2.1 Weltenergieverbrauch

0

100

200

300

400

500

600

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020

Jahr

Wel

tene

rgie

verb

rauc

h [1

018 J

]

Prognose2003

Bild 2.1.1: Weltenergieverbrauch

Bild 2.1.2:

Bild 2.1.3:

Bild 2.1.4:

Bild 2.1.5:

Bild 2.1.6:

Tabelle 2.1…: 2.2 Energieverbrauch Deutschland

Bild 2.2.1a:

Bild 2.2.1b:

Bild 2.2.2:

Bild 2.2.3:

Bild 2.2.4:

Bild 2.2.5:

Bild 2.2.6:

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Haushalte Gewerbe, Handel,Dienstleistungen

Verkehr Industrie

Ene

rgie

verb

rauc

h [1

018 J

]

Strom Fernwärme Kohle Gase, Naturgase Mineralölprodukte

17%

6%

37%

32%

8%

30%7%

32%

30%

2%

98%

31%

3%

18%

40%

8%

Bild 2.2.7:

Bild 2.2.8:

Bild 2.2.9:

Bild 2.2.10:

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Haushalte Gewerbe, Handel,Dienstleistungen

Verkehr Industrie

Ene

rgie

verb

rauc

h [1

018 J

]

Strom Fernwärme Kohle Gase, Naturgase Mineralölprodukte

17%

6%

37%

32%

8%

30%7%

32%

30%

2%

98%

31%

3%

18%

40%

8%

Bild 2.2.11: Energieverbrauch nach Nutzern und Energieträgern der Bundesrepublik

Deutschland 2001

Bild 2.2.12:

Bild 2.2.13:

Bild 2.2.14:

Bild 2.2.15:

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

Spe

c. fu

el c

onsu

mpt

ion

in k

J/kg

cem

ent

Heat loss through wall

Heat loss with flue gas

Grinding and Drying

Chemical Reactions

Bild 2.2.16: Historical Developing of spec. fuel consumption of cement production

Bild 2.2.17:

Tabelle 2.2.2:

Tabelle 2.2.3:

2.3 Stromerzeugung

Bild 2.3.6:

Tabelle 2.3.5:

2.4 Preise

Bild 2.4.1:

Bild 2.4.2:

Bild 2.4.3:

Bild 2.4.4:

Bild 2.4.5:

Bild 2.4.6:

Bild 2.4.7: 2.5 Konsequenzen

Möglichkeiten zukünftiger Energieeinsparungen

- Erhöhung Produktions-/Verbrauchseffizienz

(Energie/km Verkehr) (Energie/m2 Haushalt) (Energie/kg Industrie)

- Verbesserung der Prozess- und Produkt - QUALITÄT

Bild 2.5.1:

Ökologische Effizienz von elektrischen Kraftanlagen

Investitionsenergie/ Erntefaktor = Produzierter Energie- Erzeugngsenergie/ strom Lebensdauer Investitionsenergie Kohlekraftwerk 6 Monate ca. 30 – 40 Jahre 60 - 80 Kernkraftwerk 1 Monat ca. 30 – 40 Jahre 360 - 480 Windkraftwerk 2 – 4 Jahre ca. 4 – 10 Jahre 1 – 5

Bild 2.5.2:

Erzeugungsenergie für Energieträger

Anteil vom Heizwert in % Erdgas 12 Heizöl/Diesel 11 Steinkohle 6 Braunkohle 3 Biodiesel 50 – 70

