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E. Waffenschmidt

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E. Waffenschmidt. 21. Feb. 2008. Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. Gestern standen wir am Abgrund. Heute sind wir einen großen Schritt weiter. Peak- Oil. Klima- wandel. Peak- Oil. Klima- wandel. Nachhaltige Energienutzung. Größte technische Herausforderung unserer Zeit.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

E. Waffenschmidt

21. Feb. 2008

Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.

slide2

Gestern standen wir

am Abgrund...

Heute sind wir einen

großen Schritt weiter.

Peak-

Oil

Klima-

wandel

Peak-

Oil

Klima-

wandel

nachhaltige energienutzung
Nachhaltige Energienutzung
  • Größte technische Herausforderung unserer Zeit
  • Umstellung auf 100% Erneuerbare Energien ist einzige Lösung
geht 100 erneuerbare
Geht „100% Erneuerbare“?

Studien z.B.:

  • Enquete-Kommission des Deutschen Bundestag 2002
  • LTI-Research Team, 1998
  • V. Quaschning, 2000 (100% Strom)
  • Unser Beispiel für Deutschland

Ja!

wie sieht eine energieversorgung mit 100 erneuerbaren energien aus
Wie sieht eine Energieversorgung mit 100% Erneuerbaren Energien aus?
  • Bei uns ?
  • Mit heutigen Mitteln ?
bersicht
Übersicht
  • Heutiger Verbrauch
  • Einsparmöglichkeiten
  • Erneuerbare Energien
  • Heutiger Verbrauch
  • Einsparmöglichkeiten
  • Erneuerbare Energien
begriffserkl rungen

Primär-

energie

End-

energie

Verluste

29%

2400 Mrd kWh

4000

Mrd kWh

Für Strom,

Wärme,

Treibstoff

60%

11%

Pro Kopf:

31000 kWh

Nicht-

energetisch

Begriffserklärungen

Energie als technischer Begriff, z.B. für:

  • Wärme
  • Bewegung
  • Licht

Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#

wof r verbrauchen wir energie

Elektrische Anwendungen

  • Licht
  • Maschinen
  • Information

Prozess-Hitze

  • Temperaturen > 200°C
  • Überwiegend in der Industrie
  • Bsp: Glasherstellung, Metalle Schmelzen, Backen

Wärme

  • Hauswärme
  • Warmwasser
  • Niedertemperatur Prozesse, z.B. Trocknen

Verkehr

  • Autos
  • Lastwagen
  • Eisenbahn
  • Flugzeuge
  • Schiffe

El.Anwendungen

Verkehr

Prozess-Hitze

Wärme

Einsparungen

Gesamter heutiger Strombedarf

Wofür „verbrauchen“ wir Energie?

Heutiger

Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Quelle: AG Energiebilanzen

bersicht1
Übersicht
  • Heutiger Verbrauch
  • Einsparmöglichkeiten
    • Strom-Sparen
    • Effizienz im Verkehr
    • Hausisolierung
  • Erneuerbare Energien
slide10

Vertrauen auf Einsicht ist blauäugig

  • Einsparungen durch andere Rahmen-bedingungen
energieeinsparung
Energieeinsparung

-10% Strom

durch effiziente Beleuchtung und Verzicht auf Stand-By

-66% Heizwärme

durch Altbau-Wärmedämmung nach Neubauverordnung

-50% Treibstoff

durch 3-Liter/100km-Autos und 2/3 Güterfernverkehr auf die Bahn

energieeinsparung1

Einsparung

Hausisolierung

Licht + Stand By

Verkehr

Zukünftiger Bedarf

Heutiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Energieeinsparung

Stell Dir vor:

  • Licht und Standby
  • 3 l/100km-Autos und 2/3 der Fern-Güter auf die Bahn
  • Alle Häuser wärmedämmen
  • Sparen 45% des Energieverbrauchs

