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Renewable Energy Technologies: 2050 Outlook and Recommendations

Explore the current status and initial findings of renewable energy technologies in 2050, including solar, wind, biomass, and geothermal power. Gain insights into key criteria, potential CO2 reductions, and cost-saving prospects, with research and development recommendations for public stakeholders.

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Renewable Energy Technologies: 2050 Outlook and Recommendations

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Presentation Transcript

  1. Energietechnologien 2050Themenbereich Erneuerbare EnergienStand der Arbeiten & erste Ergebnisse Wolfram Krewitt 19. März 2009 Frankfurt

  2. Stand der Arbeiten

  3. offene Fragen Methodik • Kriterium Entwicklungsstadium PV: Entwurf DLR - PV Workshop

  4. offene Fragen Methodik • Kriterium Entwicklungsstadium Solarthermische Kraftwerke Wind

  5. offene Fragen Methodik • Kriterium Versorgungssicherheit/Zuverlässigkeit

  6. offene Fragen Methodik • Kriterium Vorlaufzeit • das EEG ist so konzipiert, dass ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen ermöglicht wird • ‚unter aktuellen Fördermechanismen‘ wird für alle EEG-Anlagen der kommerzielle Betrieb schon heute erreicht • zusätzliche Kategorie in Tabelle ‚Vorlaufzeiten bis zur Kommerzialisierung‘

  7. offene Fragen Methodik Vorschlag Spinnendiagramm: nur die folgenden Indikatoren aufnehmen: • Kosteneinsparpotenzial • vermiedener Primärenergieeinsatz • vermiedene CO2-Emissionen • inländische Wertschöpfung

  8. ‚realisierbare Potenziale‘ • PV • Deutschland: BMU Leitstudie, doppelte PV Leistung (entspricht ungefähr neuer BEE Prognose) • Weltweit: EPIA Advanced Scenario • Solarthermische Kraftwerke • > Greenpeace/EREC; < EU REACCESS (Abschätzung DLR) • Wind • Deutschland: BMU Leitstudie • Weltweit: „Global Wind Energy Outlook 2008“ (GWEC) • Biomasse: • Deutschland: DBFZ Potenzialabschätzung • Weltweit: Orientierung anGreenpeace/EREC Szenario (noch in Diskussion) • Geothermie • Deutschland: TAB Studie • Weltweit: IPCC Abschätzung

  9. realisierbares Potenzial EE-Stromerzeugung - Deutschland Bruttostromerzeugung BMU Leitstudie 584 TWh/a 577 TWh/a Stromerzeugung in TWh/a

  10. realisierbares Potenzial EE-Stromerzeugung - global Bruttostromerzeugung IEA ETP BLUE Map 42340 TWh/a Stromerzeugung in TWh/a

  11. CO2- Vermeidungspotenzial im Jahr 2050 - Deutschland CO2 Emissionen 2006: 843 Mio t Mio. t CO2 pro Jahr

  12. CO2- Vermeidungspotenzial im Jahr 2050 - global CO2 Emissionen 2006: 29195 Mio t Mio. t CO2 pro Jahr

  13. Kosteneinsparpotenzial im Jahr 2050 - Deutschland Mrd. € pro Jahr

  14. Kosteneinsparpotenzial im Jahr 2050 - global Mrd. € pro Jahr

  15. Potenzial inländische Wertschöpfung im Jahr 2030 Mrd. € pro Jahr

  16. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel Wind Defizite bei Forschung und Entwicklung • Erfolgreiche Offshore-Einführung in Dänemark und den Niederlanden, in Deutschland wurde zu spät mit der forcierten Entwicklung des Offshore-Marktsegmentes begonnen  zusätzlicher Erfolgsdruck bei ohnehin massiv steigendem internationalen Konkurrenzdruck • Unzureichende Verknüpfung zu anderen Industriezweigen und deren Forschung. Kompetenzen aus dem Flugzeugbau (Aerodynamik, Dynamik) könnten stärker in aktuelle F&E einfließen. • Das Thema Netzintegration und Netzausbau ist völlig unzureichend entwickelt. Fehlende Technologie ist ein Flaschenhals, die den Ausbau der Windenergie verzögern kann.

