Perspektiven der Energieerzeugung für die Zeit nach dem Erdöl

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1 Perspektiven der Energieerzeugung, Neubiberg, 15. Dezember 2011 Perspektiven der Energieerzeugung für die Zeit nach dem Erdöl Dr. Werner Zittel Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Ottobrunn

2 Weltenergieversorgung Ölverfügbarkeit Erdgasverfügbarkeit Kohleverfügbarkeit Erneuerbare Energien Systembetrachtung

3 Weltenergieverbrauch 2010 (~12285 Mtoe) 1 Mtoe = 1 million tons oil equivalent Kohle 3,556 Mtoe Öl 4,028 Mtoe 28.9 % 32.8 % 1.9 % 2.4 % 0.5 % 10.2 % 23.3 % Gas 2,858 Mtoe Kernenergie 238 Mtoe *) (Strom) Wasserkraft 295 Mtoe *) (Strom) Sonstige Erneuerbare ~60Mtoe Biomasse ~1,250 Mtoe *) Umrechnung in Primärenergie ergibt: - Kernenergie 626 Mtoe, - Wasserkraft 776 Mtoe, - sonst. Erneuerbare~160 Mtoe Sonstige Erneuerbare: Windenergie ~425 TWh el Solarstrom ~ 35 TWh el Solarwärme ~ 150 TWh Erdwärme ~ 85 TWh el Source: BP Statistical Review of World Energy 2011 LBST estimate based on WEO 2010, GWEC 2011, EPIA 2011, ESTIC 2011

4 Weltenergieversorgung 2010 Treibende Kräfte der künftigen Energieversorgung - begrenzte Senken (Klimawandel) - begrenzte Quellen (Ressourcen) Thesen zur künftigen Energieversorgung

5 Weltweite CO 2 -Emissionen Mt CO

6 Weltweite CO 2 -Emissionen Mt CO Rezession Rezession Rezession

7 Unaufgelöster Widerspruch der Energieversorgung Mtoe/a (Millionen Tonnen Öläquivalent/Jahr) Business-as-usual: notwendig für Wirtschaftswachtum sonstige Kohle 5000 Gas Öl Emissionsreduktion: Notwendig für Klimaschutz Jahr Source: BP Statistical Review of World Energy

8 Deutschland: Treibhausgasemissionen (Mio t CO 2 /a) -40% -20% Dez-11 Emissionen je Einwohner Nur CO 2 12 t/ew 10 t/ew Alle THG 14 t/ew 11,3 t/ew

9 Ölverfügbarkeit Erdgasverfügbarkeit Kohleverfügbarkeit Erneuerbare Energien Systembetrachtung

10 Nachgewiesene Reserven (berichtete Reserven) Gb Middle East Former Soviet Union S. & Cent. America USA Rest of World Oil Sands Quelle: BP Statistical Review of World Energy

11 Warnende Aussagen zu einer Erdölverknappung We are now facing a global energy crisis. I know you ve heard this before, but this time it s for real. Hiroyuki Yoshino, CEO Honda December 1998 My forecast is that between 2000 and 2005 the world will be reaching peak production from our known fields, and after that, output will decline. Franco Bernabe, Ex-ECO ENI 1999 We should leave the oil before the oil leaves us Fatih Birol, Chief Economist, International Energy Agency 2008

12 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 R/P ist nicht relevant sondern Fördermaximum Mt/a (Mio. Tonnen Öl/Jahr) Beispiel R/P = 40 Jahre R/P=

13 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 Mt/a (Mio. Tonnen Öl/Jahr) R/P ist nicht relevant sondern Fördermaximum Beispiel R/P = 40 Jahre R/P=

14 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 Mt/a (Mio. Tonnen Öl/Jahr) R/P ist nicht relevant sondern Fördermaximum Beispiel R/P = 40 Jahre R/P=

15 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 Mt/a (Mio. Tonnen Öl/Jahr) R/P ist nicht relevant sondern Fördermaximum Beispiel R/P = 40 Jahre R/P=60 Jahre R/P=

16 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 Funde sind fundamental, nicht berichtete Reserven ( backdating of reserves ) Gigabarrel/Jahr Ölfunde

17 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 Funde sind fundamental, nicht berichtete Reserven ( backdating of reserves ) Gigabarrel/Jahr Ölfunde Campbell

18 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 Funde sind fundamental, nicht berichtete Reserven ( backdating of reserves ) Gigabarrel/Jahr Ölfunde Ölförderung Campbell

19 The World s Oil Supply C.J. Campbell, J. Laherrere, Petroconsultants 1995 Funde sind fundamental, nicht berichtete Reserven ( backdating of reserves ) Gigabarrel/Jahr Ölfunde Ölförderung Tiefsee + Kaps. Meer Campbell

20 Warum wachsen Reserven mit der Zeit? Schätzung des Geologen: Jahresberichte: So groß wie vertretbar ( probable reserves ) Nachgewiesene Reserven: Die Mengen, die mit bestehenden oder geplanten Anlagen gefördert werden können => Neue Fördersonden lassen die Reserven wachsen Öl Öl Erdoberfläche Öl Gas Wasser

