Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Energieversorgung...16000 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Primärenergieverbrauch in PJ _ nicht energetisch Fossil

Prof. Dr. Volker QuaschningHochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin

Nachhaltigkeit, Klimaschutz undEnergieversorgung

Nachhaltigkeit, Klimaschutz undEnergieversorgung

3. Bauträger Forum:Nachhaltigkeit im Klimawandel

2009

Prof. Dr. Volker Quaschning

2

Vortragsinhalte

Ökologische Nachhaltigkeit

Eigene Handlungsoptionen

Soziale Nachhaltigkeit

Ökonomische Nachhaltigkeit


Elemente der Nachhaltigkeit

3


Ökologische Nachhaltigkeit

4

Potenziale regenerativer Energien

Ziele einer nachhaltigen Energieversorgung

Möglichkeiten regenerativer Energien


5

Ziele einer nachhaltigen Energieversorgung


6

Entwicklung der Weltenergieversorgung

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000Jahr

Ant

eil a

m W

elt-

Prim

ären

ergi

ebed

arf_

regenerativeEnergieträger

Kernenergie

fossile Energieträger


7

CO2-Emissionen und Treibhauseffekt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Ener

gieb

edin

gte

CO

2 -Em

issi

onen

_

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

Glo

bale

Tem

pera

turä

nder

ung

Mt °C

Temperatur

CO2-Emissionen


Der Treibhauseffekt

8

Land-wirtschaft

Waldzerstörung Energieverbrauch

Industrie

Rückstrahlung


Ursachen des Treibhauseffekt

9

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5Rüc

kstr

ahlu

ng in

W/m

²_

AnthropogeneTreibhausgase

AbkühlendeEffekte

NatürlicheEffekte

Kohlendioxid CO2

Methan CH4

F(C)KW u. Haloneerdnahes Ozon (O3)Lachgas (N2O)Wasserdampf

gesteigerteSonnenaktivität

Aerosole (Staub, Qualm)

und Wolkenbildung

LandnutzungsänderungOzonloch


Langfristige Entwicklung der CO2-Konzentration

10

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

-400.000 -300.000 -200.000 -100.000 0

CO

2-K

onze

ntra

tion

ppm

Jahr

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

-400.000 -300.000 -200.000 -100.000 0

CO

2-K

onze

ntra

tion

ppm

Jahr

1750-2009


11

Auswirkungen der globalen Erwärmung

Quelle: NASA


Auswirkungen der globalen Erwärmung

12

Quelle: NASA


Gebiete in Bangladesh unter 1 mNN

13


14

Bedrohte Gebiete

Grafik: Norbert Geuder, DLR

Hamburg

Berlin


Pro-Kopf-Energiebedarf

15

l

50 % ... 150 %25 % ... 50 %kleiner als 25 % 150 % ... 200 %

200 % ... 300 %300 % ... 400 %größer als 400 %

in Vergleich zum Weltdurchschnitt


16

Klimaschutzforderungen an Industrienationen

bis 2005

-25 %

bis 2020

-50 %

bis 2050

-80 %

Reduktion derCO2-Emissionengegenüber 1990


17

Entwicklung der CO2-Emissionen in Deutschland

0

200

400

600

800

1000

1200

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

Koh

lend

ioxi

d-Em

issi

onen

_

alte Bundesländer

neue Bundesländer

Gesamtdeutschland

Trend

Referenzjahr 1990 Ziel -25 % Ziel -50 %

Ziel

Mt

Kyoto-Ziel

Trend

Trend

Ziel

Ziel


18

Anforderungen für Deutschland im 21. Jahrhundert

bis 2005

-25 %

bis 2020

-2 % p.a.

2020-50

-1 % p.a.

Reduktion derCO2-Emissionen

Ziel verfehlt!


19

Optionen zur CO2-Reduktion

Energiesparen

„Kohlendioxidfreie“ fossile Kraftwerke

Kernenergie

Regenerative Energien

begrenzte Ressourcen

Sicherheitsrisiken

noch nicht verfügbar

zu teuer


§§

Sind Kernkraftwerke sicher und preiswert?

