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Tomi Engel
Elektromobilität ...und ihr Beitrag zum Klimaschutz
Berlin - 21.11.2009
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Fossile Mobilität
Sondermüllentsorgung!
... ist das größte, gesellschaftliche Projekt auf dem Gebiet der
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Elektromobilität
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Elektromobile
... mit Kabel
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Elektromobile
... mit Kabelohne
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Elektromobile
... mit Kabelohne Räder
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Elektromobile
... mit Kabelohne n Millionen im Einsatz100 <
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Elektromobile
... mit Kabelohne
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Elektromobile
... mit Kabelohne
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ElektromobilitätWo kommt der Strom her?
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Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
50 -
70%
Ver
lust
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Verkehr
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Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
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Ausbauziele der Erneuerbaren Energien
!Ziel 2020:
47%
EE-Strom
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Stromversorgung in "Problemwochen"
Quelle: Fraunhofer IWES
Dynamische Simulation Stromversorgung 2020 7
Woche mit dem Moment der minimalen EE-Einspeisung
Abb. 6: Woche mit dem Moment der minimalen EE-Einspeisung (2007)
Abb. 7: Woche mit dem Moment der minimalen EE-Einspeisung (2020)
Strom aus Erneuerbaren Energien wird zu jedem Zeitpunkt eingespeist. Zum Zeitpunkt der minimalen Einspeisung waren 2007 immerhin noch 6,8 GW am Netz. Im Jahr 2020 würden bei gleichen Bedingungen 9 GW aus Erneuerbaren Energien eingespeist, die zu diesem Zeitpunkt 15 Prozent des dann bestehenden Bedarfs in Höhe von 60 GW decken.
2007
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Dynamische Simulation Stromversorgung 2020 7
Woche mit dem Moment der minimalen EE-Einspeisung
Abb. 6: Woche mit dem Moment der minimalen EE-Einspeisung (2007)
Abb. 7: Woche mit dem Moment der minimalen EE-Einspeisung (2020)
Strom aus Erneuerbaren Energien wird zu jedem Zeitpunkt eingespeist. Zum Zeitpunkt der minimalen Einspeisung waren 2007 immerhin noch 6,8 GW am Netz. Im Jahr 2020 würden bei gleichen Bedingungen 9 GW aus Erneuerbaren Energien eingespeist, die zu diesem Zeitpunkt 15 Prozent des dann bestehenden Bedarfs in Höhe von 60 GW decken.
Stromversorgung in "Problemwochen"
Quelle: Fraunhofer IWES
2020
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Stromversorgung - Jahresdauerlinie
Quelle: Fraunhofer IWES
Dynamische Simulation Stromversorgung 2020 3
den nicht-regelbaren Erneuerbaren Energiequellen Windkraft, Photovoltaik, Laufwasserkraft, Geothermie und nicht-regelbarer Bioenergie angepasst, dass die verbleibende Last möglichst geringe Schwankungen aufweist. Basis dafür sind physikalische und empirische Modelle der jeweiligen Kraftwerks- bzw. Anlagentypen. Der verbleibende Energiebedarf wird als Residuallast (=Restlast) bezeichnet, dieser wird aus konventionellen Kraftwerken gedeckt. Ergebnisse
• Der Bedarf an konventionellen Großkraftwerken, die im Dauerbetrieb Strom produzieren, sinkt im Jahr 2020 auf etwa die Hälfte gegenüber 2007 ab. Während heute 43,9 GW konventioneller Kraftwerksleistung mit mehr als 8000 Stunden fast durchgehend im Jahr Strom produzieren können, besteht dann nur noch eine dauerhafte Nachfrage nach 24,5 GW aus Kohle- oder Kernkraftwerken. Der übrige Teil des dauerhaften Strombedarfs, der so genannten Grundlast, wird 2020 durch Erneuerbare Energien und Pumpspeicher gedeckt.