21 Entwicklung der Ölförderung: Typisches Förderprofil eines Ölfeldes Ölförderung 1.tes Feld Zeit

22 Entwicklung der Ölförderung: Ausweitung der Förderung Ölförderung 2.tes Feld 1.tes Feld Zeit

23 Entwicklung der Ölförderung: Regionales Fördermaximum Ölförderung Fördermaximum 3.tes Feld 2.tes Feld 1.tes Feld Zeit

24 Entwicklung der Ölförderung: Verzögerung bei neuen Feldern Ölförderung Fördermaximum 3.tes Feld 2.tes Feld 1.tes Feld Zeit

25 Norwegen: Rohölförderung bis Ende 2010 Mio m Oseberg Troll Gullfaks Statfjord Ekofisk Year Data Source: NPD Analysis: LBST, December 2010 Phase 1: Pre-Peak Phase 2: Plateau Phase 3: Decline

26 Weltölförderung (Rohöl, Kondensat, NGL, Schweröl, Ölsand) Mb/Tag Kuwait 08 Weltölversorgung EIA Algerien 07 all liquids Iran 05 Saudi Arabien 05 Nigeria, Tschad 05 Russland 10 Mexiko 04 Katar 10 Dänemark, Equ. Guinea 04 Libyen 08 Jemen 01 Angola 08 Norwegen 01 VAE 08 Oman 01 Australien 2000 Großbritannien 99 Ekuador 99 Kolumbien 99 Venezuela (konv.+sco) 98/68 Argentinien 98 Malaysia 97 Gabun 97 Syrien 95 Indien 95 Ägypten 93 Alaska 89 Indonesien 77 Rumänien 76 Kanada (konv.) 74 USA (lower 48) 70 Deutschland 67 Österreich 55 Regionen evtl. nach oder am Fördermaximum: Ludwig-Bölkow Systemtechnik GmbH Aserbaidschan Kasachstan Thailand, Sudan, Pakistan Irak Neutrale Zone Brasilien China Golf v. Mexiko (USA) Jahr Datenquelle: Österreich, Deutschland, USA, Kanada, Niederlande, UK, Norwegen, Dänemark, Saudi Arabien, Braslien, Mexiko: Statistiken nationaler Behörden/Firmen; Für andere Staaten US-EIA, soweit verfügbar Daten aus Jan-Sep extrapoliert bzw. für einige Staaten LBST-Schätzung Historische Zahlen bis 1970 bzw. für manche Staaten bis 2005: IHS-Energy soweit nicht aus oben genannten Quellen ermittelt; Analyse LBST Nov 2011

27 Weltölförderung (Rohöl, Kondensat, NGL, Schweröl, Ölsand) Mb/Tag Kuwait 08 Weltölversorgung EIA Algerien 07 all liquids Iran 05 Saudi Arabien 05 Nigeria, Tschad 05 Russland 10 Mexiko 04 Katar 10 Dänemark, Equ. Guinea 04 Libyen 08 Jemen 01 Angola 08 Norwegen 01 VAE 08 Oman 01 Australien 2000 Großbritannien 99 Ekuador 99 Kolumbien 99 Venezuela (konv.+sco) 98/68 Argentinien 98 Malaysia 97 Gabun 97 Syrien 95 Indien 95 Ägypten 93 Alaska 89 Indonesien 77 Rumänien 76 Kanada (konv.) 74 USA (lower 48) 70 Deutschland 67 Österreich 55 Regionen evtl. nach oder am Fördermaximum: Ludwig-Bölkow Systemtechnik GmbH Schweröl, SCO, Bitumen (Kanada) Aserbaidschan Kasachstan Thailand, Sudan, Pakistan Irak Neutrale Zone Brasilien China Golf v. Mexiko (USA) Jahr Datenquelle: Österreich, Deutschland, USA, Kanada, Niederlande, UK, Norwegen, Dänemark, Saudi Arabien, Braslien, Mexiko: Statistiken nationaler Behörden/Firmen; Für andere Staaten US-EIA, soweit verfügbar Daten aus Jan-Sep extrapoliert bzw. für einige Staaten LBST-Schätzung Historische Zahlen bis 1970 bzw. für manche Staaten bis 2005: IHS-Energy soweit nicht aus oben genannten Quellen ermittelt; Analyse LBST Nov 2011

