DESERTEC - Erneuerbarer und gut regelbarer Strom aus der Wüste

DESERTEC -Erneuerbarer und gut regelbarerStrom aus der Wüste

Franz TriebDLR-Institut für Technische Thermodynamik

Deutscher Rat für Landespflege e.V.Berlin, 28.09.2012

www.DLR.de • Folie 1

Elektrizität gewinnt man aus …

Kohle, Braunkohle Erdöl, Erdgas Kernspaltung, KernfusionWasserkraft Biomasse Solarthermische Kraftwerke Geothermie (EGS)Windenergie PhotovoltaikWellen / Gezeiten

…ideal gespeichertenEnergieträgern

…fluktuierenden Energieträgern

…speicherbarenEnergieträgern


Lebenszyklus Treibhausgasemissionen

http://www.erneuerbare-energien.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/44732.phpBMU 2011

Lebenszyklus Landnutzung

Biomasse (0-1)

Windkraft (5-50)

Geothermie (0-1)

Wasserkraft (0-50)

Solar (10-250)

Max

Min

Stromertragin GWh/km²/a

Erneuerbare Energiepotenziale in EUMENA

www.dlr.de/tt/med-csp


Nachhaltige Stromversorgung:

sicherverschiedene, sich ergänzende Quellen und ReservenLastdeckung nach Bedarflangfristig verfügbare Ressourcenbereits sichtbare und zeitnah ausbaubare Technologie

kostengünstigniedrige Kostenkeine langfristigen Subventionen

umwelt- und sozial kompatibelgeringe EmissionenKlima- und Umweltschutzgeringe Risikenfairer Zugang

HGF Studie 2001 „Global zukunftsfähige Entwicklung“


Stromversorgung Europa (TRANS-CSP Studie)

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Stro

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[TW

h/a]

Import SolarPhotovoltaikWindGeothermieWasserkraftBiomasseWellen/Gez.Solarth. KWÖl ErdgasKohlenKernenergie

www.dlr.de/tt/trans-csp



Deutschland 2050: 90% EE Szenario auf der Basis überwiegend volatiler erneuerbarer Energiequellen373 GW + 40 GW NTC u. HGÜ

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26.7 27.7 28.7 29.7 30.7 31.7 1.8 2.8

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Datum Sommerwoche

PhotovoltaikWind OffshoreWind OnshoreGasturbinenWasserstoffspeicherPumpspeicherImport SolarstromImport WasserkraftGeothermieEnergiepflanzenBiomasseabfälleLaufwasserkraftGuD-KraftwerkeKohlekraftwerkeKernkraftwerkeBraunkohlekraftwerkeElektrische Last

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3.12 4.12 5.12 6.12 7.12 8.12 9.12 10.12

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Datum Winterwoche


EnergieträgerInstallierte

Leistung

Pro Jahr gelieferte

StrommengeMittlere

AuslastungMW TWh/a h/a

Fluktuierend / Erneuerbar 235500 551.3Photovoltaik 100000 98.9 989Wind Onshore 70000 156.4 2235Wind Offshore 60000 257.7 4295Laufwasserkraft 5500 38.2 6951

Regelbar / Erneuerbar 8000 37.9Biomasseabfälle, Müll 4000 22.1 5515Holz, Energiepflanzen, Biogas 4000 15.9 3964Geothermie 0.0 0Import Wasserkraft per HGÜ 0.0 0Import Solarstrom per HGÜ 0.0 0

Fossil / Nuklear 90000 56.4Gasturbinenkraftwerke 90000 56.4 627Kohlekraftwerke 0 0.0 0GuD und BHKW 0 0.0 0Kernkraftwerke 0 0.0 0Braunkohlekraftwerke 0 0.0 0

Speicher und Netztransfer 80000 48.7Pump-und Druckluftspeicher 20000 15.7 785H2-Speicher Leistung 20000 13.8 688H2-Speicher Kapazität (Tage) 1Netztransferkapazität (NTC) 40000 19.3 482Gesamter Kraftwerkspark 373500 579 1551


Deutschland 2050: 90% EE Szenario auf der Basis volatiler und regelbarer erneuerbarer Energiequellen225 GW + 29 GW NTC u. HGÜ

