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Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 - Schwerpunkte für Forschung und Entwicklung Frankfurt, den 18.09.2008

Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 - Schwerpunkte für Forschung und Entwicklung

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Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 - Schwerpunkte für Forschung und Entwicklung Frankfurt, den 18.09.2008. Agenda. 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle)  10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI) - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Arbeitstreffen

Energietechnologien 2050 - Schwerpunkte für

Forschung und Entwicklung

Frankfurt, den 18.09.2008

Page 2: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Agenda

1) 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle) 

2) 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI)

3) 10:55-11:55 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI)

4) 11:55-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP)

12:30-13.15 Mittagspause

5) 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI)

6) 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR)

7) 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht)

8) 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE)

9) 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT)

15:15-15:30 Pause

10)15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops

11)16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

Page 3: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Agenda

1) 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle) 2) 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI)

3) 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI)

4) 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP)

12:30-13.15 Mittagspause

5) 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI)

6) 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR)

7) 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht)

8) 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE)

9) 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT)

15:15-15:30 Pause

10)15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops

11)16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

Page 4: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Agenda

1) 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle) 

2) 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI)3) 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI)

4) 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP)

12:30-13.15 Mittagspause

5) 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI)

6) 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR)

7) 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht)

8) 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE)

9) 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT)

15:15-15:30 Pause

10)15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops

11)16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

Page 5: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Projektstand, Vertragliches

• Zuwendungsbescheide sind eingegangen

• Kooperationsvertrag (erste Version entwickelt, an Partner verschickt und erstes Feedback)

• Unteraufträge

• Zeitplanung

Page 6: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kooperationsvertrag

Bisherige inhaltliche Anmerkungen:

• DLR: Vielleicht ist es möglich, dass wir bei 4.2 2. „signifikanter Abzug“ in „angemessener Abzug“ ändern können?

• RWE: ggf Erwähnung der NICHT-finanziellen Beteiligung der Industriepartner

Bisherige Zeitplanung: Abschluss bis 23.09

Page 7: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorschlag Zeitplan Projekt – Wesentliche Arbeitsschritte

Dezember bis FebruarWorkshops

Mai/Juni- Konferenz- Ergebnis-verbreitung

- ISI legt Methodik in Konsens fest- IIP legt Schlussfolgerungen aus Szenarien fest (Szenarienwelten, Kriterien)- Technologieauswahl (Institute, Industrie)

August September November Januar März Mai

- Dokumentation Szenarien und Methodik

- Die vier Technologie-felder werden bearbeitet (finale Version) März - Mai- Dokumentation Endbericht- Konferenzvor-bereitung

- Die vier Technologie-felder werden bearbeitet (erste Version für Workshops) September – November- Workshop-vorbereitung

Page 8: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Agenda

1) 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle) 

2) 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI)

3) 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI)4) 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP)

12:30-13.15 Mittagspause

5) 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI)

6) 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR)

7) 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht)

8) 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE)

9) 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT)

15:15-15:30 Pause

10)15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops

11)16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

Page 9: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Einleitung

Page 10: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Projektzielsetzung

Projektziel ist die Identifikation von neuen Forschungsthemen für das BMWi. Dabei sind

- neue Technologiefelder oder Querschnittsthemen sowie

- die F&E-Schwerpunkte innerhalb der einzelnen Technologiefelder und Querschnittsthemen

zu identifizieren.

Page 11: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Projektzielsetzung Festlegung neuer F&E-Themen in der Breite und Tiefe

• Moderne Kraftwerkstechnologie

•Effizienzsteigerung der Kraftwerke

•Erhöhung der Betriebsflexibilität

•Technologien zur CO2 Abtrennung in Prozessen

•Membrantechnologien

•Hybridkraftwerk

• Kraft-Wärme-Kopplung, Fernwärme

• Effiziente Stromnutzung und Speicher

• Brennstoffzellen und Wasserstoff als Sekundärenergieträger und Energiespeicher

• Technologien und Verfahren für energieoptimiertes Bauen

• Rationelle Energieverwendung in Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (Energieeinsparungen)

• Photovoltaik und Windenergie im Offshorebereich

• Technologien zur energetischen Nutzung der Biomasse

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Page 12: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Begriffsfestlegung