Bild 2.5.3: 2.3.1 Anteile an Stromerzeugung

2.3.2 Preise Stromerzeugung 2.3.3 Tabelle Investitionskosten 2.3.4 Anstieg nuklearer Energieerzeugung (Bild)

2.3.5 Tabelle Kernkraftwerke 2.3.6 Zeitabk. Netzlast

1

Konzepte zur Nutzung regenerativer Energien Generelle Probleme bei der Nutzung regenerativer Energiequellen Zeitlicher Bedarf und zeitliche Verfügbarkeit stimmen oftmals nicht überein (Wind, Sonne). Die erzeugte Energie (Strom, Wärme) ist nicht speicherbar. Dadurch wird keine Kapazität herkömmlicher Anlagen eingespart. Die regenerative Energie kann nur den fossilen Brennstoffdurchsatz dieser Anlagen verringern. Dadurch können nur Betriebskosten verringert werden, jedoch nicht die hohen Investitionskosten. Darum folgt: Die regenerative Energie muss zum Bruchteil der Kosten der fossilen Energieumwandlung erzeugbar sein. Regenerative Energien erzeugen überwiegend Strom (z. B. Wind, Wasser, Photovoltaik). Der Bedarf liegt in transport- und speicherfähigen Energieträgern, wie Kraftstoffe, Erdgas, Öl. Aus Strom kann jedoch als transport- und speicherfähiger Energieträger nur Wasserstoff, z. B. aus Elektrolyse, erzeugt werden. Der Einsatz von Wasserstoff erfordert in allen Bereichen neue Technologien. Im Verkehr werden neue Antriebe, wie z. B. Brennstoffzellen benötigt, bei Raumwärme müssen neue Brenner installiert werden und bei Prozesswärme müssen zusätzlich die Verfahren umgestellt werden, was teilweise neue Apparate zur Folge hat. Darüber hinaus müssen für den Transport und die Lagerung neue Infrastrukturen geschaffen werden. Dem flächendeckenden Einsatz von Wasserstoff wird daher in den nächsten 50 Jahren keine große Chance eingeräumt. Energiewandlung

Wasser in Strom mittels Staudamm

Vorteil

- speicherfähig - ausgereifte Technik

Nachteil

- große Höhendifferenzen erforderlich - begrenzt auf Bergregionen

Prognose

- nur noch geringer Ausbau möglich - wird 2 % des Energieverbrauches nicht überschreiten

2

Wind in Strom mittels Kraftwerk Vorteil

- zentrale Erzeugung mit vorhandener Infrastruktur zur

Verteilung - Technik vorhanden mit hohem Entwicklungsgrad

Nachteil

- nicht ständig verfügbar - nicht speicherfähig - auf windreiche Standorte begrenzt - nur Stromerzeugung möglich

Prognose

- Kapazität wird weltweit stark ansteigen - Anteil an der Primärenergie wird jedoch auf wenige

Prozent beschränkt bleiben

Sonne in Strom mittels Photovoltaik Vorteil

- Energiequelle weltweit unbegrenzt vorhanden

Nachteil

- an vielen Standorten nicht ständig verfügbar - nicht speicherfähig - begrenzt auf Stromerzeugung - Technik noch in Erforschung

Prognose

- wird noch in den nächsten Jahrzehnten keine Bedeutung

erlangen

3

Sonne in Wärme mittels Kollektoren Vorteil

- Energiequelle weltweit unbegrenzt verfügbar

Nachteil

- an vielen Standorten nicht ständig verfügbar - nicht speicherfähig - großer Flächenbedarf - nur dezentrale Erzeugung, da keine Verteilung möglich - Technik noch nicht ausgereift

Prognose

- Kapazität wird weltweit stark ansteigen - Anteil bleibt auf wenige Prozent beschränkt

Biomasse in Brenngas mittels Vergärung Vorteil

- speicherfähig - zentrale und dezentrale Erzeugung möglich - vielfältige Verwendung

• Erzeugung Strom mit Motor • Erzeugung Raumwärme • Erzeugung Prozesswärme

Nachteil

- Schwachgas (50 % CO2 Anteil) - große Vermentervolumina - begrenzt auf spezielle Biomassen

Prognose

- Kapazität wird weltweit zunehmen - Anteil bleibt auf wenige Prozent begrenzt

4

Biomasse in Raumwärme mittels Verbrennung Vorteil

- speicherfähig - dezentrale Erzeugung möglich

Nachteil

- kein automatischer Heizungsbetrieb möglich - geringe Transportdichte

Prognose

- bleibt auf spezielle Anwendungen in Agrarländern

beschränkt

Biomasse in Prozessgas mittels Pyrolyse Vorteil

- Erzeugung von hochkalorischem Brenngas - vorhandene Infrastruktur (Gasleitungen, Brenner) können

genutzt werden - zentrale und dezentrale Erzeugung möglich

Nachteil

- Teerabscheidung - Staubbeladung - Aufwändige Gasreinigung - Technik noch nicht ausgereift

Prognose

- weltweiter Ausbau der Kapazität - Anteil bis 10 %

5

Biomasse in Kraftstoffe mittels Vergasung Vorteil

- vorhandene Infrastruktur kann genutzt werden, bezüglich

Verteilung und Einsatz - speicher- und transportfähig

Nachteil

- aufwändige Technik notwendig - Fischer-Tropsch-Synthese muss noch optimiert werden

Prognose

- weltweiter Ausbau der Kapazität - Bedeutungsvoller Anteil über 10 %

Geothermie in Wärme Vorteil

- Erdwärme unbegrenzt an allen Standorten vorhanden - Bohrtechnik bekannte Technologie

Nachteil

- aufwändige Bohrungen auf große Tiefen notwendig - dezentrale Nutzung, da Verteilung schwierig

Prognose

- bleibt auf wenige Standorte beschränkt