12. En.eff. und Flex.

Question 1

1) Wie ist Effizienz ganz allgemein definiert?

2) Wie ist Energieeffizienz in der EU-Energieeffizienzrichtlinie definiert?

Answer 1

1) Verhältnis von Wirkung zu eingesetzten Mitteln (Output/Input) [0;1]
((Die Dinge richtig tun.”))

(-> Abgrenzung Effektivität: “Durch den Einsatz von Mitteln eine Wirkung erzeugen” (Die richtigen Dinge tun))

2) Verhältnis von Ertrag an Leistung/Dienstleistungen/Waren/Energie zu Energieeinsatz
(-> Energieffizienz = (Ertrag an Leistung, Dienstleistung, Waren oder Energie) / Energieeinsatz)
(-> z.B. Energieproduktivität)

Question 2

Wie kann die gesamtwirtschaftliche (End-)Energieproduktivität für ein Land berechnet werden?

Answer 2

Energieproduktivität

=

BIP
/
Energieverbrauch

Achtung: Es werden oft unterschiedliche Werte verwendet
-> BIP oder BNE
-> bei Energieverbrauch: Primärenergieverbauch (höher) oder Endenergieverbrauch (niedriger)

(typische Einheit für Energieproduktivität: [€/Energieeinheit])

Question 3

Können die Begriffe Energieeffizienz und Energieeinsparung synonym verwendet werden?

Answer 3

Nein
-> Im Gegensatz zu “Energieeffizienz” kann “Energieeinsparung” mit einem reduzierten Nutzenniveau (geringerem Output) einhergehen und ist daher nur bedingt synonym zu verwenden!

(Bei Steigerung der Energieeffizienz bleibt ursprüngliches Energiedienstleistungsbedürfnis (Output) gleich groß. Bei Suffizienz/Verzicht nicht der Fall)

Question 4

Grenze die Begriffe Energieeffizienz, Energiesuffizienz und Elastizität voneinander ab!

Answer 4

Energieeffizienz: Verhältnis von Wirkung (Output) zu eingesetzten Mitteln unter Erfüllung des ursprünglichen Energiedienstleistungsbedürfnis (Output/Input) [0;1]
-> Die Energieeffizienz zu steigern, bedeutet den gleichen Output(!) mit geringerem Energieeinsatz zu erreichen
-> Folge: Energieeinsparung

Energiesuffizienz:
Steigerung der Energiesuffizienz bedeutet den Output zu verringern
-> Ohne zusätzliche Energieeffizienzmaßnahmen führt dies zu einer linearen Verringerung der eingesetzten Energie (Input)
-> Folge: Energieeinsparung
-> Energiesuffizienzmaßnahmen hinterfragen den Bedarf und somit das Konsum- und Nutzerverhalten
-> Energiesuffizienz ist der bewusste Verzicht auf gewisse Energieinanspruchnahme

Elastizität
-> Preiselastizität bezeichnet die relative Änderung der Nachfrage bzw. des Angebots durch eine Veränderung des Preises
-> Preiselastizität = (Prozentuale Änderung der Nachfrage bzw. des Angebots)
/
(Prozentuale Änderung des Preises)
-> Bsp.: Änderung des Flugverhaltens oder der Energienachfrage nach Einführung einer CO2-Bepreisung bzw. CO2-Steuer

Question 5

Gesamtwirtschaftliche Endenergieproduktivität in Deutschland

-> siehe slide 7!

-> was ist am Verlauf der Linien erkennbar?

Answer 5

Eine Entkopplung.
-> Also Entkopplung der Produktivität (z.B. BIP) vom Energieverbrauch (z.B. Endenergieverbrauch)

(Es ist aber nicht einfach entkoppelt, es muss dafür Energieeffizienz immer wieder gesteigert werden)

Question 6

1) Was ist der Zusammenhang von Energieeffizienz und Preiselastizität?

2) Was ist der Zusammenhang von Preiselastizität und Flexibilisierung?

Answer 6

1)
Je geringer die Preiselastizität desto höher ist der Anreiz Energiekosten durch Energieeffizienzmaßnahmen (Bsp. effizientere Technologien) zu senken.

-> Erklärung:
- Bei z.B. niedriger Preiselastizität der Nachfrage bewirkt ein Preisanstieg (z.B. von kWh Strom) nur eine geringe Reduktion der Nachfragemenge nach Energie (z.B. weil Unternehmen für Produktionsprozesse auf Energie angewiesen ist). Dies führt wiederum zu einem Anstieg der Energiekosten (Wenn das Angebot nicht kurzfristig ausgeweitet werden kann (geringe Preiselastizität des Angebots) oder Substitutionsmöglichkeiten gefunden werden können). Die gestiegenen Energiekosten führen zu einem Anreiz Energie einzusparen, was durch Energieeffizienzmaßnahmen (und ggf. Energiesuffizienzmaßnahmen -> dann aber Verringerung des Outputs) erreicht werden kann.
-> Bsp.: Bei hohen Energiepreisen und niedriger Preiselastizität gibt es einen Anreiz für die Energieverbraucher durch Energieeffizienzmaßnahmen (und ggf. Energiesuffizienzmaßnahmen) ihre Kosten zu senken.

