Energietechnologien 2050 Themenbereich Erneuerbare Energien Stand der Arbeiten & erste Ergebnisse

Folie 1 > Vortrag > AutorDokumentname > 23.11.2004

Energietechnologien 2050

Themenbereich Erneuerbare Energien

Stand der Arbeiten & erste Ergebnisse

Wolfram Krewitt

19. März 2009Frankfurt


Stand der Arbeiten

Fotovoltaik Entwurf Bericht Technikbewertung liegt vor

PV Workshop 18.2.2009

Solarthermische Kraftwerke Entwurf Bericht Technikbewertung liegt vor

Wind Entwurf Bericht Technikbewertung liegt vor

Biomasse - Biogaserzeugung und –nutzung - Biomassevergasung

Entwurf Bericht Technikbewertung liegt vor Entwurf Bericht Technikbewertung liegt vor

Geothermie Entwurf Bericht Technikbewertung liegt vor

Solare Wasserstofferzeugung Erster Entwurf Technikbewertung liegt vor Schwierigkeiten bei Abschätzung des

realisierbaren Marktpotenzials

Solare Wärmeerzeugung Identifizierung F&E Schwerpunkte liegt vor


offene Fragen Methodik

Kriterium Entwicklungsstadium

PV: Entwurf DLR

Kristallines Si Dünnschicht Konzentratorzellen

Farbstoff- / organische

Zellen

Ideenfindung

F&E

Demonstration

Kommerziell

- PV Workshop



Kriterium Entwicklungsstadium

Parabolrinne Linear-Fresnel Solarturm Dish/Stirling

Ideenfindung

F&E

Demonstration

Kommerziell

Solarthermische Kraftwerke

Technologie Wind Bedingung

en

Windenergieanlage

Netzintegration

Offshore

Ideenfindung

F&E

Demonstration

Kommerziell

Wind



Kriterium Versorgungssicherheit/Zuverlässigkeit

Solarthermische Kraftwerke ohne Speicher mit Speicher

Verfügbarkeit (Stunden je Jahr) ca. 8500 h/a ca. 8500 h/a

jährliche Volllast-Stunden ca. 2000 h/a bis 6000 h/a (je nach Auslegung)

Häufigkeit geplanter Ausfälle (Anzahl je Jahr) < 1 < 1

Häufigkeit ungeplanter Ausfälle (Anzahl je Jahr) < 1 < 1



Kriterium Vorlaufzeit

das EEG ist so konzipiert, dass ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen ermöglicht wird

‚unter aktuellen Fördermechanismen‘ wird für alle EEG-Anlagen der kommerzielle Betrieb schon heute erreicht

zusätzliche Kategorie in Tabelle ‚Vorlaufzeiten bis zur Kommerzialisierung‘



Vorschlag Spinnendiagramm: nur die folgenden Indikatoren aufnehmen:

Kosteneinsparpotenzial

vermiedener Primärenergieeinsatz

vermiedene CO2-Emissionen

inländische Wertschöpfung


‚realisierbare Potenziale‘

PV Deutschland: BMU Leitstudie, doppelte PV Leistung (entspricht ungefähr

neuer BEE Prognose) Weltweit: EPIA Advanced Scenario

Solarthermische Kraftwerke > Greenpeace/EREC; < EU REACCESS (Abschätzung DLR)

Wind Deutschland: BMU Leitstudie Weltweit: „Global Wind Energy Outlook 2008“ (GWEC)

Biomasse: Deutschland: DBFZ Potenzialabschätzung Weltweit: Orientierung anGreenpeace/EREC Szenario (noch in Diskussion)

