Sind die Ziele der nationalen Energiestrategie im Aargau erreichbar und welche Rolle spielen dabei die einzelnen Erneuerbaren? Isabel Ballmer, WSL

Transkript

1 Sind die Ziele der nationalen Energiestrategie im Aargau erreichbar und welche Rolle spielen dabei die einzelnen Erneuerbaren? Isabel Ballmer, WSL

2 Inhalte und Gliederung des Vortrags 1. Projekthintergrund, Zielsetzung und Methodik 2. Energieverbrauch sowie Elektrizitätsproduktion Aargau, Erreichbarkeit Szenario-Ziele Mengen und Energieinhalte der Aargauer Biomassen 4. Optimale energetische Biomassenutzung, Gestehungskosten und Ressourcenpreise verschiedener erneuerbarer Energien 5. Fazit sowie Ausblick 2

3 Was bisher geschah & was noch geschehen soll: Endenergieverbrauch Schweiz Entwicklung : Szenarien : [Gesamtenergiestatistik; BFE 2012] [Energieperspektiven Schweiz 2050; Kirchner et al. 2012] 3

4 Details Szenarien Endenergieverbrauch Schweiz Szenarien : [Energieperspektiven Schweiz 2050; Kirchner et al. 2012] 4

5 Zielsetzung des Projekts Gesamtbetrachtung eines (erneuerbaren) Energiesystems und Analyse der Rollen einzelner Energieträger, insbesondere der Biomasse Beispielkanton Aargau: Untersuchungsebene «konkret, standortsgerecht, umsetzbar» Differenzierung Energie: Nutzenergieformen «Strom, Wärme, Treibstoffe» Beantwortung W-Fragen: «Wieviel? Wann? Wo? Wie? Wofür? Welche?» 5

6 Methodik und Fragestellung 6

7 Übersicht erneuerbare Energien Aargau - Energieträger: Untersuchungsebenen Ressourcen: Energieanlagen: Nutzenergieformen: 7

8 Übersicht erneuerbare Energien Aargau - Systembild 8

9 Status quo Energieverbrauch und Elektrizitätsproduktion Aargau Elektrizitätsproduktion Energieverbrauch 9

10 Erreichbarkeit Szenario-Ziele: Erneuerbare Stromversorgung Aargau «Bottom-up» «Top-down» 10

11 Erneuerbare Stromversorgung Aargau: Werte je Anlagenkategorie 2050 «Bottom-up» «Top-down» Farblegende: grün=überschuss rot = Defizit 11

12 Erneuerbare Wärme-&Treibstoffversorgung Aargau: Werte je Anlagenkategorie 2050 «Bottom-up» «Top-down» Farblegende: rot = Defizit 12

13 Folgerungen Szenario-Ziele Aargau Elektrizität: Szenario-Ziele 2050 erreichbar Wärme: Erneuerbare Wärme ist genügend vorhanden, jedoch schwer quantifizierbar Treibstoffe: Ressourcen-Herkunft ungeklärt und Zielwerte umstritten ~? Legende: machbar ~ machbar;quantifizierungsprobleme? umstritten 13

14 Übersicht erneuerbare Energien Aargau: Stand heute -und morgen??????? 14

15 Ressourcenmengen je Biomasse im Aargau Theoretisches Potenzial: Ressourcenmenge Millionen t Millionen m Tonnen Frischsubstanz (t FS) Tonnen Trockensubstanz (t TS) Kubikmeter Biomethan (m3 BM) 15

16 Energieinhalte je Biomasse im Aargau Energieinhalt Biomassenpotenziale PJ Energieinhalt Theoretisches Pot. Nachhaltiges Pot. Bereits gen. Pot. Zus. nutzbares Pot. 16

17 Schlussfolgerungen Ressourcenmengen und Energieinhalte Teil 1 Bei Angaben zu den Biomassepotenzialen muss auf die Einheit geachtet werden: Bezüglich der Ressourcenmenge gibt der Anteil Trockensubstanz einen Hinweis auf den Energieinhalt Beim Energieinhalt sollte für die Abschätzung tatsächlich nutzbarer Energiemengen die aktuelle energetische Nutzungsart berücksichtigt werden (der Einbezug des Wirkungsgrades einer entsprechenden Anlage erfolgt im nächsten Schritt) Relevant in Bezug auf den Ausbau der energetischen Nutzung in Zukunft ist das zusätzlich nutzbare Potenzial: Insbesondere beim Waldenergieholz und beim Hofdünger scheinen im Aargau noch gewisse Reserven vorhanden Für alle Biomassen gemeinsam sind in Bezug auf die t FS zusätzlich ~ 100% des bereits genutzten Potenzials nochmals nutzbar; bezgl. t TS ~ 80% und bezgl. m3 Biomethan ~ 160% In Bezug auf den Energieinhalt sind zusätzlich nochmals ~ 60% nutzbar 17

18 Schlussfolgerungen Ressourcenmengen und Energieinhalte Teil 2 Das Waldenergieholz belegt in Bezug auf den Energieinhalt auf allen Potenzialebenen die Spitzenposition es spielt also innerhalb der Biomassen die Hauptrolle Abgesehen vom Hofdünger werden die für die energetische Nutzung verfügbaren nicht verholzten Biomassen heute bereits zu einem grossen Anteil genutzt Neue Umwandlungsprozesse können die nutzbaren Energieinhalte verändern, die Technologieentwicklung muss also auch bezgl. Potenzialbetrachtungen im Auge behalten werden Für die Berechnung von Nutzenergiemengen müssen zusätzlich die Wirkungsgrade der Anlagetechnologien berücksichtigt werden 18

