Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. S.1 E. Waffenschmidt Solarenergie-Förderverein...

Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.1

E. Waffenschmidt

Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.

21. Feb. 2008

Gestern standen wir am Abgrund...

Klima-wandel

Peak-Oil

Heute sind wir einen großen Schritt weiter.

Klima-wandel

Peak-Oil

Nachhaltige Energienutzung

Größte technische Herausforderung unserer Zeit

Umstellung auf 100% Erneuerbare Energien ist einzige Lösung

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!

Bei uns ? Mit heutigen Mitteln ?

Wie sieht eine Energieversorgung mit

100% Erneuerbaren Energien aus?

Übersicht

Heutiger Verbrauch

Einsparmöglichkeiten

Erneuerbare Energien

Heutiger Verbrauch

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

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

Gesamter heutiger Strombedarf

Quelle: AG Energiebilanzen

Übersicht

Heutiger Verbrauch

Strom-Sparen

Effizienz im Verkehr

Hausisolierung

Vertrauen auf Einsicht ist blauäugig

Einsparungen durch andere Rahmen-bedingungen

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

Energieeinsparung

Stell 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

Quellen: AG Energiebilanzen,Enquett Comm. 2002

Übersicht

Heutiger Verbrauch

Solarenergie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe

Solarenergie

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

ca.100 kWh Stromerzeugung

Quelle: SFV

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

Quelle: R.Bischof, Stat. Bundesamt, DEBRIV

Solarenergie

Stell 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

Windkraft

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

Windkraft

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

Quellen: DEWI, BMU

Windkraft

Stell 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

Einsparungen

Wasserkraft

Stell 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

Einsparungen

Quelle: Enquett Comm. 2002

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

Erdwärme

Stell 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

Einsparungen

Erdwärme

Quelle: TAB

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

Biomasse: Anbaufläche EU-Stilllegungsfläche

10% der landwirtschaftlichen Fläche Freigegeben zum Energiepflanzenanbau

Verzichtbare Flächen 20…30% der landwirtschaftlichen Fläche Selbstversorgungsgrad > 100%

Biomasse als TreibstoffRapsöl 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

Biomasse

Stell Dir vor: Waldholz Reststoffe Landwirtschaftliche Anbauprodukte

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

Müssen umgewandelt werden

Decken den zukünftigen Treibstoffbedarf

Quellen: BMU, Öko Inst., Wuppert. Inst.

Verwendung

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

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärmeEinsparungen

Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-WertstoffeVerluste

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

Gestern standen wir am Abgrund...

Klima-wandel

Peak-Oil

Klima-wandel

Peak-Oil

Heute sind wir einen großen Schritt weiter.

Klima-wandel

Peak-Oil

0 500 1000 1500 2000 2500

Energie / Mrd kWh

Zukünftiger Bedarf

El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärmeEinsparungen

Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-WertstoffeVerluste

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

100%Erneuerbare Energien

100%Erneuerbare EnergienSind möglich!Sind möglich!

Anhang

Referenzen100%-Studien

• "Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen der Globalisierung und Liberalisierung", Bericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages, 2002, Drucksache 14/2687. Auch im Internet unter: http://www.bundestag.de/parlament/gremien/kommissionen/archiv14/ener/index.html

• The LTI-Research Group, "Long-Term integration of renewable energies into the European energy system", Physica Verlag Heidelberg, 1997, ISBN 3-7908-1104-1.

• Volker Quaschning, "Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung in Deutschland für das 21. Jahrhundert", Fortschritt-Berichte VDI, Energietechnik, Reihe 6, Nr. 437, Düsseldorf: VDI Verlag 2000, ISBN 3-18-343706-6, auch im Internet unter: http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html

Energie Verbrauch

• Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., "Energiebilanz der Bundesrepublik 2002", Excel-Datei, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#

• Statistisches Bundesamt, http://www.destatis.de/

Solar Eenergie

• Solardatenbank des Solarenergie-Fördervereins, http://www.pv-ertraege.de/cgi-bin/pvdaten/src/bundes_uebersichten.pl

• Ralf Bischof, "Möglicher Beitrag der Photovoltaik zur elektrischen Energieversorgung einer Stadt", Diplomarbeit am Institut für Elektrowärme der Universität Hannover, Juni 1993

• "Braunkohle in Deutschland - Profil eines Industriezweiges", DEBRIV, Bundesverband Braunkohle, 2005, http://www.braunkohle.de/schule/medien/debriv02_ge.pdf

Wind Energie

• Deutsches Windenergie-Institut, http://www.dewi.de/Jahresbericht 2006: http://www.dewi.de/dewi/index.php?id=66&tx_ttnews[tt_news]=4&tx_ttnews[backPid]=47&cHash=33d778569f

• "Entwicklung der erneuerbaren Energien 2005 - aktueller Sachstand", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006. http://www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/ ee_aktuellersachstand.pdf

