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Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. S.1 100% Erneuerbare Energien E. Waffenschmidt olarenergie-Förderverein Deutschland e.V. Aachen, 9. August 2007

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Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.

S.1

100%Erneuerbare Energien

E. Waffenschmidt

Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.

Aachen, 9. August 2007

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S.2

Nachhaltige Energienutzung

Größte technische Herausforderung unserer Zeit

Umstellung auf 100% Erneuerbare Energien ist einzige Lösung

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S.3

Geht „100% Erneuerbare“?

Studien z.B.: Enquete-Kommission des Deutschen

Bundestag 2002 LTI-Research Team, 1998 V. Quaschning, 2000 (100% Strom) Unser Beispiel für Deutschland

Ja!Ja!

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S.4

Wie sieht eine Energieversorgung mit

100% Erneuerbaren Energien aus?

Bei uns ? Mit heutigen Mitteln ?

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S.5

Übersicht

Heutiger Verbrauch

Einsparmöglichkeiten

Erneuerbare Energien

Heutiger Verbrauch

Einsparmöglichkeiten

Erneuerbare Energien

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S.6

Begriffserklärungen

Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#

Energie als technischer Begriff, z.B. für: Wärme Bewegung Licht

Für Strom,Wärme,Treibstoff

Primär-energie End-

energieVerluste

Nicht-energetisch

4000 Mrd kWh

2400 Mrd kWh

60%60%

29%29%

11%11% Pro Kopf:

31000 kWh

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Wofür „verbrauchen“ wir Energie?

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

HeutigerBedarf

Elektrische Anwendungen Licht Maschinen Information

Verkehr Autos Lastwagen Eisenbahn Flugzeuge Schiffe

Prozess-Hitze Temperaturen > 200°C Überwiegend in der Industrie Bsp: Glasherstellung,

Metalle Schmelzen, BackenWärme

Hauswärme Warmwasser Niedertemperatur Prozesse,

z.B. Trocknen

El.Anwendungen

Einsparungen

VerkehrProzess-HitzeWärme

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Übersicht Heutiger Verbrauch

Einsparmöglichkeiten

Strom-Sparen

Effizienz im Verkehr

Hausisolierung

Erneuerbare Energien

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Energieeinsparung

-50% Treibstoffdurch 3-Liter/100km-Autos und

2/3 Güterfernverkehr auf die Bahn

-10% Stromdurch effiziente Beleuchtung und Verzicht auf Stand-By

-66% Heizwärme durch Altbau-Wärmedämmung nach Neubauverordnung

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EnergieeinsparungStell Dir vor:

Licht und Standby 3 l/100km-Autos und 2/3 der Fern-Güter auf die Bahn Alle Häuser wärmedämmen

Sparen 45% des Energieverbrauchs

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Heutiger Bedarf

Zukünftiger Bedarf

Licht + Stand By VerkehrEinsparungHausisolierung

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Übersicht Heutiger Verbrauch

Einsparmöglichkeiten

Erneuerbare Energien

Solarenergie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe

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Solarenergie

Kritischer Parameter: Fläche, Sonneneinstrahlung Mit Photovoltaik pro m² im Jahr:

ca.100 kWh Stromerzeugung

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Flächenbedarf für Solarenergie

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Fläche / km²

Gebäude- + Freifl. VerkehrsflächeBesiedelte Fläche

42000km²

Gesamte Energie Bedarf:25700km²

Elektr. EnergieBedarf: 5000km²

Solar-Dachflächenund –Fassaden

2100km²

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S.14

SolarenergieStell Dir vor:

Solaranlagen auf allen geeigneten Dächern und Fassaden

Erzeugen fast die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Zukünftiges Angebot

El. Strom Thermisch

Einsparungen

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Windkraft

Heute 20000 Windräder in Deutschland 1MW mittlere Leistung 20% mittlere Auslastung (auch im Binnenland) 33 Mrd. kWh pro Jahr

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WindkraftHeute

Offshore110 Mrd kWh

Summe270 Mrd kWh

7 / 100km²x 1 MW:33 Mrd kWh

Morgen

7 / 100km²x 3 MW100 Mrd kWh

7 / 100km²x 3 MW60 Mrd kWh

20000 Windräder in Deutschland 1MW mittlere Leistung

30000 Windräder + Offshore 3MW mittlere Leistung

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S.17

WindkraftStell Dir vor:

Ersatz von Altanlagen Ausbau in Süddeutschland Offshore-Windparks

Decken mehr als die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Zukünftiges Angebot

Einsparungen

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WasserkraftStell Dir vor:

Alte Wasserkraftwerke werden reaktiviert

Damit lässt sich die Energieerzeugung mit Wasserkraft um die Hälfte erhöhen

Dann hat die Wasserkraft einen Anteil von 7% an der elektrischen Stromerzeugung

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Zukünftiges Angebot

Einsparungen

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Erdwärme

Tief in der Erde Über 100°C Fernwärme Erzeugt Strom Beschränkt: ~7000 Jahre

Geothermie Erdwärme An der Oberfläche ca. 12°C Wärmepumpen dezentral Benötigt Strom Unbeschränkt

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S.20

ErdwärmeStell Dir vor:

Fernwärme mit Geothermie aus der Tiefe Dezentrale Wärme mit Wärmepumpen Erzeugen einen Großteil des zukünftigen

Wärmebedarfs

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Zukünftiges Angebot

Einsparungen

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Biomasse Waldholz

Brennholz Resthölzer

Reststoffe Abfall (aber: Receycling hat Vorrang!) Exkremente (z.B. Gülle, Klärschlamm) Bio-Reste (z.B. Stroh, Gartenabfälle)

Landwirtschaftlicher Anbauprodukte 20% der landwirtschaftlichen Fläche

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Biomasse als Treibstoff

Rapsöl ca. 1700l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 1.7 kWh/m²) Nur ca. 10% des Treibstoffbedarfs auf 20% der landw. Fläche Hoher Energieaufwand zur Erzeugung Nachhaltige Bodenbewirtschaftung schwierig

BTL ca. 2000-4000l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 2…4 kWh/m²) Mäßige Energie-Effizienz (10…40%), keine Kraft-Wärme-Kopplung Zentrale Großanlagen -> Transportaufwand Keine nachhaltige Bodenbewirtschaftung

Biogas ca. 5500l Treibstoffäquivalent pro Hektar im Jahr ( 5.5 kWh/m²) Akzeptable Energie-Effizienz (50%), Kraft-Wärme-Kopplung möglich Dezentrale Anlagen -> geringer Transportaufwand Nachhaltige Bodenbewirtschaftung vorstellbar

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S.23

Biomasse

Stell Dir vor: Waldholz Reststoffe Landwirtschaftliche Anbauprodukte

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Zukünftiges Angebot

Müssen umgewandelt werden

Decken den zukünftigen Treibstoffbedarf

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S.24

VerwendungFazit:

In Summe mehr als 100% vorhanden Wie verwenden wir die Energien?

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Zukünftiges Angebot

El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärmeEinsparungen

Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-WertstoffeVerluste

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S.25

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Bedarf

Energie-Quellen

Elektr. Anwendungen

Verkehr

Einsparungen

Energie-Angebot

Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-Wertstoffe

Verwendung

El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärme

El. StromTreibstoffeAbwärme

Prozess-Hitze

Wärme

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S.26

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Zukünftiges Angebot

El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärmeEinsparungen

Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-WertstoffeVerluste

100%Erneuerbare Energien

100%Erneuerbare EnergienSind möglich!Sind möglich!

Infos unter: www.sfv.de oder www.waffenschmidt.homepage.t-online.de

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S.27

Anhang

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S.28

Was ist zu tun?

Möglichkeiten des Einzelnen sind beschränkt

Vertrauen auf Einsicht ist blauäugig

Rahmenbedingungen müssen sich ändern:

Gesetze, Vorschriften Kosten-Verteilung

Vorbild und Forderungen von Organisationen

Verbände Konzerne

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S.29

Warum Erneuerbare Energien?

Endliche Rohstoffe bewahren Klimawandel vermeiden Import-Abhängigkeit reduzieren Konfliktpotential vermeiden Langfristig kostengünstig Ungefährlich und ungiftig

Je mehr, desto besser!

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S.30

Wie lange dauert es?