2) Durch mehr Flexibilität auf der Angebots- bzw. der Nachfrageseite wird die Preiselastizität des Angebots- bzw. der Nachfrage erhöht.

-> Erklärung:
- Flexible Nachfrager reagieren auf hohe Preise indem sie ihre Nachfrage in Zeitpunkte mit einem geringeren Preis verschieben, um ihre Kosten zu senken (erhöhte Preiselastizität)
- Flexible Anbieter reagieren auf hohe Preise indem sie ihr Angebot erhöhen, um Gewinne zu erhöhen
-> Folge: Mehr Flexibilität führt zu mehr Preiselastizität

Question 7

Im einfachen Merit-Order-Modell wird die Nachfrage als ?(1)? angenommen
-> In der Realität ergibt sich auch nachfrageseitig eine ?(2)?

Answer 7

(1) kurzfristig konstant, d.h. vollkommen unelastisch

(2) granulare Staffelung der Gebote

Question 8

1) Wie preiselastisch ist die Stromnachfrage?

2) Ist anzunehmen, dass sich die Preiselastizität der Stromnachfrage und die des Stromangebots mit dem Voranschreiten der Energiewende verändert?

Answer 8

1) Eher unelastisch (zwischen -0,1 und -0,55)

2) ggf Ja!
-> Durch zunehmende Flexibilisierung ist davon auszugehen, dass die Preiselastizität des Angebots und der Nachfrage ansteigen wird.
-> Bsp. Angebot: Batteriespeicher
-> Bsp. Nachfrager: Elektrolyseure, DSM

Question 9

Primärenergieverbrauch (PEV) der größten Verbraucher weltweit 2023 (absolut)

Nenne die 3 Länder mit den größten PEV in Exajoules in 2023!

Answer 9

1. China (~170 EJ)
2. USA (~90 EJ)
3. Indien (~30 EJ)

(Pro Kopf sieht es aber anders aus!)

Question 10

Wie kann Energie gespart werden?

Answer 10

Steigerung von Energieeffizienz und Energiesuffizienz

(Bei Energiesuffizienz aber Verzicht, also weniger Output)

Question 11

Nenne einen wirtschaftlichen und einen technischen Energieeffizienzindikator!

Answer 11

Wirtschaftlicher Energieeffizienzindikator:
-> Energieproduktivität = BIP (bzw. BNE) / PEV (bzw. EEV)

(BNE: Bruttonationaleinkommen, PEV: Primärenergieverbrauch, EEV: Endenergieverbr.)

Technischer Energieeffizienzindikator:
-> Techn. Wirkungsgrad = Energieoutput / Energieinput

Question 12

Marktversagen bei der Verwendung von Energie mit Fokus auf Energieeffizienz

Erläutere inwiefern Marktversagen auf Energiemärkten vorliegen kann (bzw. welche Barrieren vorhanden sind). (4)

Gebe jeweils ein Bsp. und Abhilfe geschafft werden kann. (gehe dabei auf die Energieeffizienz ein.)

Answer 12

Marktversagen durch…

1) Externe Effekte
-> Bsp. THG-Emissionen werden nur teilweise eingepreist
-> Abhilfe: Internalisierung (Emissionshandel: CO2-Zertifikate, Mineralölsteuer), denn dadurch Energieeffizienzanreiz
(- Bezug Energieeffizienz (Detail):
Zertifikate/Pigou-Steuer -> Höhere
Energiepreise -> Höhere Energiekosten (Grund: geringe Preiselastizität) -> Anreiz Kosten zu senken -> Steigerung der Energieeffizienz)

2) Informationsasymmetrien (Principial-Agent-Problem / Investor-Nutzer-Problem):
-> Bsp. 1 (Principal-Agent-Problen): Agent (z.B. Handwerksbetrieb) besitzt Informationsvorsprung gegenüber Prinzipal (Auftraggeber), den er zu Ungunsten des Prinzipals ausnutzen kann (z.B. Wahl der gewinnmaximalen, aber nicht unbedingt energieeffizientesten Lösung)
-> Bsp. 2 (Investor-Nutzer-Problem -> hier Mieter-Vermieter-Dilemma): Der Mieter einer Wohnung würde von einer verbesserten Dämmung - also eine höhere Wärmeeffizienz - durch niedrigere Kosten für die Wärmebereitstellung profitieren. Da der Eigentümer/Vermieter jedoch nicht an den Kosten der Wärmebereitstellung beteiligt ist, gibt es keinen bzw. nur einen geringen Anreiz für ihn die dafür notw. Investitionen zu tätigen (Selbst: Aber Wertsteigerung der Immobilie?!!)
-> Abhilfe: Information als öffentliches Gut, Energieberatung, Informationsprogramme

