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E. Waffenschmidt

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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  1. E. Waffenschmidt 21. Feb. 2008 Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.

  2. Gestern standen wir am Abgrund... Heute sind wir einen großen Schritt weiter. Peak- Oil Klima- wandel Peak- Oil Klima- wandel

  3. Nachhaltige Energienutzung • Größte technische Herausforderung unserer Zeit • Umstellung auf 100% Erneuerbare Energien ist einzige Lösung

  4. 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!

  5. Wie sieht eine Energieversorgung mit 100% Erneuerbaren Energien aus? • Bei uns ? • Mit heutigen Mitteln ?

  6. Übersicht • Heutiger Verbrauch • Einsparmöglichkeiten • Erneuerbare Energien • Heutiger Verbrauch • Einsparmöglichkeiten • Erneuerbare Energien

  7. 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#

  8. 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

  9. Übersicht • Heutiger Verbrauch • Einsparmöglichkeiten • Strom-Sparen • Effizienz im Verkehr • Hausisolierung • Erneuerbare Energien

  10. Vertrauen auf Einsicht ist blauäugig • Einsparungen durch andere Rahmen-bedingungen

  11. 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

  12. 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

  13. Übersicht • Heutiger Verbrauch • Einsparmöglichkeiten • Erneuerbare Energien • Solarenergie • Windkraft • Wasserkraft • Geothermie • Bio-Wertstoffe

  14. Solarenergie • Kritischer Parameter: Fläche, Sonneneinstrahlung • Mit Photovoltaik pro m² im Jahr: ca.100 kWh Stromerzeugung Quelle: SFV

  15. 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

  16. 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

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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. Biomasse: Anbaufläche • EU-Stilllegungsfläche • 10% der landwirtschaftlichen Fläche • Freigegeben zum Energiepflanzenanbau • Verzichtbare Flächen • 20…30% der landwirtschaftlichen Fläche • Selbstversorgungsgrad > 100%

  25. 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

  26. 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.

  27. 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?

  28. 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

  29. Gestern standen wir am Abgrund... Heute sind wir einen großen Schritt weiter. Peak- Oil Klima- wandel Peak- Oil Peak- Oil Klima- wandel Klima- wandel

  30. 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

  31. Anhang

  32. 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

  33. 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

  34. Warum Erneuerbare Energien? • Endliche Rohstoffe bewahren • Klimawandel vermeiden • Import-Abhängigkeit reduzieren • Konfliktpotential vermeiden • Langfristig kostengünstig • Ungefährlich und ungiftig  Je mehr, desto besser!

  35. 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

  36. 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

  37. 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

  38. 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

  39. 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

  40. 100%-Regionen Zum Beispiel • Güssing, Österreich • Freiamt (100% Strom) • Lücho-Dannenberg bis 2015 • Traunstein bis 2020 • Fürstenfeldbruck bis 2030

  41. Krisenregion Güssing • 50 Jahre Grenzregion zu Ungarn • Keine Gewerbe- und Industriebetriebe • Wenig Arbeitsplätze • 70% Wochenpendler nach Wien • Hohe Abwanderungsrate • Klein strukturierte Landwirtschaft • Keine Verkehrsinfrastruktur

  42. 100%-Region Güssing • Über 50 neue Betriebsansiedlungen • Mehr als 1000 neue Arbeitsplätze • Nettoeinkommen 9 Mio. €/Jahr • Holzverbrauch 20 000 t/Jahr

  43. 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

  44. Begriffserklärungen: Einheiten für Energie

  45. 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

  46. 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#

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