1 Kilowattstunde = 1 kwh = Ws = J = 1 MJ (Strommenge) 1 Joule = 1 J = 1 kgm²/s² = 1 N m (Energie) 1 Newton = 1 N (Kraft).

Transkript

1 Energiedaten Bayern und Deutschland Herbert Barthel, I) Zahlen Energie 1 Kilowattstunde = 1 kwh = Ws = J = 1 MJ (Strommenge) 1 Joule = 1 J = 1 kg*m²/s² = 1 N * m (Energie) 1 Newton = 1 N (Kraft). 1 Petajoule = 1 PJ = 1000 TJ = GJ = MJ = kj = J 1 Terrawattstunde = 1 TWh (1 Milliarde kwh) = GWh = MWh = kwh = Wh Leistung 1 Gigawatt = 1 GW = MW = kw (Leistung: Strommenge pro Zeit) Beispiele 1 Liter Heizöl hat den thermischen Energiegehalt von ca. 10 kwh 1 Kalorie: Wärme, um 1 g Wasser von 14,5 C auf 15,5 C zu erwärmen; 1 Kalorie = ca. 4,18 J. 1 Liter Wasser (Wasser 0 C) zum Kochen (Dampf >100 C) bringen: ca kj = ca. 0,7 kwh (Exakt: Um 1 kg Wasser (= ca. 1 Liter Wasser) von 0 C (Wasser) auf 100 C (Dampf) zu bringen werden 2676 kj benötigt: spezifische Wärme Wasser (Wasser 0 C auf Wasser 100 C) 419kJ/kg plus Verdampfungswärme Wasser (Wasser 100 C auf Dampf 100 C) ergeben 2257 kj/kg ) 1 Tasse Kaffee (= 0,25 Liter Wasser) benötigt ca. 0,3 kwh (Wirkungsgrad ca. 2/3)

2 II) Bayerisches Energiekonzept Energie innovativ Mai 2011

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4 III) Daten Stromverbrauch Stromverbrauch in Deutschland: ca. 620 TWh (620 Milliarden kwh), bei 83 Millionen Einwohnern. Stromverbrauch in Bayern 2010: 85 TWh (85 Milliarden kwh), bei 12,5 Millionen Einwohnern). Strom Pro-Kopf-Verbrauch im Privaten Haushalt in Bayern: kwh pro Jahr, - ca. 2 MWh / Kopf und Jahr Gesamtstromverbrauch pro Kopf (Privater Haushalt + Arbeitsplatz + Produkt-Anteile + Verkehr + etc.): - ca. 6,5 MWh / Kopf und Jahr. Stromverbrauch für Papier, in Deutschland: kg Papier und Pappe pro Kopf - 2,3 kwh pro kg Papier - ca. 520 kwh Stromverbrauch für Papier pro Kopf und Jahr! Energieverbrauch Gesamtenergieverbrauch in Deutschland: kwh = 42 MWh = ca. 150 MJ pro Kopf und Jahr - 42 MWh/a entsprechen einer Leistung von ca. 4,8 kw; der Mittelwert Welt und damit der ethisch faire Wert wäre ca. 2 kw genutzte Leistung pro Kopf; daher die Forderung 2000 W Gesellschaft als Ziel! Energiewende Bayern Privater Primär-Energie-Verbrauch in Deutschland BDEW 2008 Mechanik 167 PJ 7% Sonstige Wärme 123 PJ 5% Kommunikation 56 PJ 2% Beleuchtung 41 PJ 2% Warmwasser 278 PJ 12% Energie-Sparen Energetische Sanierung von Häusern -Neubau - Altbau Raumwärme 1653 PJ 72% 5951 TWh ca.1600 Mill. to CO 2

5 Energiewende Bayern Primär-Energie-Verbrauch in Deutschland AGEB Energetische Sanierung 1143 TWh Haushalte 4116 PJ 21% Energie-Sparen Kraft-Wärme-Kopplung Verluste 6207 PJ 31% Energie-Effizienz Verkehr 4583 PJ 23% Tempolimit Begrenzung CO 2 /km Bahn und ÖPNV Gewerbe + Industrie 4872 PJ 25% Stromproduktion Stromproduktion Deutschland 2010: 621 TWh.