Geothermie Deutschland: TAB Studie Weltweit: IPCC Abschätzung


realisierbares Potenzial EE-Stromerzeugung - Deutschland

0

50

100

150

200

250

2007 2020 2050

PVCSPWindBiomasseGeothermie

Stro

mer

zeug

ung

in

TWh/

a

584 TWh/a 577 TWh/a Bruttostromerzeugung BMU Leitstudie


realisierbares Potenzial EE-Stromerzeugung - global

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

2007 2020 2050

PVCSPWindGeothermie

Stro

mer

zeug

ung

in

TWh/

a

42340 TWh/a Bruttostromerzeugung IEA ETP BLUE Map


CO2- Vermeidungspotenzial im Jahr 2050 - Deutschland

0

20

40

60

80

100

120

140

Deutschland

PVCSPWindBiomasseGeothermie

Mio

. t C

O2 p

ro

Jahr

CO2 Emissionen 2006: 843 Mio t


CO2- Vermeidungspotenzial im Jahr 2050 - global

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

global

PVCSPWindGeothermieM

io. t

CO

2 pro

Ja

hrCO2 Emissionen 2006: 29195 Mio t


Kosteneinsparpotenzial im Jahr 2050 - Deutschland

-202468

1012141618

PV

Biomasse

Wind

Geotherm

ie

ModeratKlimaRessourcen

Mrd

. € p

ro

Jahr


Kosteneinsparpotenzial im Jahr 2050 - global

0

200

400

600

800

1000

1200

PVCSP

Wind

Geotherm

ie

ModeratKlimaRessourcen

Mrd

. € p

ro

Jahr


Potenzial inländische Wertschöpfung im Jahr 2030

05

10

15202530

3540

PVCSP

Wind

Geotherm

ie

Invest. im AuslandInvest. im Inland

Mrd

. € p

ro J

ahr


F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel Wind

Defizite bei Forschung und Entwicklung

Erfolgreiche Offshore-Einführung in Dänemark und den Niederlanden, in Deutschland wurde zu spät mit der forcierten Entwicklung des Offshore-Marktsegmentes begonnen zusätzlicher Erfolgsdruck bei ohnehin massiv steigendem internationalen Konkurrenzdruck

Unzureichende Verknüpfung zu anderen Industriezweigen und deren Forschung. Kompetenzen aus dem Flugzeugbau (Aerodynamik, Dynamik) könnten stärker in aktuelle F&E einfließen.

Das Thema Netzintegration und Netzausbau ist völlig unzureichend entwickelt. Fehlende Technologie ist ein Flaschenhals, die den Ausbau der Windenergie verzögern kann.


F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel Wind (2)

Empfehlungen für die F&E Ausrichtung:

Analyse der Windbedingungen

Windenergieanlagen: Optimierung der Konzeption und der Auslegung

Netzintegration

Offshore Windenergienutzung

Forschungs- und Demonstrationsinfrastruktur



Analyse der Windbedingungen Offshore Windenergiemeteorologie (z. B. Ressourcenermittlung,

maritime Grenzschicht, Fernerkundungsverfahren)

Windparkströmungen (z.B. Energieertrag in großen Offshore-Windparks, Belastungen durch dynamische Nachlaufeffekte, aktive Beeinflussung)

Windprofile in großen Höhen und Fernerkundungsverfahren (LiDAR; SAR)

Kurzzeitprognose (messdatengestützte Prognose, avancierte Prognosemodelle, Integration in Kraftwerks- und Netzbetrieb)

Entwurfsbedingungen und Ressourcen in komplexen Terrain und Wald



Optimierung der Konzeption und Auslegung Aerodynamik, Aeroelastizität & Aeroakustik (z.B. instationäre CFD Berechnungen

in Bodengrenzschicht und Windparkströmung) Werkstoffe und mechanische Komponenten (z.B. neue Blatt- und Stahlwerkstoffe,

hochfeste Gusslegierungen, aktive Materialien, Lager, Verzahnungen, Serienfertigung großer Komponenten)

Elektro-mechanische Wandlung und Netzeinbindung (z.B. netzstützende fehler-tolerante Leistungselektronik, supraleitende Generatoren)

Anlagenregelung und –steuerung (z.B. individuelle Blattregelung, smart blades, adaptive Regelung in besonderen Windbedingungen und Windparks)

Innovative Anlagenkonzepte und integrierter Entwurf (z.B. erhöhter Wirkungsgrad, neue leichtere, zuverlässigere Triebstrangkonzepte, smart blade)

Betrieb und Wartung (z.B. Condition and Load Monitoring, zuverlässigkeitszentrierter Entwurf und Betrieb)



Forschungs- und Demonstrationsinfrastruktur Remote Sensing (LiDAR, SAR) von Windströmungen im Multi-

Skalenbereich

Windkanäle für 3D-Rotorumströmung, Windturbulenz, Bodengrenzschicht und Windparkströmungen

Full-scale Betriebsfestigkeitstests von Rotorblätter, Triebstränge und Hauptkomponenten von Multi-MW-Windenergieanlagen

Windparks (skalierte, full-scale) zur Entwicklung von aerodynamischen und elektrischen Windparkregelungsstrategien


F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel solarthermische Kraftwerke

Empfehlungen für die F&E Ausrichtung:

technologische Weiterentwicklung

kosteneffiziente Herstellungsverfahren

Systemoptimierung

Betriebsoptimierung


F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel solarthermische Kraftwerke (2)

Technologische Weiterentwicklung (Beispiele)Parabolrinne / Linear-Fresnel:

Weiterentwicklung und Demonstration der Direktverdampfungs-Technologie;

Entwicklung neuer Wärmeträgermedien für höhere Betriebstemperaturen;

Weiterentwicklung der Absorberrohre im Hinblick auf Effizienz, Lebensdauer, selektive Schichten, H2-Diffusion;

innovative Ansätze für linear-fokussierende Konzentratoren


F&E Empfehlungen für die öffentliche HandBeispiel solarthermische Kraftwerke (3)

Qualitätskontrolle und Betriebsüberwachung Entwicklung der notwendigen Messverfahren und industrieller Sensorik;

Entwicklung der Verfahren zur Qualitätskontrolle und Fertigungsunterstützung;

Definition von Standards für die Messverfahren und die Betriebskontrolle;

Entwicklung von Verfahren zur in-situ Betriebsüberwachung und vorbeugenden Schadenserkennung

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