Energiewende in Bayern Technische Potentiale, Netze und Speicher, Flächenverbrauch, Kosten und volkswirtschaftlicher Nutzen

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1 Energiewende in Bayern Technische Potentiale, Netze und Speicher, Flächenverbrauch, Kosten und volkswirtschaftlicher Nutzen Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner et al., FENES, OTH Regensburg Fachgespräch Netze und Speicher Bayerischer Landtag Maximilianeum München 23. Juni 2014 Inhalt 1) Notwendigkeit der Energiewende & Stand der Energiewende in Deutschland 2) Technische Potentiale erneuerbarer Energien in Bayern - genutzt, geplant, ungenutzt 3) Netze und Speicher: Versorgungssicherheit, Stromtrassen, Preiszonen, Speicherbedarf, Speichertechnologien 4) Stromwende in Bayern: Ökologisches Kriterium Flächenverbrauch Wind und PV am Effizientesten 5) Kostenvergleich Stromerzeugung und volkswirtschaftliche Kosten Energiewende lohnt sich über Generationen 6) Schlussfolgerungen für Bayern Energiewende ist machbar Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 2

2 Grundgesetz: Schutz der natürlichen Lebensgrundlagen Artikel 20a: Der Staat schützt auch in Verantwortung für die künftigen Generationen die natürlichen Lebensgrundlagen. Artikel 14(2): Eigentum verpflichtet. Sein Gebrauch soll zugleich dem Wohle der Allgemeinheit dienen. Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 3 Die Wirtschaft ist & bleibt eine 100% Tochterfirma der Umwelt Quelle: Getty Images, Autobahnkreuz Deggendorf 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 4

3 Energiebedingte Emissionen zw und 2010 Energiewende Nicht ob, sondern wann Quelle: National Oceanic and Atmospheric Administration Washington D. C., 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 5 Natürlicher vs. menschengemachter Klimawandel CO 2 -Konzentration und Temperatur im Laufe der Jahrtausende Jahrtausende vor Heute Quelle: nach Petit et al Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 6

4 Das Ende des fossilen Zeitalters bringt die Energieversorgung wieder an die Oberfläche Vereinfachte Darstellung aller fossiler Quellen Energieeffizienz Wind Solar Verbrauch Wind Solar Wasser Biomasse Wasser Biomasse Zeit Oberirdisch Oberirdisch Unterirdisch Energiewende = Erneuerbare Energien und Energieeffizienz Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 7 regenerative Energien, wie Sonne, Wasser oder Wind können auch langfristig nicht mehr als 4 % unseres Strombedarfs decken. (2013: 25%) Badenwerk Karlsruhe * Bayernwerk München * EVS Stuttgart * Isar-Amperwerke München * Neckarwerke Esslingen * PreussenElektra Hannover * RWE Energie Essen * TWS Stuttgart * VEW Dortmund Anzeige SZ 1993 Nr. 152 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 8 8

5 Energiewende = Stromwende + Wärmewende + Mobilitätswende Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 9 Primärenergie halbieren ist möglich Primär-, End- und Nutzenergie in Deutschland Quelle: Sterner, Stadler, 2014, Daten aus BMU Langfristszenarien 2012 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 10

6 Stromwende in Bayern Ist das technisch möglich? Potentiale & Versorgungssicherheit Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 11 Strommix in Bayern Status Quo Bruttostromerzeugung 2012 (93,7 TWh) Quelle: Bayerisches Landesamt für Statistik und Datenverarbeitung, 2014 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 12

7 Technisches Potential Wasserkraft Geologisch gute Verhältnisse Ausreichend Wasserführung Stand 1926: Anlagen Stand 2013: Anlagen 2,9 GW, 13,3 TWh Potential für 3,2 GW, 14,6 TWh heute ausgeschöpft: ca. 91 % Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 13 Technisches Potential Wasserkraft Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 14

8 Technisches Potential Windkraft Auf entsprechender Höhe Erträge wie im Norden & Westen Ausgereifte Technologie, geringe Lärmemissionen, energetische Amortisation < 1 Jahr Stand 2013: 652 Anlagen, 1,12 GW Potential bei 1000 m Abstand (ca. 5 H) Auf 2% der Fläche (Vorgabe BWE) Potential für 41 GW, 80 TWh ca Anlagen heute ausgeschöpft: ca. 3 % Auf 22% der Fläche: 316 GW (+ Wald & Schutzgebiete Abb.) Auf 8 % der Fläche: 115 GW (Flächen ohne Restriktionen) Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 15 Technisches Potential Windkraft Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 16