19 Schlussfolgerungen energetische Biomassennutzung heute& morgen? Heute: Morgen?.. Energieinhalt Bereits genutzes Potenzial Energieinhalt Zusätzlich nutzbares Potenzial PJ Energieinhalt PJ Energieinhalt Wärme Strom & Wärme Strom & Wärme? Treibstoffe? (Biomethan-Einspeisung statt Verstromung, Holzvergasung etc.) 19

20 Biomassenpotenziale im Vergleich mit den anderen Erneuerbaren im Aargau Strom: Würde man die gesamten im Aargau zusätzlich verfügbaren Biomassen (~ 480 GWhEnergieinhalt) mit unterschiedlichen Technologien und einem durchschnittlichen elektrischen Wirkungsgrad von 30% verstromen, wäre folgende Menge bereitstellbar: ~ 145 GWh Im Vergleich mit den zusätzlichen Stromerzeugungspotenzialen der anderen Erneuerbaren sieht dies so aus: Kleinwasserkraft: ~ 25 GWh Wind: ~ 50 GWh Biomasse: ~ 145 GWh < < < Photovoltaik: ~ 1100 GWh Wärme und Treibstoffe: Die Wirkungsgrade unterscheiden sich je nach Technologie stark, deshalb sind Pauschal-Vergleiche da schwierig 20

21 Optimale energetische Nutzung der Biomassen offene Fragen Vergleiche zwischen einzelnen Ressourcen sind möglich, Aussagen bezgl. deren optimaler energetischer Verwendung hingegen aktuell (noch) nicht Dafür wären folgende zusätzliche Informationen notwendig: Differenzierte Wirkungsgrade je Anlagekategorie mit entsprechendem Ressourcenmix Berechnung Energieoutput für verschiedene Nutzungspfade einzelner Biomassen Wertesystem: «Wieviel kwh Wärme sind wieviel kwh Strom wert?» 21

22 Gestehungskosten Neubauten Stromerzeugungsanlagen Schweiz Grosswasserkraftwerke (>10 MW) Kleinwasserkraftwerke (<10 MW) PV-Anlagen gross (>100 kw) PV-Anlagen klein (<100 kw) * Grosse Windkraftanlagen (>30m Höhe; >0.5 MW) Kleine Windkraftanlagen (<30m Höhe; <0.5 MW) Kehrichtverbrennungsanlagen Holzheizkraftwerke Industrielle Biogasanlagen Landwirtschaftliche Biogasanlagen Gas- & Dampfturbinenkraftwerke Dezentral-fossile BHKW (Erdgas) Rappen / kwhel Legende: Pfeile zeigen Entwicklungsrichtung Gestehungskosten an * PV Kleinanlagen sind ohne Kapitalverzinsung gerechnet (private Investition) 22

23 Ressourcenpreise bei der energetischen Nutzung verschiedener Energieträger Stand heute - und morgen? + Sonne 0 Wind Wasser Umwelt -wärme Biomasse Biomasse - Legende: + bedeutet: Nutzungsgebühren, Rohstoff- und Bereitstellungskosten; 0 bedeutet: keine Kosten; - bedeutet: Entsorgungskosten 23

24 Fazit «Biomasse im Kontext der verschiedenen Erneuerbaren» Die Biomasse unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von den anderen Erneuerbaren (vielfältige Nutzungsmöglichkeiten, heterogene Rohstoff- Zusammensetzung etc.) Die einzelnen Kategorien innerhalb der Biomasse müssen differenziert betrachtet werden verholzte und nicht verholzte Biomassen zeigen hingegen je typische Muster die oft gestellte Frage, ob und weshalb die Biomasseressourcen knapp werden, hängt v.a. vom Wechselspiel der verschiedenen Verwendungsarten (sowie den damit verbundenen Restriktionen) ab - und weniger von den Gesamtmengen der Ressourcen! 24

25 Fazit Projekt «Erneuerbare Energien Aargau» Die Ziele der Energieszenarien in Bezug auf die erneuerbare Stromproduktion sind im Aargau erreichbar Bezüglich der erneuerbaren Wärme-und Treibstoffbereitstellung bestehen noch einige Fragen diese fliessen bei der Biomasse zusammen Generell tragen die verschiedenen Energieträger eine unterschiedliche Last bei der Umsetzung der Energiewende Die Biomasse bietet mit ihrer Komplexität vielfältige Möglichkeiten einen wichtigen Beitrag zur Energiewende zu leisten die Frage nach ihrer optimalen energetischen Nutzung bleibt aktuell jedoch unbeantwortet Gesamtsystembetrachtungen wie im vorliegenden Projekt sind aufwändig aber lehrreich und für eine optimale Ressourcennutzung unbedingt notwendig! 25

26 Entwicklungsrichtungen Rohstoffe und Nutzenergie -ein Ausblick fossil Legende?? = Strom = Wärme = Treibstoffe purpur = bisher türkis = in Zukunft erneuerbar lokal Ressourcenherkunft international 26

27 Fragen?... 27