Energie -die Herausforderung des 21. Jahrhunderts

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1 Wolfgang Schröppel Energie -die Herausforderung des 21. Jahrhunderts Publikation Vorlage: Datei des Autors Eingestellt am unter df Autor Veranstaltung Unsere Erde gibt es nur einmal Buchpräsentation der Hanns-Seidel-Stiftung am Konferenzzentrum München Empfohlene Zitierweise Beim Zitieren empfehlen wir hinter den Titel des Beitrags das Datum der Einstellung und nach der URL-Angabe das Datum Ihres letzten Besuchs dieser Online-Adresse anzugeben. [Vorname Name: Titel. Untertitel (Datum der Einstellung). In: (Datum Ihres letzten Besuches).]

2 ETG Energietechnische Gesellschaft im VDE 1

3 ETG Energietechnische Gesellschaft im VDE Energie die Herausforderung des 21.Jahrhunderts Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schröppel 2

4 Die vordringlichsten Probleme der Menschheit Das Global Economic Symposium, ein weltweiter Zusammenschluss führender Fachleute aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft, sieht als dringlichste Herausforderung der Menschheit: 1. Beherrschung des Klimawandels und der Energiekrise 2. Verbesserung der multilateralen Zusammenarbeit 3. Weltweites Bevölkerungswachstum und Verknappung der Ressourcen 4. Verbesserung der Bildung 5. Bekämpfung der Armut Quelle: GES 3

5 Indikator Erdoberflächentemperatur: Erderwärmung seit 1850 Quelle: Climate Research Unit:

6 Indikator Preise: Entwicklung des Rohölpreise seit Entwicklung des Rohölpreis in $/Barrel Von ist: der Rohölpreis um über 15%/a gestiegen, die Teuerungsrate in D aber nur um 1,5%/ a Der Einbruch in ist kein Zeichen einer Trendwende; Ursache ist allein die aktuelle Finanzkrise Quelle: FAZ, Börse 5

7 Die Aufgabe: Optimierung von Ökonomie vs. Ökologie vs. Versorgungssicherheit Ökologie - CO 2 -Problem - Primärenergieresourcen Ökonomie - Arbeitsplätze - Kosten - Wettbewerb - Technologie Sicherheit - Politik - Abhängigkeit von Dritten 6

8 Primärenergieverbrauch weltweit (1) Während der Primärenergieverbrauch in der OECD stagniert, steigt er in den anderen Teilen der Welt weiterhin kräftig 7

9 Primärenergieverbrauch weltweit (2) Während sich die Primärenergie-Entwicklung in den voll entwickelten Staaten(ve) von der BIP-Entwicklung weitgehend entkoppelt hat, wird sie in den weniger entwickelten Staaten(we) weiter mit deren BIP Entwicklung ansteigen. Quelle: Uni Heidelberg, Fak. Physik, Prof. Dr. Dietrich Pelte 8

10 Weltbevölkerung: Entwicklung Quelle: DSW 9

11 Weltbevölkerung: Regionale Verteilung Von 1950 bis 2050: sinkt Europas Anteil dramatisch verdoppelt sich Afrikas Anteil bleiben Asien und Nordamerika relativ nahezu gleich groß wächst Lateinamerika relativ um 50%. Quelle: DSW 10

12 Stromverbrauch weltweit (1) Elektrischer Energierzeugung intwh. O-Europa W-Weuropa N-Amerika C-/S-Amerika Naher Osten Asien Afrika Quelle: FAZ 11

13 Stromverbrauch weltweit (2) Elektrischer Energieverbrauch intwh Industrieländer Entw.Länder Var Annahmen für 2050: 1. Die Bevölkerung wächst halb so schnell (Var1) bzw. gleich schnell (Var2) wie bisher. 2. Der Pro-Kopf-Verbrauch wächst halb so schnell in den Industrieländern und gleich schnell wie bisher in den Entw. Ländern(Var1), bzw. in den Entw. Ländern doppelt so schnell wie bisher (Var2) Var

14 Stromverbrauch Deutschland Endenergieverbrauch in Deutschland (Strom) in TWh ,86 %/a 0,67 %/a Quelle: BMWi Energiedaten 13