3) Marktbarrieren
-> Bsp. Irreversibilität der Investition (Wert des Abwartens), lange Amortisationsdauern
-> GPT Erklärung: Bedeutet, dass eine getätigte Investition (z.B. neue energieeffizientere Heiztechnologie) nicht oder nur mit hohen Verlusten rückgängig gemacht werden kann. Wenn also Investitionen irreversibel und zukünftige Entwicklungen unsicher, ist es oft rational, mit der Investition zu waren, bis mehr Informationen verfügbar sind. (Wert des Abwartens)
-> Abhilfe:
- Contracting (-> Investor wird an den Energieeffizienzgewinnen des Nutzers in den ersten Perioden nach der Investition durch einen Vertrag beteiligt, wodurch für Investor auch ein Anreiz entsteht.)
- Investor per Gesetz an Kosten des Nutzers beteiligt
(-> Investor wird an den Kosten der Ineffizienz beteiligt und hat somit einen Anreiz die Ineffizienz durch Investitionen abzubauen -> z.B. CO2 Kosten Aufteilungsgesetz: ab 2023 werden Vermieter in Abhängigkeit von dem energetischen Zustand der Wohnung an den CO2-Kosten der Mieter beteiligt)

4) Marktmacht
- Produkte mit unters. Energieeffizienz fpr Kunden mit hoher bzw. niedriger impliziter Zinsrate
-> (GPT) z.B. richten Herstellen ihr Angebot an der impliziten Zinsrate der Kunden aus. Kunden mit hoher impliziter Zinsrate (z.B. geringer Planungshorizont, wenig Kapital) verlangen schnelle Amortisation und kaufen daher eher günstigere, ineffizientere Geräte.
-> Abhile: Mindeststandards

Question 13

Marktversagen bei der Verwendung von Energie mit Fokus auf Energieeffizienz

Wann ist ein staatlicher Eingriff gerechtfertigt?

Answer 13

Wenn Marktversagen vorliegt und der Eingriff das Marktergebnis verbessert!

Question 14

Nenne Vorteile von Energieeffizienzmaßnahmen! (4)

Answer 14

Ökonomisch (Bsp. Kosteneinsparungen)

Ökologisch (Bsp. THG-Minderung, geringerer Ressourcenverbrauch)

Sozial (Bsp. Energiekosteneinsparungen können besonders Menschen mit geringem Einkommen zugute kommen)

Systemisch (Bsp. Verlässlichkeit des Stromnetzes steigt, da es durch Energieeffizienzeinsparungen entlastet wird)

Question 15

Nenne Gegenanreize für Energieeffizienzmaßnahmen (Hinderungsgründe)! (4)

Answer 15

Motivationsmangel aufgrund:
-> z.B. Investor-Nutzer-Dilemma (bzw. Mieter-Vermieter-Dilemma)

Informationsmangel aufgrund:
-> z.B. fehlender Kenntnisse (über Energieverbräuche, technische Möglichkeiten)

Finanzielle Restriktionen aufgrund:
- z.B. unzureichender Kapitalverfügbarkeit/Finanzierbarkeit oder Forderung kürzerer Amortisationsdauern

Rahmenbedingungen
-> z.B. Gegenanreiz zur Mengenausweitung durch z.B. Vertriebe (z.B. Vertrieb will möglichst viel Energie verkaufen)

Question 16

Wie können wirtschaftspolitische Maßnahmen unterteilt werden?

Gehe auch auf die Eingriffstiefe des Staates ein!

(bereits in VL7)

Answer 16

Marktkonforme Maßnahmen
->Information und Beratung, Transparenz, Förderung der Forschung und Entwicklung, Förderung und Weiterbildung

Finanzpolitische Maßnahmen
-> Steuern, Abgaben, Subventionen, Beihilfen, Zuschüsse

Ordnungspolitische Maßnahmen
-> Grenzwerte, Standards, Mindestanforderungen

(Zertifikate -> Mischform aus Finanz- und Ordnungspolitischer Maßnahme

Eingriffstiefe des Staates: Marktkonform < Finanzpolitisch < Ordnungspolitisch

Question 17

Nenne wirtschaftspolitische Maßnahmen im Bereich Energieeffizienz in der jüngsten Vergangenheit bzw. aktuellen Diskussion!

Answer 17

Gebäudeenergiegesetz mit ordnungspolitischen Maßnahmen (Standards, Mindestanforderungen, Grenzwerte)
-> öffentliche Reaktion war stark, auch weil ordnungspolitische Maßnahmen eine große Eingriffstiefe des Staates aufweisen

(Marktkonforme Maßnahmen sind meist deutlich softer und haben weniger Einfluss auf die Bevölkerung und entsprechend Reaktion geringer, z.B. Subventionen für Wärmepumpen)

(Finanzpolitische Maßnahmen sind quasi Zuckerbrot und Peitsche: Steuern/Abgaben vs. Subventionen/Beihilfen)

Question 18

Klimaschutzmaßnahmen und Energieeffizienzziele (EU-Ebene)

1) Was ist Energieeffizienzziel in der Novellierung der Energieeffizienzrichtlinie (Richtlinie (EU) 2023/1791), die im Oktober 2023 in Kraft trat?

