Energieversorgung von morgen - Grenzen und Chancen · 1960 1970 1980 1990 2000 Quelle: Die Monatswerte des „US First Purchase Price“ wurde den Internetseiten des US DoE entonommen

ludwig boumllkowsystemtechnik

Energieversorgung von morgen

ndash Grenzen und Chancen ndash

Dr Werner Zittel middot Patrick Schmidt

Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH middot Ottobrunn

ZittelLBSTde

1 Muumlnchener CleanTech Konferenz Muumlnchen 20 Februar 2008


bull Energieversorgung heute

bull Treibende Kraumlfte fuumlr einen Wandel

bull Fuumlnf Thesen zur kuumlnftigen Energieversorgung

bull Innovations-Push-Pull




bull Fuumlnf Thesen zur kuumlnftigenEnergieversorgung



Weltenergieverbrauch 2006

Kohle 3090 Mtoe

Gas2475 Mtoe

Oumll3890 Mtoe

Nuklear241 Mtoe) (Strom)Wasser261 Mtoe) (Strom)

Quelle BP Statistical Review of World Energy 2007Renewables WEO 2006

276

348

22

23

221

Biomasse~1200 Mtoe

106

) bei Umrechnung in Primaumlrenergie erhoumlht sich der Beitrag von Kernenergie auf 635 Mtoeund von Wasserkraft auf 688 Mtoe

1 Mtoe = 1 Mio Tonnen Oumllaumlquivalent

sonstige Erneuerbare ca 05


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1965 1985 2005 2025

Mtoe)

Kohle

Biomasse

Atomenergie)

WasserkraftSolarWindGeothermie

Jahr

Gas

Erdoumll

Prognose des Weltenergieverbrauchs (Internationale Energieagentur)

) Mtoe = Mio Tonnen Oumllaumlquivalent) Wirkungsgrad 38

Quelle Historische Daten - BP Statistical Review of World EnergyOutlook - International Energy Agency 2007

Der Energieverbrauch ist - fossil dominiert- raumlumlich und zeitlich ungerecht verteilt- laumlsst keinen Spielraum fuumlr kuumlnftige Entwicklung benachteiligter Regionen



bull Treibende Kraumlfte fuumlr einen Wandel- limitierte Senken (Treibhauseffekt)- limitierte Quellen (Ressourcen)- Innovative Energietechnologien

(Regenerative Energien Effizienz)




0

5000

10000

15000

20000

1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

Mtoea (Mio Tonnen OumllaumlquivalentJahr)

Jahr

Oumll

Gas

Kohle

Datenquelle BP Statistical Review of World Energy

Business-as-usual notwendig fuumlr Wachstum

Emissionsreduktionnotwendig fuumlr Klimaschutz

Sonst

Unaufgeloumlster Widerspruch der Industriegesellschaft bezuumlglich einer klimaneutralen Energiepolitik

ludwig boumllkowsystemtechnikbull Energieversorgung heute

bull Treibende Kraumlfte fuumlr einen Wandel- limitierte Senken (Treibhauseffekt)- limitierte Quellen (Oumll Kohle Gas Uran)- innovative Energietechnologien





Die Oumllfoumlrderung ausserhalb Russland und der OPEC) ) inkl Indonesien und Venezuela

5

10

15

20

25

30

35

40

20 30 40 50 60 70 80 90 0Datenquelle IHS 2006 PEMEX petrobras NPD DTI ENS(Dk) NEB RRC US-EIA January 2008

Analysis and 2007 estimate LBST

MbTag

Indonesia 77

India 95

Gabon 97

Argentina 98Malaysia 97

Colombia 99 China

UK 99

Ecuador 99

Germany 67Austria 55

Romania 76

BrazilAngola

Mexico 04

Neutral Zone

VietnamThailandEq GuineaSudan Chad

Egypt 93

Syria 95

Canada (conv) 74Rest-USA 71

Texas 71

Alaska 89

GoM

NGL

Norway01

Venezuela 9868

Oman 01Australia 2000

Denmark 04Yemen 01

Jahr


Die Oumllfoumlrderung auszligerhalb Russland und der OPEC)