15 Reserven & Ressourcen: Geografische Verteilung Quelle: BP, BGR, Siemens 14

16 Reserven & Ressourcen: Reichweite Quelle: BGR; Uni Heidelberg, Fak. Physik, Prof. Dr. Dietrich Pelte 15

17 Klima: Szenarien Szenarien des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) der UN Beste Schätzung für das niedrige Szenario (B1) ist 1.8 C (wahrscheinlicher Bereich ist 1.1 C to 2.9 C), und für das hohe Szenario (A1F1) 4.0 C (wahrscheinlicher Bereich ist 2.4 C to 6.4 C). A1F1 fossil intensive B1 clean and resource efficient technologies Quelle: UN IPCC 16

18 Klima: Entwicklung der Erdoberflächentemperatur Die Erwärmung wird im 21. Jahrhundert am stärksten über Land und auf den nördlichen Breiten sein am schwächsten über dem südlichen Ozean und Teilen des Nordatlantik Quelle: UN IPCC 17

19 Klima: Entwicklung der Niederschläge Der Niederschlag nimmt - sehr wahrscheinlich in hohen geografischen Breiten zu - und in den meisten subtropischen Landregionen ab. Quelle: UN IPCC 18

20 Lösungen für die Energie- und Klima - Herausforderungen Welche Lösungen kennen wir heute schon,um den Energiehunger zu bändigen und die Erderwärmung in Schach zu halten? Drastische Steigerung der Energieeffizienz Weitere Nutzung der Kernspaltung als Übergang zur späteren Kernfusion Intensive Nutzung der erneuerbaren Energien Hohe investitionen in Forschung und Entwicklung Umdenken in unserer Anspruchshaltung, Wiederentdeckung des Energiesparens, Abwerfen von ideologischem Balast Entscheidend ist schnelles Handeln und eine hohe Umsetzungsgeschwindigkeit! 19

21 Klima- und Energieziele der Bundesrepublik Deutschland EU-Richtlinie Endenergieeffizienz und Energiedienstleistungen (EU Beschluss am ). Ziel bis 2016: Endenergieeinsparziel in Höhe von 9% IEKP: Die Bundesregierung hat am in Meseberg das Integrierte Energie- und Klimaprogramm diskutiert und am beschlossen mit nachstehenden übergeordneten Zielen bis 2020: Ausbau der erneuerbaren Energie an der Stromerzeugung auf 25-30% Steigerung der Energieeffizienz um 20% Reduzierung der CO2 Emissionen um 40% ggü Ausbau der KWK (Kraft-Wärme Kopplung) an der Stromerzeugung auf 25% 20

22 Energieeffizienz: Potenziale beim Stromverbrauch Auf der Basis des heutigen technologischen Wissens- und Produktionsstandes liesen sich nachstehenden Einsparungen an elektrischer Energie in den angegebene Zeiträumen realisieren. TWh Industrie 214-7% % 172 Verkehr 16-6% 15-11% 15 Haushalt % % 105 GHD % % 107 Strom insgesamt % % 399 Dagegen stehen: Mengensteigerung neue Anwendungen Technologiewechsel z.b. mehrere PC s statt 1 PC / Anwender z.b. Wärmepumpen, Elektroauto z.b. Elektromotoren statt Gasmotoren Quelle: VDE/ETG, Effizienz- und Einsparpotenziale elektrischer Energie in Deutschland 21

23 Energieeffizienz: Beispiele für weniger gute und gute Massnahmen Zur Stützung der Autoindustrie wurde die Abwrackprämie eingeführt: Polo $ 2.500,00 Prämie pro Fahrzeug $ ,00 Gesamtvolumen d.h Fahrzeuge Die Maßnahme wirkt wirtschaftlich schnell, aber sie ist nicht nachhaltig. Verbrauch Emissionen l/100km g/km , ,5 128 Veränd. -14,1% Besser wäre eine Prämie für Elektrogeräte wie Waschmaschinen, Trockner, Kühlschränke, Gefrierschränke oder Herde der höchsten Effizienzklasse z.b. A+ gewesen. Beispiel: $ 200,00 pro Elektrogerät der höchsten Effizienzklasse $ ,00 Gesamtvolumen d.h Elektrogeräte Die Maßnahme wirkt wirtschaftlich schnell und sie ist nachhaltig bzgl. Energieverbrauch und Umweltschutz Austausch > 10 J: -8,4 TWh/a Quelle: ZVEI; eigene Berechnungen 22

