原则问题

关于如何进行能源转型存在着很多争议,但关于要不要能源转型却意见是一致的。我们正在为这个需要几代人投入的事业设计最有希望成功的道路。

在德国,能源供应的未来问题长期以来一直是一个有争议的政治问题,先是在西德,然后在整个德意志联邦共和国。几十​​年来,特别是核能一直是激烈争论的主题。但是自2011年6月联邦议院关于能源转型的决议以来,德国就已经达成了一项基本的能源政策共识,该共识将社会各阶层和联邦议院的所有各方团结在了一起。由此在法律上以及社会共识上已经确定了到2022年逐步淘汰核能以及电力部门发展可再生能源的具体目标。本届联邦政府的能源战略还制定了其他进一步的目标,特别是在能源效率和节能领域。

德国正在实施一项旨在确保未来的可持续能源供应的世代项目,而免除进一步的核灾难或不可控制的气候变化的风险。能源政策仍然是激烈辩论的主题,但不再是关于是否要进行能源转型,而仅仅是关于如何进行的问题。这场辩论是值得的。它有助于确定实现能源转型的最佳方法,如何从这一代人及其继承人的个体利益冲突中提炼出整个社会的最大利益。

 

主要结论

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    供热行业需要逐步淘汰燃油:低成本、气候友好的建筑供暖组合很可能会包含40%的天然气、25%的热泵和20%的集中供热,几乎不含燃油。

    在此设定情景中,天然气的重要性与今天大致相同,但燃油供热几乎完全被热泵所取代。区域集中供热是另一个关键因素。到2030年,区域集中供热将主要依靠热电联产,但也将越来越多地依靠太阳能、深层地热能、工业废热和大型热泵。

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    能源效率是决定性因素:要实现2030年的目标,用于建筑供热的能源使用量必须较2015年的水平下降25%。

    能源效率是脱碳的一大支柱,因为它帮助气候保护在经济上可负担的。提高建筑物的能源利用率需要每年2%的绿色改造率并结合较高的改造深度。但当前建筑现代化改造的趋势远远达不到这些目标。

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    热泵缺口:根据目前的趋势,到2030年将安装约200万台热泵,但实际需要高达500万到600万台。

    为了缩小这一差距,热泵必须尽早安装,不仅仅是新建筑,也包括老建筑在内的,例如,为了满足高峰需求,可采用含化石燃料锅炉的双系统。如果热泵可以灵活管理,到2030年将现有的蓄热式热水器换成高效的供热设备,则500万到600万台的热泵将只会带来需要火力发电厂满足的高峰需求的微小增加。

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    用于热泵的可再生电力:到2030年,可再生能源必须至少占总电力消耗的60%。

    为了实现2030年的气候保护目标,供暖和交通部门的额外电力消耗必须由不会产生二氧化碳的能源来替代。但德国2017年的可再生能源法 (EEG) 中展望的新可再生能源容量不足以做到这一点。

研究成果 : 2030 年供暖转型
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    合成燃料将在化学品部门、工业部门和部分交通部门脱碳方面发挥重要作用。

    合成燃料生产技术可用于制造化学前体、产生高温过程热以及为海空运输提供动力,还可能用于公路运输。由于合成燃料比直接用电更昂贵,所以合成燃料对其他部门的最终重要性仍不明确。

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    为了获得成本效益,电转气和电转液设施需要廉价的可再生能源电力和长时间满负荷运行。多余的可再生能源将不足以满足合成燃料生产的能源需求。

    替代方案是,为了生产合成燃料,必须在德国(即海上风力)或北非和中东(即陆上风力和/或光伏)建造可再生能源发电厂。在石油和天然气出口国发展合成燃料工厂将为这些国家提供一种后化石燃料时代的商业模式。

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    一开始,欧洲的合成甲烷和石油成本将为每千瓦时 20 至 30 欧分。但到 2050 年,若全球电转气 (PtG) 和电转液 (PtL) 容量达到 100 吉瓦左右,则成本可以降至每千瓦时 10 欧分。

    为了降低成本,需要在早期持续大量投资电解槽和 CO2 吸收器。然而,如果没有政治干预或高的二氧化碳定价,这是不可能实现的,因为生产合成燃料的成本将仍然高于开发常规化石燃料的成本。

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    我们需要就石油和天然气的未来达成政治共识,致力于逐步淘汰化石燃料,优先考虑高效的替代技术,引入可持续性法规,为合成燃料生产创造动力。

    电力燃料不能完全替代化石燃料,但可以补缺其他的低转化损耗技术,如电动汽车和热泵。特定应用的发展目标和有约束力的可持续性法规有助于确保 PtG 和 PtL 燃料不会对气候造成不利影响,同时为长期规划提供可靠依据。

研究成果 : 电力合成燃料的未来成本

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