28 Weltölförderung (Rohöl, Kondensat, NGL, Schweröl, Ölsand) Mb/Tag Kuwait 08 Weltölversorgung EIA Algerien 07 all liquids Iran 05 Saudi Arabien 05 Nigeria, Tschad 05 Russland 10 Mexiko 04 Katar 10 Dänemark, Equ. Guinea 04 Libyen 08 Jemen 01 Angola 08 Norwegen 01 VAE 08 Oman 01 Australien 2000 Großbritannien 99 Ekuador 99 Kolumbien 99 Venezuela (konv.+sco) 98/68 Argentinien 98 Malaysia 97 Gabun 97 Syrien 95 Indien 95 Ägypten 93 Alaska 89 Indonesien 77 Rumänien 76 Kanada (konv.) 74 USA (lower 48) 70 Deutschland 67 Österreich 55 Regionen evtl. nach oder am Fördermaximum: Ludwig-Bölkow Systemtechnik GmbH Biogene Kraftstoffe + Raffineriegewinne Regionen vor dem Fördermaximum: NGL Schweröl, SCO, Bitumen (Kanada) Aserbaidschan Kasachstan Thailand, Sudan, Pakistan Irak Neutrale Zone Brasilien China Golf v. Mexiko (USA) Jahr Datenquelle: Österreich, Deutschland, USA, Kanada, Niederlande, UK, Norwegen, Dänemark, Saudi Arabien, Braslien, Mexiko: Statistiken nationaler Behörden/Firmen; Für andere Staaten US-EIA, soweit verfügbar Daten aus Jan-Sep extrapoliert bzw. für einige Staaten LBST-Schätzung Historische Zahlen bis 1970 bzw. für manche Staaten bis 2005: IHS-Energy soweit nicht aus oben genannten Quellen ermittelt; Analyse LBST Nov 2011

29 Entwicklung des Ölpreises US First Purchase Price (nominal) US First Purchase Price (real) Nymex Monatsendwerte (nominal) $/Barrel real($ 2007 ) nominal Year Quelle: Die Monatswerte des US First Purchase Price wurde den Internetseiten des US DoE entonommen. Die Daten vor 1974 wurden durch Anpassung der Datensätze für 1974 aus BP Statistical Review of World Energy errechnet. Die näherungsweise Umrechnung in reale Preise erfolgte durch die LBST anhand von jährlichen US-Inflationsraten aus Die Nymex Monatsendwerte wurden entnommen

30 Shell Ölförderung kb/tag Enterprise Rest of World USA Bitumen/SCO Russia Europe Source: quarterly reports, Shell Year

31 Shell Ölförderung kb/tag Enterprise Rest of World USA Bitumen/SCO Russia Europe E&P Ausgaben (Mrd. $) E&P Ausgaben Source: quarterly reports, Shell Year 0

32 Ölförderung der größten westlichen Ölfirmen Mb/day Unocal Texaco ConocoPhillips Eni Repsol ChevronTexaco 8 Total 6 Amoco 50% TNK Arco BP Enterprise 4 Shell 2 Mobil 0 Exxon ExxonMobil Quelle: Quartalsberichte bis August 2011 Jahr

33 Weltölförderung (Rohöl, Kondensat, NGL, Schweröl, Ölsand) Mb/Tag World Oil Production EIA all liquids (incl. Processing gains) WEO 2004 WEO 2007 WEO 2009 WEO 2010 WEO 2011-conventional Jahr Datenquelle: Österreich, Deutschland, USA, Kanada, Niederlande, UK, Norwegen, Dänemark, Saudi Arabien, Braslien: Statistiken nationaler Behörden/Firmen; Für andere Staaten US-EIA, soweit verfügbar. Für die verbleibenden Staaten BP Statistical Review und LBST-Schätzung Historische Zahlen bis 1970 bzw. für manche Staaten bis 2005: IHS-Energy soweit nicht aus oben genannten Quellen ermittelt; Analyse LBST November 2011

34 Kanadische Teersande - Die Zukunft der Ölförderung?

35 Ölförderung und Projekte aus kanadischen Ölsanden kb/tag Produktion (Bitumen+SCO) In-situ mining In-situ mining In-situ mining announced application disclosed approved construction production probable possible proven Source: Existing and proposed Canadian Commercial Oil Sand Projects, R.B. Dunbar, June 2007 Production from NEB, Nov 2011

36 Jimmi Leon, Bloomberg Vancouver Sun:

37 Die Exporte gehen schneller zurück als die Förderung Kb/Tag Saudi Arabien Exporte Verbrauch Iran Exporte Verbrauch Venezuela Mexiko Exporte Verbrauch Quelle: BP Statistical Review

38 Förderung - Eigenverbrauch - Exporte Kb/Tag 7500 China Verbrauch Förderung Importe Quelle: BP 2010; Analyse: LBST

39 Ölförderung in Deutschland Mb/Tag Deutschland - Ölförderung onshore offshore Jahr

40 Es könnte sein, dass Deutschland 2030 nur noch unbedeutend Öl importiert Mb/Tag 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 Deutschland Ölförderung Ölverbrauch ? Jahr

41 Ölverfügbarkeit Erdgasverfügbarkeit Kohleverfügbarkeit Erneuerbare Energien Systembetrachtung

42 Die Gasförderung in Großbritannien Mrd. m 3 /Jahr Vergangenheit Projektion Jede Fläche entspricht Dem Beitrag aller neu Erschlossenen Felder eines Jahres Noch zu entdecken 40 20? Jahr Historische Daten: DTI, Februar2009, Extrapolation: LBST

43 Die Gasversorgung von OECD Europa Mrd. m 3 /a Sonst. Länder Deutschland Italien Niederlande UK Jahr Historical data: OECD 2008, DTI 2010, NPD 2011, BP 2010; Forecast: LBST 2009