24 Szenarien 1. Regierung : Alle Regierungsbeschlüsse sind berücksichtigt (Ausstieg aus der Kernenergie; zügiger Ausbau der Erneuerbaren Energien auf 25-30%, Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung auf 25% vom Gesamtmix). 2. Umweltoptimal mit CCS : Ausstieg aus der Kernkraft zurücknehmen und vorhandene Kernkraftwerke befristet weiter betreiben. Anteil der Erneuerbaren Energien auf über 25% steigern. Fossile Energieträger ergänzen den Mix auf 100%. Einsatz von CCS-Technologien (Carbon Capture and Storage) 3. ohne K&K : kompletter Ausstieg aus Kernkraft und Kohle bis 2020 Angenommene Verbrauchsentwicklung : +0,6%/a (aktueller Trend) Quelle: Studie der Energietechnischen Gesellschaft im VDE,

25 Investitionen 400 Investitionskosten in Mrd. bis :Regierung 2:Umweltoptimal mit CCS 3:ohne Kohle&Kernkraft Quelle: Studie der Energietechnischen Gesellschaft im VDE,

26 CO2 Emissionen CO 2 -Emissionen in Mio.t/a 350 Stand ,1 310,4-40% CO2 in Mio.t/a 2007 CO2 in Mio.t/a Ziel , , :Regierung 2:Umweltoptimal mit CCS 3:ohne Kohle&Kernkraft Quelle: Studie der Energietechnischen Gesellschaft im VDE,

27 Energie-Mix Primärenergie-Mix bis 2020 für die Stromerzeugung Kohle in % Gas in % Öl in % Müll in % Kern in % Erneuerbare in % Verbrauchsentwicklung: +8% bis 2020 ( = + 0,6%/a) Stand :Regierung 2:Umweltoptimal mit CCS 3:ohne Kohle&Kernkraft Quelle: Studie der Energietechnischen Gesellschaft im VDE,

28 Bewertung Bewertung (max.=100) 1 34,3 2 53,8 6 0,0 Umwelt 100,0 80,0 60,0 40,0 Verbrauchsszenario 2 + 8% bis 2020, d.h. +0,6%/a 20,0 0,0 Versorgungssich erheit 1:Regierung Erzeugungsszenarien 2:Umweltoptimal mit CCS Wirtschaftlichkeit 3:ohne Kohle&Kernkraft Quelle: Studie der Energietechnischen Gesellschaft im VDE,

29 Umdenken Zur Lösung der Klima- und Energieherausforderungen müssen wir u.a auch alle Ressourcen in ausgewogener Menge einsetzen und uns nicht auf einige wenige aus politischen Gründen versteifen langfristig denken und langfristig handeln nicht aus parteipolitischen Überlegungen in Legislaturperioden denken uns freimachen von ideologischen Zwängen die Bevölkerung mit auf die Reise nehmen und ihr die Herausforderungen klar aufzeigen ohne Angst zu machen den Willen haben jetzt zu handeln immer daran denken: Unsere Erde gibt es nur einmal! 28

30 Anhang 29

31 Notwendige CO2 Reduktionen, um IEKP-Ziele zu erreichen 1000,0 Energiebedingte CO2 Emissionen in Mio. t 900,0 800,0 700,0-1,36 %/a -1,02 %/a -40% Zielweg: -2,26%/a 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,

32 Energieeffizienz: Praxisbeispiel Industrieantriebe Effizientere Motoren 5,5 TWh Elektronische Drehzahlverstellung anstatt mechanischer Ventile 22 TWh Komplette Optimierung der gesamten Applikation Quelle: ZVEI Energiesparen mit elektrischen Antrieben, 31

33 Nukleare Herausforderung (Beispiel: Kernfusion) How does a fusion reactor look like? Heutiger Stand: 16 MW Fusionsleistung stabil erreicht für 2 sec bei einer Heizleistung von 20 MW Nächsten Schritte: Project ITER - Baubeginn: Start der Experimente: Standort: Carderache / France Demonstrationsreaktor DEMO - Baubeginn: Betriebsstart: Leistung: 2GW el Source: MPP IPP 32

34 Erneuerbare Energien: Wind Quelle: BEE 33