Quellen: AG Energiebilanzen,

Enquett Comm. 2002

bersicht2
Übersicht
  • Heutiger Verbrauch
  • Einsparmöglichkeiten
  • Erneuerbare Energien
    • Solarenergie
    • Windkraft
    • Wasserkraft
    • Geothermie
    • Bio-Wertstoffe
solarenergie
Solarenergie
  • Kritischer Parameter: Fläche, Sonneneinstrahlung
  • Mit Photovoltaik pro m² im Jahr: ca.100 kWh Stromerzeugung

Quelle: SFV

fl chenbedarf f r solarenergie

Solar-Dachflächen

und –Fassaden

2100km²

Elektr. Energie

Bedarf: 5000km²

Gesamte Energie

Bedarf:25700km²

Besiedelte Fläche

42000km²

Verkehrsfläche

Gebäude- + Freifl.

Flächenbedarf für Solarenergie

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Fläche / km²

Quelle: R.Bischof, Stat. Bundesamt, DEBRIV

solarenergie1

El. Strom

Thermisch

Zukünftiges Angebot

Einsparungen

Zukünftiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Solarenergie

Stell Dir vor:

  • Solaranlagen auf allen geeigneten Dächern und Fassaden
  • Erzeugen fast die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs
windkraft
Windkraft

Heute

  • 20000 Windräder in Deutschland
  • 1MW mittlere Leistung
  • 20% mittlere Auslastung (auch im Binnenland)
  • 33 Mrd. kWh pro Jahr
windkraft1

Morgen

Offshore

110 Mrd kWh

7 / 100km²

x 1 MW:

33 Mrd kWh

7 / 100km²

x 3 MW

100 Mrd kWh

7 / 100km²

x 3 MW

60 Mrd kWh

Summe

270 Mrd kWh

Windkraft

Heute

  • 20000 Windräder in Deutschland
  • 1MW mittlere Leistung
  • 30000 Windräder + Offshore
  • 3MW mittlere Leistung

Quellen: DEWI, BMU

windkraft2

Zukünftiges Angebot

Einsparungen

Zukünftiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Windkraft

Stell Dir vor:

  • Ersatz von Altanlagen
  • Ausbau in Süddeutschland
  • Offshore-Windparks
  • Decken mehr als die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs
wasserkraft

Zukünftiges Angebot

Einsparungen

Zukünftiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Wasserkraft

Stell Dir vor:

  • Alte Wasserkraftwerke werden reaktiviert
  • Damit lässt sich die Energieerzeugung mit Wasserkraft um die Hälfte erhöhen
  • Dann hat die Wasserkraft einen Anteil von 7% an der elektrischen Stromerzeugung

Quelle: Enquett Comm. 2002

erdw rme
Erdwärme

Geothermie

Erdwärme

  • Tief in der Erde
  • Über 100°C
  • Fernwärme
  • Erzeugt Strom
  • Beschränkt: ~7000 Jahre
  • An der Oberfläche
  • ca. 12°C
  • Wärmepumpen dezentral
  • Benötigt Strom
  • Unbeschränkt
erdw rme1

Zukünftiges Angebot

Einsparungen

Zukünftiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Erdwärme

Stell Dir vor:

  • Fernwärme mit Geothermie aus der Tiefe
  • Dezentrale Wärme mit Wärmepumpen
  • Erzeugen einen Großteil des zukünftigen Wärmebedarfs

Quelle:TAB

biomasse
Biomasse
  • Waldholz
    • Brennholz
    • Resthölzer
  • Reststoffe
    • Abfall (aber: Receycling hat Vorrang!)
    • Exkremente (z.B. Gülle, Klärschlamm)
    • Bio-Reste (z.B. Stroh, Gartenabfälle)
  • Landwirtschaftlicher Anbauprodukte
    • 20% der landwirtschaftlichen Fläche
biomasse anbaufl che
Biomasse: Anbaufläche
  • EU-Stilllegungsfläche
    • 10% der landwirtschaftlichen Fläche
    • Freigegeben zum Energiepflanzenanbau
  • Verzichtbare Flächen
    • 20…30% der landwirtschaftlichen Fläche
    • Selbstversorgungsgrad > 100%
biomasse als treibstoff
Biomasse als Treibstoff