9 Technisches Potential Photovoltaik Mit die besten Strahlungswerte in Deutschland Ausgereifte Technologie, PV-Module keine el.-magn. Strahlung, energetische Amortisation < 2-3 Jahre Stand 2013: 10,3 GW Potential konservativ (ohne Fassaden) Aufdach 28,7 GW, 28,7 TWh Freifläche 23,6 GW, 23,6 TWh Autobahnen, Schienenwege (110 m) heute ausgeschöpft: ca. 20 % Potential optimistisch (ohne Fassaden) Aufdach 48 GW, 48 TWh Freifläche 30 GW, 30 TWh Autobahnen, Schienenwege (110 m) Quelle: Fraunhofer IWES für BSW, 2011 Verteilung der installierten Photovoltaik Leistung in Deutschland (2010) Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 17 Technisches Potential Photovoltaik Quelle: Fraunhofer IWES für BSW, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 18

10 Technisches Potential Biomasse Rein Potential Energiepflanzen, Wald nicht enthalten Quelle Potential: StMWi Energiekonzept, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 19 Energiespeicher Wald Zuwachs gleich dem bay. Heizölverbrauch Fläche: Zuwachs: Energie: 2,56 Mio. Hektar ca. 26 Mio. m 3 / a = ca. 1 m Festmeter Holz pro Sekunde ca GWh entspricht ca Mio. l Heizöl bei rein energet. Nutzung (max % realistisch) bay. Heizölverbrauch ca Mio. l Gegenwert ca Mio. EUR Holz als Energie (bei 90 EUR / 100 l Heizöl) Speicherleistung ca MW (mehr als alle bay. AKWs 2013 noch MW) der Wald ist Bayerns größter Speicher Quelle: Bundeswaldinventur 2, 2012, FNR, Carmen ev, TUM, eigene Berechnungen Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 20

11 Technisches Potential Geothermie Quelle Potential: Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB), 2003 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 21 Erneuerbarer Anteil an der bay. Stromversorgung Grundlage: Energiekonzept, 85,4 TWh Bruttostromverbrauch (2009) Technisches Potential in Bayern vielfach ausreichend, um die Stromwende in Bayern zu vollziehen Quelle: vorhergehende Folien Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 22

12 Überschüsse & Defizite Flexibilitätsbedarf Speicherbedarf Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 23 Wind und Photovoltaik werden zur leitenden Größe Technologie und Markt danach ausrichten Nationaler Aktionsplan erneuerbare Energien: % EE-Anteil Quelle: IWES, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 24

13 Warum der Strom vom Norden in den Süden soll Windgeschwindigkeit Windenergieeinspeisung Leitungsauslastung Quelle: IAEW, 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 25 Wind & Solar schaffen Energiewende nicht alleine Wir brauchen Flexibilitäten 1. Hoch flexible Kraftwerke 2. Flexible Verbraucher 3. Stromnetze 4. Speicher Kurzzeit (Pumpsp., Batterien, Druckluft) Langzeit (Pumpsp., Gasnetz & -speicher) Wind Solar Power-to-Gas Gasspeicher Quelle: Sterner, IWES, 2010 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 26

14 Netzausbau elementar, aber nicht die finale Lösung Was lokal hergestellt und verbraucht wird, muss nicht transportiert werden Windenergie Photovoltaikanlagen Ballungszentrum Engpass Quelle: Ahmels, 2011, NEP 2012, Stand 08/12, eigene Ergänzungen Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 27 Fehlende Stromtrassen Netzengpässe Handel physikalisch beschränkt Strommärkte heute: Deutschland, Österreich und Luxemburg bilden ein gemeinsames Marktgebiet. Engpässe im Betrieb Ungeplante Stromflüsse 2011 & 12: Ringfluss von Ostdeutschland Polen CZ Bayern Quelle: entsoe, 2014, Technical Report - Bidding Zones Review Process Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 28

15 Fehlende Stromtrassen Netzengpässe Handel physik. beschränkt Marktanpassung Optimierter Vorschlag Dr. Christopher Breuer, IAEW RWTH Aachen Vorschlag Barbara Burstedde Optimaler Marktgebietszuschnitt weicht teilweise deutlich von aktuellen Grenzen ab Mehrfache Auftrennung der bestehenden großen Marktgebiete (bspw. Deutschland) möglich Quelle: Breuer, 2014, Burstedde, 2014 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 29 Keine Trassen Neue Marktordnung Effekt von zwei Strompreiszonen in Dtl. Preisanstieg Quelle: Frontier economics, 2014, Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 30