Themenbereich Technologiefeld Technologie

Erneuerbare Technologien Solarthermische KW Parabolrinnekraftwerke

Fresnel-Kollektoren

Solarturmsysteme

Dish-Sterling-Systeme

Thermik-Aufwindkraftwerke

Geothermie ……

….. ……

Rationelle Energienutzung

Page 13: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Auswahl von F&E-Themen

• Definition von F&E-Schwerpunkten i.d.R. aufbauend auf Technologien

• Bewertung und Auswahl von relevanten Forschungsthemen i.d.R. auf der Ebene der Technologiefelder

Page 14: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Methodik: Identifikation und Bewertung neuer Forschungsfelderfür die Energieforschung des BMWi (Breitenanalyse)

Methodische Ansatz:

Identifikation von Forschungsfeldern:

- Auswertung bestehender nationaler Forschungsprogramme

- Auswertung von Foresight-Projekten

- Auswertung von Expertenwissen

- Know-How im Projektteam

- Publikationen

- Veranstaltung von Workshops

Bewertung von Technologiefeldern:

- Szenarienauswertung

- Multikriterielle Bewertung

Page 15: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Methodik: Identifikation von F&E-Themenin den Forschungsfeldern (Tiefenanalyse)

Technikdetailanalyse

Veranstaltung von Workshops

Page 16: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise

Page 17: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern

1. Definition des Technologiefeldes

2. Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes

3. Beschreibung der Bottlenecks

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

5. Technologiebewertung

6. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

Page 18: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern

1. Definition des Technologiefeldes

2. Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes

3. Beschreibung der Bottlenecks

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

5. Technologiebewertung

6. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

Page 19: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

1. Definition des Technologiefeldes(Beispiel Solarthermie)

Parabolspiegel Röhrensystem/ Parabolrinne

Fresnel-Kollektor

Solarturmsys-tem

Parabolspiegel-system Parabo-lic Dish-System

Thermik-Aufwindkraft-werk

Leistung bis 553 MW in Planung

Leistung geringer als Parabolrinne

Leistung max. 20 – 30 MW theore-tisch

Leistung 5 – 25 kW realisiert

theoretisch Leis-tung bis 200 MW

Bündelung des Sonnenlichtes durch Parabolrin-nen und Absorpti-on der Sonnen-energie in der Brennlinie durch Solarreceiver

Approximation einer Parabolrin-ne durch mehrere Flachspiegel, sonst wie Para-bolspiegel-Röhrensystem

Bündelung des Sonnenlichtes durch nachgeführ-te Flachspiegel und Absorption der Sonnenener-gie im Brennpunkt durch Receiver am Turm

Bündelung des Sonnenlichtes durch Parabolic-Dish-Anordnung und Absorption durch Stirlingmo-tor oder Gasturbi-ne

Nutzung des thermischen Potenzials zwi-schen Kollektor-fläche und obe-rem Turmab-schluss

Die Stromerzeugung erfolgt durch den Betrieb eines kon-ventionellen Kraftwerks (z. B. Rankine-Zyklus). Das im Receiver erhitzte Wärmetransportmedium (i. d. R. Öle, Wasser, Luft) wird z. B. zur Dampfüberhitzung oder zum direkten Einsatz in Gasturbinen genutzt. Die Systeme werden also ergänzend zu konventionellen Energieträ-gern im Kraftwerk eingesetzt.

Elektrische Ener-gie wird direkt durch integrierten Stirlingmotor oder eine kleine Gas-turbine erzeugt.

Die Stromerzeu-gung erfolgt durch eine Tur-bine im unteren Teil des Solar-turms.

Zum Betreiben der Anlagen kann nur direkte Sonneneinstrahlung genutzt werden. Diffuse Strahlung lässt keine entsprechende Bündelung der Son-nenstrahlen im Receiver zu.