Rapsöl

  • ca. 1700l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 1.7 kWh/m²)
  • Nur ca. 10% des Treibstoffbedarfs auf 20% der landw. Fläche
  • Hoher Energieaufwand zur Erzeugung
  • Nachhaltige Bodenbewirtschaftung schwierig

BTL

  • ca. 2000-4000l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 2…4 kWh/m²)
  • Mäßige Energie-Effizienz (10…40%), keine Kraft-Wärme-Kopplung
  • Zentrale Großanlagen -> Transportaufwand
  • Keine nachhaltige Bodenbewirtschaftung

Biogas

  • ca. 5500l Treibstoffäquivalent pro Hektar im Jahr ( 5.5 kWh/m²)
  • Akzeptable Energie-Effizienz (50%), Kraft-Wärme-Kopplung möglich
  • Dezentrale Anlagen -> geringer Transportaufwand
  • Nachhaltige Bodenbewirtschaftung vorstellbar
biomasse1

Zukünftiges Angebot

Zukünftiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Biomasse

Stell Dir vor:

  • Waldholz
  • Reststoffe
  • Landwirtschaftliche Anbauprodukte
  • Müssen umgewandelt werden
  • Decken den zukünftigen Treibstoffbedarf

Quellen:BMU, Öko Inst., Wuppert. Inst.

verwendung

Solar-Strom

Solar-Thermie

Windkraft

Wasserkraft

Geothermie

Bio-Wertstoffe

Verluste

El.Anwendungen

Verkehr

Prozess-Hitze

Wärme

Einsparungen

Zukünftiges Angebot

Zukünftiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Verwendung

Fazit:

  • In Summe mehr als 100% vorhanden
  • Wie verwenden wir die Energien?
verwendung1

Solar-Strom

Solar-Thermie

Windkraft

Wasserkraft

Geothermie

Bio-Wertstoffe

Energie-Angebot

El. Strom

Treibstoffe

Abwärme

Elektr. Anwendungen

El.Anwendungen

Verkehr

Prozess-Hitze

Wärme

Verkehr

Prozess-Hitze

Wärme

Verwendung

Energie-Quellen

Bedarf

Einsparungen

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

slide30

Gestern standen wir

am Abgrund...

Heute sind wir einen

großen Schritt weiter.

Peak-

Oil

Klima-

wandel

Peak-

Oil

Peak-

Oil

Klima-

wandel

Klima-

wandel

slide31

100%

Erneuerbare

Energien

Solar-Strom

Solar-Thermie

Windkraft

Wasserkraft

Geothermie

Bio-Wertstoffe

Verluste

Sind möglich!