20

Auszug aus Kfz-Versicherbedingungen

„Nicht versichert sind: - Vorsätzlich herbeigeführte Schäden- Schäden infolge von Alkohol- und Drogenkonsum- Schäden durch Kernenergie”

Auszug aus Gebäude-Versicherungsbedingungen

„Nicht versichert sind: - Schäden durch Radioaktivität von Kernreaktoren”

Die gesetzlich festgelegte Deckungsvorsorge fürKernenergieunfalle beträgt 2,5 Mrd. €.


Uranförderung und Bedarf

21

Quellen: Energy Watch Group / Ludwig-Bölkow-Stiftung / IHS Energy


22

These I

In Industrieländern wie Deutschland müssen wir 2 % pro Jahr an fossilen Energieträgern durch Einsparungen und/oder regenerative Energien ersetzen. Die Kernenergie ist keine Alternative.


23

Potenziale regenerativer Energien

0

100

200

300

400

500

600

700

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Bru

ttos

trom

verb

rauch

in T

Wh

Fossile Kraftw.KernenergieRegen. ImportGeothermieBiomassePhotovoltaikWindkraftWasserkraft


24

in Deutschland im Jahr 2008

Energieträgeranteil am Primärenergiebedarf

Kernenergie11,6 %

Fossile Brennstoffe

81,3 %

Solarenergie 0,2 %

Biomasse 5,3 %

Geothermie 0,1 %

Wasserkraft 0,5 %Windkraft 1,0 %


25

Gesamtenergiebilanz in Deutschland

"SoDa"-EnergieSonne

1.370 EJ/a

"SoDa"-EnergieSonne

1.370 EJ/a

zusätzlichePrimärenergie

14,3 EJ/a


26

Primärenergieverbrauch in Deutschland

Szenario: Klimaschutz und nachhaltige Entwicklung

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Prim

ären

ergie

verb

rauch

in P

J_

nicht energetisch

Fossil

Kernenergie

Wasserstoff

Wärmepumpe

Geothermie

Biomasse

Solar Import

Solarthermie

Photovoltaik

Windkraft

Wasserkraft


Kohlendioxidemissionen nach Sektoren

27

43%

28%

19%

10%

Energiewirtschaft

Wärmesektor

Transportsektor

Industrieprozesse


28

Bruttostrombedarf in Deutschland


0

100

200

300

400

500

600

700

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Bru

ttos

trom

verb

rauch

in T

Wh

Fossile Kraftwerke

Kernenergie

Import (regenerativ)

Geothermie

Biomasse

Photovoltaik

Windkraft

Wasserkraft


Regenerative Stromerzeugung in Deutschland

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

Photovoltaik

Biomasse

Windkraft

Wasserkraft

GWh


30

Primärenergiebedarf im Transportsektor in Deutschland

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Prim

ären

ergi

ebed

arf Tr

ansp

ort

in P

J_

ElektrizitätWasserstoffBiomasseFossil



31

Primärenergiebedarf im Wärmesektor in Deutschland

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Prim

ären

ergi

ebed

arf W

ärm

e in

PJ_

_FernwärmeStromFossilWasserstoffGeothermieWärmepumpenSolarthermieBiomasse



32

Beispiel: CO2-neutales Wohnhaus


33

These II

Eine nachhaltige und ökonomische Energie-versorgung, die vollständig auf der Nutzung regenerativer Energien basiert, ist möglich.

Hierzu müssen die regenerativen Energien noch schneller als bisher eingeführt werden.


