Erneuerbare Energiesysteme im Vergleich

Transkript

1 Erneuerbare Energiesysteme im Vergleich Christoph Resch Page 1

2 Agenda Gelingt die Energiewende? Warum Öko- oder Energiebilanzen im Energiesystem? Herausforderungen, Berechnung, Einflussfaktoren Bilanzen in das Energiesystem integrieren Höhe der Emissionen und Vermeidungspotenziale einzelner Technologien Page 2

3 Gelingt der Umbau der Energiesysteme in Europa? Page 3 Quelle: G. Resch, TU-Vienna, 2020 RES scenarios for Europe - are Member States well on track for achieving 2020 RES targets?. 2014

4 End Energy Use in Austria towards 2020 Page 4

5 Wie gelingt die Energiewende? Die Energiewende ist gestartet kann/sollte auch nicht mehr umgekehrt werden. Die Herausforderung ist vielmehr das Wie? Finden der besten Technologie, zur richtigen Zeit, am besten Standort Ziele: möglichst wenig Ressourcen und Umweltbelastungen zur effizienten Bereitstellung der gewünschten Energiedienstleistungen zu verursachen Der Vergleich und die Bilanzierung von Energieträgern und Umwandlungstechnologien ist dabei ein wichtiges Werkzeug. Methodische Grundlage EU RL 2009/28/EG zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen. Page 5

6 Warum Öko- oder Emissionsbilanzen im Energiesystem? Ökobilanz von Energiesystemen: Darstellung der absoluten Emissionen und Umweltauswirkungen Vergleich zu einem Referenzsystem und die Erreichte Verbesserungen darstellen. Die Emissionsbilanz: die Umweltwirkungen der Nutzung erneuerbarer Energien abzuschätzen die für nationale sowie EU-Berichtspflichten erforderlichen Daten zur Netto-Vermeidung an Treibhausgasemissionen zu ermitteln. Page 6

7 Warum Öko- oder Emissionsbilanzen im Energiesystem? Ökobilanz von Energiesystemen: Darstellung der absoluten Emissionen und Umweltauswirkungen Vergleich zu einem Referenzsystem und die Erreichte Verbesserungen darstellen. Die Emissionsbilanz: die Umweltwirkungen der Nutzung erneuerbarer Energien abzuschätzen die für nationale sowie EU-Berichtspflichten erforderlichen Daten zur Netto-Vermeidung an Treibhausgasemissionen zu ermitteln. Page 7

8 Berechnung der Netto Emissionsbilanz Die Netto-Emissionsbilanzen berechnen sich nach folgendem Schema: Netto-EmissionsbilanzenEE = vermiedene Emission EE - verursachte Emission EE Die Gleichungsteile sind dabei folgender Maßen definiert: vermiedene Emission EE = Energieeinsatz EE * Substitutionsfaktor * Emissionsfaktor fossil verursachte EmissionEE = Energieeinsatz EE * Emissionsfaktor EE Emissionen erneuerbarer Energien werden ersetzten fossilen Energieträger gegenübergestellt (inkl. Vorketten) Page 8

9 Herausforderungen Komplexheit der oft verschachtelten Prozessketten Verknüpfungen zu anderen Prozessen der Energie- und Stoffbereitstellung. Nur über diese Verknüpfungen ein möglichst vollständiges Bild der Gesamtbelastung erreichbar. Vielzahl von Datenquellen Ständige Anpassung der Daten an die technische Entwicklung des Anlagenbestandes und der Technologien Page 9

10 Kernliste der Umweltindikatoren Die Emissionsbilanzierung erneuerbarer Energien basiert wesentlich auf methodischen Ansätzen und Grundlagen der Lebenszyklusanalyse. Durch schwierige Datenlage Bilanzierung auf eine Auswahl von Luftschadstoffen beschränkt Treibhausgase (CO 2 -fossil, CH 4 und N 2 O) und die Summe der Treibhausgase dargestellt in CO 2 -Äquivalenten säurebildende Schadstoffe (SO 2, NOX) und die Summe der säurebildende Schadstoffe dargestellt in SO 2 -Aquivalent weitere Luftschadstoffe (CO, NMVOC ), die unter anderem als Vorläufer-Substanzen für die Bildung von bodennahem Ozons wirken, sowie Gesamtstaubemissionen (TSP) Page 10

11 Vermiedene Treibhausgasemissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energie in Österreich Page 11

12 Wichtigste Einflussfaktoren Bei Strom und Wärme: welche fossilen Brennstoffe durch erneuerbare Energieträger ersetzt werden. Bei den Biokraftstoffen: Art und Herkunft der verwendeten Rohstoffe Sofern es sich dabei nicht um biogene Reststoffe (u. a. Holz) und Abfälle handelt, sind Landnutzungsänderungen durch den landwirtschaftlichen Anbau der Energiepflanzen zu beachten. Die Effekte indirekter (d. h. durch Verdrängungseffekte mittelbar verursachter) Landnutzungsänderungen wird intensiv diskutiert Bei biogenen Produkten entstehen Koppelprodukte die z.b. als Tierfutter oder Chemierohstoff (Glyzerin) genutzt werden. - Allokation der Umweltlasten notwendig Page 12