16 Ersatz von AKW in Süddeutschland große Herausforderung Kostengünstigste Lösung: Wind + PV + Gastechnologien Wind fördern, nicht bremsen (Mythen: Umzingelung, Rentabilität, Lärm) PV v. a. auf Dächern unterstützten (Mythen: Energie kommt nicht zurück, strahlt, brennt) Gaskraftwerke / Gasturbinen / KWK vorausschauend planen Stromtrassen notwendig: Wind Import, PV Export & Strompreiszonen vermeiden Quelle: ITE, 2012 (Gorshkov, Müller-Kirchenbauer) Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 31 Technisch & Wirtschaftl. Lösung allein reicht nicht Quelle: Gerhard Mester Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 32

17 Das Speicherproblem ist technisch gelöst Quelle: Sterner, Stadler, 2014 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 33 Entwicklung der Stromüberschüsse bis 100 % EE Quelle: Sterner, Stadler, 2014 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 34

18 Für alle Bereiche gibt es Speichertechnologien Quelle: Sterner, Stadler, 2014 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 35 Wärmespeicher über Power-to-Heat und KWK als kostengünstige Flexibilität (Strom Wärme) Quelle: N-Ergie 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 36

19 Pumpspeicher als effizienter Kurzzeitspeicher für Strom Problem: Standorte & Akzeptanz Quelle: Schluchseewerk, 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 37 Primärregelleistung mit Batteriekraftwerk Beispiel Stadtwerke WEMAG & Younicos AG - Größe 5 MW / 5 MWh Batteriepark - Technik Li-Ionen 20 Jahre Garantie von Samsung - Betreiber Stadtwerk Wemag - Standort Schwerin - Rendite (IRR) 6,5% - Eigenkapital IRR 17% - Inbetriebnahme Mitte 2014 Quelle: Younicos Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 38

20 Wie speichert die Natur Energie über lange Zeiträume? IWES, 2010 Chem. Energie (fossil, bio) Effizienz: ca. 1% Energiespeicherung Kernprozess: 1) Spalten von Wasser 2) H 2 reagiert mit CO 2 Quelle: Sterner, 2009 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 39 Power-to-Gas Das Original Energiespeicherung durch Kopplung von Strom- und Gasnetz Technische Nachbildung der Photosynthese Quelle: Quelle: Sterner, Sterner, Specht Specht et al, 2010 et al, 2010 Sterner, M. (2009): Bioenergy and renewable power methane in integrated 100% renewable energy systems. Limiting global warming by transforming energy systems. Kassel University, Dissertation. Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 40

21 Power-to-Gas als Langzeitspeicher Erste Anlagen von E.ON & Audi Technik auch aus Bay. Quelle: DVGW, Thüga, E-On, 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 41 Stromwende in Bayern Ist es ökologisch? Ein Kriterium: Flächenverbrauch Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 42

22 Flächenverbrauch für den Ersatz aller 4 bay. AKW Bruttostromerzeugung: 42,9 TWh (2013) Fläche Bayern: 7,1 Mio. ha Biogas Ertrag: 20 MWh / ha (Biomethan-Mais) Bedarf: 2,15 Mio. ha 30,4 % der Landesfläche Photovoltaik Ertrag: 3 ha / MW 1000 Volllaststunden 333 MWh / ha (PV-Freifläche 15 % Wirkungsgrad) Bedarf: 0,13 Mio. ha 1,8 % der Landesfläche Windenergie Ertrag: 3,44 ha / MW 1950 Volllaststunden 567 MWh / ha (Windparks) Bedarf: 0,076 Mio. ha 1,1 % der Landesfläche Wind Biogas(mais) Flächenbedarf exemplarisch, Nicht maßstabsgetreu PV Quelle: Sterner, eigene Berechnungen auf Basis der Potentiale, 2014 & DBFZ, 2008, Fraunhofer IWES, Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 43 Energiewende lohnt sich und kostet uns weniger als der konventionelle Pfad Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 44