3. "Erneuerbare Energien in Zahlen - nationale und internationale Entwicklung", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006, http://www.erneuerbare-energien.de/files/erneuerbare_energien/downloads/application/pdf/broschuere_ee_zahlen.pdf

Geothermie

• H. Paschen, D. Oertel, R. Grünwald, "Möglichkeiten geothermischer Stromerzeugung in Deutschland - Sachstandsbericht", TAB-Arbeitsbericht, Deutscher Bundestag Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung, A-Drs. 15(17)70, Feb. 2003, http://www.tab.fzk.de/de/projekt/zusammenfassung/ab84.pdf

Biomasse

• "Die Flächenstilllegung im Rahmen der Agrarpolitik - Konzept, Perspektiven und agrarpolitischer Handlungsbedarf aus Sicht von Naturschutz und Jagt", Lebensraum Brache, 18.9.2003. http://www.cic-wildlife.org/uploads/media/Positionspapier_ger.pdf

• Dr. Daniela Thrän, Michael Weber, Anne Scheuermann, Nicole Fröhlich, Prof. Jürgen Zeddies, Prof. Arno Henze, Prof. Carsten Thoroe, Dr. Jörg Schweinle, Uwe Fritsche, Dr. Wolfgang Jenseit, Lothar Rausch, Klaus Schmidt: "Nachhaltige Biomassenutzungsstrategien im europäischen Kontext, Analyse im Spannungsfeld nationaler Vorgaben und der Konkurrenz zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Bioenergieträgern", Institut für Energetik und Umwelt, November 2005, auch im Internet unter: http://www.bmu.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/36715.php

• Öko-Institut e.V. und Partner: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse. Forschungsvorhaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Endbericht. Darmstadt, Mai 2004, http://www.bmu.de/erneuerbare/energien/doc/5961.php

• Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH, "Biomasse als Energieträger„ Online Artikel: http://www.wupperinst.org/FaktorVier/praxisbeispiele/miscanthus.html

Variable Stromtarif

• Walter Schittek, "Strom - fit für die Zukunft? Weniger Kraftwerke durch dynamischen Strompreis", Verlag Görich & Weiershäuser, Marburg, April 2007, ISBN 978-3-89703-706-9 http://www.staff.uni-marburg.de/~schittek/buch_strom.html

Referenzen forts.

Warum Erneuerbare Energien? Endliche Rohstoffe bewahren Klimawandel vermeiden Import-Abhängigkeit reduzieren Konfliktpotential vermeiden Langfristig kostengünstig Ungefährlich und ungiftig

Je mehr, desto besser!

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

Zeit t / Jahr

Quelle: BMU

Wie lange dauert es?

Betrachtung Wind und Solar

?30%/a

WindSola

rSchlussfolgrung Relevanter Beitrag

Erneuerbarer innerhalb der kommenden Dekade

Wachstumsraten der letzten 10 Jahre

Versorgung rund um die UhrInherent Korrelation zum Verbrauch Kompensation unterschiedlicher Quellen Kompensation durch Abstand

Regelbar Last-Verschiebung Regelbare Erzeugung Speicherung Im- und Export

Regelung durchvariable Strompreise auch für Endkunden

Variable Strompreise

Geringe Nachfrage: Billiger Strom Speicher aufladen Energy gebrauchen

Große Nachfrage: Teurer Strom Speicher entladen, Energieverbrauch verschieben

Bewirkt: Dezentrale Speicher Verschmierte Spitzenleistung Verteilte Lastverschiebung

für Endkunden

Vorschlag SFVGesetzgebung:

Stromtarif für Endkunden abhängig von “Angebot und Nachfrage”.

Einspeisung von “regelbarem” Strom durch jedermann wird wie “Regelenergie” bezahlt.

Netzgebühren werden zurückerstattet, wenn Speicherenergie eingespeist wird.

Details sind zu diskutieren

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

100%-Regionen

Zum Beispiel Güssing, Österreich Freiamt (100% Strom) Lücho-Dannenberg bis 2015 Traunstein bis 2020 Fürstenfeldbruck bis 2030

Krisenregion Güssing

50 Jahre Grenzregion zu Ungarn Keine Gewerbe- und

Industriebetriebe Wenig Arbeitsplätze 70% Wochenpendler nach Wien Hohe Abwanderungsrate

Klein strukturierte Landwirtschaft Keine Verkehrsinfrastruktur

100%-Region Güssing

Über 50 neue Betriebsansiedlungen Mehr als 1000 neue Arbeitsplätze Nettoeinkommen 9 Mio. €/Jahr Holzverbrauch 20 000 t/Jahr

Energie-Ströme

In Mrd. kWh321 271

705 400

25 306

608-61 181

1628.4 34

-294-338

-210 -537

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)

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)

Wofür „verbrauchen“ wir Energie?

Primärenergieverbrauch in 2002in Deutschland: 4000 Mrd kWh

Haushalt, elektrisch3,4%

Gewerbe etc., elektrisch

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

El. Strom

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

Wege zu 100% Erneuerbare

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