Abb. 1.: Jahresdauerlinie 2007
Grundlast
2007
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Stromversorgung - Jahresdauerlinie 2020
Quelle: Fraunhofer IWES
Dynamische Simulation Stromversorgung 2020 4
Abb. 2: Jahresdauerlinie 2020
Die Abbildungen 1 und 2 zeigen die Jahresdauerlinien im Jahr 2007 sowie im modellierten Jahr 2020. Jahresdauerlinien bilden die sortierten Stundenlasten von der Jahreshöchstlast (links) bis zur minimalen Last (rechts) ab. Auf der x-Achse ist jeweils die Summe der Stunden abgetragen, in der eine Nachfrage nach der auf der y-Achse abgetragenen Leistung besteht. Die konventionellen Kraftwerke konkurrieren demnach um die grau eingefärbte residuale Last, die nicht aus Erneuerbaren Energien abgedeckt wird. Der Vergleich der Abbildungen zeigt deutlich, dass die residuale Last im Bereich der dauernd (mehr als 8000 Stunden) abgefragten Leistung im Jahre 2020 deutlich niedriger als noch im Jahre 2007 ist. Die konventionellen Kraftwerke, die praktisch nur in diesem Dauerbetrieb rentabel operieren, konkurrieren dann in Deutschland um einen deutlich kleineren Markt. Beitrag der Erneuerbaren Energien in ausgewählten „Extremwochen“ Dass die Erneuerbaren Energien die Stromversorgung verlässlich gewährleisten, lässt sich anschaulich anhand einiger beispielhafter „Extremwochen“ darstellen. Auf den folgenden Seiten werden die
• Woche mit dem Zeitpunkt der maximalen EE-Einspeisung
• Woche mit dem Zeitpunkt der minimalen EE-Einspeisung
• Woche mit dem Moment der Jahreshöchstlast
jeweils im Vergleich der Jahre 2007 und 2020 dargestellt. Abbildung 3 zeigt die
Verteilung dieser Kalenderwochen über das Jahr.
Grundlast
2020
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Ausbauziele der Erneuerbaren Energien
!Ziel 2020:
47%
EE-Strom
1. MioE-Mobile2 TWh
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Quelle: BUND Papier vom September 2009
Für eine zukunftsfähigeElektromobilität:
umweltverträglich erneuerbar innovativ
Stan
dpun
ktSeptember 20092
“Der Stromverbrauch würde auch bei einer ersten Markteinführungsstufe durch Elektrofahrzeuge
merkbar ansteigen."
"Würden […] 1 Million herkömmliche Verbrennungs-fahrzeuge durch entsprechende Elektroautos ersetzt, betrüge die Steigerung ca. 2 TWh bzw.
ca. 0,3 %
des derzeitigen Stromverbrauchs.”
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Quelle: BUND Papier vom September 2009
Für eine zukunftsfähigeElektromobilität:
umweltverträglich erneuerbar innovativ
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ktSeptember 20092
“Der Stromverbrauch würde auch bei einer ersten Markteinführungsstufe durch Elektrofahrzeuge
merkbar ansteigen."
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des derzeitigen Stromverbrauchs.”
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Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
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Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
Es gilt 400 TWh Brennstoff
von der Straße in den Keller zu verlagern!
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Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
Brennstoff
Es gilt 400 TWh Brennstoff
von der Straße in den Keller zu verlagern!
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Solare Struktur ... Effiziente Netzwerke
Brennstoff
Es gilt 400 TWh Brennstoff
von der Straße in den Keller zu verlagern!
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Elektrische Mobilität
... ist Resourceneffizienz für Kohlenwasserstoffe.