) inkl Indonesien und Venezuela

5

10

15

20

25

30

35

40

20 40 60 80 2000 2020 2040Datenquelle IHS 2006 PEMEX Petrobras NPD DTI ENS(Dk) NEB RRC US-EIA January 2008

Forecast LBST estimate 18 January 2008

MbTag

Jahr


0102030405060708090

100

1960 1970 1980 1990 2000Quelle Die Monatswerte des bdquoUS First Purchase Priceldquo wurde den Internetseiten des US DoE entonommen Die Daten vor 1974 wurden durch Anpassungder Datensaumltze fuumlr 1974 aus BP Statistical Review of World Energy errechnetDie Umrechnung in nominale Preise (Basis 2006) erfolgte durch die LBST anhand von jaumlhrlichen Inflationsraten aus BP Statistical Review of World EnergyDie Nymex Monatsendwerte wurden httpfuturestradingchartscomchartCOMsaveprefs=tampxshowdata=tampxCharttype=bampxhide_specs=fampxhide_analysis=fampxhide_survey=tampxhide_news=f entnommen

$bbl

real

Ab 1997 zusaumltzlich Nymex Monatsendwerte

Entwicklung des Rohoumllpreises bis Oktober 2007

US First purchase price

25-facher Anstiegin 2 Jahren

4-facherAnstieg

nominal

Jahr


Welterdoumllfoumlrderung Analyse und Szenario

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 20250

20

40

60

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Oil

prod

uctio

n [M

bd]

0

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40

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120WEO2006Middle EastAfricaLatin AmericaSouth AsiaEast AsiaChinaTransition EconomiesOECD PacificOECD EuropeOECD North America

WEO 2006 Oumllfoumlrderung

Oumllexporte

Peak2006

ludwig boumllkowsystemtechnikludwig boumllkowsystemtechnik

Quelle LBSTEnergy Watch Group 2007

Jahr

WEO = World Energy Outlook


0

20

40

60

80

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1980 1990 2000

eurot

) mit 1euro=138$ US umgerechnet (Februar mit 146 $euro)

Jahr

15 Februar 2008

Quelle BAFA 2007Global Coal 2007

Steinkohleimportpreise frei deutsche Grenze (bzw in Rotterdam)


Wartende Kohleschiffe vor Newcastle Port Australien


Quelle OECD 2004 DTI 2007 NPD 2007 BP 2007 Prognose LBST 2007

0

100

200

300

400

500

600

60 80 2000 20 2040

Norwegen(3700 Mrd m3)

Mrd m3

Niederlande(3900 Mrd m3)

Italien(900 Mrd m3)

Deutschland(900 Mrd m3)

LNG Importe LNG + 5 p a bis 2025

Importe ausRussland Nordafrika(konst bis 2020Ab 2020 ndash 5 pa)

Vergangenheit Prognose

UK (2900 Mrd m3)

Jahr

Europaumlische Gasversorgung Verdoppelung der Importe bis 2020


10

20

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1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

100

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300

400

500Neue Reaktoren [GWJahr]

Gegenwaumlrtiger Trend (Neubau 3 GWJahr) Notwendiger Reaktorneubau um 370 GW Leistung zu erhalten

Quelle International Atomic Energy Agency (IAEA)Prognose LBST Oktober 2006 Annahmen Betriebsdauer 40 Jahre Bauzeit 5 Jahre

Installierte Leistung

Nicht realisiert

Installierte Leistung [GW]

Year

Notwendiger Reaktorneubau um das gegenwaumlrtige Niveau zu halten








Anteil am

PrimaumlrEnergieverbrauch

Strom Waumlrme

Verkehr

End-energie

Innovative Energiewandlungstechnologien (Regenerative Energien)