2) Welche Verpflichtungen beinhaltet es?

3) Welche Möglichkeiten hat die EU-Kommission oder Mitgliedsstaaten zusätzlich?

Answer 18

Ziel ist eine Reduzierung des Endenergieverbrauchs bis 2030 um mind. 11,7% ggü. 2020.
-> mit Vorgaben für die jährliche kumulierte Energieeinsparung für Zeitschritte bis dahin (z.B. 2021-2023: 0,8%)

(berechnet jeweils auf Basis des durchschnittlichen Endenergieverbrauchs der letzten 3 Jahre vor 2019)

2) Verpflichtung zur Einführung von:
- Energiemanagementsystemen
- Verbrauchserfassungen
- Energieeffizienzfonds
- Qualifizierungsmaßnahmen

3) Die Möglichkeit zusätzliche Maßnahmen zur Unterstützung der Klima- und Energieziele zu beschließen

Question 19

Novellierung der Energieeffizienzrichtlinie (Richtlinie (EU) 2023/1791), die im Oktober 2023 in Kraft trat.

Ziel: Reduzierung des Endenergieverbrauchs bis 2030 um mind. 11,7% ggü. 2020.
-> mit Vorgaben für die jährliche kumulierte Energieeinsparung:
- 0,8% (2021-2023)
- 1,3% (2024-2025)
- 1,5% (2026-2027)
- 1,9% (2028-2030)

Warum unterscheiden sich die Werte hier so stark von der Zielvorgabe aus den nationalen Energie- und Klimazielen (2010) mit einer Zielvorgabe von jährlich 2,1% Steigerung der durchschnittlichen Endenergieproduktivität im Zeitraum 2008-2050 in DE?

Answer 19

Es wird unterschiedliches betrachtet!

Es geht bei der EU-Richtlinie 2023 um jährlich kumulierte Einsparungen beim Energieverbrauch. Also um eine Reduzierung des Input/Verbrauch von Energie.

Eine Reduktion des Input kann nicht nur über Effizienzsteigerungen (also weniger Input bei aber gleichbleibendem Output), sondern auch durch Suffizienz/Verzicht (also weniger Input durch Verzicht auf Output) erreicht werden.

Bei der Energieproduktivität (als volkswirtschaftlicher Energieeffizienzindikator) geht es hingegen darum entweder den Output (z.B. BIP) bei gleichbleibenden bzw. weniger stark steigendem Input/Energieverbrauch zu erhöhen oder den Input (Nenner) zu reduzieren bei gleichbleibendem Output!

Question 20

Welches Ziel hatte die Einführung des EU-Energieeffizienz-Label?

Answer 20

Überwindung von Informationsasymmetrien
-> Erleichtert die Identifikation energieeffizienter Produkte in der Kaufentscheidung von Verbrauchern
-> Schafft Anreize für Hersteller, energieeffizientere Produkte herzustellen

Question 21

Klimaschutzplan und -gesetz (2021)

Welche THG-Reduktionsziele in DE?

Answer 21

bis 2030: 65% THG-Emissions-Reduktion im Vergleich zu 1990

bis 2040: 88% (…)

bis 2045: klimaneutral (bzw. >= 95% Reduktion, also nur noch so viel THG-Emissionen wie dauerhaft ausgeglichen werden können)

Question 22

Was fällt bei den Maßnahmen des Nationalen Aktionsplans Energieeffizienz auf?

Answer 22

Kaum ordnungspolitische Maßnahmen (nicht so beliebt, weil starke Reaktion in Bevölkerung und hohe Eingriffstiefe Staat)

Mit GEG kamen dann einige ordnungspolitische Maßnahmen im Rahmen des Energieeinsparrechts hinzu

Marktkonformen Maßnahmen weit verbreitet (hauptsächlich Informationen)
-> weil relativ soft und tut kaum jemandem weh

siehe slide 27! (ABER SEHR ALTE GRAFIK)

Question 23

Nenne ein paar Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz!

Answer 23

Anforderungen an Gebäudeenergieeffizienz (Maßnahmen gegen das Investor-Nutzer-Dilemma)

EU-Energieeffizienz-Label (Ökodesign-Rechtlinie) für Produkte (Bsp. Kühlschränke, Überwindung von Informationsasymmetrien)

Energieauditpflicht für Nicht-KMU (also große Unternehmen)
-> Ziel: Energieeinsparpotenziale systematisch identifizieren

(…)

Question 24

Deutschland hat in den letzten Jahren mehrere Ziele bei der Steigerung der Energieeffizienz u.a. im Gebäude- und Verkehrssektor verfehlt.

