Regenerative Energie Entwicklungen/Möglichkeiten

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1 Münchner Klimaherbst, Fachhochschule München, 9. November 2007 Regenerative Energie Entwicklungen/Möglichkeiten Dr. Werner Zittel, -, Germany 1. Was machen wir eigentlich? Energieverbrauch und Wachstum 2. Der gegenwärtige Weltenergieverbrauch 4. Statistiken zu Erneuerbaren Energietechnologien 5. Zusammenfassung

2 Energieverbrauch und Wachstum

3 Grundsätzliches Denkmuster unserer Gesellschaft Wolfahrt/Lebensstandard BSP Industrieller Output (BSP) Energieverbrauch Rohmaterialverbrauch Die Entwicklung geht tendenziell nur in eine Richtung: von unterentwickelt (nicht industrialisiert) zu wachsender Industrialisierung industrielles Wachstum ist fast identisch mit wachsendem Ressourcenverbrauch Implizites Glaubensbekenntnis: Der einzige Weg zu besserem Lebensstandard führt über steigenden Konsum (=steigender Ressourcenverbrauch)

4 Wurzeln europäischer Industrialisierung...Kolonialisierung

5 Wurzeln europäischer Industrialisierung...Kolonialismus Siedlungsraum Handel Gold, Mineralien Früchte Mineralien Früchte

6 Basis europäischer Industrialisierung...Energie Öl Öl Öl Öl Kohle

7 Folgen der Industrialisierung...politische Instabilität Konfliktherde

8 Unterschiedliche Wachstumsszenarien Verbrauch Wohlstand Unbegrenztes Wachstum Zeit

9 Unterschiedliche Wachstumsszenarien Verbrauch Wohlstand Unbegrenztes Wachstum Kapazitätsgrenze Begrenztes nachhaltiges Wachstum Zeit

10 Unterschiedliche Wachstumsszenarien /Mißachtung der Grenzen Verbrauch Wohlstand Unbegrenztes Wachstum Kapazitätsgrenze Begrenztes nachhaltiges Wachstum Begrenztes nicht-nachhaltiges Wachstum Zeit

11 Weltenergieverbrauch

12 Weltenergieverbrauch 2006 Kohle 3090 Mtoe 27,6 % 10.6 % 2,2 % 2,3 % Biomasse ~1200 Mtoe Nuklear 241 Mtoe*) (Strom) Wasser 261 Mtoe *) (Strom) Öl 3890 Mtoe 34,8 % 22,1 % Gas 2475 Mtoe 1 Mtoe = 1 Mio Tonnen Öläquivalent 7,1 Mio Barrel Öläquivalent (Mboe) 11,6 Terawattstunden (TWh) 1,3 Gigawattjahre (GWa) 41,8 Petajoule (PJ) Sonstige Erneuerbare ca. 0.5% *) bei Umrechnung in Primärenergie erhöht sich der Beitrag von Kernenergie auf 635 Mtoe und von Wasserkraft auf 688 Mtoe Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2007 Renewables: WEO 2006

13 Pro Kopf Energieverbrauch 2005 Bangladesh Pakistan India Indonesia China Turkey World Kazakhstan Thailand Malaysia Russia Iran UK Portugal Italy Germany France Sw itzerland Denmark Austria Spain Greece Japan Australia Finland Norw ay South Korea Ireland Netherlands Canada USA Saudi Kuw ait Singapore Welt 1 kw/cap entspricht 8760 kwh/jahr China Deutschland Energieverbrauch: USA Öl sonstige Erneuerbare Mahr als Durchschnitt: 1 Mrd Menschen Weniger als Durchschnitt: 5 Mrd Menschen Quelle: BP Statistical Review of world Energy 2006 U.S. Census Bureau - International Statistics LBST-calculation, October 2006 kw/cap

14 Prognose des Weltenergieverbrauchs (Internationale Energieagentur) Mtoe Erdöl Kohle Gas alternative policy alternative policy alternative policy Wasserkraft Atomenergie *) Biomasse alternative policy Solar/Wind/Geothermie Jahr Quelle: Historical data - BP Statistical Review of World Energy Outlook - International Energy Agency 2006 *) mit 38% Wirkungsgrad