34

Möglichkeiten regenerativer Energien


35

Künftige Entwicklung der Weltenergieversorgung

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

2500

2600

2700

2800

2900

3000Jahr

Ant

eil a

m W

elt-

Prim

ären

ergi

ebed

arf_

traditionelleregenerativeEnergieträger

moderneregenerativeEnergieträger

Kernenergie


Entwicklung 1: Aufbrauchen aller Reserven


Künftige Entwicklung der Weltenergieversorgung

36

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

2500

2600

2700

2800

2900

3000Jahr

Ant

eil a

m W

elt-

Prim

ären

ergi

ebed

arf_

traditionelleregenerativeEnergieträger

moderneregenerativeEnergieträger

Kernenergie


Entwicklung 2: Klimaschutz


Bausteine einer künftigen Stromversorgung

37

FluktuierenderegenerativeErzeugung

Verbraucher

RegelbareregenerativeErzeugung

ÜberregionalerAusgleich

InnovativeSpeicher

ZentraleSteuerung


38

Prinzip eines solarthermischen Rinnenkraftwerks


Orte der Sonne

39


40

Option Stromimport aus Nordafrika

Neigung MeerLandnutzung Bevölkerung

HydrologieSchutzgebiet nutzbarGeomorphologie

Ausschlusskriterien:Quelle: DLR

1 % der Fläche der Sahara genügt um denElektrizitätsbedarf der Erde zu decken


3-4 Cent/kWh 3000-8000 h/a

3-4 Cent/kWh 2500-3000 h/a

4-5 Cent/kWh 2000-2500 h/a

4-5 Cent/kWh 2500-8000 h/a

2-3 Cent/kWh 3500-4500 h/a

SolarthermischeKraftwerke

Photovoltaik

Windkraft

Übertragungca. 1 Cent/kWh

EU

Nordafrika

Mögliche Stromgestehungskosten im Jahr 2025

41

Technologie-export


Bausteine einer künftigen Wärmeversorgung

42

Solar-thermie

Verbraucher

Tiefen-geothermie

Wärme-pumpe

Brenn-stoff-zelle

„grüner“Strom

„grüner“Wasserstoff

Biomasse


Die Zukunft hat bereits begonnen:

43

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

Hei

zungsw

ärm

epum

penab

satz

Wärmepumpenabsatz in Deutschland


Die Zukunft hat bereits begonnen:

44

0

200 000

400 000

600 000

800 000

1 000 000

1 200 000

1 400 000

1 600 000

1 800 000

2 000 000

2 200 000

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

m²

Solarkollektorabsatz in Deutschland


45

These III

Eine nachhaltige und ökonomische Energieversorgung basiert auf einer breiten Basis regenerativer Energien und bezieht Import von günstigenregenerativen Energien mit ein.


Ökonomische Nachhaltigkeit

46


Entwicklung der Ölfunde und Ölförderung

47



Verteilung der weltweiten Ölreserven

l

100 Gt

7

14

14

3

15

6

82 Gtbereitsgefördert

noch vorhandeneReserven (in Gt)

weltweitzusätzlichgeschätzteRessourcen

48


Erdölförderung in den USA

49



Weltweite Ölförderung

50



51

Reserven konventioneller Energieträger

0 50 100 150 200 250

Uran

Erdöl

Erdgas

Braunkohle

Steinkohle

Jahre0 50 100 150 200 250

Uran

Erdöl

Erdgas

Braunkohle

Steinkohle

Jahre

207

198

64

43

42

Daten: BGR


Entwicklung der Rohölpreise

52

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Roh

ölpr

eise

in $

/bar

rel

größteWirtschafts-Krise seit 1929 ?


Entwicklung der Heizölpreise

53

0

20

40

60

80

100

120

140

160

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Heizölpreis in Cen

t/Liter

+170 %


Brennstoffpreisentwicklung Öl / Gas / Holzpellets

54

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500Ja

n 03

Jul 0

3

Jan

04

Jul 0

4

Dez

04

Jul 0

5

Dez

05

Jul 0

6

Dez

06

Jul 0

7

Dez

07

Jun

08

Dez

08

Jun

09

Hei

zöl in

€ct

/l,

Erdg

as in

€ct

/10

kWh

Hol

zpel

lets

in €

/Ton

ne

HolzpelletsErdgasErdöl


Brennstoffpreisentwicklung Öl / Gas / Wärmepumpe

55

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Bre

nnst

offp

reis

in €

/kW

h_

ErdgasErdölStrom, Standardtarif COP=3Strom, Standardtarif COP=4Strom, Sondertarif COP=4


Prognose der Ölpreise

56

0

20

40

60

80

100

120

140

1602000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

Heizölpreis in Cen

t/Liter

+3 %

+6 %

+9 %+12 %


57

These IV

Durch die zur Neige gehenden fossilen undnuklearen Brennstoffe werden die Energie-preise in Kürze wieder deutlich ansteigen.

In absehbarer Zeit werden regenerativeEnergien erheblich preiswerter sein.

Wer heute noch auf konventionelle Energien setzt, riskiert Fehlinvestitionen und Pleiten.