23 2 ct Senkung 12 Mrd. Einsparung Erneuerbare senken Börsenstrompreis Merit-Order Ern. Energien Kernkraftwerke Braunkohle Steinkohle Erdgas Öl Erzielbarer Strompreis 8 ct/kwh Preise / Kapazitäten Stand 2012 Quelle: nach Kranner, Energiewirtschaftliche Tagesfragen 63. Jg. (2013) Heft, Prof. Dr. Karl, FAU Erlangen variable Stromerzeugungskosten in ct/kwh bei 5 GW erneuerbaren Energien erforderliche Leistung: Durchschnittsprei s konventionelle Erzeugung 4-6 ct/kwh Gewinn der Energiewirtschaft 70 GW Leistung in GW bei 40 GW erneuerbaren Energien Durchschnittspre is konventionelle Erzeugung 2-4 ct/kwh 4 ct/ kwh Gewinn der Energiewirtschaft 70 GW Leistung in GW 120 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 45 Mythos: Deutschland hat eine Stromlücke Genügend Kraftwerke vorhanden Im-/Export ausgeglichen Quelle: Agora Energiewende, Basis EEX Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 46

24 Mythos: Ökostrom ist teuer Industriestrompreis heute so günstig wie vor 10 Jahren Quelle: Stadtwerke Rosenheim 2014, Basis: EEX Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 47 Mythos: Ökostrom ist teuer Wind & Sonne gleichauf / am Günstigsten Nicht enthalten: Speicherkosten Externe Kosten (Entsorgung, CO 2 ) Wind PV Gas & Dampf Steinkohle Kernkraft Gestehungskosten für neue Kraftwerke in cent / kwh 2013 Einspeisevergütung England neues AKW: 11,5 ct / kwh für 35 Jahre, inflationsbereinigt Quelle: Agora 2013, mit Daten vom Energiewirtschaftlichen Institut zu Köln EWI Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 48

25 Mythos: Ökostrom ist teuer Vergleich mit Biogas & Geothermiestrom Nicht enthalten: Speicherkosten Externe Kosten (Entsorgung, CO 2 ) Wind PV Biogas (EEG) Geothermie (EEG) Gas & Dampf Steinkohle Kernkraft Gestehungskosten für neue Kraftwerke in cent / kwh 2013 Einspeisevergütung England neues AKW: 11,5 ct / kwh für 35 Jahre, inflationsbereinigt Quelle: Agora 2013, mit Daten vom Energiewirtschaftlichen Institut zu Köln EWI , EEG Nov Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 49 Entwicklung der Ölpreise Fossile Energie als Hauptpreistreiber nicht Wind & Sonne! Quelle: Tecson, 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 50

26 Entwicklung Energiemix Studie Geschäftsmodell Energiewende Quelle: Gerhardt et al., 2013 ( Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 51 Deutschland importiert für 100 Milliarden Primärenergie jedes Jahr, v. a. Kohle, Öl und Gas. In 10 Jahren verbrennen wir 1000 Mrd. Investition in EE & Infrastruktur (Netze + Speicher) ist eine attraktive Kapitalanlage Quelle: Gerhardt et al., 2013 ( Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 52

27 Energiewende lohnt sich Rendite 4 7 % bis 2050 Studie Geschäftsmodell Energiewende Quelle: Gerhardt et al., 2013 ( Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 53 Wege mit der Gesellschaft Energiewende als Gemeinschaftswerk Verhalten / Vorbild Gesellschaftliche Voraussetzungen Beteiligung Akzeptanz Quelle: Sterner, Pehnt, et al; Fahrplan Energiewende, 2012 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 54

28 Chance regionale Energiewende Heute: das Geld verlässt die Region fast vollständig Beispiel Nordhessen Geplanter Mix: 60% Wind 14% PV 5% Biomasse 8% Gas 13% Import Quelle: StadtwerkeUnion Nordhessen, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 55 Chance regionale Energiewende Regionale Wertschöpfung durch regionale Versorgung Geld bleibt in der Region und sichert Umsatz & Arbeitsplätze Quelle: StadtwerkeUnion Nordhessen, 2011 Partizipation schafft Akzeptanz und Wohlstand Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 56