020406080

100120140160180

1990 1995 2000 2005

USChinaJapanEurope

Mio msup2

In China ca 1 des Waumlrmebedarfs (50-70 TWh)

Quelle Datenbasis LBST 2007

Weltweit installierte Solarkollektorflaumlche


Quelle Auer AEE INTEC 2001

Weltgroumlszligter Markt fuumlr Solaranlagen ndash China


102030405060708090

100

1990 1995 2000 2005

WeltEU-27

GW

Jahr

Zubaurate30 pro Jahr

Installierte Windenergieleistung ndash Welt

Quelle EWEA 2008

entspricht ca 1 der Stromerzeugung


1234567

1990 1995 2000 2005

Japan Germany USA Rest Europe Rest of World

0100200300400500600700800900

1000

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

JapanEurope USAAsiaAus

MWyr Produktionskapazitaumlt

GW

Installierte PV Leistung ndash Welt

Quelle EPIA Photon 2007


bull Treibende Kraumlfte fuumlr einen Wandel- limitierte Senken (Treibhauseffekt)- limitierte Quellen (Oumll Kohle Gas Uran)- Innovative Energietechnologien





These 1Wir stehen am Beginn eines Strukturwandels der Energieversorgung der zu einer Neuorientierung der gesamten Wirtschaft fuumlhren wird

bull nach der Neujustierung des bdquoEnergiekompassesldquo wird jede Investition in bdquorichtigeldquo Technologie gehen

bull Energieeffizienz wird wichtig

1930 1970 2010 2050 20901990 2030 2070

Energieverbrauch

1950 1990 2030 2070

ErdoumllErdgas Kohle Erneuerbare

Energie

+ErneuerbareEnergie

Quelle AWEO 2006 LBST

Fuumlnf Thesen zur kuumlnftigen Energieversorgung


These 2 Der energieintensive Lebensstil der Bewohner der Industrienationen ist nicht auf alle Menschen uumlbertragbar

Konsequenz Nachdenken uumlber gerechtere Verteilung effizientere Nutzung der Ressourcen

rArr Bedarf an effizienten Technologien wird schnell zunehmen(Effizient auf allen Ebenen von EnergieerzeugungTransport Verteilung Endanwendung Verkehr Industrie Gebaumlude)

EnergieverbrauchEinwohner

USA Deutschland China Nepal

Quelle LBST 2007



These 3Die Energiezukunft ist Strom dominiert (1)

Regenerativer Strom hat andere Eigenschaften als fossile Energietraumlgerbull schwerer speicherbarbull starrere Kopplung zwischen Erzeugung und Verbrauch

1950 1990 2030 2070

Erneuerbare

Kraftstoff

Strom als bdquoPrimaumlrenergieldquo(Sonne Wind Wasser)

Erneuerbare

Kohle

Erdgas

Erdoumll

Biomasse Geothermie

FossileEnergietraumlger

Strom




Konsequenzen- Umbau der Energieinfrastruktur- mehr dezentrale Element- Reduktion der Energietransportoptionen- Ferntransport wird materialintensiver (respektive die Leistungsdichte geringer)

Beispiel Pipeline 30-70 GW Stromleitung (HGUuml) ~ 5-6 GW

Engere Kopplung von Energieerzeuger und Energieverbraucher

=gt Innovationspotenzial Netzregelung Demand Side Management (DSM)Datenfernuumlbertragung Regelungstechnik Auslastungsplanung Optimierung etc




These 4Das Potenzial der Biomasse ist begrenzt

bull Nutzungskonkurrenz (Nahrung Baumaterial unterschiedliche energetische Nutzung)bull Klimaveraumlnderung (Reduktion landwirtschaftliche Nutzflaumlchen)bull Wasserbedarf (Mensch Nahrungsmittel Industrie Energiepflanzen)bull Duumlngemitteleinsatz ist Energie- und Ressourcen-intensiv (Phosphorkreislauf)

