DESERTEC Strom aus der Wüste?

Transkript

1 DESERTEC Strom aus der Wüste? Franz Trieb Mainz, Folie 1 HGÜ-Stromautobahnen verbinden die ergiebigsten Produktionsstandorte mit den größten Verbrauchszentren Folie 2 1

2 Studien MED-CSP TRANS-CSP AQUA-CSP Ermittlung der erneuerbaren Energiepotentiale für die nachhaltige Produktion von Elektrizität und Trinkwasser in 50 Ländern Europas, Nordafrikas und des Mittleren Ostens unter Berücksichtigung der Option solarthermischer Kraftwerke. Folie 3 Insgesamt 50 Länder untersucht.. Europa (EU) Skandinavien West Europa Ost Europa Süd-Ost Europa Westliches Asien Nordafrika Arabische Halbinsel Middle East & North Africa (MENA) Folie 4 2

3 Technologie-Portfolio für die Stromversorgung: Kohle, Braunkohle Erdöl, Erdgas Kernspaltung, Kernfusion Wasserkraft Biomasse Solarthermische Kraftwerke Geothermie (Hot Dry Rock) Windenergie Photovoltaik Wellen / Gezeiten Ideal gespeicherte Primärenergie Speicherbare Primärenergie Fluktuierende Primärenergie Folie 5 Konzentrierende Sonnenkollektoren Parabolrinne (PSA) Solarturm (SNL) bis 550 C Dampfturbinen über 1000 C Gasturbinen, Motoren Linear Fresnel (MAN/SPG) Dish-Stirling (SBP) Folie 6 3

4 Prinzip eines solarthermischen Kraftwerks Kraftwerks Konzentrierende Solarkollektoren (Spiegel) Wärme Kraftwerk z.b. Dampfturbine Brenn -stoff Strom Dampf Therm. Energie- Speicher Sonnenenergie ersetzt Brennstoff Sekundenreserve Regelleistung nach Bedarf Kraft-Wärme-Kopplung für Wasserentsalzung, Kälte, Fernwärme, Industrie Folie 7 Solar Electricity Generating System - SEGS, Kalifornien, USA (354 MW, am Netz seit 1985) Folie 8 4

5 Nevada Solar One, Las Vegas, USA (64 MW, 2007) Folie 9 Solucar, Sevilla, Spanien (10 MW + 20 MW, 2007 & 2009) Folie 10 5

6 ANDASOL 1, Guadix, Spanien (50 MW, 7 h Speicher, 2009) Folie 11 NOVATEC Linear Fresnel 2 MW, Puerto Errado, Spanien Produktionsautomaten Direktverdampfung Trockenkühlung Putzroboter Folie 12 6

7 Energiespeicher Molten Salt Beton Phasenwechsel Wasser-/Dampfspeicher Folie 13 Auswirkung thermischer Energiespeicher auf die Auslastung Volllaststunden pro Jahr [h/a] Direkt-Normal-Strahlung [kwh/m²/a] SM4 SM3 SM2 SM4 SM1 SM3 ANDASOL 1 SM2 Nevada Solar 1 SM1 ANDASOL SM1 1 Nevada Solar 1 SM2 SM3 SM4 Solar Field Solar Field Solar Field Solar Field Storage Storage Storage SM = Solar Multiple 1 Solarfeld = 6000 m²/mw 1 Speicher = 6 h Volllast Power Block Electricity Folie 14 7

8 Erneuerbare Energietechnologien Wasserkraft Geothermie Solarthermische Kraftwerke Biomasse Gezeiten Wellen Photovoltaik Windkraft Folie 15 Erneuerbare Energiepotenziale in Europa, Mittlerer Osten, Nordafrika Biomasse (0-1) Geothermie (0-1) Solar (10-250) Max Windkraft (5-50) Wasserkraft (0-50) Min Stromertrag in GWh/km²/a Folie 16 8

9 Ökonomische Potenziale vs. Bedarf in EUMENA Elektrizität [TWh/a] > Wie sieht ein nachhaltiger Mix aus? Potenziale Bedarf 2000 Bedarf 2050 Solar Geothermal Wasserkraft Wind Biomasse Wellen, Gezeiten Entsalzung MENA Europa Folie 17 Nachhaltigkeitskriterien für die Stromversorgung: Sicher diversifizierte und redundante Quellen elektrische Leistung nach Bedarf nachhaltig verfügbare Ressourcen sichtbare und zeitnah ausbaubare Technologie Kostengünstig niedrige Kosten keine langfristigen Subventionen Kompatibel geringe Emissionen Klimaschutz geringe Risiken fairer Zugang Folie 18 9

10 Installierte Leistung [GW] Installierte Leistung vs. Spitzenlast in EUMENA 5000 h/a 2000 h/a Ferntransport Entsalzung % Verfügbarkeit + 25 % Reservekapazität 2400Photovoltaik Wind 2000 Geothermie Wasserkraft 1600 Biomasse Wellen / Gez Solarth. Kraftw. Öl und Gas 800 Kohle 400Nuklear Gesicherte Leistung Spitzenlast Folie 19 HGÜ-Leitungen in China HGÜ Hochspanungs-Gleichstrom-Übertragung HVDC High-Voltage-Direct-Current Transmission Spannung: Leistung: Länge: Quelle: ± Volt 6400 Megawatt 2070 km Wasserkraft Folie 20 10

