Natutvertrأ¤gliche Energieversorgung aus 100 % ... Naturvertrأ¤gliche Energieversorgung aus 100 % erneuerbaren

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  • Naturverträgliche Energieversorgung aus 100 % erneuerbaren Energien 2050

    Anna Walter, Julia Wiehe, Gerrit Schlömer, Ali Hashemifarzad, Tim Wenzel, Ingrid Albert,

    Lutz Hofmann, Jens zum Hingst und Christina von Haaren

    BfN-Skripten 501

    2018

  • Naturverträgliche Energieversorgung aus 100 % erneuerbaren Energien 2050

    Anna Walter Julia Wiehe

    Gerrit Schlömer Ali Hashemifarzad

    Tim Wenzel Ingrid Albert

    Lutz Hofmann Jens zum Hingst

    Christina von Haaren

  • Titelbild: Ziele der Studie „Naturverträgliche Energieversorgung aus 100 % erneuerbaren Energien 2050“ (Grafikgrundlage: T. Wehr)

    Projektleitung: Prof. Dr. Christina von Haaren Dr. Julia Wiehe

    Adressen der Autorinnen und Autoren: Anna Walter Dr. Julia Wiehe Tim Wenzel Ingrid Albert Prof. Dr. Christina von Haaren

    Leibniz Universität Hannover Institut für Umweltplanung Herrenhäuser Str. 2, 30419 Hannover E-Mail: info@umwelt.uni-hannover.de

    Gerrit Schlömer Prof. Dr. Lutz Hofmann

    Leibniz Universität Hannover Institut für Elektrische Energiesysteme Fachgebiet „Elektrische Energieversorgung“ Appelstr. 9 a, 30167 Hannover E-Mail: GZ-EEV@ifes.uni-hannover.de

    Ali Hashemifarzad Dr. Jens zum Hingst

    CUTEC-Institut GmbH Leibnizstr. 21 + 23, 38678 Clausthal-Zellerfeld E-Mail: cutec@cutec.de

    Fachbetreuung im BfN: Kathrin Ammermann

    Dr. Christoph Strauß Fachgebiet II 4.3 „Naturschutz und erneuerbare Energien“

    Das Projekt wurde gefördert durch das Bundesamt für Naturschutz mit Mitteln des Bundesministeri- ums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) (FKZ-Nr. 3515 82 4300).

    Diese Veröffentlichung wird aufgenommen in die Literaturdatenbank „DNL-online“ (www.dnl-online.de).

    BfN-Skripten sind nicht im Buchhandel erhältlich. Eine pdf-Version dieser Ausgabe kann unter http://www.bfn.de/0502_skripten.html heruntergeladen werden. Weitere Materialien sind als Anhang unter der Adresse www.umwelt.uni-hannover.de/ee100 verfügbar.

    Institutioneller Herausgeber: Bundesamt für Naturschutz Konstantinstr. 110 53179 Bonn URL: www.bfn.de

    Der institutionelle Herausgeber übernimmt keine Gewähr für die Richtigkeit, die Genauigkeit und Voll- ständigkeit der Angaben sowie für die Beachtung privater Rechte Dritter. Die in den Beiträgen geäu- ßerten Ansichten und Meinungen müssen nicht mit denen des institutionellen Herausgebers überein- stimmen.

    Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des institutionellen Herausge- bers unzulässig und strafbar.

    Nachdruck, auch in Auszügen, nur mit Genehmigung des BfN.

    Druck: Druckerei des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU)

    Gedruckt auf 100% Altpapier

    ISBN 978-3-89624-238-9

    DOI 10.19217/skr501

    Bonn - Bad Godesberg 2018

  • Vorwort

    Zwei Herausforderungen von globaler Bedeutung werden immer drängender: Der Rückgang der bio- logischen Vielfalt und der Klimawandel. Ein zentraler Baustein der deutschen Klimaschutzstrategie ist die Umstellung des Energiesystems auf erneuerbare Energiequellen. Um den Schutz der biologischen Vielfalt nicht deutlich zu erschweren, ist es notwendig, diese Transformation naturverträglich auszuge- stalten.

    Trotz des dynamischen Ausbaus der erneuerbaren Energien in den vergangenen Jahren liegt der größte Teil der Energiewende noch vor uns: Bei gleichem Energiebedarf müsste der Ausbau etwa um den Faktor sieben gesteigert werden, um zu einer vollständig erneuerbaren Energieversorgung zu gelangen. Klar ist, dass ein solch enormer Ausbau bei einigen Technologien, wie z.B. der Bioenergie oder der Wasserkraft nicht naturverträglich sein kann. Eine wichtige Aufgabe ist es daher, den Ener- gieverbrauch deutlich zu reduzieren.

    Gleichzeitig muss der erforderliche Ausbau von Windkraft und Photovoltaik konstruktiv-kritisch durch den Naturschutz begleitet und naturverträglich ausgestaltet werden. Notwendig ist eine fortgesetzte Entwicklung besonders effizienter und naturverträglicher Technologien ebenso wie die Weiterentwick- lung räumlich steuernder Instrumente.