Wahr/Falsch?

Answer 24

Wahr

Question 25

1) Nenne die Zielsetzung in DE für die Reduktion des Endenergieverbrauchs und beurteile die aktuelle Entwicklung! 2) Nenne die Zielsetzung in DE für die Steigerung der Endenergieproduktivität und beurteile die aktuelle Entwicklung! 3) Gibt es explizite Ziele für eine Reduktion des Wärmebedarfs oder der Steigerung der Endenergieeffizienz im privaten Gebäudesektor?

Answer 25

1) Reduktion des Endenergieverbrauchs [TWh]: -> Ziel: Senkung um 26,5% ggü. 2008 (d.h. 1.867 TWh im Jahr 2030) nach EnEfG -> Beurteilung: Verbrauch in 2022 nur -7% ggü. 2008 -> -17% hätten schon erreicht sein müssen (Rückgang teils auch noch durch Corona, milde Winter etc.) 2) Steigerung der Endenergieproduktivität [BIP/Endenergieverbrauch] -> Ziel: Steigerung der durchschn. Endenergieproduktivität um 2,1% pro Jahr im Zeitraum 2008-2050 (EnEfG & KSG) -> Beurteilung: Steigerung pro Jahr knapp unter 2,1%, aber Zielerreichung wahrscheinlich 3) Nein, jeweils kein explizites Ziel! (keine ausreichende Entwicklung zu erkennen)

Question 26

1) Was versteht man unter Rebound-Effekten im Zusammenhang mit Energieeffizienz? 2) Welche Arten von Rebound-Effekten kennen Sie? (6) -> Gehe auf 2 Genauer ein

Answer 26

1) Effekte/Verhaltensanpassungen, die der Senkung des Energieeinsatzes durch effizientere Anwendungen entgegen wirken 2) Arten von Rebound-Effekten: Direkter Rebound: Der Effizienzsteigerung entgegenwirkende Änderung des Nutzungsverhaltens bei effizienterem Produkt; erhöhte Nachfrage nach dem gleichen Gut -> Bsp.: Anschaffung energieeffizientere Leuchte -> Nichtausschalten der Leuchte Indirekter Rebound: Der Effizienzsteigerung entgegenwirkende Änderung des Nutzungsverhaltens in anderen Situationen; erhöhte Nachfrage nach anderen Gütern -> Bsp.: Durch Einsparungen bei Abschaffung des PKWs werden Gelder frei, die in zusätzliche Flugreisen investiert werden Energiepreiseffekt: Durch sinkende Nachfrage steigt das verbleibende Angebot an Energieträgern, was eine Preissenkung bewirkt. Als Reaktion auf die Preissenkung ergibt sich eine zusätzliche Nachfrage Struktureffekt: Durch Effizienzsteigerungen werden erst Strukturen geschaffen, die Energieverbrauch erhöhen -> Bsp.: Durch PKW ist eine große räumliche Trennung von Wohn-, Arbeits- und Einkaufsstätte möglich, die zu hohen Fahrleistungen mit entsprechenden Energieverbräuchen führt Backfire (Extremfall): - Verbrauchssenkung wird überkompensiert -> Insgesamt steigt der Energiebedarf

Question 27

Warum fallen die tatsächlichen Energieeinsparungen von Energieeffizienzmaßnahmen regelmäßig weniger stark aus als erwartet?

Answer 27

Rebound-Effekte (Einsparungen werden (teilweise) durch Verhaltensanpassungen kompensiert)

Question 28

Welche Barrieren adressiert das sogenannte Contracting? Weshalb schafft es Abhilfe?

Answer 28

Marktbarrieren -> Bsp. Irreversibilität der Investition (Wert des Abwartens), lange Amortisationsdauern -> GPT Erklärung: Bedeutet, dass eine getätigte Investition (z.B. neue energieeffizientere Heiztechnologie) nicht oder nur mit hohen Verlusten rückgängig gemacht werden kann. Wenn also Investitionen irreversibel und zukünftige Entwicklungen unsicher, ist es oft der Fall, dass mit der Investition gewartet wird bis mehr Informationen verfügbar sind. (Wert des Abwartens) -> Abhilfe: - Contracting -> Investor wird an den Energieeffizienzgewinnen des Nutzers in den ersten Perioden nach der Investition durch einen Vertrag beteiligt, wodurch für Investor auch ein Anreiz entsteht.

Question 29

In welchen Sektoren und bei welchen Anwendungen sind die Energiepotenziale am Größten?

Answer 29

Haushalte: -> Gebäudesanierung, Neubau, Erneuerung Heizsystem Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD): -> Gebäudesanierung, Erneuerung, Heizungssysteme Verkehr: -> Effiziente PKWs (Verbrennungsmoten durch E-Motoren austauschen, viel höherer Wirkungsgrad) Industrie: -> sehr unters. Bereiche (z.B. Motorsysteme, Lüftungssysteme,...)