El.Anwendungen

Verkehr

Prozess-Hitze

Wärme

Einsparungen

Zukünftiges Angebot

Zukünftiger Bedarf

0

500

1000

1500

2000

2500

Energie / Mrd kWh

Infos unter: www.sfv.de oderwww.waffenschmidt.homepage.t-online.de

referenzen
Referenzen
  • 100%-Studien
  • "Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen der Globalisierung und Liberalisierung", Bericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages, 2002, Drucksache 14/2687. Auch im Internet unter: http://www.bundestag.de/parlament/gremien/kommissionen/archiv14/ener/index.html
  • The LTI-Research Group, "Long-Term integration of renewable energies into the European energy system", Physica Verlag Heidelberg, 1997, ISBN 3-7908-1104-1.
  • Volker Quaschning, "Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung in Deutschland für das 21. Jahrhundert", Fortschritt-Berichte VDI, Energietechnik, Reihe 6, Nr. 437, Düsseldorf: VDI Verlag 2000, ISBN 3-18-343706-6, auch im Internet unter: http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html
  • Energie Verbrauch
  • Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., "Energiebilanz der Bundesrepublik 2002", Excel-Datei, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#
  • Statistisches Bundesamt, http://www.destatis.de/
  • Solar Eenergie
  • Solardatenbank des Solarenergie-Fördervereins, http://www.pv-ertraege.de/cgi-bin/pvdaten/src/bundes_uebersichten.pl
  • Ralf Bischof, "Möglicher Beitrag der Photovoltaik zur elektrischen Energieversorgung einer Stadt", Diplomarbeit am Institut für Elektrowärme der Universität Hannover, Juni 1993
  • "Braunkohle in Deutschland - Profil eines Industriezweiges", DEBRIV, Bundesverband Braunkohle, 2005, http://www.braunkohle.de/schule/medien/debriv02_ge.pdf
  • Wind Energie
  • Deutsches Windenergie-Institut, http://www.dewi.de/Jahresbericht 2006: http://www.dewi.de/dewi/index.php?id=66&tx_ttnews[tt_news]=4&tx_ttnews[backPid]=47&cHash=33d778569f
  • "Entwicklung der erneuerbaren Energien 2005 - aktueller Sachstand", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006. http://www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/ ee_aktuellersachstand.pdf
referenzen forts
Referenzen forts.
  • "Erneuerbare Energien in Zahlen - nationale und internationale Entwicklung", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006, http://www.erneuerbare-energien.de/files/erneuerbare_energien/downloads/application/pdf/broschuere_ee_zahlen.pdf
  • Geothermie
  • H. Paschen, D. Oertel, R. Grünwald, "Möglichkeiten geothermischer Stromerzeugung in Deutschland - Sachstandsbericht", TAB-Arbeitsbericht, Deutscher Bundestag Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung, A-Drs. 15(17)70, Feb. 2003, http://www.tab.fzk.de/de/projekt/zusammenfassung/ab84.pdf
  • Biomasse
  • "Die Flächenstilllegung im Rahmen der Agrarpolitik - Konzept, Perspektiven und agrarpolitischer Handlungsbedarf aus Sicht von Naturschutz und Jagt", Lebensraum Brache, 18.9.2003. http://www.cic-wildlife.org/uploads/media/Positionspapier_ger.pdf
  • Dr. Daniela Thrän, Michael Weber, Anne Scheuermann, Nicole Fröhlich, Prof. Jürgen Zeddies, Prof. Arno Henze, Prof. Carsten Thoroe, Dr. Jörg Schweinle, Uwe Fritsche, Dr. Wolfgang Jenseit, Lothar Rausch, Klaus Schmidt: "Nachhaltige Biomassenutzungsstrategien im europäischen Kontext, Analyse im Spannungsfeld nationaler Vorgaben und der Konkurrenz zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Bioenergieträgern", Institut für Energetik und Umwelt, November 2005, auch im Internet unter: http://www.bmu.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/36715.php
  • Öko-Institut e.V. und Partner: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse. Forschungsvorhaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Endbericht. Darmstadt, Mai 2004, http://www.bmu.de/erneuerbare/energien/doc/5961.php
  • Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH, "Biomasse als Energieträger„ Online Artikel: http://www.wupperinst.org/FaktorVier/praxisbeispiele/miscanthus.html
  • Variable Stromtarif
  • Walter Schittek, "Strom - fit für die Zukunft? Weniger Kraftwerke durch dynamischen Strompreis", Verlag Görich & Weiershäuser, Marburg, April 2007, ISBN 978-3-89703-706-9 http://www.staff.uni-marburg.de/~schittek/buch_strom.html
warum erneuerbare energien
Warum Erneuerbare Energien?
  • Endliche Rohstoffe bewahren
  • Klimawandel vermeiden
  • Import-Abhängigkeit reduzieren
  • Konfliktpotential vermeiden
  • Langfristig kostengünstig
  • Ungefährlich und ungiftig

 Je mehr, desto besser!

wie lange dauert es

1000

100

10

30%/a

Energie pro Jahr / TWh

1

0.1

60%/a

0.01

0.001

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

Zeit t / Jahr

Quelle: BMU

Wie lange dauert es?

Betrachtung

  • Wind und Solar

?