13 Bilanzen in das Energiesystem integrieren Bilanzen nicht als Selbstzweck der Dokumentation, sondern um Strategien und Entscheidungen für die Zukunft zu begründen Dynamik und Komplexität derzeit sehr hoch Anzahl und kumulierte el. Leistung von Anlagen zur ungekoppelten und gekoppelten Strom- und Wärmeproduktion Stromerzeugung aus fester, gasförmiger und flüssiger Biomasse; Stromerzeugung (insgesamt sowie KWK) und Wärmeerzeugung: Laufzeiten / Jahr, Integration in das gesamte Energiesystem Durchschnittliche Effizienz und Auslastung repräsentativer Umwandlungstechnologien (Wärmeauskopplung, Teillastbetrieb) Eingesetzte Rohstoffe (Herkunft, Qualität, Wassergehalt, ) Page 13

14 Bilanzen in das Energiesystem integrieren Eingesetzte Technologien (Turbinen, Pumpen, Wärmeauskopplung, Wärmenetz) Stabilität der Prozesse (insb. bei Biogasanlagen) Integration in den Energiemarkt insb. fluktuierende Stromproduktion aus Wind und PV Lagerung von Reststoffen (insbesondere Gärrest von Biogasanlagen) Daten aus dem realen Anlagenbetrieb in Statistik und Berechnungsmethode einheitlich übertragen Page 14

15 Stromproduktion in Deutschland 2014 Page 15

16 Installierte Leistungen in Deutschland 2014 Page 16

17 Stromproduktion in Deutschland KW 23, 2014 Page 17

18 Höhe der vermiedenen Emissionen Technologie Emissionsfaktoren Spez. Vermeidungsfaktor gco2-äq / kwh el gco2-äq / kwh el Photovoltaik wenn 80 % Kohlestrom ersetzt wird Windenergie wenn 85 % Kohlestrom ersetzt werden bei 7 % Regelenergie (Prognosefehler) Windenergie 4,5 750 Wasserkraft Geothermie Strom bzw. KWK Strom aus fester Biomasse (aus Altholz, Reststoffen mit max. 100 km Transport Strom aus Biogas (abh. von Substrat, Restemissionen, Analgenbetrieb) Strom aus Pflanzenöl (org. Abfälle) 220 (Gülle) 500 (Mais) 330 (ohne Landnutzungsänderung beim Einsatz von Palmöl) 500 Strom aus Klärgas oder Deponiegas Page 18 Strom aus Müllverbrennung 5 Quelle: UBA Deutschland, Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger, 2013

19 Höhe der vermiedenen Emissionen Technologie Emissionsfaktoren Spez. Vermeidungsfaktor gco2-äq / kwh th gco2-äq / kwh th Wärme aus fester Biomasse (Haushalte) Wärme aus fester Biomasse (Industrie) Wärme aus Heiz(kraft)werken feste Biomasse 16 (Scheitholz) 32 (Pellets) 12 (Schwarzlauge) 75 (Restholz bei 50 km Transport) 250 (Erdgas ersetzt) 315 (Heizöl ersetzt) (bei 50 km Holztransport) 220 im Vergleich zu Gaskraftwerk Wärme aus Pflanzenöl 160 (ohne Landnutzungsänderung!!) Wärme aus Biogas, Klärgas, Deponiegas) 13 (Klär- Deponiegas) 122 (Mais) Abwärme Müllverbrennung (Erdgas ersetzt) Wärme aus Solarthermie (Vorkette, Umwälzpumpe) 265 (bei Betrachtungsgrenze Speicher) Wärmepumpe 212 (JAZ: 2,96; Emissionen Strommix 700 gco2-äq / kwh el 87 (bei Betrachtungsgrenze Wärmeverteilsystem) Tiefengeothermie Page 19 Quelle: UBA Deutschland, Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger, 2013

20 Höhe der vermiedenen Emissionen Technologie Emissionsfaktoren Spez. Vermeidungsfaktor gco2-äq / kwh gco2-äq / kwh Biodiesel Bioethanol 50 (Abfälle) 115 (Palmöl) 165 (Rapsöl) 73 (Zuckerrohr) 119 (Zuckerrübe) 183 (Getreide) 159 (bei Mineralischer Diesel 302) 140 (bei Ottkraftstoff 302) Pflanzenöl 126 (Reines Rapsöl) 176 Biomethan 82 (bei Verwendung von 100 % Abfällen und Nebenprodukten) 170 (gegenüber Erdgas 252) Page 20 Quelle: UBA Deutschland, Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger, 2013

21 Gesamte vermiedenen Treibhausgasemissionen in Deutschland Quelle: UBA auf Basis AGEE-Stat sowie weiteren Quellen, 2012 Page 21

22 Beiträge einzelner EE zur Treibhausgasvermeidung Quelle: UBA auf Basis AGEE-Stat sowie weiteren Quellen, 2012 Page 22

23 Vermiedene Treibhausgasemissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energie in Österreich Page 23

24 CONTACT Dr. Christoph Resch brainbows informationsmanagement gmbh Köllnerhofgasse 6/3/10 a-1010 wien mob: mail Page 24