    Das Vorhaben „Naturverträgliche Energieversorgung aus 100% erneuerbaren Energien im Jahr 2050“ skizziert ein Bild der Zukunft, in dem Ziele der Energiewende und des Naturschutzes gleichermaßen erfüllt sind. Die Ergebnisse verdeutlichen die hohe Raumwirksamkeit des Ausbauprozesses bei gleichzeitiger Knappheit an wirklich konfliktfreien Flächen.

    Obwohl im Vorhaben bewusst nicht alle sozio-ökonomischen Aspekte berücksichtigt wurden, leisten die Ergebnisse aus Sicht des BfN einen wichtigen Beitrag zur Diskussion. Sie stellen das Thema ‚Raum‘ ins Zentrum und binden unterschiedlichste Naturschutzziele ein. Es wird deutlich, dass die Energiewende weiterhin und noch stärker in der Fläche spürbar sein wird. Deshalb gilt es, die konflikt- ärmsten Standorte zu wählen.

    Auch zeigen die Vorhabensergebnisse, wie Naturschutzziele und die Nutzung Erneuerbarer konkret vereinbar sind. Ein aussichtsreicher Ansatz ist es, in Zukunft große Anteile der Fläche im bebauten Innenbereich durch Photovoltaik zu nutzen – weiterentwickelt und über klassische Auf-Dach-Anlagen hinausgehend.

    Eine höhere Bedeutung von erneuerbarem Strom im zukünftigen Energiesystem hat das Potenzial, zu einer Senkung des Energieverbrauchs beizutragen. Diese Reduktion und eine gleichzeitig naturver- trägliche Produktion können als Chance begriffen werden: Die Solarzelle auf dem Dach, die das E- Bike im Hinterhof und das sparsame Carsharing-Auto um die Ecke betankt – auch das ist ein Beitrag zum Schutz von Natur und Landschaft!

    Viel Freude beim Lesen!

    Prof. Dr. Beate Jessel

    Präsidentin des Bundesamtes für Naturschutz

  • Vorbemerkung der Autorinnen und Autoren

    Die in dieser Studie vorgestellten Szenarien sind nicht als Leitbilder zu verstehen, sondern als beson- ders naturschutzkonforme Varianten eines Spektrums von Entwicklungsmöglichkeiten bis 2050. Die sehr klaren Zielannahmen sollen dazu dienen, die Konsequenzen einer ambitionierten Integration von Klima- und Naturschutz für politische Handlungsoptionen aus Sicht des Naturschutzes herauszuarbei- ten, ohne dass deren Umsetzbarkeit in der politischen Aushandlung oder andere Belange wie die Kosten der Energiewende schon substanziell berücksichtigt wurden.

    Die Studie war von Beginn an als ein erster explorativer Schritt konzipiert. Angesichts der kurzen Be- arbeitungszeit war es nicht zu vermeiden, dass die Ergebnisse in vielen wichtigen Bereichen notwen- diger Weise unvollständig bleiben.

    Ergebnisse und Empfehlungen sind daher als Grundlagen für die Diskussion einer naturverträglichen Ausgestaltung des Energiewendeprozesses zu verstehen.

  • III

    Inhaltsverzeichnis

    Zusammenfassung .................................................................................................... 1 Abstract ...................................................................................................................... 9

    A – AUSGANGSBEDINGUNGEN EINER MENSCH- UND NATURVER- TRÄGLICHEN ENERGIEWENDE

    1 Einleitung ......................................................................................................... 11 1.1 Hintergrund: eine naturschutzgerechte Energiewende ................................................ 11 1.2 Ziel des Vorhabens: Wissen für eine mensch- und naturverträgliche Gestaltung der

    Energiewende bereitstellen ......................................................................................... 13 1.3 Übersicht über das Vorgehen ...................................................................................... 16 1.4 Untersuchungsgrenzen und Einschränkungen ............................................................ 20

    2 Endenergiebedarfsprojektion für 2050 und Speicherbedarf ....................... 22 2.1 Generelles Vorgehen bei der Energiebedarfsprojektion im Jahr 2050 ......................... 22 2.2 Wesentliche Annahmen .............................................................................................. 24 2.3 Effizienzsteigerung ...................................................................................................... 25 2.4 Projizierter Energiebedarf im Jahr 2050 ...................................................................... 26 2.5 Sensitivitätsanalyse ..................................................................................................... 27 2.6 Vergleich mit bestehenden Energieszenarien für Deutschland .................................... 31 2.7 Speicherbedarfe .......................................................................................................... 34 2.8 Schlussfolgerungen ..................................................................................................... 37

    3 Stand der Energiewende im Jahr 2016 .......................................................... 38 3.1 Versorgung mit erneuerbaren Energien in Deutschland .............................................. 38 3.2 Flächeninanspruchnahme und Energieerzeugung pro Flächeneinheit der

    Energieträger im Vergleich .......................................................................................... 39

    B – VORGEH