=gt vor allem im effizienten stationaumlren Einsatz (Waumlrme Strom-Waumlrmekopplung)kaum im verlusttraumlchtigen mobilen Bereich[evtl regionallokal bedeutsam aber nicht global (zB Brasilien Indonesien)]

0

100

200

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700

800

Ertr

ag [

GJ

KS(

ha a

)]

Kraftstoffe aus Biomasse

Jahresertragan Kraftstoffje HektarFlaumlche

Quelle LBST Wasserstoff aus PV Wind



These 4a XtL-Kraftstoffe sind kein Loumlsung fuumlr den Verkehr (XtL = Biomasse Kohle Erdgas zu Kraftstoff)

=gt vor allem im effizienten stationaumlren Einsatz (Waumlrme Strom-Waumlrmekopplung)kaum Einsatz im verlusttraumlchtigen mobilen Bereich (zu wertvoll)[evtl regionallokal bedeutsam aber nicht global]

UmwandlungMit hohenEnergieverlusten

Wasserstoff

Biomasse

PflanzenoumllRME

Ethanol

Synfuel (XtL)

Methanol

Strom

CMGErdgas

Kohle



0 500 1000 1500 2000

Land forEthanol

H2 fromBiomass

H2 fromWind

H2 from PV

ElectricCars

Entwicklungslinien VerbrennungsmotorHybridfahrzeug Plug-in Hybrid Fahrzeug

Brennstoffzellen-Fahrzeug Elektrofahrzeugmit Wasserstoff hybridisiert

Fuel production [GJha]

These 5 Der Verkehrsbereich wird stromabhaumlngig

CG H2

Ethanol from Biomass

H2 from Biomass

H2 from Wind

H2 from Photovoltaics

Electricity from Photovoltaics

Ethanol

AkkuE-motor

H2

Quelle LBST 2007








ErzeugungNeue Energietraumlger Kostendegression Standardisierung Simplifizierung

Umwandlung mit geringen Verlusten (zB Elektrolyse Wasserstoff Brennstoffzelle)

Transport VerteilungElektrisches Netz mit geringen Uumlbertragungsverlusten (HGUuml)Speicherung von Energie mit hohem WirkungsgradSchiffstransport mit hohem Wirkungsgrad (zB moderne bdquoSegelschiffeldquo)

RegelstrategienRegelungstechnik Demand Side Management (DSM) bdquoSmart Gridsldquo

Endandwendung

Stationaumlr Passivhaustechnologie (Hausisolation) Haustechnologie (Heizung KWK)effiziente Stromnutzung (Beleuchtung Elektrogeraumlte)

Verkehr Antriebstechnologien

Innovations-Push-Pull

ludwig boumllkowsystemtechnikDie Weltoumllfoumlrderung ist am Foumlrdermaximum

(zunaumlchst Oumll bald Kohle Gas)

Kein anderer fossiler oder nuklearer Energietraumlger wird das ausgleichen koumlnnen

Das Foumlrdermaximum wird einen Strukturbruch einleiten

Der breite Einsatz neuer Ressourcen sparender Technologien wird schnell an Bedeutung gewinnen

Steigende Energiepreise werden neue Marktbedingungen (= Anreize) schaffen

Innovationen muumlssen umfassend auf ihre bdquoSustainabilityldquo hin bewertet werden

Andere Regionen werden diesen Markt besetzen wollen (zB China Indien ndash bdquoLeapfroggingldquo)

Zusammenfassung


Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit

Dr Werner Zittel Patrick Schmidt Ludwig-Boumllkow-Systemtechnik GmbH Daimlerstr 15 85521 Muumlnchen-OttobrunnZittelLBSTde













Kohle 3090 Mtoe

Gas2475 Mtoe

Oumll3890 Mtoe



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Biomasse~1200 Mtoe

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Mtoe)

Kohle

Biomasse

Atomenergie)