Question 30

1) Was versteht man unter Flexibilitätsoptionen im Stromsektor? 2) Welche Flexibilitätsoptionen im Stromsektor kennst du?

Answer 30

1) Flexibilitätsoptionen sind technische und/oder organisatorische Möglichkeiten zur Abdeckung und/oder Verminderung des BETRAGS der Residuallast. -> Hohe Residuallast senken, indem die Nachfrage gesenkt wird -> Negative Residuallast erhöhen, indem die Nachfrage erhöht bzw. die EE-Einspeisung abgesenkt wird 2) Flexible Erzeugung Flexible Verbraucher Leistungsfähige Netzinfrastruktur Speicher ((Optionen zur Deckung oder Verminderung der Residuallast))

Question 31

1) Was ist die Voraussetzung dafür, dass die Jahresdauerlinie der Residuallast negativ wird? 2) Interpretiere die Jahresdauerlinie einer z.T. negativen Residuallast!

Answer 31

1) Ein sehr hoher Anteil an EE im Strommix 2) - In (8760 - x) Stunden im Jahr haben wir einen erneuerbaren Erzeugungsüberschuss von mindestens f(x) - Es lässt sich die Anzahl der Stunden mit erneuerbaren Erzeugungsüberschuss sowie das Niveau des erneuerbaren Erzeugungsüberschusses ablesen - Mit steigendem EE-Anteil: -> sinken die Anzahl der Stunden in denen die Residuallast positiv ist -> bleibt das Niveau der höchsten positiven Residuallast nahe zu konstant, während das Niveau der niedrigsten Residuallast ansteigt (siehe slide 38 (rechts oben))

Question 32

1) Wie verändert sich die Nullstelle der Jahresdauerlinie mit steigender EE-Erzeugung? 2) Welche Anforderungen an Flexibilitätsoptionen kann hieraus abgeleitet werden?

Answer 32

1) Nullstelle verlagert sich nach links -> Also es sinkt die Anzahl der Stunden in denen die Residuallast positiv ist Die max. und min. Gradienten (Leistungsänderung der stündlichen bzw. viertelstündlichen Leistungsänderung zum nächsten Zeitschritt) nehmen betragsmäßig zu. (sprich: die steilsten Anstiege werden noch steiler und die steilsten Abfälle noch stärker) Die Zeiten mit betragsmäßig höheren (pos. oder neg.) Gradienten/Veränderungen nehmen zu (-> in mehr Stunden sind hohe Leistungsänderungen gegeben) 2) Anforderungen: Sehr dynamisches Verhalten + Hohe Verfügbarkeit (-> Flexibilitätsoptionen müssen zunehmend höhere Leistungsänderungen in mehr Stunden pro Jahr ausgleichen können -> Flexibilitätsoptionen benötigen eine schnelle Reaktionsfähigkeit auf schnell ansteigende / abfallende EE-Erzeugung)

Question 33

Welche Anforderungen sollten Flexibilitätsoptionen erfüllen? (3)

Answer 33

Ausreichende Verfügbarkeit zur Abdeckung der Residuallast Sehr dynamisches Verhalten -> schnelle Reaktionsfähigkeit auf schnell ansteigende/abfallende EE-Erzeugung sowie Ausgleich von großen Leistungsänderungen Sie sollten eine schwankende und zeitweise geringe Auslastung wirtschaftlich und technisch "abkönnen"

Question 34

Nenne konkrete Optionen/Beispiele für flexible Verbraucher!

Answer 34

Demand-Side-Management: Lastmanagement in Industrie, GHD und Haushalten (insb. E-Fahrzeuge und Wärmepumpen) Power-to-Heat als Sektorenkopplungstechnologie -> Wärmespeicher + Elektrokessel Power-to-Gas als Sektorenkopplungstechnolgie (H2-Elektrolyseure + H2 Speicher)

Question 35

Nenne konkrete Beispiele/Optionen für flexible Erzeuger in der Zukunft! (5)

Answer 35

(Regelbare) erneuerbare Energien: - Flexibel eingesetzte Biomasse und Biogas - Netzbedingte Abregelung von Wind und PV ("Curtailment") (- Pumpspeicherkraftwerke) Konventionelle Kraftwerke: - Nachrüstung bestehender Kraftwerke (z.B. H2-ready) - Neubau flexibler (Gas-)Kraftwerke (bspw. H2-(ready)-KW - Stromgeführter Einsatz von KWK je nach Strombörsenpreis

Question 36

Nenne konkrete Beispiele/Optionen für flexible Speicher (Stromspeicher!)!

Answer 36

Pumpspeicher in DE/ im Ausland Batteriespeicher (Bsp. Lithium-Ion) / Akkumulatoren Druckluftspeicher

Question 37

Nenne konkrete Beispiele für flexible Speicher (Wärme- und Gassspeicher!)!