Nutzung diffuser Strahlung mög-lich

Page 20: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern

1. Definition des Technologiefeldes

2. Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes

3. Beschreibung der Bottlenecks

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

5. Technologiebewertung

6. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

Page 21: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kommerziell Demonstration F&E Ideenfindung

Parabolrinnen-Systeme 50 bis 100 MW Weltweit: 354 MW 2006 instal-liert (2000 MW in Bau) 20% jährliche Wachs-tumsrate in den letz-ten 5 Jahren Deutschlandweit: 0 MW 2006 installiert 0 % jährliche Wachstumrate Solarturm-Systeme 11 MW 2006 instal-liert (100 MW in Bau) 15 % jährliche Wachstumsrate in den letzten 5 Jahren Deutschlandweit: 0 MW 2006 installiert 0 % jährliche Wachstumrate Dish-Sterling Syste-me ……

Höherskalierte Anla-gen: - Parabolrinne ~ 500 MW - Solarturm ~20-30 MW Optimierung der Hybridisierung mit konventionellen Kraftwerken Optimierung einzelner Anlagenkomponenten, z. B. Reciever

Innovative Spiegel-konzepte, z. B. Staubabweisende Spiegel Wärmetransfer basie-rend auf Direktver-dampfung von Was-ser Neue Materialen für die Receiver zur Er-höhung der Absorpti-on Neue Speicherme-dien, z. B. Phasen-wechselsysteme Automatisierte Pro-duktion von Heliosta-ten und Spiegeln

2. Aktueller Entwicklungsstand und künftiger Entwicklungsbedarfes (Beispiel Solarthermie)

• Aktueller Entwicklungsstand

• Aktuelle Forschungs-schwerpunkte

• Zukünftiger Entwicklungsbedarf

Page 22: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern

1. Definition des Technologiefeldes

2. Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes

3. Beschreibung der Bottlenecks

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

5. Technologiebewertung

6. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

Page 23: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

3. Beschreibung der Bottlenecks

Kritische Faktoren für weiteren Fortschritt

Parameter für BottlenecksEffizienz, Investitionen, Wartung und Instandhaltung, jährl. Nutzungsgrad

Relevante Parameter

Main Bottlenecksfür technische Verbesserungen, Systemintegration, Markteinführung (typischerweise Kosten, Verfügbarkeit, Lebensdauer, etc.)

Page 24: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Beispiel: techno-ökonomische Parameter zur Charakterisierungder Bottlenecks für Solarthermie

Parameter Heute 2020 2030 2050

Kosten (Parabolrinnensysteme)

Investitionen [Euro/kW] 3.500 2.500 1.500 – 1.800

1.300 – 1.600

Stromgestehungskosten [Euro ct/kWh]

16 9 6 – 8 ….

O&M-Kosten [Euro ct/kWh] 2 …… …… ….

Effizienz (solar) [%] 14

Kosten (Turmsysteme)

Investitionen [Euro/kW] 3.500 – 5.000 ……

Stromgestehungskosten [Euro ct/kWh]

18 – 24 ……

O&M-Kosten [Euro ct/kWh] 3

Effizienz (solar) [%] 8

Page 25: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern

1. Definition des Technologiefeldes

2. Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes

3. Beschreibung der Bottlenecks

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

5. Technologiebewertung

6. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

Page 26: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

Abschätzung einer realisierbaren Marktpenetration

• unter optimistischen Rahmenbedingungen(d.h. keine regulatorischen oder politischen Hemmnisse)

• unter Einbezug eines realisierbaren Marktwachstums, z.B.

• Wachstumsraten über 20 % je Jahr nach einer Einführungsphase werden kaum beobachtet (Hemmnisse wie Fabrikaufbau, Personalausbildung, Kapitalverfügbarkeit)

• Substitution von bestehenden Technologien im Rahmen von Innovationszyklen (z.B. Hausrenovationszyklen, Hausneubau, Kraftwerkslebensdauern)

• Abschätzung von Größenordnungen(grobe quantitative Bandbreite)

• Festlegung der Benchmarktechnologie (aus der Szenarioanalyse heraus)

Page 27: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Beispiel: Charakterisierung des realisierbaren Marktpotenzialsvon Energieerzeugungstechniken

Technologiefeld x DE EU-27

Jahr 2007 2020 2030 2050 2007 2020 2030 2050

Installierte Kapazität [GW]

Energieerzeugung [TWh]

Geschätztes Investi-tionsvolumen [Mrd Euro/Jahr]

Energieeinsparung [TWh/Jahr]

CO2-Einsparung [Mio t/Jahr]

Andere Emissionen

Page 28: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Festlegung der Referenztechnologie je Themenfeld

Referenztechnologie für Themenfeld x

DE EU-27

Jahr 2007 2020 2030 2050 2007 2020 2030 2050

Primärenergiebedarf [TWh/Jahr]

CO2-Emissionen [Mio t/Jahr]

