Regenerative Energie – Entwicklungen/Möglichkeiten · B a n g la d e s h Pa kis t a n In d ia In d o n e s ia ... China Welt Deutschland USA ... Europa Deutschland Benötigte Fläche

Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH

1. Was machen wir eigentlich? Energieverbrauch und Wachstum

2. Der gegenwärtige Weltenergieverbrauch

4. Statistiken zu Erneuerbaren Energietechnologien

5. Zusammenfassung

Regenerative Energie – Entwicklungen/Möglichkeiten

Dr. Werner Zittel, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, Germany([email protected])

Münchner Klimaherbst, Fachhochschule München, 9. November 2007


Energieverbrauch und Wachstum


Grundsätzliches Denkmuster unserer Gesellschaft

Wolfahrt/Lebensstandard

Industrieller Output (BSP)

BSP

EnergieverbrauchRohmaterialverbrauch

• Die Entwicklung geht tendenziell nur in eine Richtung:

von unterentwickelt (nicht industrialisiert) zu wachsender Industrialisierung

• industrielles Wachstum ist fast identisch mit wachsendem Ressourcenverbrauch

Implizites Glaubensbekenntnis:Der einzige Weg zu besserem Lebensstandard führtüber steigenden Konsum (=steigender Ressourcenverbrauch)


Wurzeln europäischer Industrialisierung ...Kolonialisierung


Siedlungsraum

Gold, Mineralien

Früchte

Mineralien

Früc

hte

Handel

Wurzeln europäischer Industrialisierung ...Kolonialismus


Öl Öl

Öl

Kohle

Öl

Basis europäischer Industrialisierung ...Energie


Folgen der Industrialisierung ...politische Instabilität

Konfliktherde


Unterschiedliche Wachstumsszenarien

VerbrauchWohlstand

Zeit

Unbegrenztes Wachstum


Unterschiedliche Wachstumsszenarien

VerbrauchWohlstand

Zeit


Begrenztes nachhaltigesWachstum

Kapazitätsgrenze


Unterschiedliche Wachstumsszenarien /Mißachtung der Grenzen

VerbrauchWohlstand

Zeit


Begrenztes nachhaltigesWachstum

Begrenztes nicht-nachhaltigesWachstum

Kapazitätsgrenze


Weltenergieverbrauch


Weltenergieverbrauch 2006

Kohle3090 Mtoe

Gas2475 Mtoe

Öl3890 Mtoe

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

Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2007Renewables: WEO 2006

27,6 %

34,8 %

2,2 %

2,3 %

22,1 %

Biomasse~1200 Mtoe

10.6 %

1 Mtoe = 1 Mio Tonnen Öläquivalent7,1 Mio Barrel Öläquivalent (Mboe)11,6 Terawattstunden (TWh)1,3 Gigawattjahre (GWa)41,8 Petajoule (PJ)

*) bei Umrechnung in Primärenergie erhöht sichder Beitrag von Kernenergie auf 635 Mtoeund von Wasserkraft auf 688 Mtoe

Sonstige Erneuerbare ca. 0.5%


Pro Kopf Energieverbrauch 2005

0 2 4 6 8 10 12 14 16

BangladeshPakistan

IndiaIndonesia

ChinaTurkeyWorld

KazakhstanThailandMalaysia

RussiaIranUK

PortugalItaly

GermanyFrance

Sw itzerlandDenmark

AustriaSpain

GreeceJapan

AustraliaFinland

Norw aySouth Korea

IrelandNetherlands

CanadaUSA

SaudiKuw ait

Singapore

Que

lle: B

P St

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Rev

iew

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orld

Ene

rgy

2006

U.S

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ST-c

alcu

latio

n, O

ctob

er20

06

kW/cap

1 kW/cap entspricht 8760 kWh/Jahr

China

Welt

Deutschland USA

Energieverbrauch:

Mahr als Durchschnitt: 1 Mrd MenschenWeniger als Durchschnitt: 5 Mrd Menschen

ÖlsonstigeErneuerbare


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1965 1985 2005 2025

Mtoe

Kohle

Biomasse

Atomenergie*)

WasserkraftSolar/Wind/Geothermie

Jahr

Quelle: Historical data - BP Statistical Review of World EnergyOutlook - International Energy Agency 2006

2005

Gasalternative policy

alternative policy

alternative policy

Erdöl

Prognose des Weltenergieverbrauchs (Internationale Energieagentur)

*) mit 38% Wirkungsgrad

alternative policy


0

5000

10000

15000

20000

1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

Mtoe/a (Mio Tonnen Öläquivalent/Jahr)

Jahr

Öl

Gas

Kohle

Weiter so wie bisher: notwendig für Wachstum

Reduktion der Emissionen:notwendig für Klimaschutz

Sonst.