44 Die Gasversorgung von OECD Europa Mrd. m 3 /a Importe aus GUS, Nordafrika (bis 2020 konst, Danach 3% p.a.) Neue Importe? Sonst. Länder Deutschland Italien Niederlande UK Jahr Historical data: OECD 2008, DTI 2010, NPD 2011, BP 2010; Forecast: LBST 2009

45 Cts/kWh

46 Ölverfügbarkeit Erdgasverfügbarkeit Kohleverfügbarkeit Erneuerbare Energien Systembetrachtung

47 Mrd.Tonnen Steinkohle Hartbraunkohle Hartkohle Weichbraunkohle R/P=410 Jahre R/P=130 Jahre -50% Jahr Quelle: WEC 1989, 1992, 1995, 1998, 2001, 2004, 2007, 2009

48 Mrd.Tonnen Steinkohle Hartbraunkohle Hartkohle Weichbraunkohle Förderung R/P=410 Jahre R/P=130 Jahre -50% Jahr Quelle: WEC 1989, 1992, 1995, 1998, 2001, 2004, 2007, 2009

49 Weltkohlereserven Mrd. Tonnen Weichbraunkohle Hartbraunkohle Steinkohle und Anthrazit Förderung 2007 (x 100) Förderung 2009 (x 100) 1998 Jahreszahl der letzten Datenkorrektur USA RF China Indien Australien Südafrika Ukraine Kasachstan Polen Brasilien Deutschland Kolumbien Kanada Tschechien Indonesien Türkei Griechenland Ungarn Pakistan Bulgarien _Thailand Mexiko Nordkorea Serbia Quelle: World Energy Council 2009, BP 2010 Analyse LBST 2010

50 Kohleförderung in Großbritannien, Deutschland und Japan QuelleHoek, Zittel, Schindler, Aleklett 2010

51 Kohleförderung in Europa Mio. Tonnen Türkei Griechenland Polen Weichbraunkohle Hartkohle 800 Deutschland UK F Tschech. Polen Deutschland Quelle: Kohlewirtschaftsverband e.v.

52 Kohleexporte und importe von China Mt Coal imports from Other South Africa Russia Indonesia Australia Coal exports to EU Japan S. Korea Taiwan Other Coal Imports Quelle: Verband der Kohleimporteure 2010 Coal Exports

53 Entwicklung der Kohleexporte und importe seit 2001 Mrd. Tonnen 800 Netto-Exporte Netto-Importe Jahr Quelle: Verband der Kohleimporteure 2010 Australien China Indien Japan EU 27 sonstige Nordamerika Südafrika Kolumbien GUS Indonesien

54 Weltkohlereserven Mrd. Tonnen Weichbraunkohle Hartbraunkohle Steinkohle und Anthrazit Förderung 2007 (x 100) Förderung 2009 (x 100) 1998 Jahreszahl der letzten Datenkorrektur USA RF China Indien Australien Südafrika Ukraine Kasachstan Polen Brasilien Deutschland Kolumbien Kanada Tschechien Indonesien Türkei Griechenland Ungarn Pakistan Bulgarien _Thailand Mexiko Nordkorea Serbia Quelle: World Energy Council 2009, BP 2010 Analyse LBST 2010

55 /t Steinkohleimportpreise frei deutsche Grenze (BAFA=Quartalsmittelwerte; ARA= Monatsmittelwerte) BAFA ( /tske) BAFA ( /t) ARA ( /t) ARA=Amsterdam/Rotterdam/Antwerpen tske = Tonne Steinkohleeinheit (=0.84 Tonnen) Jahr2010 Quelle: Quartalszahlen : BAFA 2011/ Monatswerte 9/07-2/10: Global Coal Mai 2010 Umrechnung der ARA-Werte von $ in gemäß Umrechnungskurse zum Stichtag

56 These 1: Aussitzen ist keine Lösung Wir stehen am Beginn eines Strukturwandels der Energieversorgung, der zu einer Neuorientierung der gesamten Wirtschaft führen wird Energieverbrauch Kohle Erdgas Erdöl Quelle: AWEO 2006, LBST

57 Weltenergieversorgung 2009 Treibende Kräfte der künftigen Energieversorgung - begrenzte Senken (Klimawandel) - begrenzte Quellen (Ressourcen) - Regenerative Technologien Thesen zur künftigen Energieversorgung Mögliche Konsequenzen

58 Regenerative Stromerzeugung vs. Nukleare Stromerzeugung TWh/a Nuklearstrom Geothermie PV Wind Wasser Quelle: BP

59 Regenerative Stromerzeugung ohne Wasserkraft - weltweit TWh/a Geothermie PV Wind Wachstumsrate 2009: Bruttostrom: -1,2% Nuklearenergie: -1,6% Wasserkraft: +1,2% Windenergie: +31% PV: +47% Quelle: BP

60 Installierte Windenergie-Leistung weltweit GW Sonstige Staaten Niederlande Japan Dänemark Portugal Kanada Italien UK Frankreich Indien Spanien Deutschland USA China Quelle: BP