Andere Emissionen

Page 29: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern

1. Definition des Technologiefeldes

2. Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes

3. Beschreibung der Bottlenecks

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

5. Technologiebewertung

6. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

Page 30: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

5. Technologiebewertung

Versorgungssicherheit

Energieeffizienzerhöhung

Reaktionsfähigkeit und Flexibilität der Energieversorgung

Wachstums- und Beschäftigungspolitik

Umwelt- und Klimapolitik

1. Technologisches Risiko

2. Preisrisiken

3. Abhängigkeit von Infrastrukturen

4. Kosteneffizienz

6. Beitrag zur Energieeffizienz

7. Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz

8. Anteil heimischer Wertschöpfung

Kriterien des Energie-forschungsprogrammsdes BMWi Bewertungskriterien

Entwicklungsstadium

Main Bottlenecks

Brennstoffe/Energieträger

Sonstige Rohstoffe

Bestehende Infrastrukturen

Neue Infrastrukturen

Vermiedene Energieverluste im Vergleich zur Referenz

Vermiedene CO2-Emissionen

Sonstige vermiedene Emissionen (z.B. CH4, NOx, SO2, …)

Produktionsvolumen in Deutschland

Einsparungen Im Vergleich zur Referenz

Indikatoren

5. Pfadabhängigkeit & Reaktionsfähigkeit

Lebensdauer

Investitionen

Ableitung von Kriterien zur multikriteriellen Analysebasierend auf dem 5. Energieforschungsprogramm des BMWi:

Page 31: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Multikriterielle Bewertungsmethodik

• Ziel:• Vergleichbarkeit unterschiedlicher Energietechnologien aus sehr

unterschiedlichen Feldern

• nachvollziehbare Empfehlungen zur öffentlichen F&E-Förderungaus deutscher Perspektive

- welche der Technologien sind besonders förderwürdig?

- welche eher weniger?

kein genaues Ranking zwischen einzelner Technologien,sondern gut begründete Auswahlentscheidungen gefällt werden

• Abhängigkeit der Bewertungsergebnisse der Technologien von den Szenarien (z.B. sehr hohen fossilen Energiepreisen oder eher moderaten Energiepreisen.)

• Identifikation möglichst vieler robuster Technologien, die in verschiedenen Szenarienwelten eine Rolle spielen, wünschenswert

• Keine Entwicklung 100%-stimmiger Versorgungsstrukturen je Szenario,jedoch grobe Konsistentschecks

Page 32: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Die Bewertung der Technologien basiert auf der Szenarioentwicklung

• Es werden möglichst wahrscheinliche Entwicklungen unterstellt

• Es wird versucht robuste Entwicklungen zu identifizieren

• Kombination von "Technology Pull & Socio-Economic Push"

Szenario „Moderate Entwicklung“

(EU-Ziele 20-20-20 plus Fortschreibung)

Szenario „Ressourcenverknappung/

Versorgungssicherheit“ (hohe fossile

Energieträgerpreise)

Szenario „Ambitionierter Klimaschutz“ (Verschärfte Klimaschutzziele - IPCC)

Page 33: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Input aus der Szenarioanalyse

• Identifikation von Zielgrößen und Bewertungskriterien

• Referenzgrößen (Energieträgerpreise, spezifische CO2-Emissionen)

• Benchmarktechnologien

• Relevanz (Marktpenetration) von Technologiefeldern

Page 34: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 1: Technologisches Risiko

Technologiefeld x heute

Ideenfindung

F&E

Demonstration

Kommerziell

Technologiefeld x

Szenario

Innerhalb der

nächsten 5 Jahre

Innerhalb der

nächsten 10 Jahre

Länger-fristig

Nicht absehbar

Technologische Hemmnisse zur Durchsetzung der Technologie können überwunden werden

(Technologie-spezifische Hemmnis-se nicht szenarienab-hängig)

„Moderate Entwicklung der Energiemärkte“

„Klimaschutz“

Wirtschaftliche Hemmnisse zur Durchsetzung der Technologie können überwunden werden „Ressourcen-

verknappung“

Einstufung basierend auf

• Technologischer Reife (Begründung der Einstufung)

• Technologische und wirtschaftliche Hemmnisse bzw. Persoektiven zu deren Überwindung

Hemmnisse zur Durchsetzung des Technologiefeldes x Aktuelles Entwicklungsstadium des Technologiefeldes x