15 Unaufgelöster Widerspruch der Industriegesellschaft Mtoe/a (Mio Tonnen Öläquivalent/Jahr) Weiter so wie bisher: notwendig für Wachstum Sonst Kohle Gas Öl Reduktion der Emissionen: notwendig für Klimaschutz Jahr

16 Regenerative Energienutzungstechnologien

17 Solar gespeiste Energiewandlungstechnologien Solarwärme, Passivhäuser Wasserkraft Solarkraftwerke Fotovoltaik Biomasse, Algen H 2 Windenergie Meeresenergie Quelle: LBST + - Elektrolyseur Ocean thermal energy conversion (OTEC)

18 Energietechnologien zur Nutzung regenerativer Energie Strom Fotovoltaik / Solarkraftwerke Windenergiekonverter Geothermiekraftwerke Biomassekraftwerke Wasserkraftwerke Wärme Kraftstoffe Kraft-Wärme-Kopplung Strom Geothermische Wärmenutzung Solarwärme Biomasse Strom Biokraftstoffe synthetische Flüssigkraftstoffe Wasserstoff

19 Szenario Erneuerbare Energie Die Vision bis 2100 Mtoe Primärenergieverbrauch Wasserkraft Geothermische Wärme Solarwärme Biomasse Solarkraftwerke Fotovoltaik Wind Quelle: LBST 2005 Geothermischer Strom Jahr Wärme Strom

20 Erneuerbare Energietechnologien Technische Potentiale und LBST Szenario [ Mtoe/Jahr] UNDP(2000) LBST-Szenario bis Geothermie Wasser Sonne Welt Energie Verbrauch Große Unsicherheit UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST Biomasse Wind UNDP: Goldemberg, World Energy Assessment 2000

21 Notwendige Fläche um genügend Sonnenenergie bereitzustellen Nur Sonnenenergie bietet eine langfristige Alternative Ludwig Bölkow Benötigte Fläche um die Endenergie für Die Welt Europa Deutschland mit Solarkraftwerken bereitzustellen

22 Solarwärme

23 Größtes Solar beheiztes Haus Europas ohne Zusatzheizung (Schweiz) (Wohnfläche 1344 m²) Querschnitt Solarkollektoren (276 m²) Quelle: Isolation (20 cm) Warmwasserspeicher im Treppenhaus ( liter)

24 Dezentrale Nutzung der Sonnenenergie Sonnenlinien Die meisten Menschen leben in Gebieten mit mehr als 1000 kwh/m 2 Einstrahlung Diese Energie reicht aus um die Gebäude vollständig solar zu heizen Niedrigenergie- und Passivhäuser sind Stand der Technik

25 Solarkollektorfläche in Deutschland Etwa 0.2% des deutschen Wärmebedarfs in 2006 (3.3 TWh) Mio m² Solar collector area Area Capacity 1000 m² MW Year Quelle: BMU 2007

26 Weltweit installierte Solarkollektorfläche Mio m In China ca. 1% des Wärmebedarfs (50-70 TWh) US China Japan Europe

27 Quelle: Auer, AEE INTEC 2001

28 Beitrag Erneuerbarer Energie zur Wärmeversorgung in Deutschland Contribution Anteil an of Renewable der gesamten Energy Wärmebereitstellung: to Heat Supply in6 Germany % Biomasse Solar thermie Geothermie Jahr Quelle: BMU 2007

29 Stromerzeugung - Windenergie

30 Entwicklung der regenerativen Stromerzeugung in Deutschland Im Jahr 2006 wurden etwa 12% des Stromes regenerativ erzeugt (75 TWh) TWh/a Solar Wind Abfall Biomasse Wasser Jahr Quelle: Erneuerbare Energie in Zahlen, BMU, 2007