Unaufgelöster Widerspruch der Industriegesellschaft


Regenerative Energienutzungstechnologien


Solar gespeiste Energiewandlungstechnologien

Quelle: LBST

Solarwärme, Passivhäuser

Biomasse, Algen

Solarkraftwerke

Wasserkraft

Fotovoltaik

Windenergie

Ocean thermalenergy conversion(OTEC)

MeeresenergieH2

+ - Elektrolyseur


Energietechnologien zur Nutzung regenerativer Energie

Strom Fotovoltaik / SolarkraftwerkeWindenergiekonverterGeothermiekraftwerkeBiomassekraftwerkeWasserkraftwerke

Wärme Kraft-Wärme-KopplungStromGeothermische WärmenutzungSolarwärmeBiomasse

Kraftstoffe StromBiokraftstoffesynthetische FlüssigkraftstoffeWasserstoff


0

5000

10000

15000

20000

25000

1920 1960 2000 2040 2080

Mtoe

Jahr

WasserkraftWind

Fotovoltaik

Solarkraft-werke

Biomasse

Geothermische Wärme

Strom

Wärme

Quelle: LBST 2005

Solarwärme

Szenario Erneuerbare Energie – Die „Vision“ bis 2100

Geothermischer Strom

Primärenergieverbrauch


0

5000

10000

15000

20000

25000[ Mtoe/Jahr]

Geothermie SonneWasser WindBiomasseUNDP: Goldemberg, World Energy Assessment 2000

Erneuerbare Energietechnologien – Technische Potentiale und LBST Szenario

GroßeUnsicherheit

UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST

WeltEnergieVerbrauch

UNDP(2000)LBST-Szenariobis 2100


Nur Sonnenenergie bietet eine langfristige AlternativeNotwendige Fläche um genügend Sonnenenergie bereitzustellen

Die Welt

Europa

Deutschland

Benötigte Flächeum die Endenergie für

mit Solarkraftwerkenbereitzustellen


Solarwärme


Quelle: www.jenni.ch

Größtes Solar beheiztes Haus Europas ohne Zusatzheizung (Schweiz)(Wohnfläche 1344 m²)

Solarkollektoren (276 m²)

Warmwasserspeicher im Treppenhaus (200.500 liter)

Isolation (20 cm)

Querschnitt


Sonnenlinien

• Die meisten Menschen leben in Gebieten mit mehr als 1000 kWh/m2 Einstrahlung

• Diese Energie reicht aus um die Gebäude vollständig solar zu heizen

• Niedrigenergie- und Passivhäuser sind Stand der Technik

Dezentrale Nutzung der Sonnenenergie


Solarkollektorfläche in Deutschland

Solar collector areaArea Capacity1000 m² MW

0123456789

10

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

Year

Mio m²

Etwa 0.2% des deutschen Wärmebedarfs in 2006 (3.3 TWh)

Quelle: BMU 2007


020406080

100120140160180

1990 1995 2000 2005

USChinaJapanEurope

Weltweit installierte Solarkollektorfläche

Mio m2

In China ca. 1% des Wärmebedarfs (50-70 TWh)


Quelle: Auer, AEE INTEC 2001

Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbHContribution of Renewable Energy to Heat Supply in Germany

Biomasse Solarthermie

Geothermie

Beitrag Erneuerbarer Energie zur Wärmeversorgung in Deutschland

Anteil an der gesamten Wärmebereitstellung: 6 %

Quelle: BMU 2007

Jahr


Stromerzeugung - Windenergie


Entwicklung der regenerativen Stromerzeugung in Deutschland

Quelle: Erneuerbare Energie in Zahlen, BMU, 2007

TWh/a

Im Jahr 2006 wurden etwa 12% des Stromes regenerativ erzeugt (75 TWh)

Jahr

Wasser

Biomasse

Abfall

Wind

Solar


10

20

30

40

50

60

1990 1995 2000 2005

UKNorwayRep of IrelandFranceFinlandBelgium&LuxPolandAustriaGreeceSwedenItalyNetherlandsSpainPortugalGermanyDenmark

GW

Jahr

Installierte Windenergieleistung - Europa

+ 30% p.a.