29 Kernaussagen 1/2 Bayern hat genügend Potential an Erneuerbaren Energien, um sich selbst zu versorgen. Der kosteneffizienteste Weg, diese Potentiale zu erschließen, ist der Ausbau von Wind- und Wasserkraft, Photovoltaik und Stromnetzen. Alles was lokal erzeugt und verbraucht wird, muss nicht transportiert oder gespeichert werden. Das Land wird die Städte mitversorgen. Investitionen in erneuerbare Energien vor Ort sichern Arbeitsplätze, eine Partizipation der Bürger schafft Akzeptanz. Den grenzüberschreit. Netzausbau braucht Bayern nicht nur für den Import von Windenergie und die Versorgungssicherheit, sondern auch um die Strompreise stabil zu halten und überschüssigen Solarstrom zu exportieren. Sonderfall: dezentrale Wende & Verteilnetze. Stromspeicher werden derzeit nicht gebraucht und sind nicht rentabel, da in Bayern zunächst die Atomlücke zu schließen ist (ca. 50 %), bevor Überschüsse im großen Maße entstehen. Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 57 Kernaussagen 2/2 Die Energiewende ist generationenübergreifend ein lohnendes Geschäftsmodell mit einer volkswirtschaftlichen Rendite von 4 7 %. Die günstigste Art der Stromerzeugung mit neuen Anlagen ist die Windkraft an Land, die Wasserkraft und die Photovoltaik, teuerer sind derzeit neue Kernkraftwerke, Öl-, Gas-, Kohlekraftwerke, Biogasanlagen, Wind auf See und Tiefengeothermieanlagen. Der richtige Ansatz, um CO 2 -arme Technologien wie erneuerbare Energien oder Gastechnologien zu fördern, ist eine verursachergerechte Zuordnung der CO 2 -Schadenskosten: Entsorgung von Hausmüll ca / t vs. CO 2 Kauf ca. 100 / t vs. CO 2 - Entsorgung in der Atmosphäre 5 / t. Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 58

30 Weiterlesen Sterner, Stadler Energiespeicher 825 S., 400 Abb. Aug im Springer-Verlag Quelle: Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 59 Kontakt Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENES) Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg + 49 (0) michael.sterner a oth-regensburg.de Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 60

31 Backup Methoden zur Potentialbestimmung Wind + PV Holzpotential Naturverjüngung Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 61 Technisches Potential von Wind an Land in Deutschland Ausgangspunkt: bisherige Analysen basieren auf (pol. bedingten) heute existierenden Vorrangflächen Methodik (GIS = Geographische Informationssysteme) (DWD = Dt. Wetterdienst) Quelle: IWES, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 62

32 Technisches Potential von Wind an Land in Deutschland - Methodik Flächenauswahl Abstand zu Siedlungsflächen: 1000 m (ca. 5 H) Ausgeschlossene Flächen Nationalparks, Naturschutzgebiete, bebaute Flächen, Gewässer, Gletscher und Dauerschneegebiete oder in Gezeitenzonen liegende Flächen Untersuchte Flächen: 1. Flächen ohne Restriktionen landwirtschaftlich genutzte Flächen (nicht bewässertes Ackerland, Wiesen und Weiden, Obst und Beerenobstbestände, Weinbauflächen und landwirtschaftlich genutzte Flächen mit natürlicher Bodenbedeckung) sowie natürliche Flächen mit geringem Bodenbewuchs (natürliches Grünland, Heiden und Moorheiden und Flächen mit spärlicher Vegetation) 2. Flächen in Wäldern Laubwald, Nadelwald, Mischwald und Wald-Strauchübergangsformen 3. Flächen in Schutzgebieten Landschaftsschutzgebiet, Naturparks Biosphärenreservate sowie Fauna- und Flora- Habitate Quelle: IWES, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 63 Technisches Potential von Wind an Land in Dtl. Methodik Anlagenplatzierung und Flächenauswahl Platzierung der Windenergieanlagen (WEA): 1. Platzierung der WEA auf dem Rasterfeld mit besten Windbedingungen 2. Löschung aller Freiflächen innerhalb des vorgegebenen Abstands (4 x Rotordurchmesser) 3. Platzierung der nächsten WEA am Standort mit den besten Windbedingungen 4. Platzierung der WEA endet, wenn verfügbaren Flächen besetzt sind Ertragserrechnung 1. Standard WEA mit 3 MW 2. Nabenhöhe standortabh m 3. Rotor/Generatorverhältnis 2,6-3,5 m /kw 4. Mindest-Volllaststunden: 1600 h 5. Verlustabzug: Aerodyn. Verluste -10%; Nichtverfügbarkeit -3%; Quelle: IWES, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 64