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26.7 27.7 28.7 29.7 30.7 31.7 1.8 2.8

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Datum Sommerwoche


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3.12 4.12 5.12 6.12 7.12 8.12 9.12 10.12

Leis

tung

(MW

)

Datum Winterwoche


EnergieträgerInstallierte

Leistung

Pro Jahr gelieferte

StrommengeMittlere

AuslastungMW TWh/a h/a

Fluktuierend / Erneuerbar 117500 288.1Photovoltaik 45000 44.5 989Wind Onshore 40000 89.4 2235Wind Offshore 27000 116.0 4295Laufwasserkraft 5500 38.2 6951

Regelbar / Erneuerbar 35000 220.2Biomasseabfälle, Müll 4000 30.0 7502Holz, Energiepflanzen, Biogas 7000 49.8 7112Geothermie 4000 30.2 7547Import Wasserkraft per HGÜ 4000 25.8 6462Import Solarstrom per HGÜ 16000 84.3 5271

Fossil / Nuklear 65000 54.4Gasturbinenkraftwerke 65000 54.4 837Kohlekraftwerke 0 0.0 0GuD und BHKW 0 0.0 0Kernkraftwerke 0 0.0 0Braunkohlekraftwerke 0 0.0 0

Speicher und Netztransfer 16000 3.1Pump-und Druckluftspeicher 7500 1.9 255H2-Speicher Leistung 0 0.0 0H2-Speicher Kapazität (Tage) 0Netztransferkapazität (NTC) 8500 1.1 135Gesamter Kraftwerkspark 225000 561 2494

Technische Voraussetzungen für die Energiewende

1. Kurzfristig: Ausgleich variabler erneuerbarer Quellen durch gut regelbare Kraftwerke auf der Basis fossiler Brennstoffe.

2. Mittelfristig: gut regelbare Kraftwerke auf der Basis erneuerbarer Energiequellen bis spätestens 2020 erschließen oder importieren: Speicherwasserkraft, Biomasse, Geothermie, regelbarer Solarstrom.

3. Einsatz aller weiteren verfügbaren Flexibilitätsoptionen wie Lastmanagement, Netzausbau, Stromspeicher, Power-to-Gas, usw.



Sekundenreserve

Regelleistung nach Bedarf

Kraft-Wärme-Kopplung für Wasserentsalzung, Kälte, Fernwärme, Industrie

Brenn-stoff

Kraftwerk(z.B.

Dampfturbine)Dampf

Strom

Prinzip eines konventionellen Kraftwerks

KonzentrierendeSolarkollektoren

(Spiegel)Wär-me

Therm. Energie-Speicher

Sonnenenergie ersetzt Brennstoff

Prinzip eines solarthermischen Kraftwerks


http://de.wikipedia.org/wiki/Andasol

ANDASOL 1+2, Guadix, Spanien, je 50 MW, 7 Std. Speicher3500 Volllaststunden pro Jahr

2009

2010


GemasolarSevilla, Spanien20 MW15 Std. Speicher5500 Volllast-stunden pro Jahr

2011


Die ganzjährige Verfügbarkeit solarthermischer Kraftwerke ist nur in MENA hoch genug, um jederzeit Strom nach Bedarf liefern zu können

Auslegung:GrundlastSolarbetrieb

MENA Vorteile:SonnentageSonnenstand

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Ägypten Spanien Deutschland


Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung in China

http://www.abb.com http://www.siemens.com

Spannung: ± 800.000 VoltLeistung: 6400 MegawattQuelle: WasserkraftVerluste: 7%Bauzeit: 2009 - 2011Kosten HGÜ: 400 €/kWKosten WK: 4000 €/kW

2070 km


Schrittweise Konkretisierung des DESERTEC Konzepts seit 2007: Flexibler Solarstrom und zusätzliche Energiekorridore für Europa

Energy Policy 42 (2012) 341-353

Import Country Start Point End PointNet Import Electricity

Total Length

TWh/a kmGermany / Morocco #1 Karlsruhe, Germany 23,0 2.917 Denmark Morocco #2 Jülich, Germany 24,5 2.455