61 Installierte Fotovoltaik-Leistung weltweit (und mittl. Zuwachsrate seit 2000) GW Sonstige Staaten Südkorea (~65% p.a.) Belgien (~230% p.a. seit 2005) China (~25% p.a.) Frankreich (~150% p.a.) Tschechien (~690% p.a. seit 2007) USA (~34% p.a.) Italien (~70% p.a.) Japan (~27% p.a.) Spanien (~110% p.a.) Deutschland (~70% p.a.) Quelle: BP

62 Extrapolation bis 2020 bei konstanter Zuwachsrate von weltweit TWh/a Quelle: BP 2011, Projektion LBST Nuklearstrom Geothermie PV Wind Wasser Bruttostromerzeugung Wachstumsrate 2009: Bruttostrom: -1,2% Nuklearenergie: -1,6% Wasserkraft: +1,2% Windenergie: +31% PV: +47%

63 Weltenergieversorgung 2009 Treibende Kräfte der künftigen Energieversorgung - begrenzte Senken (Klimawandel) - begrenzte Quellen (Ressourcen) - Regenerative Technologien Thesen zur künftigen Energieversorgung Mögliche Konsequenzen

64 Thesen zur künftigen Energieversorgung These 1: Aussitzen ist keine Lösung Wir stehen am Beginn eines Strukturwandels der Energieversorgung, der zu einer Neuorientierung der gesamten Wirtschaft führen wird Energieverbrauch +?? Erneuerbare Energie Erdgas Kohle Erneuerbare Energie Erdöl Quelle: AWEO 2006, LBST nach der Neujustierung des Energiekompasses wird jede Investition in richtige Technologie gehen Energieeffizienz wird wichtig

65 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 2: Die Energiezukunft ist Strom dominiert Erneuerbare Kohle Erdgas Erdöl Erneuerbare Strom als Primärenergie (Sonne, Wind, Wasser) Biomasse, Geothermie Kraftstoff Quelle: AWEO 2006, LBST Fossile Energieträger Strom Regenerativer Strom hat andere Eigenschaften als fossile Energieträger: schwerer speicherbar starrere Kopplung zwischen Erzeugung und Verbrauch

66 Thesen zur künftigen Energieversorgung These 1: Aussitzen ist keine Lösung These 2: Die Energiezukunft ist Strom dominiert These 3: Biomasse ist keine Lösung für den Verkehr - Das Potenzial der Biomasse ist begrenzt These 4: Der Verkehrsbereich wird stromabhängig These 5: Wir müssen runter vom hohen Energieverbrauch

67 Fokussierung auf Deutschland

68 Deutschland: Treibhausgasemissionen (Mio t CO 2 /a) -40% -20% Dez-11 Emissionen je Einwohner Nur CO 2 12 t/ew 10 t/ew Alle THG 14 t/ew 11,3 t/ew

69 Quelle: H. Foth 2011

70 Primärenergieverbrauch Deutschland PJ Nuklear Erdgas Erneuerbare Energie CO t CO Mineralöl Braunkohle Steinkohle Quelle: AG Energiebilanzen, Feb 2010 CO2-Emissionen : BMU; 2009/10: eig. Berechnung

71 Primärenergieverbrauch Deutschland PJ Erneuerbare Energie Nuklear CO Erdgas 2 Mineralöl Braunkohle Steinkohle Quelle: AG Energiebilanzen, Feb 2011 CO2-Emissionen : BMU; 2009/10: eig. Berechnung 1000 t CO % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Endenergie Verluste Kraftstoffe Wärme Strom Endenergie

72 Stromerzeugung aus Erneuerbaren in Deutschland TWh/a % Quelle: BMU 2011 Nuklearstrom Biogas Biomasse PV Wind Wasser Strommix 2010 Braunkohle Kernenergie Steinkohle Erdgas Mineralöl Erneuerbare Sonstige 17%

73 Energieeinspeisegesetz in Deutschland Zielsetzung: - Lösung des Henne-Ei Problems der Einführungskosten - Beschleunigung der Kostenreduktion - Erhöhung des Anteils der reg. Stromerzeugung - Schaffung von heimischen Arbeitsplätzen Ergebnisse (Zwischenbilanz) - Kostenreduktion Windenergie um 10% bei Produktionsverdoppelung - Windstromerzeugung von 71 GWh (1990) auf ca GWh (2010) - Kostenreduktion PV von Euro/kW (1990) auf ~2.000 Euro/kW (2011) - Solarstromerzeugung von 1 GWh (1990) auf ~ GWh (2010) Ende 2010 waren in Deutschland ca Personen in Reg-Branche beschäftigt sein

74 Monetäre Aspekte der Reg-Förderung Differenzkosten 2010: ca. 8 Mrd. Euro Vermiedene Brennstoffimporte ca. 5,1 Mrd. Euro Merrit-Order Effekt (Senkung des Börsenpreises) ca. 3,5-4,0 Mrd. Euro (Basis 2008) Vermiedene Umwelt- und Gesundheitskosten ca. 8 Mrd. Euro + Beschäftigungseffekte + Investitionsanreize + Gewerbesteuereinnahmen

75

76 Lernkurve Silizium Solarmodule Quelle: Willecke, Fraunhofer ISE 2010

77 Stromgestehungskosten PV-Anlage Cts/kWh Systempreis Dachanlage 4500 /kw Laufzeit 20a Volllaststunden 800 h/a Zinssatz 8% p.a. Systempreis Freiflächenanlage 2500 /kw Laufzeit 30a Volllaststunden 1100 h/a Zinssatz 4% p.a.

