enthält vier Kernelemente, die es sinnvoll zu kombinieren gilt:

    eine CO₂-orientierte Reform der Strom- und Energiesteuern, eine verursacher- und verteilungsgerechte Finanzierungsbasis für die Netze, eine sektorübergreifende Finanzierung der Energiewendekosten und das Einführen von zeitvariablen Tarifkomponenten.

From study Neue Preismodelle für Energie
  1. Effizienz und Flexibilität wachsen zusammen zu einem gemeinsamen Konzept: Flex-Efficiency.

    Denn mit immer mehr Erneuerbaren Energien in der Stromversorgung bekommt Effizienz eine zeitliche Komponente: Wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, steigen die Strombörsenpreise – und Stromeffizienz wird wertvoller als in Zeiten hoher Erneuerbare Energien-Stromproduktion.

  2. Flex-Efficiency wird zum Paradigma für Design und Betrieb von Industrieanlagen.

    Mit zunehmenden Anteilen von Wind- und Solarstrom werden die Preisschwankungen an der Strombörse steigen. Bei der Entwicklung neuer Industrieanlagen sollten Energieeffizienz und Flexibilität schon heute gemeinsam gedacht werden, um in Zukunft von den Stunden mit niedrigen Preisen zu profitieren.

  3. Die Flexibilitätsmärkte und deren Produkte sollten weiter verbessert werden.

     Marktzugang, Marktstrukturen und die richtigen Produkte (zum Beispiel abschaltbare Lasten und weiteres Demand Side Management) sind entscheidend dafür, dass Marktpreissignale einen aus Systemsicht optimierten und zugleich wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen oder entsprechende Investitionen anreizen.

  4. Investitionen in Flex-Efficiency brauchen eine Kombination von marktlichen und anderen Anreizen.

    Marktpreise generieren gute Anreize für die Optimierung und den Betrieb großer, energieintensiver Anlagen. Sie versagen jedoch oft bei „durchschnittlichen“ Prozessen, Speichern und Querschnittstechnologien. Ergänzende Instrumente sind erforderlich, um dieses Potenzial zu heben.

From study Flex-Efficiency
  1. Effizienzrichtlinie und Aktionsplan Energieeffizienz bieten die Chance, Effizienz aus der Nische zu holen.

    Bisher war Energieeffizienz der stiefmütterlich behandelte Teil der Energiewende, obwohl es volkswirtschaft­lich insgesamt kostengünstiger ist, in den nächsten zehn Jahren den jährlichen Strombedarf um 85 TWh und den Brennstoffbedarf im Wärmemarkt um mehr als 900 PJ zu reduzieren.

  2. Bei geeigneten Rahmenbedingungen kann die Energiewirtschaft mit Energieeffizienz mehr Geld verdienen als mit dem Verkaufen von Strom.

    Während die Marge beim Verkaufen von Strom i.d.R. bei wenigen ct/kWh liegt, kann diese durch ein Verlängern der Wertschöpfungskette in Richtung Effizienz gesteigert werden. Hierzu müssen die Rahmenbedingungen geschaffen werden.

  3. Ein Integrationsmodell aus den verschiedenen Vorschlägen bietet breitmöglichste Akzeptanz.

    Es gibt unter vielen Akteuren ein Set an breit akzeptierten Maßnahmen: Hierzu gehören ein Einsparfonds mit Standardprogrammen und Ausschreibungen, die steuerliche Förderung der Gebäudesanierung sowie Maßnah­men auf regulatorischer Ebene.

  4. Der Finanzierungsbedarf für Effizienzinvestitionen ist vergleichsweise gering, benötigt aber Stabilität.

    Da haushaltsfinanzierte Programme jährlich zur Disposition stehen, sollte zum einen das KWK­Gesetz zu einem Gesetz für Stromeffizienz weiterentwickelt werden und zum anderen die steuerliche Absetzbarkeit von Maß­nahmen zur energetischen Gebäudesanierung eingeführt werden.

  1. Effizienz und Flexibilität wachsen zusammen zu einem gemeinsamen Konzept: Flex-Efficiency.

    Denn mit immer mehr Erneuerbaren Energien in der Stromversorgung bekommt Effizienz eine zeitliche Komponente: Wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, steigen die Strombörsenpreise – und Stromeffizienz wird wertvoller als in Zeiten hoher Erneuerbare Energien-Stromproduktion.

  2. Flex-Efficiency wird zum Paradigma für Design und Betrieb von Industrieanlagen.

    Mit zunehmenden Anteilen von Wind- und Solarstrom werden die Preisschwankungen an der Strombörse steigen. Bei der Entwicklung neuer Industrieanlagen sollten Energieeffizienz und Flexibilität schon heute gemeinsam gedacht werden, um in Zukunft von den Stunden mit niedrigen Preisen zu profitieren.

  3. Die Flexibilitätsmärkte und deren Produkte sollten weiter verbessert werden.

     Marktzugang, Marktstrukturen und die richtigen Produkte (zum Beispiel abschaltbare Lasten und weiteres Demand Side Management) sind entscheidend dafür, dass Marktpreissignale einen aus Systemsicht optimierten und zugleich wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen oder entsprechende Investitionen anreizen.