  • Wachstumsraten der letzten 10 Jahre

Wind

Schlussfolgrung

  • Relevanter Beitrag Erneuerbarer innerhalb der kommenden Dekade

Solar

versorgung rund um die uhr
Versorgung rund um die Uhr

Inherent

  • Korrelation zum Verbrauch
  • Kompensation unterschiedlicher Quellen
  • Kompensation durch Abstand

Regelbar

  • Last-Verschiebung
  • Regelbare Erzeugung
  • Speicherung
  • Im- und Export

Regelung durch

variable Strompreise

auch für Endkunden

variable strompreise
Variable Strompreise
  • Geringe Nachfrage: Billiger Strom
    • Speicher aufladen
    • Energy gebrauchen
  • Große Nachfrage: Teurer Strom
    • Speicher entladen,
    • Energieverbrauch verschieben
  • Bewirkt:
    • Dezentrale Speicher
    • Verschmierte Spitzenleistung
    • Verteilte Lastverschiebung

für Endkunden

vorschlag sfv
Vorschlag SFV

Gesetzgebung:

  • Stromtarif für Endkunden abhängig von “Angebot und Nachfrage”.
  • Einspeisung von “regelbarem” Strom durch jedermann wird wie “Regelenergie” bezahlt.
  • Netzgebühren werden zurückerstattet, wenn Speicherenergie eingespeist wird.
  • Details sind zu diskutieren
energie speicher
Energie-Speicher
  • Relevant für elektrische Energie
  • Europäischer Stromverbund reduziert Speichergröße
  • Zeitliche Verschiebung des Verbrauchs
  • Speicher*:
    • 3% der jährlich erzeugten Energie als Speichergröße16% der installierten Leistung als momentane Aufnahmeleistung
    • 18 % der jährlich erzeugten Energie wird zwischengespeichert

* Nach: Volker Quaschning, „Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung [...]“, VDI Verlag, 2000, ISBN 3-18-343706-6, http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html

100 regionen
100%-Regionen

Zum Beispiel

  • Güssing, Österreich
  • Freiamt (100% Strom)
  • Lücho-Dannenberg bis 2015
  • Traunstein bis 2020
  • Fürstenfeldbruck bis 2030
krisenregion g ssing
Krisenregion Güssing
  • 50 Jahre Grenzregion zu Ungarn
  • Keine Gewerbe- und Industriebetriebe
    • Wenig Arbeitsplätze
    • 70% Wochenpendler nach Wien
    • Hohe Abwanderungsrate
  • Klein strukturierte Landwirtschaft
  • Keine Verkehrsinfrastruktur
100 region g ssing
100%-Region Güssing
  • Über 50 neue Betriebsansiedlungen
  • Mehr als 1000 neue Arbeitsplätze
  • Nettoeinkommen 9 Mio. €/Jahr
  • Holzverbrauch 20 000 t/Jahr
energie str me
Energie-Ströme

In Mrd. kWh

705

400

321

271

33

680

250

279

33

271

150

25

306

-61

181

608

15

10

0

120

316

5

43

214

93

294

299

0

19

20

162

193

39

0

8.4

34

-294

-338

-537

-210

einheit f r energie
Einheit für Energie:

Kilowattstunde (kWh) oder Petajoule (PJ)

Beispiele

  • 1 kWh: 1Std kochen auf mittlerer Kochplatte (1000 Watt)
  • 10 Mrd kWh: Jahresproduktion eines Großkraftwerkes (etwa 1 Gigawatt)
  • 1 PJ = 0.277 Mrd kWh
wof r verbrauchen wir energie1

El. Strom

Andere Verluste

Verluste für el. Strom

u. nichtenergetisch

37%

24,7%

11,3%

Verkehr, elektrisch

0,4%

Industrie

Haushalt, elektrisch

10,9%

3,4%

Gewerbe etc.,

elektrisch

Gewerbe etc.

3,5%

7,2%

Industrie, elektrisch

5,2%

Haushalt

Verkehr

15,3%

18,1%

Wofür „verbrauchen“ wir Energie?

Primärenergieverbrauch in 2002

in Deutschland: 4000 Mrd kWh

Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#

wege zu 100 erneuerbare

Dieser

Vortrag

Dieser

Vortrag

Wege zu 100% Erneuerbare

?

Suffizienz

100%

?

Einsparung durch

Effizienz

Jetzt

Jetzt

Erneuerbare Energien

0

ad