78 Kostenentwicklung von Energietechnologien und Stromverbrauch Stromkosten (Industrie)

79 Einspeisevergütung nach EEG in cts/kwh auf Gebäuden Netzeinspeisung bis 30 kw 28,74 24,43 Eigenverbauch bis max.30% 12,36 8,05 Eigenverbrauch mehr als 30 % 16,74 12,43 Netzeinspeisung kw 27,33 23,23 Eigenverbauch bis max.30% 10,95 6,85 Eigenverbrauch mehr als 30 % 15,33 11,23 Netzeinspeisung ( kw) 25,86 21,98 Eigenverbauch bis max.30% 9,48 5,6 Eigenverbrauch mehr als 30 % 13,86 9,98 Netzeinspeisung ( kw) 25,86 21,98 Netzeinspeisung > 1000 kw 21,56 18,31 Freiflächenanlagen Versiegelte od. Konversionsflächen 22,07 18,76 Sonstige Freiflächen 21,11 17,94

80 Konzeption zur Maximierung des Eigenverbrauchs PV-Module Wechselrichter Zähler Steuer einheit Stromspeicher Häusliche Verbraucher Quelle: Solarworld

81 Windenergienutzung

82 Installierte Windenergie-Leistung in Deutschland GW Quelle: BP

83 Windenergienutzung Trends: Offshore Anlagen (Volllastunden > 4000 h/a) Binnenland höhere Anlagen (~140 m Nabenhöhe) (Volllaststunden > 3000 h/a) Glättung der Angebotskurven

84 Offshore Wind Farm Projects in the North Sea kurz vor Vergabe OWP und Trasse gen. OWP genehmigt OWP beantragt OWP-Projekt ruht Borkum 2nd row 24 Borkum 1st row Helgoland 2nd row Helgoland 1st row ALPHA VENTUS / DOTI 2 Amrumbank West 3 Austerngrund 4 Bard Offshore I 5 Borkum Riffgat 6 Borkum Riffgrund I 7 Borkum Riffgrund II 8 Borkum Riffgrund West 9 Butendiek 10 Dan-Tysk 11 Deutsche Bucht 12 GlobalTech I 13 Gode Wind 14 Hochsee Windpark Nordsee 15 Hochsee WP "He dreiht" 16 Meerwind Ost 17 Meerwind Süd 18 Nordergründe 19 Nördlicher Grund 20 Nordsee-Ost (Amrumbank) 21 North Sea Windpower 22 Sandbank Uthland 24 Ventotec Nord 1 25 Ventotec Nord 2 26 Weiße Bank ABB Group D b Slid Quelle: ABB 2011

85 Anbindung von BorWin1 an das deutsche Stromnetz Foto unten: Zur Verfügung gestellt von TenneT Leistung: 400 MW Länge: ca. 200 km (128 km See- / 75 km Landkabel) Erste Gleichstromanbindung eines Offshore-Windparks in Deutschland mit HVDC Light Betriebsbereit: 4. Quartal 2009 In Rekordzeit von 26 Monaten unter schwierigsten Bedingungen auf dem offenen Meer fertig gestellt ABB Group 2011 Quelle: ABB 2011

86 Thesen zur künftigen Energieversorgung These 2: Die Energiezukunft ist Strom dominiert (2) Konsequenzen - Umbau der Energieinfrastruktur - mehr dezentrale Elemente - Reduktion der Energietransportoptionen - Ferntransport - die Leistungsdichte wird geringer Beispiel: Pipeline GW; Stromleitung (HGÜ) ~ 5-6 GW Engere Kopplung von Energieerzeuger und Energieverbraucher => Innovationspotenzial: Netzregelung, Demand Side Management (DSM), Datenfernübertragung, Regelungstechnik, Auslastungsplanung, Optimierung etc.

87 Möglichkeiten der Anpassung verschiedene Energieträger mit unterschiedlichen Charakteristiken vermischen ( Virtuelles Kraftwerk ) Großräumige Vernetzung zur Minimierung der Fluktuationen Beeinflussung des Verbrauchs (Demand Side Management) Anpassung des Bedarfs (Suffizienz, Lebensstil) Große Rolle der Energiespeicherung

88 Eon Netz Januar Februar 2007 F. Crotogino, R. Hamelmann, KBB

89 F. Crotogino, R. Hamelmann, KBB

90 Netzlastgänge Juli 2011 (Solar/Wind nur bis 4. Juli) Erdgas Braunkohle Kernenergie Dezember 2011 Windenergie November 2011

91 Deutschland-Szenario: 100% regenerative Stromerzeugung GW Jan. Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Windkraft Biomasse stromgeführt Biomasse wärmegeführt Photovoltaik Wasserkraft Tagesarbeit in GWh/d Tag des Jahres V. Quaschning, 2000

