Energieversorgung von morgen Grenzen und Chancen

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1 1. Münchener CleanTech Konferenz, München, 20. Februar 2008 Energieversorgung von morgen Grenzen und Chancen Dr. Werner Zittel Patrick Schmidt Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Ottobrunn

2 Energieversorgung heute Treibende Kräfte für einen Wandel Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung Innovations-Push/-Pull

3 Energieversorgung heute Treibende Kräfte für einen Wandel Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung Innovations-Push/-Pull

4 Weltenergieverbrauch 2006 Kohle Mtoe 27,6 % 10,6 % 2,2 % 2,3 % Biomasse ~1.200 Mtoe Nuklear 241 Mtoe*) (Strom) Wasser 261 Mtoe *) (Strom) Öl Mtoe 34,8 % 22,1 % Gas Mtoe sonstige Erneuerbare ca. 0,5% *) bei Umrechnung in Primärenergie erhöht sich der Beitrag von Kernenergie auf 635 Mtoe und von Wasserkraft auf 688 Mtoe 1 Mtoe = 1 Mio. Tonnen Öläquivalent Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2007 Renewables: WEO 2006

5 Prognose des Weltenergieverbrauchs (Internationale Energieagentur) Mtoe *) Erdöl Kohle 4000 Gas Biomasse Jahr 2025 Atomenergie **) Solar/Wind/Geothermie Wasserkraft *) Mtoe = Mio. Tonnen Öläquivalent **) Wirkungsgrad 38% Der Energieverbrauch ist Quelle: - fossil dominiert - räumlich und zeitlich ungerecht verteilt - lässt keinen Spielraum für künftige Entwicklung benachteiligter Regionen Historische Daten - BP Statistical Review of World Energy Outlook - International Energy Agency 2007

6 Energieversorgung heute Treibende Kräfte für einen Wandel - limitierte Senken (Treibhauseffekt) - limitierte Quellen (Ressourcen) - Innovative Energietechnologien (Regenerative Energien, Effizienz) Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung Innovations-Push/-Pull

7 Unaufgelöster Widerspruch der Industriegesellschaft bezüglich einer klimaneutralen Energiepolitik Mtoe/a (Mio Tonnen Öläquivalent/Jahr) Business-as-usual: notwendig für Wachstum Sonst Kohle Gas Öl Emissionsreduktion: notwendig für Klimaschutz Jahr Datenquelle: BP Statistical Review of World Energy

8 Energieversorgung heute Treibende Kräfte für einen Wandel - limitierte Senken (Treibhauseffekt) - limitierte Quellen (Öl, Kohle, Gas, Uran) - innovative Energietechnologien (Regenerative Energien, Effizienz) Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung Innovations-Push/-Pull

9 Die Ölförderung ausserhalb Russland und der OPEC*) *) inkl. Indonesien und Venezuela Mb/Tag Syria 95 India 95 Egypt 93 Indonesia 77 Romania 76 Canada (conv.) 74 Germany 67 Austria 55 Denmark 04 Yemen 01 Oman 01 Australia 2000 Ecuador 99 Colombia 99 Venezuela 98/68 Argentina 98 Malaysia 97 Gabon 97 Rest-USA 71 Texas 71 Mexico 04 Alaska 89 UK 99 Norway NGL Vietnam Thailand Eq. Guinea Sudan, Chad Neutral Zone Brazil Angola China GoM Jahr Datenquelle: IHS 2006; PEMEX, petrobras; NPD, DTI, ENS(Dk), NEB, RRC, US-EIA, January 2008 Analysis and 2007 estimate: LBST

10 Die Ölförderung außerhalb Russland und der OPEC *) *) inkl. Indonesien und Venezuela Mb/Tag Datenquelle: IHS 2006; PEMEX, Petrobras; NPD, DTI, ENS(Dk), NEB, RRC, US-EIA, January 2008 Forecast: LBST estimate, 18 January 2008 Jahr

11 Entwicklung des Rohölpreises bis Oktober 2007 $/bbl US First purchase price / 2.5-facher Anstieg in 2 Jahren Ab 1997 zusätzlich: Nymex Monatsendwerte real nominal Jahr 4-facher Anstieg 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 Umrechnung in nominale Preise (Basis 2006) erfolgte durch die LBST anhand von jährlichen Inflationsraten aus BP Statistical Review of World Energy. Die Nymex Monatsendwerte wurden entnommen

12 Welterdölförderung: Analyse und Szenario Oil production [Mb/d] Peak WEO2006 Middle East Africa Latin America South Asia East Asia China Transition Economies OECD Pacific OECD Europe OECD North America WEO Ölförderung Ölexporte Jahr WEO = World Energy Outlook Quelle: LBST/Energy Watch Group

13 Steinkohleimportpreise frei deutsche Grenze (bzw. in Rotterdam) /t Februar Jahr *) mit 1 =1.38$ US umgerechnet (Februar mit 1.46 $/ ) Quelle: BAFA 2007/Global Coal 2007

14 Wartende Kohleschiffe vor Newcastle Port, Australien

15 Europäische Gasversorgung: Verdoppelung der Importe bis 2020 Mrd m Vergangenheit LNG Importe Prognose LNG: + 5 % p. a. bis Importe aus Russland, Nordafrika (konst bis 2020 Ab % p.a.) Deutschland (900 Mrd. m 3 ) Italien (900 Mrd. m 3 ) Niederlande (3900 Mrd. m 3 ) Norwegen (3700 Mrd m 3 ) 0 UK (2900 Mrd. m 3 ) Jahr Quelle: OECD 2004, DTI 2007, NPD 2007, BP 2007; Prognose: LBST 2007