Jahr

Gas

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Jahr

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Indonesia 77

India 95

Gabon 97


Colombia 99 China

UK 99

Ecuador 99


Romania 76

BrazilAngola

Mexico 04

Neutral Zone


Egypt 93

Syria 95


Texas 71

Alaska 89

GoM

NGL

Norway01

Venezuela 9868


Denmark 04Yemen 01

Jahr




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25

30

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0102030405060708090

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4-facherAnstieg

nominal

Jahr



1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 20250

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Oil

prod

uctio

n [M

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Oumllexporte

Peak2006



Jahr



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eurot


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15 Februar 2008







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60 80 2000 20 2040


Mrd m3


Italien(900 Mrd m3)





UK (2900 Mrd m3)

Jahr



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Nicht realisiert


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Anteil am


Strom Waumlrme

Verkehr

End-energie



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USChinaJapanEurope

Mio msup2








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WeltEU-27

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Quelle EWEA 2008



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Energieverbrauch

1950 1990 2030 2070


Energie

+ErneuerbareEnergie









Quelle LBST 2007





1950 1990 2030 2070

Erneuerbare

Kraftstoff


Erneuerbare

Kohle

Erdgas

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Biomasse Geothermie


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Wasserstoff

Biomasse

PflanzenoumllRME

Ethanol

Synfuel (XtL)

Methanol

Strom

CMGErdgas

Kohle



0 500 1000 1500 2000

Land forEthanol

H2 fromBiomass

H2 fromWind

H2 from PV

ElectricCars





CG H2


H2 from Biomass

H2 from Wind



Ethanol

AkkuE-motor

H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung











Kohle 3090 Mtoe

Gas2475 Mtoe

Oumll3890 Mtoe



276

348

22

23

221

Biomasse~1200 Mtoe

106





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3000

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5000

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1965 1985 2005 2025

Mtoe)

Kohle

Biomasse

Atomenergie)


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Jahr

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Gas

Kohle




Sonst









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MbTag

Indonesia 77

India 95

Gabon 97


Colombia 99 China

UK 99

Ecuador 99


Romania 76

BrazilAngola

Mexico 04

Neutral Zone


Egypt 93

Syria 95


Texas 71

Alaska 89

GoM

NGL

Norway01

Venezuela 9868


Denmark 04Yemen 01

Jahr




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nominal

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Oil

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Oumllexporte

Peak2006



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Mrd m3


Italien(900 Mrd m3)





UK (2900 Mrd m3)

Jahr



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1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

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Nicht realisiert


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Anteil am


Strom Waumlrme

Verkehr

End-energie



020406080

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USChinaJapanEurope

Mio msup2








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WeltEU-27

GW

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Quelle EWEA 2008



1234567

1990 1995 2000 2005


0100200300400500600700800900

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1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006



GW












1930 1970 2010 2050 20901990 2030 2070

Energieverbrauch

1950 1990 2030 2070


Energie

+ErneuerbareEnergie









Quelle LBST 2007





1950 1990 2030 2070

Erneuerbare

Kraftstoff


Erneuerbare

Kohle

Erdgas

Erdoumll

Biomasse Geothermie


Strom














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Ertr

ag [

GJ

KS(

ha a

)]









Wasserstoff

Biomasse

PflanzenoumllRME

Ethanol

Synfuel (XtL)

Methanol

Strom

CMGErdgas

Kohle



0 500 1000 1500 2000

Land forEthanol

H2 fromBiomass

H2 fromWind

H2 from PV

ElectricCars





CG H2


H2 from Biomass

H2 from Wind



Ethanol

AkkuE-motor

H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung






Kohle 3090 Mtoe

Gas2475 Mtoe

Oumll3890 Mtoe



276

348

22

23

221

Biomasse~1200 Mtoe

106





0

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2000

3000

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5000

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1965 1985 2005 2025

Mtoe)

Kohle

Biomasse

Atomenergie)


