Energiewende: Ziele und technische Optionen für die Umsetzung

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Kai Bösch
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1 Energiewende: Ziele und technische Optionen für die Umsetzung Wärme- und Stromversorgung Giessen, Nov Prof. em. Dr.-Ing. Fritz Richarts Inhalt Zielsetzungen der Energiewende Technische Optionen Grundaufgaben der Energiepolitik und Energiewirtschaft Zeitlich veränderlicher Bedarf beim Strom Gang- und Dauerlinie einer Wärmelast Zurück zur Energiewende Der Königsweg Nachhaltige Umsetzung der Energiewende Umsetzung der Energiewende in Giessen

2 Zielsetzung der Energiewende Die Reaktorhavarie in Japan am hat in Deutschland eine energiepolitische Kehrtwende ausgelöst: Weg von der Kernenergie! Von ca. 600 Mrd. kwh deutscher Bruttostromerzeugung im Jahre 2010 wurde ca. 150 Mrd. kwh (ca. 25%) aus Kernkraft gewonnen. Es wurde jedoch eine Nebenbedingung definiert, die sich als äußerst ambitioniert herausstellte: Beibehaltung der klimapolitischen Ziele! Letzteres induziert einen Zielkonflikt: Weg von der Kernenergie bedeutet zunächst Mehr fossile Primärenergie. Den löst die Politik mit der Option: Hin zu Erneuerbaren Energien! (Option I) Technische Optionen Der exklusive Ersatz nuklearer und fossil basierte Stromgewinnung durch Erneuerbare Energien als alleiniger Weg zu den Zielen der Energiewende gefährdet die Versorgungssicherheit. EE-Strom ist weitgehend volatil, das heißt, er ist zeitlich nicht gesichert verfügbar. Die Umstellung auf Erneuerbare Energien (EE) stellt nicht die einzige Option für die Umsetzung dar. Eine weitere (bisher wenig beachtete) Option ist: Ersatz von Atomstrom durch Erhöhung der Effizienz in der Stromerzeugung (Option II) Hier sind die Grundaufgaben der Energieversorgung in den Blick zunehmen:

3 Grundaufgaben der Energiepolitik und Energiewirtschaft Mengenbeschaffung: Bereitstellung der in einem Jahr benötigten Energiemengen (Kilowattstunden pro Jahr kwh/a) z. B. Strom bzw. Wärme Mengenbeschaffung muss für einen (Wirtschafts)Zeitraum die benötigten Mengen sicherstellen. Leistungsbereitstellung: Sicherung der momentan benötigten Leistung (Kilowatt, Megawatt) z. B. Elektrische Leistung bzw. Wärmeleistung in kw Leistungsbereitstellung erfordert stets Ersatz- und Reserveeinrichtungen. Bei der Lösung dieser Aufgabenstellung setzt man in der Energiewirtschaft das Planungsinstrument der Jahresdauerlinie ein. Zeitlich veränderlicher Bedarf bei Strom Der zeitliche Verlauf Strombedarfs resultiert aus tageszeitlichen, wochentagsabhängigen und jahreszeitlich bedingen Schwankungen der Last bei den Abnehmern. Der chaotische Verlauf des zeitlich veränderlichen Strombedarfs wird in der Jahresdauerlinie durch die Anordnung in absteigender Reihenfolge überschaubar gemacht.

4 Gang- und Dauerlinie einer Wärmelast Lastgang- und Dauerlinien sind auch in der Wärmeversorgung unverzichtbare Hilfsmittel für die Planung und Optimierung von Versorgungseinrichtungen und Erzeugeranlagen Technische Optionen: Zurück zur Energiewende Option I Hin zu Erneuerbaren Energien Option II Erhöhung der Effizienz in der (bisherigen) Stromerzeugung Option III Der Königsweg : Das eine tun (Opt. I) und das andere nicht lassen (Opt. II) Aktuell steht die Option I im Vordergrund der Energiepolitik. Mehr noch: Die Energiewende wird verkürzt auf den Ausbau der (Offshore)Windkraft. Letztere ist inzwischen der Kostentreiber Nr. 1 in der Elektrizitätswirtschaft. Sie ist nicht nur bei der Erzeugung teurer als alle übrigen Technologien. Sie zwingt darüber hinaus zu sehr hohen zusätzlichen Kosten beim Netzausbau ( Stromautobahnen ) und bei der Stromspeicherung. Andere Optionen für die Umsetzung der Energiewende finden z. Zt. kaum Beachtung.

5 Der Königsweg (zur Energiewende) Ausbau der EE-Stromgewinnung Erhöhung der Effizienz in der übrigen Stromerzeugung Maßnahmen zur Effizienzverbesserung: Substitution von Strom aus(importstein)kohle durch Strom aus Importerdgas (a) Ersatz von überalterten (ineffizienten) großen (Kohle)Kraftwerksblöcken durch hocheffiziente dezentrale kleine Kraftwerkseinheiten (b) Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) (c ) a) Importerdgas kann sukzessive - je nach Verfügbarkeit - durch EE-basierte Energieträger (Biomethan, Biomasse, EBS etc.)ersetzt werden. b) Dezentrale Stromerzeuger machen Stromautobahnen überflüssig. Dezentrale kleine Stromerzeuger leisten einen nachhaltigen Beitrag zur Leistungsbereitstellung (s. Grundaufgabe 2) und sind daher eine unverzichtbare Ergänzung zur EE-basierten Stromgewinnung. c) Mit KWK-Anlagen werden (ohne große technische Anstrengungen) Stromerzeugungswirkungsgrade erreicht, die mit keiner anderen (neuen) Technologie der Energiewandlung erzielt werden können. Nachhaltige Umsetzung der Energiewende Der Umbau des Energiesystems stellt eine große technische und ökonomische Herausforderung dar. Diese Aufgabe lässt sich lösen, wenn dabei folgendes beachtet wird: Kontinuität bei den Umbaumaßnahmen = Schritt für Schritt, Jahr für Jahr (nicht kurzfristiger Kahlschlag vorhandener Infrastrukturen) Energiewirtschaftlicher Panoramablick = Entwicklung Übergreifender Lösungen z. B. mittels KWK (nicht elektrizitätswirtschaftlicher Tunnelblick ) Abkehr von technischer Gigantomanie = kleine und mittlere Erzeugeranlagen in dezentraler Verteilung (Großtechnik ist Langzeittechnik Langzeittechnik ist innovationsfeindlich, und daher nicht zukunftsfähig)

6 Umsetzung der Energiewende in Giessen Der Siedlungsraum Giessen hat eine Größe, in der eine Lösung in Form eines Bioenergiedorfs a priori ausscheidet. Dennoch: Die Stadt Giessen ist auf dem Weg zur Energiewende weiter als 95 % aller Städte und Gemeinden in Deutschland. Wesentliche Elemente sind dabei: Das Verbund-Wärmenetz in Giessen, mit dem mehr als die Hälfte der Stadt wärmeseitig versorgt wird. Die Dezentralisierung der Strom- und Wärmeerzeugung mittels KWK sowohl im Verbundnetz als auch in Inselnetzen in dem Umlandgemeinden Die hocheffiziente Nutzung von regenerativer Energie aus Reststoffen in der TREA Der kontinuierliche Ausbau der KWK, der Wärmenetze und der biomasse-basierten Wärmegewinnung Die Region Giessen verfügt über Ressourcen, die in der zukünftigen Energiegewinnung einen bedeutsamen Anteil einnehmen können.

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