Answer 37

Power-to-Gas als Sektorenkopplungstechnologie -> Bsp. Elektrolyse, Methanisierung (+ Gasspeicher (Poren- und Kavernenspeicher) + Rückverstromung (Gas-KW)) Power-to-Heat -> Ausbau von Wärmespeichern -> Bsp.: Elektroheizkessel, Spitzenlastkessel + Wärmespeicher -> Beide können zur Anhebung der negativen Residuallast beitragen, indem die Verbrauchslast erhöht wird -> Durch die Rückverstromung von H2/Biomethan kann positive Residuallast verringert werden

Question 38

Nenne konkrete Optionen/Beispiele für flexible Netze!

Answer 38

Stromnetze: Netzoptimierung, Netzverstärkung, Netzausbau Kopplung mit Gasnetzen und Wärmenetzen im Rahmen der Sektorenkopplung Importe/Exporte

Question 39

Starke Fluktuationen der Residuallast und insb. Zeiten betragsmäßig zunehmender negativer Residuallasten sind zu erwarten. -> Diese sind durch Flexibilitätsoptionen auszugleichen Wahr/Falsch?

Answer 39

WAHR

Question 40

Was versteht man unter Demand Side Management?

Answer 40

Flexible Lastanpassung in Abhängigkeit externer Steuerungssignale (Preise, technische Regelsignale) Umfasst Lastverschiebung (zeitlich) und Lastverzicht

Question 41

Potenziale verschiedener Flexibilitätsoptionen im Überblick 1) Positive Werte: Beitrag zur Deckung der Residuallast -> durch? 2) Negative Werte: Beitrag zur Deckung der negativen Residuallast -> durch?

Answer 41

1) Erhöhung der Erzeugungsleistung / Reduktion der Verbrauchslast 2) Senkung der Erzeugungsleistung / Erhöhung der Verbrauchslast

Question 42

Was kann der Stromnetzausbau bewirken in Bezug auf die Residuallast und die erforderliche Flexibilität?

Answer 42

Kann Betrag der Residuallast verringern -> kann dadurch den restlichen Bedarf an Flexibilitätsoptionen reduzieren

Question 43

In der Zukunft wird eine Anpassung des Kraftwerksparks an die fluktuierende Erzeugung der EE durch Nachrüstung (Retrofits) immer relevanter. Was muss konkret angepasst werden (Eigenschaften)?

Answer 43

Steigerung der Leistungsgradienten Senkung der Mindesterzeugungsleistung Erhöhung der Teillastwirkungsgrade

Question 44

1) Welche Kurzzeitspeicher kennst du? (2) 2) Wie lange speichern diese i.d.R. Strom?

Answer 44

1) Batteriespeicher Druckluftspeicher 2) Mehrere Stunden bis wenige Tage

Question 45

1) Welche Langzeitspeicher kennst du? 2) Wie lange speichern diese i.d.R. Energie?

Answer 45

1) Power-to-Gas-Bereich: -> Speicherung in Poren- und Kavernenspeichern von: - H2 (Elektrolyse) - Bio-Methan (H2 -> Methanisierung -> Bio-Methan) (Das Power-to-Gas-Verfahren nutzt überschüssige Strommengen aus EE, um per Wasserelektrolyse Wasserstoff herzustellen. In einem zusätzlichen Wandlungsschritt kann aus dem Wasserstoff Methan hergestellt werden) 2) Mehrere Tage bis Jahre (Saisonale Speicher)

Question 46

Nenne und beschreibe aktuelle Hemmnisse in der Flexibilisierung des Strommarkts!

Answer 46

Vertragsgestaltungen: Abnahmeverpflichtungen (bei KWK-Anlagen Wärmelieferverpflichtungen) führen zu Inflexibilitäten Tarifstrukturen: - starre, vielfach zeitinvariable Tarifstrukturen sorgen für unzureichende Signale aus dem Spotmarkt für Nachfrager - hohe staatliche Netzentgelt-Preisbestandteile (Umlagen, Steuern, etc.) dämpfen den Einfluss des Marktes - Unzureichende CO2-Bepreisung begünstigt weiterhin unflexible Erzeuger Stromsystemdesign: - Der grenzüberschreitende Stromhandel verringert die Preisspreads - Nicht ausreichende Anreize am Spotmarkt für theoretisch flexible Kraftwerke ((Marktpreisglättende Regularien sowie Einspeisecharakteristika der fluktuierenden erneuerbaren Energien (PV) verringern Preisspreads zwischen einzelnen Stunden. - Das Ausgleichsenergiepreissystem eliminiert Anreize zur Optimierung gegen den Ausgleichsenergiepreis nicht vollumfänglich.))

Question 47

1) Große Verbraucher können ihre Energiekosten reduzieren, indem sie z.B.? 2) Große Verbraucher können Zusatzerlöse erwirtschaften durch z.B.?