Page 35: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 2: Preisrisiken

• Risikoindikator für verwendete Energieträger(Ausgangspunkt: Entwicklung/Volatilität der Energieträgerpreise in der Vergangenheit)

• Risikoindikator für weiter, in wesentlichen Mengen verwendete Rohstoffe, zusammengesetzt aus

• Statischer Reichweite der Ressourcen- Annahme konstanter Fördermengen

• Dynamischer Reichweite der Ressourcen- Annahme sich ändernder Fördermengen

• Nettoimportwert• Herfindahl-Index:

- Charakterisierung der geografischen Konzentration der Förderung auf bestimmte Länder

• Wirtschaftliche und politische Stabilität der Förderländer- Unter Berücksichtigung von Korruption, politische Instabilität und

Kriminalität, Effektivität von Behörden, Grad der Bürokratie und Rechtsstaatlichkeit

Page 36: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 3: Abhängigkeit von Infrastrukturen

• Einfluss auf Flexibilität beim Einsatz der Technologien in Energieversorgungssystemen, z.B.

• Bau von Kohlekraftwerken mit CO2-Abscheidung stark verbunden mit möglichst standortnaher Speicherung des CO2 oder zumindest günstig Transportmöglichkeit zu Senken (Pipelineinfrastruktur)

• Abhängigkeit solarthermischer Kraftwerke von direkter Sonneneinstrahlung

Die Nutzung der Technologie(n) ist unabhängig von Infrastrukturen möglich Ja Nein

Die Nutzung der Technologie(n) ist von bestehenden Infrastrukturen ab-hängig

Ja Nein

Zur Verbreitung und Nutzung der Technologie(n)müssen bestehende Infra-strukturen ausgebaut werden

Ja Nein

Zur Verbreitung und Nutzung der Technologie(n) müssen neue Infrastruktu-ren gebaut werden

Ja Nein

Bewertungsschema je Technologiefeld:

Page 37: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 4: Kosteneffizienz

• Einschätzung der Kostenersparnisse im Vergleich zur Referenztechnologie zur Bewertung der energiewirtschaftlichen Vorteile

• Festlegung der Referenztechnologie(n) in Abhängigkeit des Themenfeldes

Szenario Kosteneffizienz der Energieversorgung ist durch den Einsatz

von Technologiefeld x im Vergleich zur Referenz

2020 halbe Kosten doppelte Kosten

2030 halbe Kosten doppelte Kosten „Moderate Entwicklung der Energiemärkte“

2050 halbe Kosten doppelte Kosten

2020 halbe Kosten doppelte Kosten

2030 halbe Kosten doppelte Kosten „Klimaschutz“

2050 halbe Kosten doppelte Kosten

2020 halbe Kosten doppelte Kosten

2030 halbe Kosten doppelte Kosten „Ressourcen-verknappung“

2050 halbe Kosten doppelte Kosten

Page 38: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 5: Pfadabhängigkeit & Reaktionsfähigkeit

• kurz-, mittel- oder langfristige Festlegung von Strukturen in der Energieversorgung durch den Einsatz der Technologie

• Indikatoren "Lebensdauer" und "Investitionen je kW" in Abhängigkeit des Zeithorizontes

Technologiefeld x heute 2020 2030 2050

Lebensdauer der Technologie (Jahre)

Investitionen je kW (€/kW)

Page 39: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 6: Beitrag zur Energieeffizienz

• Vermiedene Primärenergieverluste im Vergleich zur Referenzje nach Szenario und Zeithorizont

Vermiedene Energieverluste durch Einsatz des Technologiefeld x

Szenario 1: Moderat

Szenario 2: Klima

Szenario 3: Ressourcen

2020 < 100 PJ

100-300 PJ > 300 PJ

< 100 PJ 100-300 PJ

> 300 PJ

< 100 PJ 100-300 PJ

> 300 PJ

2030 < 100 PJ

100-300 PJ > 300 PJ

< 100 PJ 100-300 PJ

> 300 PJ

< 100 PJ 100-300 PJ

> 300 PJ

2050 < 100 PJ

100-300 PJ > 300 PJ

< 100 PJ 100-300 PJ

> 300 PJ

< 100 PJ 100-300 PJ

> 300 PJ

Page 40: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 7: Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz

• Vermiedene CO2-Emissionen (und andere Emissionen) im Vergleich zur Referenzje nach Szenario und Zeithorizont

Vermiedene CO2-Emissionen durch Einsatz des Technologiefeld x

Szenario 1: Moderat

Szenario 2: Klima

Szenario 3: Ressourcen

2020 < 15 Mt

15-50 Mt > 50 Mt

< 15 Mt 15-50 Mt

> 50 Mt

< 15 Mt 15-50 Mt

> 50 Mt

2030 < 15 Mt

15-50 Mt > 50 Mt

< 15 Mt 15-50 Mt

> 50 Mt

< 15 Mt 15-50 Mt

> 50 Mt

2050 < 15 Mt

15-50 Mt > 50 Mt

< 15 Mt 15-50 Mt

> 50 Mt

< 15 Mt 15-50 Mt

> 50 Mt

Page 41: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Schematische Vorgehensweise zur Ermittlung von Einsparpotenzialen

In A

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Bestimmung der (maximalen) Potenziale zur Markdurchdringung

Rationelle Energieverwendung Erneuerbare Energien Energiespeicher Fossile Energieumwandlung

Welche Endanwenderwerden in welchem Ausmaß

ersetzt?

Welche Erzeuger werden in welchem Ausmaß ersetzt?

Welche Erzeuger werden in welchem Ausmaß ersetzt?

Wie verändert sich der Anteil fluktuierender Erneuerbarer?

Welche Erzeuger werden in welchem Ausmaß ersetzt?

Änderung des Energiemix (Endenergienachfrage je Szenario konstant)

Änderung der Endenergienachfrage

(Energiemix je Szenario konstant)

Bestimmung des Einsatzes an Primärenergieträgern bei Ausnutzung der Potenziale der jeweiligen Technologie

Einsparpotenziale (Primärenergie, CO2, sonstige Emissionen) je Technologie

Einsparpotenziale durch Rationelle

Energieverwendung

Einsparpotenziale durch Erneuerbare Energien

Einsparpotenziale durch Energiespeicher

Einsparpotenziale durch Fossile Energieumwandlung

In Abhängigkeit des S

zenarios (Moderat / R

essourcen / …) und des

Zeithorizontes (2020 / 2030 / 2050)

Page 42: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Kriterium 8: Anteil heimischer Wertschöpfung

• Ist die technische Kompetenz zur Entwicklung und zum Einsatz der Technologie im Inland an Universitäten, anderen Forschungseinrichtungen und in Unternehmen vorhanden?

• Sind Produktionskapazitäten für die Technologie im Inland vorhanden?

• Sind Produktionskapazitäten mit ähnlichen Anforderungen bereits vorhanden, die ggf. umgestaltet werden könnten bzw. aus denen Erfahrungen für die (neue, zu bewertende Technologie) genutzt werden können?

• Gehört Deutschland zu den Weltmarktführern bezüglich der entsprechenden Technologie?

• Ist Deutschland innerhalb Europas Vorreiter bezüglich der Technologie?

• Gibt es Forschungskooperationen für die Technologie auf nationaler Ebene oder international mit wesentlicher Beteiligung Deutschlands?

Inländische Wertschöpfung des Technologiefeldes x

Szenario 1: Moderat

Szenario 2: Klima

Szenario 3: Ressourcen

2007 < 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

< 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

< 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

2020 < 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

< 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

< 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

2030 < 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

< 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

< 1 Mia. €/a 1-3 Mia. €/a > 3 Mia. €/a

Page 43: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Diskussion weiterer Aspekte

• Diskussion von Aspekten, welche durch die standardisierten Kriterien nicht erfasst werden, z.B.

• Akzeptanz von Technologien

• Strukturelle Auswirkungen (Arbeitsplatzeffekte)

• Systemintegration

Page 44: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern

1. Definition des Technologiefeldes

2. Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes

3. Beschreibung der Bottlenecks

4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials

5. Technologiebewertung

6. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

Page 45: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

5. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

• Bewertung der Relevanz des Technologiefeldes

• Identifikation der relevanten F&E Aufgaben

• Ansatzpunkte einer F&E-Strategie am Beispiel der Solarthermie:

• Heimischer Anlagenbau kommt aufgrund geografischer Lage nicht in Frage

Schwerpunkte bei Technologieentwicklung und Herstellung

• Bessere Nutzung von Synergien im Innovationssystem

• Technologische Ansatzpunkte:

- Erhöhung der Absorbertemperatur zur Steigerung der Effizienz

- Innovationen bei Strukturen und Spiegelhalterungen

- Neuartige Spiegelkonzepte, z.B. staubabweisende Spiegeloberflächen

- Verbesserte Wärmespeicher

- Minderung von Druckverlusten

Page 46: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Agenda

1) 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle) 

2) 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI)

3) 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI)

4) 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP)

12:30-13.15 Mittagspause

5) 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI)

6) 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR)

7) 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht)

8) 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE)

9) 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT)

15:15-15:30 Pause

10)15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops11)16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

Page 47: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Konzept für die Technologie-Workshops

• Ziel: Einbindung von Technologieexperten und Stakeholdern zur

- Diskussion über relevante Technologiefelder und Querschnittsthemen

- Diskussion von F&E-Themen

• Zeitraum: Dezember 08 bis Februar 09

• Eine inhaltliche Vorarbeit durch das Konsortium ist zu leisten

- Identifikation der zu diskutierenden Technologiefelder je Themenbereich

- Identifikation der Querschnittsthemen

- Bewertung der Technologiefelder und Querschnittsthemen

- Identifikation der F&E-Themen

• Auf dem Workshop sind insbesondere zu diskutieren die

- Bewertung der Technologiefelder und Querschnittsthemen

- Identifikation der F&E-Themen

• Die Workshops sind technologiefeld- bzw. querschnittsthemenspezifisch auszurichten

Page 48: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Konzept für die Technologie-Workshops

• Geplante Teilnehmeranzahl: ca. 10 je Workshop

• Zielgruppe:

- Fachleute mit hohem technischen und anwendungsbezogenem Sachverstand

- Kreative Visionäre

- Technologieforschungsinstitute (i.e. Univ.), Technologieentwickler, -hersteller, Technologieanwender (EVUs, EE-Projektentwickler), Industrieunternehmen mit Bezug zu Effizienztechnologien, etc.

• Themenverantwortliche geben Einführungsreferate und stellen Diskussionspunkte vor

• Einbeziehung der Expertise der Teilnehmer:

- Impulsreferate durch je 1 Vertreter der Fokusgruppen

- Review der Ergebnisprotokolle durch Teilnehmer

Page 49: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Agenda

1) 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle) 

2) 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI)

3) 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI)

4) 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP)

12:30-13.15 Mittagspause

5) 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI)

6) 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR)

7) 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht)

8) 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE)

9) 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT)

15:15-15:30 Pause

10)15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops

11)16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

Page 50: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Nächsten Arbeitsschritte

• IIP beendet Szenariodokumentation bis zum 09.10 (abschließend Prüfung durch BMWi)

• ISI erstellt einen Vorschlag für die finale Dokumentation des Methodenpapiers bis zum 29.09, Partner schicken letzte Anmerkungen bis zum 02.10 und ISI erstellt und verschickt finale Version am 10.10.

• Bilaterale Treffen/Telefonkonferenz zwischen ISI und Umsicht bzw. IFHT zur Methodenfestlegung Speicher und Netze

• Alle Projektpartner erstellen bis zum 06.10. ihre endgültige Liste mit Themenfeldern, Technologien und Querschnittsthemen (Kreativität ist gefragt – neue spannende Themen identifizieren)

• Telefonkonferenz Anfang November (Stand Workshops, Stand Technologiefeldbearbeitung)

• Die Projektpartner organisieren ihre Workshops und führen sie bis spätestens Ende Februar 09 durch

• Bis zu den jeweiligen Workshops ist eine erste Dokumentation nach dem Methodenpapier zu erstellen (diese wird dem ISI zur Abstimmung geschickt)

• Projektreffen Januar 09 (Vorbereitung Abschlusskonferenz, Diskussion erster Ergebnisse, Multikriterielle Bewertung)

Page 51: Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 -  Schwerpunkte für  Forschung und Entwicklung

Sonstiges, nächste Schritte

1. Einrichtung einer Internetseite?

Öffentlich zugänglicher Teil

Allgemeine Projektinformationen

Abgeschlossene Berichte

Geschützter Partnerbereich

Austausch von Arbeitsdokumentation

Sammlung zentraler Informationsquellen

2. Nächste Treffen und Telefonkonferenzen