Tunisia #1 Mainz, Germany 23,6 2.160 Algeria #1 Hannover, Germany 24,1 2.851 Algeria #2 Munich, Germany 24,9 1.998

France Morocco #1 Paris, France 18,7 2.306 Morocco #2 Paris, France 19,8 1.939 Tunisia #1 Paris, France 21,3 2.195 Algeria #1 Lion, France 25,3 1.847 Algeria #2 Lion, France 24,6 2.208

United Morocco #1 London, UK 18,5 2.643 Kingdom Morocco #2 London, UK 22,4 2.304

Algeria #1 Newcastle, UK 24,3 2.748

Spain Morocco #2 Madrid, Spain 20,7 964 Algeria #1 Zaragoza, Spain 24,2 1.178

Italy Algeria #2 Milano, Italy 20,1 1.587 Tunisia #1 Firence, Italy 19,3 1.432 Libya #1 Roma, Italy 20,6 1.761

Poland Egypt #1 Warszaw 18,9 3.525 Jordan #1 Warszaw 18,1 3.500 Egypt #2 Warszaw 22,1 3.817 Saudi Arabia #1 Warszaw 23,8 3.586

Turkey Jordan #1 Ankara, Turkey 19,3 2.255 Saudi Arabia #1 Ankara, Turkey 20,0 2.310 Saudi Arabia #1 Ankara, Turkey 20,6 2.310

Czech Algeria #2 Prague, Czech Republic 19,5 2.230 Republic Libya #1 Prague, Czech Republic 19,0 2.154

Belgium Morocco #1 Brussels, Belgium 19,0 2.612 Netherlands Morocco #2 Appledorn, Netherlands 22,1 2.462

Romania Jordan #1 Bukarest, Romania 15,8 2.502 Algeria #2 Bukarest, Romania 18,8 2.918

Greece / Bulgaria Egypt #2 Sophia, Bulgaria 21,5 2.849

Hungary / Slowakia Libya #1 Budapest, Hungary 24,7 2.254


2022: Marrakech-Karlsruhe, 2917 km, 32 Mrd.€, 23 TWh/a, 12 ct/kWh (5% Realzins, 40 a)

Kosten 2020-2050 Wind / PV

€-cent2010/kWh

Kosten 2020-2050

DESERTEC€-cent2010/kWh

Erzeugung 3-6 / 5-10 5-15Ext. Speicher 0-25 * 0 / internExt. Backup 0-15 * 0 / internExt. Netzkosten 0-5 * 0 / internFernübertragung 0-4 1-2Gesamtkosten: 3-20 / 5-40 6-12

Kostenvergleich Windkraft, Photovoltaik und DESERTEC:Sind Wind und PV wirklich billiger?

Quellen: AT Kearney, IER, eigene Berechnungen* Zusatzkosten steigen mit dem jeweiligen Anteil an der Versorgung, nicht voll additiv


(artist view created withGoogle Earth)

Energie,Wasser,Nahrung, Arbeit und Einkommen

(Lebensraum)

für weitere 300 Mio. Menschen in MENA

nachLampedusa?

in die Wüste?


Politische Voraussetzungen für Solarimporte

1. Politischer Wille in einer wirtschaftlich starken Importregion (Grund: flexible erneuerbare Energie) und in einer verläßlichen Exportregion (Grund: neuer Lebensraum in der Wüste).

2. Zustimmung der Transitländer (gemeinsame Entwicklung und Kooperation in EUMENA für Energie und Wasser analog zur Montan-Union für Stahl und Kohle).

3. Geeignete (sichere) politische, rechtliche und wirtschaftliche Rahmenbedingungen für Investoren und Industrie.




Initiativen:

DESERTEC Foundation (2009)www.desertec.org

Industrieinitiative (2009)www.dii-eumena.com

Industrieinitiative (2010)www.medgrid-psm.com

Netzwerk von Netzwerken (2012)www.res4med.org

Studie zu EU Direktive Art. 9 (2012-2015)website noch nicht in Betrieb

Vielen Dank!

www.dlr.de/desertec


Documents

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