Answer 47

1) zeitlich variierende Preise ausnutzen. 2) - die Teilnahme an Regelleistungsmärkten durch abschaltbare Lasten - durch die Vergütung im Rahmen von Redispatch-Maßnahmen

Question 48

In nahezu allen Branchen und Sektoren existieren (ungehobene) Energieeffizienzpotenziale, insbesondere bei Gebäuden, Fahrzeugantrieben und industriellen Querschnittstechnologien. Wahr/Falsch?

Answer 48

Wahr

Question 49

?(1)?: Eigenschaft von Erzeugungs-, Verbrauchs- oder Speichereinheiten, die Leistungsentnahme oder -abgabe in Reaktion auf externes Signal (Steuerungssignal, Marktsignal) anzupassen. ?(2)?: Erhöhung der Flexibilität

Answer 49

(1) Flexibilität (2) Flexibilisierung

Question 50

Potenziale der Flexibilitätsoptionen: Bei allen Gruppen gibt es erhebliche Potenziale. Was entscheidet über die Zusammensetzung des Flexibilitätsportfolios?

Answer 50

Systemkosten bzw. Anreize in Zusammenhang mit technischen Charakteristika

Question 51

Was beschreibt Sektorenkopplung?

Answer 51

Die stärkere Verzahnung der Sektoren des Energiesystems zum Zweck des Klimaschutzes, wobei dem Stromsektor aufgrund der einfachen Defossilisierungsmöglichkeit eine herausragende Stellung zukommt. (Power-to-X)

Question 52

Sektorenkopplung kann aus Stromsektorperspektive eine Flexibilisierungsoption darstellen, geht aber als Defossilisierungsoption weit darüber hinaus. Wahr/Falsch?

Answer 52

Wahr

Question 53

Diverse Hemmnisse erschweren die Erschließung weiterer Flexibilitätspotenziale, während das Bestandssystem (noch) hinreichend flexible Kapazitäten für den Systemausgleich bereithält. In der Tendenz werden bestehende Hemmnisse (nicht struktureller Natur) jedoch zunehmend abgebaut (Bsp. angepasste Regelleistungsproduktdesign, CO2-Bepreisung,...) Wahr/Falsch?

Answer 53

Wahr

Question 54

Welche Prozesse eignen sich besonders gut für Lastverschiebung?

Answer 54

–> Prozesse, die mit Wärme/Kälte zu tuen haben + Industrieprozesse (!) Haushalte - Wärmepumpen, Nachtspeicherheizungen, Klimaanlagen - Kühl- und Gefrierschränke (- Umwälzpumpen, Warmwasseraufbereitung) GHD - Prozesswärme und -kälte - Belüftung, Klimatisierung, … (Querschnittstechnologien) - Raumwärmebedarf - Kühlanwendungen Industrie - Prozessflexibilisierung (Bsp. Elektrostahl- und Zementproduktion) - Klimatisierung, Pumpen, Antriebe, … (Querschnittstechnologien)

Question 55

1) Nenne betriebswirtschaftliche Kosten von Flexibilisierungsmaßnahmen! 2) Nenne betriebswirtschaftlichen Nutzen von Flexibilisierungsmaßnahmen!

Answer 55

1) Anfangsinvestitionen zur Implementierung der Flexibilisierungsmaßnahmen (Umbauten, Veränderung der Fertigungsprozesse, Kosten für IuK-Systeme, etc.) Laufende Kosten (Lagerung, Personal,...) 2) Reduktion von Energiekosten -> Ausnutzung von zeitlich variierenden Preisen -> Reduktion der maximallastabhängigen Preisbestandteile -> (...) Erwirtschaftung von Erlösen -> Teilnahme an Regelleistungsmärkten bzw. den Märkten für abschaltbare Lasten -> Vergütung im Rahmen von Redispatch-Maßnahmen -> (...)

Question 56

Energieeffizienz ist die zweite Säule der Energiewende neben dem Ausbau erneuerbarer Energien. Wahr/Falsch?

Answer 56

Wahr

Question 57

Möglichkeiten zur Veränderung des Lastprofils -> slide 59

Answer 57

...

Question 58

Deutschlands nationales Ziel: 1) Hinsichtlich des Endenergieverbrauchs? 2) Hinsichtlich der Energieproduktivität? 3) Das EU-Ziel ist was?

Answer 58

1) Reduktion ggü. 2008 von: - 26,5 % bis 2030 - 45 % bis 2045 2) Steigerung der durchschn. Endenergieproduktivität um 2,1% pro Jahr im Zeitraum 2008-2050 3) Reduzierung des Endenergieverbrauchs bis 2030 um mind. 11,7% ggü. 2020.

Question 59

1) Viele Verbrauchsprozesse lassen sich flexibilisieren und tragen zur Erhöhung von was bei? 2) Was steht dieser Flexibilisierung zum Teil entgegen?

Answer 59

1) der geringen Preiselastizität der Nachfrage 2) Investitionsaufwendungen und laufende Kosten, welche durch ausreichend große Preisanreize zu kompensieren wären