92 Anpassungsmöglichkeiten Lastmanagement anpassen Erzeugung: Kraftwerksregelung an EE-Prognosen anpassen Verbrauch: Verbraucher über Strompreis steuern (z.b. Efz, Wärmepumpen, Kühlung/Klimatisierung) Großräumiger Ausgleich der Fluktuationen (Netzausbau regional, national, europäisch) Speicher Kurzzeit: Druckluft, Pumpspeicher, Batterien Langzeit: chem. Speicher (H2 oder Methan) Verbindung mit Kraftstoffsektor Elektromobilität (ÖV, IV) Erdgasfahrzeuge Brennstoffzellenfahrzeuge (Wasserstoff)

93 Speicher / Kraftstoffe (synthetisches Methan aus CO 2 und H 2 ) Quelle: FVEE 2010

94 Speicher / Kraftstoffe (Wassstoff) Brennstoffzelle H 2 speicher Quelle: stark verändert nach FVEE 2010

95 Quelle: Enertrag 2011

96 Hybridkraftwerk Quelle: Enertrag 2011

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99 Thesen zur künftigen Energieversorgung These 3: Biomasse ist keine Lösung für den Verkehr - Das Potenzial der Biomasse ist begrenzt Jahresertrag an Kraftstoff je Hektar Fläche Ertrag [GJ KS /(ha a)] Quelle: LBST Kraftstoffe aus Biomasse Wasserstoff aus PV / Wind Nutzungskonkurrenz (Nahrung, Baumaterial, unterschiedliche energetische Nutzung) Klimaveränderung (Reduktion landwirtschaftliche Nutzflächen) Wasserbedarf (Mensch, Nahrungsmittel, Industrie, Energiepflanzen) Düngemitteleinsatz ist Energie- und Ressourcen-intensiv (Phosphorkreislauf) => vor allem im effizienten stationären Einsatz (Wärme; Strom-/Wärmekopplung) kaum im verlustträchtigen mobilen Bereich [evtl. regional/lokal bedeutsam, aber nicht global (z.b. Brasilien, Indonesien)]

100 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 4: Der Verkehrsbereich wird stromabhängig Entwicklungslinien: Verbrennungsmotor Hybridfahrzeug Plug-in Hybrid Fahrzeug Brennstoffzellen-Fahrzeug mit Wasserstoff hybridisiert? Elektrofahrzeug

101 Benzin Methanol LH2 H2 (700 MPa) Energiedichte mobiler Energiespeicher Wh/Liter H2 (drucklos) Pb-Akku Li-Akku H2 (20MPa) Quelle: LBST

102 Energiedichte mobiler Energiespeicher (ohne Tankstrukturen!) Wh/Liter H2 Pb-Akku Li-Akku H2 (20MPa) H2 (700 MPa) LH2 Methanol Benzin Quelle: LBST

103 Instrumente zur Befriedigung der Mobilitätsbedürfnisse Nahbereich Schuhe Fahrrad Pedelec Leichtfahrzeug Pkw Großraumfahrzeug Schienenfahrzeug Leichtelektrofahrzeuge Fernbereich Pkw? Großraumfahrzeug? Lkw? Schienenfahrzeug Flugzeuge? Schiffe?

104 Vielen Dank! Quelle: Verband der Kohleimporteure 2010 Source:

105 Szenario des Sachverständigenrates für Umweltfragen: 100% Erneuerbare Stromversorgung bis 2050

106 Quelle: H. Foth, SRU 2011

107 Quelle: H. Foth, SRU 2011

108 Quelle: H. Foth, SRU 2011

109 Quelle: H. Foth, SRU 2011

110 Szenario des Fachverbandes Erneuerbare Energien: 100% Erneuerbarer Stromversorgung bis 2050

111 Entwicklung der in Deutschland installierten Leistung GWh Quelle: FVEE 2010

112 Entwicklung der Differenzkosten im Szenario 100% Quelle: FVEE 2010

113 Speicher Goldisthal: 12 Mio m³ Wasser, Fläche: m² =700 x 700 m. 350 m Höhenunterschied Leistung 1 GW 8 Stunden Vollastbetrieb = 8 GWh Li-Ionen Akkumulator: Energiedichte: ~200 Wh pro Liter Gesamtvolumen: m³ = 40m x 40m x 40 m Volumen: 1 ~1/200 LH2-Speicherung: 1 l = 2,36 kwh 8 GWh = 4 Mio Liter = 4000 m³ Umwandlungswirkungsgrad Strom -> LH2: ~ 50% Umwandlungswirkungsgrad LH2 -> Strom: ~ 80% Gesamtspeichervolumen ca m³ = 20m x 20m x 20 m ~1/1000

114 Benzin Methanol LH2 H2 (700 MPa) Energiedichte mobiler Energiespeicher Wh/Liter H2 (drucklos) Pb-Akku Li-Akku H2 (20MPa) Quelle: LBST

115 Energiedichte mobiler Energiespeicher Wh/Liter H2 Pb-Akku Li-Akku H2 (20MPa) H2 (700 MPa) LH2 Methanol Benzin Quelle: LBST

116 Instrumente zur Befriedigung der Mobilitätsbedürfnisse Nahbereich Schuhe Fahrrad Pedelec Leichtfahrzeug Pkw Großraumfahrzeug Schienenfahrzeug Leichtelektrofahrzeuge Fernbereich Pkw? Großraumfahrzeug? Lkw? Schienenfahrzeug Flugzeuge? Schiffe?