Betrachtung Wind und Sonne

Annahme Fortschreibung der

Wachstumsraten der letzten 10 Jahre

Limitierung:- Dachflächen- Windraddichte- Produktion nur wenig

mehr als für Ersatz nötig

Schlussfolgerung 50% Strom in 10 Jahren 100% in 20 Jahren Noch 10 Jahre Wachstum

Solar-Produktion

Entwicklung Erneuerbare

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035

Zeit t / Jahre

Jäh

rlich

e E

ne

rgie

me

ng

e /

TW

h

BedarfSummeErzeugt WindZukünftig WindInstalliert WindZukünftig installiert WindErzeugt SolarZukünftig SolarInstalliert SolarZukünftig installiert Solar

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S.31

Wie lange dauert es?

Betrachtung Wind und Sonne

Annahme Fortschreibung der

Wachstumsraten der letzten 10 Jahre

Limitierung:- Dachflächen- Windraddichte- Produktion nur wenig

mehr als für Ersatz nötig

Schlussfolgerung 50% Strom in 10 Jahren 100% in 20 Jahren Noch 10 Jahre Wachstum

Solar-Produktion

Entwicklung Erneuerbare

0

100

200

300

400

500

600

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035Zeit t / Jahre

Jäh

rlich

e E

ne

rgie

me

ng

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TW

h

Bedarf TWhSolar TWhWind TWh

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Energie-Speicher

Relevant für elektrische Energie Europäischer Stromverbund reduziert Speichergröße Zeitliche Verschiebung des Verbrauchs Speicher*:

3% der jährlich erzeugten Energie als Speichergröße16% der installierten Leistung als momentane Aufnahmeleistung

18 % der jährlich erzeugten Energie wird zwischengespeichert

* Nach: Volker Quaschning, „Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung [...]“, VDI Verlag, 2000, ISBN 3-18-343706-6, http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html

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S.33

Energie-Speicher

Stell Dir vor: Das europäische Stromverbundnetz wird ausgebaut Zusätzliche Großspeicher-Kraftwerke entstehen Kleinstanleger investieren in

dezentrale Speicher Zu jeder Solaranlage wird eine

Speicherbatterie von bis zu 3kWh pro m² Solarfläche installiert.

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Energie-StrömeIn Mrd. kWh321 271

33

705 400

279

271

33

25 306

316

608-61 181

120

100

294

299

162

8.4 34

19

20

43

150

214

250

193

0

935

0

15

-294-338

-210 -537

680

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Begriffserklärungen: Einheiten für Energie

Einheit Bedeutet Zum Vergleich der Größenordnung

J Joule Joule 1 Joule = 1 sec lang 1 Watt verbrauchen: z.B. Streichholz anzünden

kJ Kilo-Joule TausendJoule

Batterie („Babyzelle“) (ca. 3 kJ)

MJ Mega-Joule MillionJoule

Eine Stunde kochen

3.6 MJ = 1kWh

GJ Giga-Joule MilliardenJoule

Stromverbrauch einer Person im Jahr (ca. 3GJ)

TJ Tera-Joule BillionenJoule

Stromproduktion eines Kraftwerks pro Stunde (ca. 3 TJ)

PT Peta-Joule BilliardenJoule

Jahres-Stromproduktion eines Kraftwerks (ca. 30 PJ)

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Einheit für Energie:

Beispiele 1 kWh:

1Std kochen auf mittlerer Kochplatte (1000 Watt)

10 Mrd kWh: Jahresproduktion eines Großkraftwerkes (etwa 1 Gigawatt)

1 PJ = 0.277 Mrd kWh

Kilowattstunde (kWh) oder Petajoule (PJ)

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Wofür „verbrauchen“ wir Energie? Primärenergieverbrauch in 2002

in Deutschland: 4000 Mrd kWh

Haushalt, elektrisch3,4%

Gewerbe etc., elektrisch

3,5%

Verkehr18,1%

Industrie, elektrisch5,2%

Haushalt15,3%

Gewerbe etc.7,2%

Industrie10,9%

Verluste für el. Strom24,7%

Verkehr, elektrisch0,4%

Andere Verluste u. nichtenergetisch

11,3%

El. Strom

37%

Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#

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Wege zu 100% Erneuerbare

Erneuerbare Energien

Suf

fizie

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0

DieserVortragDieserVortrag

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