31 Installierte Windenergieleistung - Europa 2.5 % des Europäischen Stromverbrauchs (2006) GW % p.a UK Norway Rep of Ireland France Finland Belgium&Lux Poland Austria Greece Sweden Italy Netherlands Spain Portugal Germany Denmark Quelle: EWEA, 2007 Jahr

32 Installierte Windenergieleistung - Welt GW Zubaurate 30% p.a. Welt Europa Quelle: EWEA 2007 Jahr

33 Installierte Windenergieleistung - Welt GW Zubaurate 30% p.a. ~10% Anteil an der Stromproduktion Zubaurate 15% p.a. Welt Europa Quelle: BMU 2007; WindForce 10, 2004 Jahr

34 Stromerzeugung - Fotovoltaik

35 Solare Gemeinschaftsanlagen 29 kw el 57 kw el = ~ Quelle: SIMLA, 2007 AC/DC Konverter = ~ Quelle: SIMLA, kwh Stromzähler kwh 49.2 ct/kwh 46.8 ct/kwh Öffentliches Stromnetz EVU Etwa die Hälfte des Strombedarfs könnte in Deutschland erzeugt werden

36 Einspeisetarifsystem (Erneuerbare Energien Gesetz) Ziel: - Kostensenkung von reg. Stromerzeugung - Erhöhung des Anteils reg. Stromerzeugung - Schaffung einer heimischen Industrie - Erhöhung der Energieunabhängigkeit Methode: => Anreiz für Massenproduktion schaffen => Anreize für Kostenreduktion geben => Kosten werden von Allgemeinheit getragen (z.z. monatlich etwa 2 pro Haushalt) Umsetzung: - Anlagenbetreiber erhält bis zu 54 cts/kwh (Fotovoltaik) über einen Zeitraum von 20 Jahren. - Jedes Jahr wird die Vergütung für neue Anlagen um 5% reduziert, um dem Hersteller Anreize zur Kostensenkung zu geben Resultate: Der Strompreis wird während Spitzenlastzeiten stabilisiert Kosten für regenerative Stromerzeugung fallen Bedarf für konventionelle Stromerzeugung wird geringer Etwa 250,000 Arbeitsplätze wurden bisher geschaffen

37 Kostendegression von PV-Modulen mit steigendem Produktionsvolumen Quelle: Th. Nordmann, EPIA, 2005

38 Solarstromkosten versus Netzstromkosten 2007: 0.49 /kwh (Germany) Consumer price year 2007: 0.23 /kwh (Spain)

39 Installierte PV Leistung - Welt GW MW/yr Produktionskapazität Japan Europe USA Asia/Aus Japan Germany USA Rest Europe Rest of W orld Quelle: EPIA, Photon, 2007

40 Das Problem die Kraftstofferzeugung

41 Synthetic Fuels Elec- Tricty (El) wind hydro solar geothermal Fossil/nuclear Hydrogen (H 2 ) Methanol (M) Efficiencies: El ~65% NG H 2: 65-75% BM,C H 2 : 40-60% BM,C M: 40-50% NG->M: ~70% Biomass (BM) Biomass for fermentation Lignocelluloses Synfuel BTL, CTL: 40-45% GTL: 40% Sugar cane Wheat, Corn CMG (methane gas) B, C CMG: ~50% Natural gas Oil plants NG Ethanol BM Ethanol: 30-50% coal C Plant oil/rme ~35-60%

42 Biokraftstoffverbrauch in Deutschland % Anteil am Kraftstoffverbrauch in Deutschland Ethanol Pflanzenöl Biodiesel Jahr Quelle: BMU, 2006, 2007

43 Zusammenfassung - Die Weltölförderung ist am Fördermaximum - Kein anderer fossiler Energieträger wird das ausgleichen können - Unsere Wirtschaft ist an steigenden (nicht sinkenden) Ressourcenverbrauch angepasst => Das Fördermaximum wird einen Strukturbruch einleiten => Je schneller wir beginnen, mit weniger Öl zu leben, desto besser werden wir diesen Übergang meistern => Erneuerbare Energie ist nach Energieeinsparung die einzige nachhaltige Lösung mit geringem Konfliktpotential