Jahr

Gas

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Gas

Kohle




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MbTag

Indonesia 77

India 95

Gabon 97


Colombia 99 China

UK 99

Ecuador 99


Romania 76

BrazilAngola

Mexico 04

Neutral Zone


Egypt 93

Syria 95


Texas 71

Alaska 89

GoM

NGL

Norway01

Venezuela 9868


Denmark 04Yemen 01

Jahr




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Jahr



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eurot


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15 Februar 2008







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Jahr



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GW












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1950 1990 2030 2070


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Quelle LBST 2007





1950 1990 2030 2070

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Kraftstoff


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Quelle LBST 2007












Endandwendung












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0

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2000

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1965 1985 2005 2025

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Quelle LBST 2007












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Jahr



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Quelle LBST 2007












Endandwendung












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Quelle LBST 2007












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Indonesia 77

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Jahr



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1990 1995 2000 2005

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GW

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Quelle EWEA 2008



1234567

1990 1995 2000 2005


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1950 1990 2030 2070


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Quelle LBST 2007





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H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












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Quelle LBST 2007












Endandwendung












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Quelle LBST 2007












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Quelle LBST 2007












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Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung






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Quelle LBST 2007












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Zusammenfassung





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Quelle LBST 2007





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Kraftstoff


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GJ

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H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung





Anteil am


Strom Waumlrme

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Zusammenfassung





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GW












1930 1970 2010 2050 20901990 2030 2070

Energieverbrauch

1950 1990 2030 2070


Energie

+ErneuerbareEnergie









Quelle LBST 2007





1950 1990 2030 2070

Erneuerbare

Kraftstoff


Erneuerbare

Kohle

Erdgas

Erdoumll

Biomasse Geothermie


Strom














0

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200

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800

Ertr

ag [

GJ

KS(

ha a

)]









Wasserstoff

Biomasse

PflanzenoumllRME

Ethanol

Synfuel (XtL)

Methanol

Strom

CMGErdgas

Kohle



0 500 1000 1500 2000

Land forEthanol

H2 fromBiomass

H2 fromWind

H2 from PV

ElectricCars





CG H2


H2 from Biomass

H2 from Wind



Ethanol

AkkuE-motor

H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung








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100

1990 1995 2000 2005

WeltEU-27

GW

Jahr



Quelle EWEA 2008



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GW












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Energieverbrauch

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Energie

+ErneuerbareEnergie









Quelle LBST 2007





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Erneuerbare

Kraftstoff


Erneuerbare

Kohle

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Biomasse Geothermie


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Ertr

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GJ

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Wasserstoff

Biomasse

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Methanol

Strom

CMGErdgas

Kohle



0 500 1000 1500 2000

Land forEthanol

H2 fromBiomass

H2 fromWind

H2 from PV

ElectricCars





CG H2


H2 from Biomass

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H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung





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WeltEU-27

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Jahr



Quelle EWEA 2008



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GW












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Energieverbrauch

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Energie

+ErneuerbareEnergie









Quelle LBST 2007





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Erneuerbare

Kraftstoff


Erneuerbare

Kohle

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Biomasse Geothermie


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GJ

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Wasserstoff

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Land forEthanol

H2 fromBiomass

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H2 from Biomass

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Ethanol

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H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung





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Energieverbrauch

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Energie

+ErneuerbareEnergie









Quelle LBST 2007





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Erneuerbare

Kraftstoff


Erneuerbare

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Biomasse Geothermie


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H2

Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung













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Quelle LBST 2007





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Erneuerbare

Kraftstoff


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Zusammenfassung








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Quelle LBST 2007





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Quelle LBST 2007





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Zusammenfassung







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Erneuerbare

Kraftstoff


Erneuerbare

Kohle

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Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung








Wasserstoff

Biomasse

PflanzenoumllRME

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H2 fromBiomass

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Quelle LBST 2007












Endandwendung












Zusammenfassung





0 500 1000 1500 2000

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Quelle LBST 2007












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Energieversorgung von morgen - Grenzen und Chancen · 1960 1970 1980 1990 2000 Quelle: Die Monatswerte des „US First Purchase Price“ wurde den Internetseiten des US DoE entonommen