Soziale Nachhaltigkeit

58


Klimabedingte Völkerwanderungen

59


Risiko Energiepreissteigerung

60

0100200300400500600700800900

1000

Mo

na

tlic

he

Be

last

un

g i

n €

Heizkosten

Zins und Tilgung



61

800

850

900

950

1000

1050

1100

1150

Mo

na

tlic

he

Be

last

un

g i

n €

Dreiliterhaus

Standardneubau

Altbau

Energiepreissteigerung5 % p.a.



62

800850900950

10001050110011501200125013001350140014501500155016001650170017501800

Mo

na

tlic

he

Be

last

un

g i

n €

Dreiliterhaus

Standardneubau

Altbau

Energiepreissteigerung12 % p.a.


Wertverlust von ineffizienten Wohnhäusern

63

0

200

400

600

800

1000

1200

Altbau Neubau (Standard)

Dreiliterhaus

Mo

na

tlic

he

Be

last

un

g i

n €

Heizkosten

Zins und Tilgung

Annahme: Energiepreissteigerung 8 % p.a. bis 2025


Wertverlust von ineffizienten Wohnhäusern

64

0

200

400

600

800

1000

1200

Altbau Neubau (Standard)

Dreiliterhaus

Mo

na

tlic

he

Be

last

un

g i

n €

Heizkosten

Wertverlust

Zins und Tilgung

Annahme: Energiepreissteigerung 8 % p.a. bis 2025

-30%

-20%


65

These V

Durch die Vernachlässigung der ökologischen ökonomischen Nachhaltigkeit wird auch diesoziale Nachhaltigkeit verletzt. Die Folge werden massive soziale Probleme sein.

Industrienationen und Unternehmen tragenhierbei eine große Verantwortung.


66

Eigene Handlungsoptionen


67

Können Solaranlagen zum Klimaschutz beitragen?

Wie viele Solaranlagen benötigt man, um 2 % desdeutschen Primärenergiebedarfs decken zu können?

35.000.000 x 1 kWp PV-Anlagen in Deutschland

1.000 x 20 MWp PV-Anlagen in Südeuropa

40 x 200 MW solarth. Kraftwerke in Nordafrika

10 x 900 MW Offshore-Windpark in der Nordsee

40.000.000 x 5 m² Solarkollektoranlagen in Deutschland

35.000 x 1 MWp PV-Anlagen in Deutschland


1,05 t

2,00 t

2,07 t1,60 t

2,70 t

1,24 t

StromverbrauchHeizungTransportErnährungprivater Konsumöffentl. Konsum

Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen in Deutschland

indirekteEmissionen

direkteEmissionen


Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen für Strom

1,05 t

2,00 t

2,07 t1,60 t

2,70 t

1,24 t



Kohlendioxidfreie Stromversorgung

Grüner StromGrüne Stromanbieter


Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen für Transport

1,05 t

2,00 t

2,07 t1,60 t

2,70 t

1,24 t



Kohlendioxidemissionen beim Personentransport

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

IC/EC

ICE

Reisebus

S-Bahn

Transrapid

Flugzeug

PKW

CO2-Emissionen in Gramm pro km

4 3 2 1 Person


Kompensation von Kohlendioxidemissionen

ReduktionsmaßnahmeVermittler CO -Gutschrift2CO -Gutschrift2Geldgeber

Prüf-stelle

CO2

CO2

€ €ZertifikatCO2

ZertifikatCO2


Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen für Heizung

1,05 t

2,00 t

2,07 t1,60 t

2,70 t

1,24 t



Kohlendioxidfreie Wärmeversorgung

30

35SolareGewinne 32

30110kWhm²a

10

1010

Transmissions-verluste120

6245Heizwärmebedarf

InterneGewinne

10 10Lüftungs-verluste

35

StandardneubauEnEV 2004

Dreiliterhaus

Passivhaus

15


76

These VI

Um die globale Erwärmung wirksam zu stoppen, müssen wir alle mindestens2 % pro Jahr an Treibhausgasen einsparen.

Das ist technisch und ökonomisch problemlos möglich. Wir können das erreichen!

Worauf warten wir noch?


Zum Nachlesen…

77

Volker Quaschning

Erneuerbare Energienund Klimaschutz

Hanser Verlag 2008

340 Seiten in Farbe€ 24,90

www.volker-quaschning.de

Documents

Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Energieversorgung...16000 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Primärenergieverbrauch in PJ _ nicht energetisch Fossil