  4. Investitionen in Flex-Efficiency brauchen eine Kombination von marktlichen und anderen Anreizen.

    Marktpreise generieren gute Anreize für die Optimierung und den Betrieb großer, energieintensiver Anlagen. Sie versagen jedoch oft bei „durchschnittlichen“ Prozessen, Speichern und Querschnittstechnologien. Ergänzende Instrumente sind erforderlich, um dieses Potenzial zu heben.

From study Flex-Efficiency
  1. Die Steigerung der Energieeffizienz senkt die Kosten des deutschen Stromsystems deutlich.

    Jede eingesparte Kilowattstunde Strom reduziert Brennstoffe, CO2-Emissionen, fossile und erneuerbareKraftwerksinvestitionen sowie Netzausbau. Eine Reduktion des Stromverbrauchs bis 2035 um 10 bis 35Prozent gegenüber der Referenzentwicklung senkt die Kosten im Jahr 2035 um 10 bis 20 Milliarden Euro2012.

  2. Die Steigerung der Energieeffizienz im Strombereich ist gesamtwirtschaftlich sinnvoll.

    Eine eingesparte Kilowattstunde Strom bewirkt je nach betrachtetem Szenario eine Kosteneinsparungim Stromsystem zwischen 11 und 15 Cent2012 im Jahr 2035. Sehr viele Effizienzmaßnahmen sind wesentlichgünstiger umzusetzen, ihre Umsetzung ist damit aus gesamtwirtschaftlicher Sicht sinnvoll.

  3. Je geringer der Stromverbrauch, desto geringer fällt auch der Ausbaubedarf der Stromnetze aus.

    Der langfristige Ausbaubedarf im deutschen Übertragungsnetz bis zum Jahr 2050 kann bei einer deutlichenSteigerung der Energieeffizienz von 8.500 Kilometern Leitungslänge auf einen Ausbaubedarf zwischen1.750 und 5.000 Kilometern gesenkt werden.

  4. Eine Senkung des Stromverbrauchs senkt CO2-Emissionen und Brennstoffimportkosten.

    Durch eine Reduktion des Stromverbrauchs um mehr als 15 Prozent gegenüber einer Referenzentwicklungkönnen im Jahr 2020 die CO2-Emissionen um 40 Millionen Tonnen und die Importausgaben für Steinkohleund Erdgas um 2 Milliarden Euro2012 reduziert werden.

  1. Improving energy efficiency would significantly lower the costs of the German electricity system.

    Each saved kilowatt-hour of electricity reduces fuel and CO2 emissions, as well as investment costs forfossil and renewable power plants and power grid expansion. If electricity consumption can be lowered by10 to 35 percent by 2035 compared to the Reference scenario outlined in the study, the costs for electricitygeneration will reduced by 10 to 20 billion euros2012.

  2. Improvements in the energy efficiency of the electricity sector can be achieved economically.

    One saved kilowatt-hour of electricity would lead to reduced electrical system costs of between 11 to 15euro cents2012 by 2035, depending on the underlying assumptions. Many efficiency measures wouldgenerate lower costs than these savings, and would therefore be beneficial from an overall economicperspective.

  3. Reductions in future power consumption mean a lower need to expand the power grid.

    A significant increase in energy efficiency can significantly reduce the long-term need to expand thetransmission grid: between 1,750 and 5,000 km in additional transmission lines will be needed by 2050,down from 8,500 km under the “business as usual” scenario.

  4. Reducing power consumption would reduce both CO2 emissions and import costs for fuel.

    Reducing power consumption by 15 percent compared to the Reference scenario would lower CO2 emissionsby 40 million tonnes and would reduce spending on coal and natural gas imports by 2 billion euros2012 in2020.

  1. Effizienz und Flexibilität wachsen zusammen zu einem gemeinsamen Konzept: Flex-Efficiency.

    Denn mit immer mehr Erneuerbaren Energien in der Stromversorgung bekommt Effizienz eine zeitliche Komponente: Wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, steigen die Strombörsenpreise – und Stromeffizienz wird wertvoller als in Zeiten hoher Erneuerbare Energien-Stromproduktion.

  2. Flex-Efficiency wird zum Paradigma für Design und Betrieb von Industrieanlagen.

    Mit zunehmenden Anteilen von Wind- und Solarstrom werden die Preisschwankungen an der Strombörse steigen. Bei der Entwicklung neuer Industrieanlagen sollten Energieeffizienz und Flexibilität schon heute gemeinsam gedacht werden, um in Zukunft von den Stunden mit niedrigen Preisen zu profitieren.

  3. Die Flexibilitätsmärkte und deren Produkte sollten weiter verbessert werden.

     Marktzugang, Marktstrukturen und die richtigen Produkte (zum Beispiel abschaltbare Lasten und weiteres Demand Side Management) sind entscheidend dafür, dass Marktpreissignale einen aus Systemsicht optimierten und zugleich wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen oder entsprechende Investitionen anreizen.

  4. Investitionen in Flex-Efficiency brauchen eine Kombination von marktlichen und anderen Anreizen.

    Marktpreise generieren gute Anreize für die Optimierung und den Betrieb großer, energieintensiver Anlagen. Sie versagen jedoch oft bei „durchschnittlichen“ Prozessen, Speichern und Querschnittstechnologien. Ergänzende Instrumente sind erforderlich, um dieses Potenzial zu heben.

From study Flex-Efficiency

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