33 Technisches Potential von Wind an Land in Dtl. Nutzbare Fläche in km je Bundesland Bayern km Anteil der nutzbaren Fläche an der Gesamtfläche in Prozent nicht nutzbar Quelle: IWES, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 65 Technisches Potential von Wind an Land in Dtl. Auf 8% der Fläche ohne Restriktionen (ohne Wald und Schutzgebiete) ca Anlagen der 3 MW-Klasse Potential für 722 GW Auf 22% der Fläche (plus Wald und Schutzgebiete) Potential für ca GW Auf 2% der Fläche (Vorgabe BWE) Potential für 189 GW Ertrag ca. 390 TWh el (= 65% des heutigen Bruttostromverbrauchs von 603 TWh el ) Quelle: IWES, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 66

34 Technisches Potential von Wind an Land in Dtl. Ergebnisse nach Bundesländer in GW in GW Zum Vergleich: Strombedarf BRD: ca. 600 TWh, Bayern: ca. 85 TWh Quelle: IWES, 2011 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 67 Technisches Potential der Photovoltaik in Bayern Studie des Fraunhofer IWES 1/4 Gesamt: - Dächer 28,7 GW - Freiflächen entlang von Autobahnen und Schienenwegen 23,6 GW) Allgemeines Kriterium: - Modulwirkungsgrad 14% - ist für die Zukunft als konservativ einzustufen Kriterien für Dachflächen: - Anteil Dachflächen an Siedlungs-/Industrieflächen (aus Corine-Land-Cover) 10% - Anteil Schrägdächer an Siedlungsdächern 90% - Anteil Schrägdächer an Industriedächern 30% - Installationsdichte auf Schrägdächern 90% - Installationsdichte auf Flachdächern 33% - Anteil nutzbarer Schrägdächer aufgrund der Ausrichtung 56% (+/- 100 Abweichung von Süden bei Gleichverteilung der Dachfirste) Quelle: IWES, Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 68

35 Technisches Potential der Photovoltaik in Bayern Studie des Fraunhofer IWES 2/4 Quelle: IWES, Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 69 Technisches Potential der Photovoltaik in Bayern Studie des Fraunhofer IWES 3/4 Kriterien für Freiflächen: - Nutzbare Flächenkategorien in einem Streifen von 110m rechts und links entlang von Autobahnen und Schienenwegen - Straßen-, Eisenbahnnetze und funktionell zugeordnete Flächen (23,56 / 97,04) - Abbauflächen (9,49 / 26,12) - Deponien und Abraumhalden (4,68 / 10,24) - Nicht bewässertes Ackerland (1.585,84 / 3.016,54) - Wiesen und Weiden (335,02 / 998,30) - Landwirtschaftlich genutztes Land mit Flächen natürlicher Bodenbedeckung von signifikanter Größe (85,80 / 257,19) - Natürliches Grünland (8,09 / 13,44), Heiden und Moorheiden (1,11 / 3,13) - Felsflächen ohne Vegetation (0 / 1,39) - Flächen mit spärlicher Vegetation (0,90 / 3,18), Salzwiesen (0 / 1,68) - Anteil tatsächlich nutzbarer Flächen innerhalb obiger Kategorien 50% (wegen Verschattung, Hangneigung usw.) - Installationsdichte der PV-Anlagen auf Freiflächen 33% Quelle: IWES, Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 70

36 Technisches Potential der Photovoltaik in Bayern Studie des Fraunhofer IWES 4/4 Quelle: IWES, Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 71 Technisches Potential der Biomasse Holz erweiterbar Viel ungenutzt Großes Potential in Wald-Wild-Gleichgewicht Nutzung - Laut Waldinventur nur 61 % des Zuwachses genutzt Nachwachsender Rohstoff Holz: - Natürlich Naturverjüngung fast kostenlos bis auf Waldpflege - Künstlich Anpflanzung Kosten: ca / ha ( Pflanzen, 400 m Zaun) Verbliebener Zuwachs 34% Natürl. Mortalität 5% Nutzung in Bayern 61% Vorteile eines Gleichgewichts von Wild & Wald: Mehr Ertrag, mehr Energie (ca % mehr Zuwachs) Mehr kostenloser Klimaschutz Robustere Wälder gegen Klimawandel Mehr kostenloser Hochwasserschutz Mehr Biodiversität Weniger Wildunfälle, Besserer Schutz für Tiere Geringere Personen- und Sachschaden Quellen: LWF Wissen 49, 2007, Hothorn et al., 2012 (LMU), StMELF, , Carmen e. V., 2013 Prof. Dr. Sterner, OTHR, S. 72

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