Strom (5,2 MWh)(11.700 km)
Erdgas (10,4 MWh)PK
W(8
9 kW
h/10
0 km
) (23.700 km)
PKW
(22
kWh/
100
km)
Erdgas (10,4 MWh)
GuD
Kra
ftw
erk
(! =
50
%)
Szenario: Biogas-Auto
Input: 10,4 MWh Erdgas
Output: 11.700 kmInput: 10,4 MWh Erdgas
Output: 23.700 km
Szenario: Elektroauto plus Biogas-Kraftwerk
BiogasBiogas
Quelle: Verbrauchswerte im "kombinierten" Betrieb
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“Well-to-Wheel” Vergleich pro HektarBtLÖlpflanzen Biogas
10.000 40.000 30.000 500.000
46 62 46 15
Solarelektrisch
220Quelle: Eigene Berechnungen
Treibstoffertrag
(in kWh/ha * a)
Energiebedarf
(in kWh/100 km)
Versorgte PKWs
(bei 15.000 km/a) 1,5 4,3 4,3
!Flächeneffizienz
Faktor 20-50
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Elektromobilität... und die CO2-Vermeidungskosten?
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Oman 01
Jemen 01Norwegen 01
Australien 2000
Ukraine 70
Mb/Tag
Indonesien 77
Indien 95
Gabun 97
Argentinien 98Malaysia 97
Kolumbien 99Ekuador 99
Deutschland 67
Österreich 55
Rumänien 76
Mexiko 04
Ägypten 93
Syrien 95
Kanada (konv.) 74
Venezuela 98/68
Dänemark 04
Jahr
Nigeria 05Russische Föd. 07
USA (48 Staaten) 70
Großbritannien 99
Alaska 89
Vietnam 04
USA-Tiefsee 03
Ölproduktion außerhalb der OPEC
Quelle: LBST GmbH - Stand 05.2008
Erdöl
Kosten? Verfügbarkeit!
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Strom Wärme Verkehr
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Ver
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0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
1965
1968
1971
1974
1977
1980
1983
1986
1989
1992
1995
1998
2001
2004
2007
2010
2013
2016
2019
2022
2025
2028
Source: Historic data: BP Statistical Review of World Energy
Peak der Exporte!
+4% p.a.
Eigenverbrauch
Exporte
Mb/d
Entwicklung der Erdöl"export"-Länder
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Zagato ElcarPersonen:! 2 Geschwindigkeit:! 50 km/hReichweite:! 50 kmAntrieb:! ElektroVermarktung:! um 1975Status:! Kleinserie
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"Blei-Akku"-Elektromobilität
... in Kathmandu ... 2009
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ElektromobilitätPerspektiven?
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Stromerzeugung aus Photovoltaik (in D)
“Photovoltaik ist viel zu teuer und trägt nichts zur Energieversorgung bei!”
“Die beste Energiequelle ist das Energiesparen!”
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?... sagt die Atomindustrie... sag(t)en die Umweltverbände
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Stromerzeugung aus Photovoltaik (in D)
0,1 GW
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Stromerzeugung aus Photovoltaik (in D)
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Stromerzeugung aus Photovoltaik (in D)
10 Jahre passiert "nix"
... dann "explodiert" der Markt
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Stromerzeugung aus Photovoltaik (in D)
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Elektromobilität in Deutschland ?
5
Mill
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n E-
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zeug
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2010 2020 20302000
10
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10 Jahre passiert "nix"
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1 Mio.0 Mio.
"nix" =die unumkehrbare
Entscheidung für die Massenproduktion
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1. Die Technik war schon 1970 "tauglich"
2. E-Fahrzeuge sind (bis auf weiteres) keine "Renn-Reise-Limousinen"
3. Peak-Oil und die Benzin-Rationierung schafft den Markt
4. E-Mobilität wird nicht billiger sein ... aber nachhaltiger und klimafreundlicher!
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ElektromobilitätBeitrag zum Klimaschutz?
… 2020? … 2030? … 2040?
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"DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen
Plug-in Hybrids
Solare Mobilität
Studie zur Abschätzung des Potentials zurReduktion der CO2-Emissionen im PKW-Verkehr bei verstärkter Nutzung von elektrischen Antrieben im Zusammenhang mit Plug-in Hybrid Fahrzeugen
Tomi Engel
Bundesverband Solare Mobilität e.V.