6 Netto-Stromerzeugung (beim Verbraucher) in Bayern 2010: 73 TWh; Brutto Stromerzeugung in Bayern 2010, inklusive Verluste: 85 TWh. Atomenergie Kosten der Atomenergie für den Staat, FÖS Studie im Auftrag Greenpeace 2010: - ca. 300 Milliarden von d.h. ca. 4,5 Ct/kWh

7 Atomstrom Bayern 2010: >60% Atomstrom Deutschland 2010: 22% Erneuerbare Energien Erneuerbare Energien Strom in Bayern 2009: 23,3% - 57% Wasser - 28% Biomasse - 12% PV - 2,7% Wind) Bezogen auf die Gesamte Stromproduktion Bayern 2009: - 15% Wasser - 5% Biomasse - 4% PV - 0,6% Wind ha Ziel ha; 15% der Agrarfläche BY Erneuerbare Energien Deutschland 2010: 8,9% Erneuerbare Energien Strom Deutschland 2009: 16,3% - 6,6% Wind - 5,2% Biomasse - 3,3% Wasser - 1,1,% PV

8 Erneuerbare Energien Strom Deutschland 2010: 18,4% Erneuerbare Energien Strom Deutschland 2011: >20% UBA Studie % EE Strom in % Strom-sparen - Wind-Strom off-shore 33% - Wind-Strom on-shore 32% - PV-Strom 19% - Geothermie-Strom 9% - Wasserkraft-Strom 4% - Abfallbiomasse-Strom 2% Geothermie 9 %! Abfallbiomasse 2 % Wasserkraft 4 % Photovoltaik 19 % Windenergie Off-shore 33 % Windenergie Land 32 % Stromsparen minus 23 Prozent (ohne Stagnation) Strombedarf 2050: 534 TWh Strommix Bayern 2050 Vision BN Potentiale Bayern Wasserkraft 15% Biomasse 5% Stromsparen 25% Geothermie 10% Sonnenstrom 25% Windstrom 20%

9 Energieeffizienz Stromproduktion: - 31% der gesamten Primärenergie in Deutschland geht bei der Stromproduktion durch schlechten Wirkungsgrad (WG = Menge elektrischer Strom / Primärenergie) und Leitungsverluste verloren, das heißt wir verschwenden fast ein Drittel der Primär-Energie völlig sinnlos. Kalina- / OCR-Prozesse mit Energieträger heißes Wasser ( C) (Nutzbare Temperaturdifferenz von ca. 150 bis ca. 20 C) Max. Wirkungsgrad 12-15% - Zum Beispiel Geothermie (aber Vorteil: unerschöpfliches Reservoir!) Motoren (Gas, Diesel, ) (Nutzbare Temperaturdifferenz von ca. 150 bis ca. 20 C) Max. Wirkungsgrad 25-35% - Mikro-BHKW: 25% - Biogasmotor: ca %, je nach Größe Dampfturbine (Nutzbare Temperaturdifferenz von 320 C bis ca. 20 C) Max. Wirkungsgrad 38% - AKW - Steinkohle-KW - Braunkohle-KW - Öl-KW - Gas-KW Gas-und Dampfturbine (Nutzbare Temperaturdifferenz von ca. 650 C bis ca. 20 C) Max. Wirkungsgrad 58-60% - Modernes Gas- und Dampfkraftwerk (GuD Energiesparen Stromsparen - minus knapp 20% Strom in Deutschland (110 TWh von 620 TWh - Wuppertal- Institut 2006 im Auftrag der E.ON), ohne Mehraufwand möglich, das sind 10 Milliarden Ersparnis für die Verbraucher (UBA, 2007). - minus 23 % Strom in 2050 in Deutschland im Vergleich mit 2010 (UBA, 2010). - minus 40% Strom in 2030 Bayern, bei Nutzung aller Potentiale (Energie- Agentur-Nordbayern im Auftrag des Bund Naturschutz, ), das wären 2,2 Milliarden Ersparnis für die privaten Haushalte Bayerns.