  17. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel Wind (2) Empfehlungen für die F&E Ausrichtung: • Analyse der Windbedingungen • Windenergieanlagen: Optimierung der Konzeption und der Auslegung • Netzintegration • Offshore Windenergienutzung • Forschungs- und Demonstrationsinfrastruktur

  18. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel Wind (3) Analyse der Windbedingungen • Offshore Windenergiemeteorologie (z. B. Ressourcenermittlung, maritime Grenzschicht, Fernerkundungsverfahren) • Windparkströmungen (z.B. Energieertrag in großen Offshore-Windparks, Belastungen durch dynamische Nachlaufeffekte, aktive Beeinflussung) • Windprofile in großen Höhen und Fernerkundungsverfahren (LiDAR; SAR) • Kurzzeitprognose (messdatengestützte Prognose, avancierte Prognosemodelle, Integration in Kraftwerks- und Netzbetrieb) • Entwurfsbedingungen und Ressourcen in komplexen Terrain und Wald

  19. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel Wind (4) Optimierung der Konzeption und Auslegung • Aerodynamik, Aeroelastizität & Aeroakustik (z.B. instationäre CFD Berechnungen in Bodengrenzschicht und Windparkströmung) • Werkstoffe und mechanische Komponenten (z.B. neue Blatt- und Stahlwerkstoffe, hochfeste Gusslegierungen, aktive Materialien, Lager, Verzahnungen, Serienfertigung großer Komponenten) • Elektro-mechanische Wandlung und Netzeinbindung (z.B. netzstützende fehler-tolerante Leistungselektronik, supraleitende Generatoren) • Anlagenregelung und –steuerung (z.B. individuelle Blattregelung, smart blades, adaptive Regelung in besonderen Windbedingungen und Windparks) • Innovative Anlagenkonzepte und integrierter Entwurf (z.B. erhöhter Wirkungsgrad, neue leichtere, zuverlässigere Triebstrangkonzepte, smart blade) • Betrieb und Wartung (z.B. Condition and Load Monitoring, zuverlässigkeitszentrierter Entwurf und Betrieb)

  20. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel Wind (5) Forschungs- und Demonstrationsinfrastruktur • Remote Sensing (LiDAR, SAR) von Windströmungen im Multi-Skalenbereich • Windkanäle für 3D-Rotorumströmung, Windturbulenz, Bodengrenzschicht und Windparkströmungen • Full-scale Betriebsfestigkeitstests von Rotorblätter, Triebstränge und Hauptkomponenten von Multi-MW-Windenergieanlagen • Windparks (skalierte, full-scale) zur Entwicklung von aerodynamischen und elektrischen Windparkregelungsstrategien

  21. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel solarthermische Kraftwerke Empfehlungen für die F&E Ausrichtung: • technologische Weiterentwicklung • kosteneffiziente Herstellungsverfahren • Systemoptimierung • Betriebsoptimierung

  22. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel solarthermische Kraftwerke (2) Technologische Weiterentwicklung (Beispiele) • Parabolrinne / Linear-Fresnel: • Weiterentwicklung und Demonstration der Direktverdampfungs-Technologie; • Entwicklung neuer Wärmeträgermedien für höhere Betriebstemperaturen; • Weiterentwicklung der Absorberrohre im Hinblick auf Effizienz, Lebensdauer, selektive Schichten, H2-Diffusion; • innovative Ansätze für linear-fokussierende Konzentratoren

  23. F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel solarthermische Kraftwerke (3) Qualitätskontrolle und Betriebsüberwachung • Entwicklung der notwendigen Messverfahren und industrieller Sensorik; • Entwicklung der Verfahren zur Qualitätskontrolle und Fertigungsunterstützung; • Definition von Standards für die Messverfahren und die Betriebskontrolle; • Entwicklung von Verfahren zur in-situ Betriebsüberwachung und vorbeugenden Schadenserkennung

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