117 Das Potenzial der Biomasse ist begrenzt Jahresertrag an Kraftstoff je Hektar Fläche Ertrag [GJ KS /(ha a)] Kraftstoffe aus Biomasse Quelle: LBST Biomasse PV Wind ~6000 ~ RME BtL Eth. CH 4 Wasserstoff CtL Teersande Nutzungskonkurrenz (Nahrung, Baumaterial, unterschiedliche energetische Nutzung) Klimaveränderung (Reduktion landwirtschaftliche Nutzflächen) Wasserbedarf (Mensch, Nahrungsmittel, Industrie, Energiepflanzen) Düngemitteleinsatz ist Energie- und Ressourcen-intensiv (Phosphorkreislauf)

118 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 5: Der Verkehrsbereich wird stromabhängig H 2 Electric Cars H2 from PV H2 from Wind Electricity from Photovoltaics H 2 from Photovoltaics H 2 from Wind H2 from Biomass Land for Ethanol H 2 from Biomass Ethanol from Biomass Quelle: LBST 2007 Entwicklungslinien: Verbrennungsmotor Hybridfahrzeug Plug-in Hybrid Fahrzeug Brennstoffzellen-Fahrzeug mit Wasserstoff hybridisiert ? Elektrofahrzeug Fuel production [GJ/ha]

119 Energie- und Leistungsdichte von Li-Ionen Akkus Energiedichte [Wh/kg] Leistungsdichte [W/kg] Quelle: LBST

120 Energie- und Leistungsdichte von Li-Ionen Akkus Energiedichte [Wh/kg] Bereich heutiger Hybridfahrzeuge Leistungsdichte [W/kg] Quelle: LBST

121 Energie- und Leistungsdichte von Li-Ionen Akkus Energiedichte [Wh/kg] Zielvorstellung Bereich heutiger Hybridfahrzeuge Leistungsdichte [W/kg] Quelle: LBST

122 Entwicklung der in Deutschland installierten Leistung GWh Quelle: FVEE 2010

123 Entwicklung der Differenzkosten im Szenario 100% Quelle: FVEE 2010

124 Konsequenzen von Peak Oil - Strukturbruch (BAU ist keine Option): Herausforderung: Energie wird weniger und teurer Veränderung wirtschaftlicher Strukturen: Transition in eine postfossile Welt Chance für neue Geschäfte Nachhaltige Innovationen werden wichtig - Regionale Verschiebung der Gewichte Ölexportierende Regionen Ölimportierende Regionen - Weitere Randbedingungen Klimaveränderung Wachsende Bevölkerung Ernährung / Agrarpotenzial Finanzkrise Geopolitische Verschiebungen (BRIC)

125 Die Aufgaben für die Zukunft Energiedienstleistungen effizienter bereitstellen Erneuerbare Energiepotenziale intensiv nutzen Umbau der Energieversorgung (Netze, Speicher, Regelung) Enge Kopplung von Energieerzeugung und Nachfrage Postfossile Mobilität: die Dominanz des Autos beenden Gestaltung des Wandels statt Verlängerung des Status Quo Es gibt viele Optionen Es gibt viele Optimierungsmöglichkeiten Wir müssen zu einem nachhaltigen Lebensstil finden!

126 Vielen Dank! Quelle: Verband der Kohleimporteure 2010 Source:

127 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Photovoltaik Solarthermisches Kraftwerk Wind offshore Wind onshore Biogas Kostenvergleich der Stromerzeugung Zinssatz 8%p.a. Abschreibung: KKW 60 a, Kohle 35a, PV 25a 0,31-0,41 /kwh /kwh Steinkohle Steinkohle (CCS) Braunkohle Braunkohle (CCS) Erdgas GuD Erdgas GuD (kwk) Kernenergie Feste Biomasse (KWK)

128 Stromgestehungskosten Steinkohlekraftwerk (eta=46%) 0,16 0,14 0,12 CO2-Zertifikate Betrieb&Wartung Personalkosten Brennstoffkosten Abschreibung 0,10 /kwh el 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 Kohle 73 /(t SKE) CO2 0 /t Kohle 147 /(t SKE) CO2 17,60 /t Kohle 220 /(t SKE) CO2 22 /t Kohle 73 /(t SKE) CO2 0 /t Kohle 147 /(t SKE) CO2 17,60 /t Kohle 220 /(t SKE) CO2 22 /t Ohne CCS Mit CCS

129 Stromgestehungskosten PV-Anlage Cts/kWh Systempreis Dachanlage 4500 /kw Laufzeit 20a Volllaststunden 800 h/a Zinssatz 8% p.a. Systempreis Freiflächenanlage 2500 /kw Laufzeit 30a Volllaststunden 1100 h/a Zinssatz 4% p.a.