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"DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen
0 Mio. t
50 Mio. t
100 Mio. t
150 Mio. t
0 0,5 1 2,5 5 10 20 40 Mio
CV-OW CV-MW PHEV30-MW PHEV90-MW CV-KW EV-KW
DE-Strommix (650 g/kWh) -29 Mio. t
Plug-in Hybrids
Solare Mobilität
Studie zur Abschätzung des Potentials zurReduktion der CO2-Emissionen im PKW-Verkehr bei verstärkter Nutzung von elektrischen Antrieben im Zusammenhang mit Plug-in Hybrid Fahrzeugen
Tomi Engel
Bundesverband Solare Mobilität e.V.
kopie
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ISBN 978-3-89963-327-6
9 783899 633276
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KW-V
erke
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Herausgeber:Bundesverband Solare Mobilität e.V., bsmAchtermannstraße 10D-48143 MünsterEmail: [email protected]
Deutsche Gesellschaftfür Sonnenenergie e.V., DGSEmmy-Noether-Straße 2D-80992 MünchenEmail: [email protected]
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Erneuerbarer Strom(30 g/kWh)-29 Mio. t -67 Mio. t
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Erneuerbarer Strom(30 g/kWh)Faktor 20 schlechter
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"DGS-bsm" Studie zu den CO2-Emissionen
Plug-in Hybrids
Solare Mobilität
Studie zur Abschätzung des Potentials zurReduktion der CO2-Emissionen im PKW-Verkehr bei verstärkter Nutzung von elektrischen Antrieben im Zusammenhang mit Plug-in Hybrid Fahrzeugen
Tomi Engel
Bundesverband Solare Mobilität e.V.
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ISBN 978-3-89963-327-6
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Herausgeber:Bundesverband Solare Mobilität e.V., bsmAchtermannstraße 10D-48143 MünsterEmail: [email protected]
Deutsche Gesellschaftfür Sonnenenergie e.V., DGSEmmy-Noether-Straße 2D-80992 MünchenEmail: [email protected]
■ Die Markteinführung von einer Million Elektroautos und Plug-in Hybridautos braucht mindestens 8 bis 10 Jahre.
■ Elektrische Mobilität hat in der Markteinführungsphase keine signifikante Auswirkung auf den Stromverbrauch.
■ 40 Millionen Fahrzeuge (PHEV + EV) würden den bundesdeutschen Strombedarf nur um 10% ansteigen lassen. Dies entspricht rund 60!TWh Strom.
■ Der Kraftstoffbedarf im PKW-Sektor könnte durch (PH)EVs auf 20!Millionen Tonnen Erdöl halbiert werden.
■ Bei der Nutzung von erneuerbarem Strom könnten 67 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.
■ Bei der Nutzung des heutigen Strommixes könnten immer noch 29 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.
www.dr.hut-verlag.de
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CO2-Emissionen im PKW-Verkehr
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100
150
200
250
2000 2010 2020 2030
Neuwagen (TTW) Flotte (WTW)
95 g/km 55 g/km130 g/km
Tom
i Eng
el -
Fac
haus
schu
ss “
Sola
re M
obili
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Elek
trom
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tät
und
Klim
asch
utz
CO2-Emissionen im PKW-Verkehr
0
50
100
150
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250
2000 2010 2020 2030
Neuwagen (TTW) Flotte (WTW)
3,5 Liter 2 Liter5,5 Liter
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CO2-Emissionen im PKW-Verkehr
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Neuwagen (TTW) Flotte (WTW)
3,5 Liter 2 Liter5,5 Liter
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Neuwagen (TTW) Flotte (WTW)
Elektrofahrzeuge: 1 Mio. 20 Mio. ??
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Elektromobilität in Deutschland ?
5
Mill
ione
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Fahr
zeug
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2010 2020 20302000
10
15
20
25
10 Jahre passiert "nix"
1 Mio.0 Mio.