16 Notwendiger Reaktorneubau, um das gegenwärtige Niveau zu halten Neue Reaktoren [GW/Jahr] Gegenwärtiger Trend (Neubau: 3 GW/Jahr) Notwendiger Reaktorneubau, um 370 GW Leistung zu erhalten Installierte Leistung Installierte Leistung [GW] Nicht realisiert! Year Quelle: International Atomic Energy Agency (IAEA) Prognose: LBST, Oktober 2006; Annahmen: Betriebsdauer 40 Jahre, Bauzeit 5 Jahre

17 Energieversorgung heute Treibende Kräfte für einen Wandel - limitierte Senken (Treibhauseffekt) - limitierte Quellen (Öl, Kohle, Gas, Uran) - innovative Energietechnologien (Regenerative Energien, Effizienz) Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung Innovations-Push/-Pull

18 Innovative Energiewandlungstechnologien (Regenerative Energien) Anteil am: Primär Energie verbrauch Strom Wärme Verkehr Endenergie

19 Weltweit installierte Solarkollektorfläche Mio m² In China ca. 1% des Wärmebedarfs (50-70 TWh) US China Japan Europe Quelle: Datenbasis LBST 2007

20 Weltgrößter Markt für Solaranlagen China Quelle: Auer, AEE INTEC 2001

21 Installierte Windenergieleistung Welt GW entspricht ca. 1% der Stromerzeugung Zubaurate 30% pro Jahr Welt EU Jahr Quelle: EWEA 2008

22 Installierte PV Leistung Welt GW MW/yr Produktionskapazität Japan Europe USA Asia/Aus Japan Germany USA Rest Europe Rest of World Quelle: EPIA, Photon, 2007

23 Energieversorgung heute Treibende Kräfte für einen Wandel - limitierte Senken (Treibhauseffekt) - limitierte Quellen (Öl, Kohle, Gas, Uran) - Innovative Energietechnologien (Regenerative Energien, Effizienz) Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung Innovations-Push/-Pull

24 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 1: 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

25 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 2: Der energieintensive Lebensstil der Bewohner der Industrienationen ist nicht auf alle Menschen übertragbar Energieverbrauch/Einwohner USA Deutschland China Nepal Quelle: LBST 2007 Konsequenz: Nachdenken über gerechtere Verteilung /effizientere Nutzung der Ressourcen Bedarf an effizienten Technologien wird schnell zunehmen (Effizient auf allen Ebenen von Energieerzeugung,Transport, Verteilung, Endanwendung / Verkehr / Industrie / Gebäude)

26 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 3: Die Energiezukunft ist Strom dominiert (1) 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

27 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 3: Die Energiezukunft ist Strom dominiert (2) Konsequenzen - Umbau der Energieinfrastruktur - mehr dezentrale Element - Reduktion der Energietransportoptionen - Ferntransport wird materialintensiver (respektive die Leistungsdichte 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.

28 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 4: 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)]

29 Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung These 4a: XtL-Kraftstoffe sind kein Lösung für den Verkehr (XtL = Biomasse, Kohle, Erdgas zu Kraftstoff) Umwandlung Mit hohen Energieverlusten Strom Biomasse Wasserstoff Methanol Synfuel (XtL) Erdgas Kohle CMG Ethanol Pflanzenöl/RME => vor allem im effizienten stationären Einsatz (Wärme; Strom-/Wärmekopplung) kaum Einsatz im verlustträchtigen mobilen Bereich (zu wertvoll) [evtl. regional/lokal bedeutsam, aber nicht global]

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

31 Energieversorgung heute Treibende Kräfte für einen Wandel - limitierte Senken (Treibhauseffekt) - limitierte Quellen (Öl, Kohle, Gas, Uran) - Innovative Energietechnologien (Regenerative Energien, Effizienz) Fünf Thesen zur künftigen Energieversorgung Innovations-Push/-Pull

32 Innovations-Push/-Pull Erzeugung Neue Energieträger / Kostendegression / Standardisierung / Simplifizierung Umwandlung mit geringen Verlusten (z.b. Elektrolyse / Wasserstoff / Brennstoffzelle) Transport / Verteilung Elektrisches Netz mit geringen Übertragungsverlusten (HGÜ) Speicherung von Energie mit hohem Wirkungsgrad Schiffstransport mit hohem Wirkungsgrad (z.b. moderne Segelschiffe ) Regelstrategien Regelungstechnik, Demand Side Management (DSM), Smart Grids Endandwendung Stationär: Verkehr: Passivhaustechnologie (Hausisolation) Haustechnologie (Heizung, KWK) effiziente Stromnutzung (Beleuchtung, Elektrogeräte) Antriebstechnologien

33 Zusammenfassung Die Weltölförderung ist am Fördermaximum (zunächst Öl, bald Kohle, Gas) Kein anderer fossiler oder nuklearer Energieträger wird das ausgleichen können Das Fördermaximum wird einen Strukturbruch einleiten Der breite Einsatz neuer Ressourcen sparender Technologien wird schnell an Bedeutung gewinnen Steigende Energiepreise werden neue Marktbedingungen (= Anreize) schaffen Innovationen müssen umfassend auf ihre Sustainability hin bewertet werden Andere Regionen werden diesen Markt besetzen wollen (z.b. China, Indien Leapfrogging )

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Werner Zittel Patrick Schmidt Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Daimlerstr München-Ottobrunn