11 Was wird sich technisch ändern? 1. Die mittlere Auslastung fossiler Kraftwerke sinkt von heute etwa 5000 h/a auf unter 2000 h/a, mit entsprechend weniger Emissionen. Es werden gut regelbare Spitzenlastkraftwerke, keine schlecht regelbaren Grundlastkraftwerke gebraucht. 2. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) wird zunehmend zum Ferntransport erneuerbarer Quellen in die Ballungszentren eingesetzt. Folie 21 Entwicklung der Stromkosten am Beispiel Spanien Mittlere Stromkosten [c/kwh] Jahr TRANS-CSP Mix Mix 2000 CSP Import CSP Spanien Werte in 2000 (real), Brennstoffpreise IEA 2005, ab 2020 CCS Folie 22 11

12 Was wird sich ökonomisch ändern? 1. Nach anfänglicher Förderung wird der Ausbau erneuerbarer Energiequellen zu einer Stabilisierung der Energiepreise und zur Entlastung der öffentlichen und privaten Haushalte führen. 2. Solarstromimporte aus der Wüste werden eine bezahlbare und gut regelbare Komponente der Stromversorgung. Folie 23 Reduktion der CO 2 Emissionen aus der Stromerzeugung auf 0.5 t/cap/a CO2-Emissions 2 -Emissionen in Mt/y [Mt/a] Year Jahr Avoided Vermieden Import Solar Photovoltaics Photovoltaik Wind Geothermal Geothermie Hydropower Wasserkraft Wave Wellen // Tidal Gez. Biomasse CSP Solarth.Kraftw. Plants Oil Öl / Gas Coal Kohle Nuclear Nuklear Bilanz für EU-MENA aus den CSP Studien Folie 24 12

13 Was wird sich ökologisch ändern? 1. Klimagase u. a. Emissionen werden im Stromsektor trotz Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum bis 2050 auf etwa 38% gegenüber 2000 reduziert. 2. Der gesamte erneuerbare Kraftwerkspark wird etwa 1% der Landflächen in Anspruch nehmen. (zum Vergleich: europäisches Verkehrsnetz: 1,2%). Folie 25 Energie, Wasser, Nahrung, Arbeit und Einkommen für weitere 300 Mio. Menschen in MENA? (artist view created with Google Earth) Folie 26 13

14 Was muss sich politisch ändern? 1. Eine gemeinsame internationale Anstrengung zur Erschließung erneuerbarer Energieträger ersetzt den zunehmenden Kampf um begrenzte Energieträger. 2. Die Umsetzung dieses Prinzips tritt in den Vordergrund internationaler Sicherheitspolitik. 3. Geeignete Rahmenbedingungen für Investitionen in die Erschließung erneuerbarer Energiequellen müssen weltweit geschaffen werden. Folie 27 Vielen Dank! Folie 28 14

15 Hintergrundinformation Folie 29 Weltpotenzial solarthermische Kraftwerke Gesamt TWh/a Weltstrombedarf TWh/a Folie 30 15

16 Union for the Mediterranean (UfM) Mediterranean Solar Plan (MSP) Phase Vorbereitung Ziele Organisation Pilotphase Phase I Immediate Action Plan Master Plan Study Umsetzung Phase II Ausbau auf 20 GW Langfristiger Rahmen Folie 31 Total EU-MENA HVDC Interconnection * Year Lines x Capacity GW 4 x x x x 2.5 Transfer TWh/y Capacity Factor Turnover Billion /y Land Area CSP 15 x x x x 50 km x km HVDC 3100 x x x x 1.0 Investment CSP Billion HVDC Elec. Cost CSP /kwh HVDC * All countries analysed in TRANS-CSP Folie 32 16

17 Strombedarf Europa (TRANS-CSP) Stromverbrauch [TWh/a] Jahr Import Solar Photovoltaik Wind Geothermie Wasserkraft Biomasse Wellen/Gez. Solarth. KW Öl Erdgas Kohlen Atomenergie Folie Strombedarf Mittlerer Osten und Nordafrika (MED-CSP) Stromverbrauch [TWh/a] Entsalzung Export Solar Photovoltaik Wind Geothermie Wasserkraft Biomasse Wellen/Gez. Solarth. KW Öl / Erdgas Kohlen Atomenergie Jahr Folie 34 17

18 AQUA-CSP Scenario for Middle East & North Africa 600 Water Consumption [Bm³/y] Natural Water Used Wastewater reused Fossil Fuel Desalination Groundwater Over-Use CSP Desalination Efficiency Gains Folie 35 Leistung nach Bedarf: Fossile Brennstoffe decken (nur noch) Lastspitzen 60 Elektrische Leistung [GW] Kraft-Wärme-Kopplung Heimische Erneuerbare Solar Import Import & Pumpspeicher Regelleistung (fossil) Überschuss Stundenmodellierung Deutschland 2050 VDI-Fortschritt-Bericht: ISBN Folie 36 18

19 HGÜ Leitungen als solare Energiekorridore Folie 37 Pilotanlagen zur solaren Stromerzeugung und Wasserentsalzung Solarfeld Speicher Solarfeld Speicher Wärme Wärme Brennstoff Brennstoff Dampfkraftwerk Dampfkraftwerk Dampf RO MED Wasser Strom Wasser Strom RO: MED: Umkehrosmose Multi-Effekt-Entsalzung Folie 38 19

20 CSP und HGÜ Investitionen im TRANS-CSP Scenario Folie 39 20