2.5 % des Europäischen Stromverbrauchs (2006)

Quelle: EWEA, 2007


1020304050607080

1990 1995 2000 2005

WeltEuropa

GW

Jahr

Installierte Windenergieleistung - Welt

Zubaurate30% p.a.

Quelle: EWEA 2007


100200300400500600700800

1990 2000 2010 2020

WeltEuropa

GW

Jahr

Zubaurate30% p.a.

Zubaurate15% p.a.

~10% Anteil an derStromproduktion

Quelle: BMU 2007; WindForce 10, 2004

Installierte Windenergieleistung - Welt


Stromerzeugung - Fotovoltaik


Solare Gemeinschaftsanlagen

Öffentliches Stromnetz

Etwa die Hälfte des Strombedarfs könnte in Deutschland erzeugt werden

=~

=~

AC/DCKonverter

12345 12345

kWh kWhStromzähler

29 kWel57 kWel

EVU49.2 ct/kWh 46.8 ct/kWh

Quelle: SIMLA, 2007Quelle: SIMLA, 2007


Einspeisetarifsystem (Erneuerbare Energien Gesetz)

Ziel: - Kostensenkung von reg. Stromerzeugung- Erhöhung des Anteils reg. Stromerzeugung- Schaffung einer heimischen Industrie- Erhöhung der Energieunabhängigkeit

Methode: => Anreiz für Massenproduktion schaffen=> Anreize für Kostenreduktion geben=> Kosten werden von Allgemeinheit getragen

(z.Z. monatlich etwa 2 € pro Haushalt)Umsetzung:

- Anlagenbetreiber erhält bis zu 54 cts/kWh (Fotovoltaik)über einen Zeitraum von 20 Jahren.

- Jedes Jahr wird die Vergütung für neue Anlagen um 5% reduziert,um dem Hersteller Anreize zur Kostensenkung zu geben

Resultate:Der Strompreis wird während Spitzenlastzeiten stabilisiertKosten für regenerative Stromerzeugung fallenBedarf für konventionelle Stromerzeugung wird geringerEtwa 250,000 Arbeitsplätze wurden bisher geschaffen


Kostendegression von PV-Modulen mit steigendem Produktionsvolumen

Quelle: Th. Nordmann, EPIA, 2005


2007: 0.49€/kWh(Germany)

2007: 0.23€/kWh(Spain)

Consumer price

Solarstromkosten versus Netzstromkosten

year


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

JapanEuropeUSAAsia/Aus

Installierte PV Leistung - Welt

MW/yr Produktionskapazität

Quelle: EPIA, Photon, 2007

GW


Das Problem – die Kraftstofferzeugung


Synthetic Fuels

Biomass(BM)

Biomass forfermentation

Lignocelluloses

Hydrogen (H2)

Sugar caneWheat, Corn

Oil plants

windhydrosolargeothermalFossil/nuclear

Plant oil/RME

Ethanol

Synfuel

Methanol (M)

Elec-Tricty(El)

CMG (methane gas)

Natural gas

coal C

Efficiencies:El ~65%NG → H2: 65-75%BM,C→ H2: 40-60%

BM,C→M: 40-50%NG->M: ~70%

BTL, CTL: 40-45%GTL: 40%

B, C→CMG: ~50%

BM→Ethanol: 30-50%

~35-60%

NG


Biokraftstoffverbrauch in Deutschland

0

1

2

3

4

5

6

7

1998 2000 2002 2004 2006

EthanolPflanzenölBiodiesel

% Anteil am Kraftstoffverbrauch in Deutschland

Jahr

Quelle: BMU, 2006, 2007


- Die Weltölförderung ist am Fördermaximum

- Kein anderer fossiler Energieträger wird das ausgleichen können

- Unsere Wirtschaft ist an steigenden (nicht sinkenden) Ressourcenverbrauchangepasst

=> Das Fördermaximum wird einen Strukturbruch einleiten

=> Je schneller wir beginnen, mit weniger Öl zu leben,desto besser werden wir diesen Übergang meistern

=> Erneuerbare Energie ist nach Energieeinsparung die einzigenachhaltige Lösung mit geringem „Konfliktpotential“

Zusammenfassung

Documents

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