10 Wärme-/Heizenergie Sparen 40% des Primärenergieverbrauchs in Bayern dienen der Gebäudeheizung (Private Haushalte, Gewerbe, Industrie, Verwaltung) Im Altbau könnten bis zu 90% der Raum-/Warmwasser-Wärme in Deutschland eingespart werden! (das sind in Summe ein Fünftel des Primärenergieverbrauchs in Deutschland). Forderung: Die Rate der Energetischen Sanierung im Bestand (Wohnung, ) muss von heute 0,9 bis 1,2 % pro Jahr auf größer 3% pro Jahr ansteigen, in Bayern: Marktanreizprogramme aber auch Ordnungsrecht; s.a. Stufenmodell BUND Berlin: pdf Beispiel Energieträger Holz und Ökosystem Wald: 10 % von Bayerns Wäldern sind nutzbar ohne ökologische Übernutzung: ca. 42 PJ - Damit können ca Wohnungen in Bayern im Bestand, Wärmebedarf 250 kwh/(m²*a) - entsprechend Verbrauch 25 Liter Heizöl pro Quadratmeter und Jahr Wohnfläche - beheizt werden. Das sind 1 Million Menschen. - Bei Niederenergiehäusern mit Wärmebedarf 25 kwh/(m²*a) könnten also Wohnungen beheizt werden, das sind Menschen, also Gesamt-Bayern also auch München-Nürnberg-Augsburg nur mit Bayerischem Holz ohne ökologische Zerstörung gute Wärmedämmung vorausgesetzt! Erneuerbare Energien Wind-Strom Bedeutung der Windenergie: - Der erzeugbare Strom pro Hektar Fläche liegt o bei Windstrom o zu Fotovoltaikstrom o zu Biomassestrom - bei ca. 100 zu 10 zu 1. Bezogen auf die genutzte Fläche liefern Windkraftanlagen bei uns mehr Energie als anderen erneuerbaren Energien. - Stromerzeugung pro Fläche aus Windenergie: o Windparkfläche 50 kwh/m², o Mastfuß kwh/m² - Stromerzeugung pro Fläche aus Fotovoltaik o Dach-PV: 110 kwh/m², o Fotovoltaik-Freifläche 35 kwh/m² - Stromerzeugung pro Fläche aus Biomasse o 1 2 kwh/m².

11 Windstrom in Bayern 2010: WKA o 0,6% Stromproduktion BN-Ziel für Bayern 2050: WKA - >20% Strom aus Wind - maximal werden 0,9% (real 0,5-0,8%) der Landesfläche Bayerns für Windparks benötigt o bei Abstand WKA WKA 500 m: Windparkfläche 500 m * 500 m = 25 ha; o Mastfuß und Wege ca. 0,5 ha. PV-Strom in Bayern 2009: - ca. 4 % der Stromproduktion Mitte 2011: - ca. 6% der Stromproduktion Ca. ein Fünftel aller Dächer in Bayern sind PV-geeignet, davon ist gut ein Zehntel bereits PV-bebaut in Bayern BN Ziel Bayern 2050: - ca. 25% PV-Strom, - d.h. erreichbar bei PV-Ausbau aller geeigneten Dächer Biomasse-Strom in Bayern (v.a. Biogas): 2010: 6% der Stromproduktion bei ha Fläche 2021: Energiekonzept Bayern - 10% der Stromproduktion bei ha Fläche - das sind 15 % der Agrarfläche Bayerns - das ist zuviel - der BN sieht Obergrenze 10 % der Agrar-Fläche für Energie - Konsequenz: Biomasse Ausbau deckeln, - Qualitätsumbau Biomasse-Verstromung: o Abfallnutzung (Landwirtschaftliche Abfälle, Landschaftspflegematerial, Grüne Tonne, biogener Gewerbeabfall, kommunaler Klärschlamm, o KWK (>75% Primärenergie-Nutzung bei NaWaRo-Nutzung), o Regelleistungs-Strom, o Energiespeicherung. Geothermie-Strom in Bayern. 2010: Stromproduktion < 0,1% BN-Ziel Bayern 2050: Strom 10%

12 Wasserkraft-Strom in Bayern 2010: - 15 %, das sind 11 TWh von 73 TWh (Nettostromproduktion), - soll auf 17% gesteigert werden. o Bayerische Wasserwirtschaft: plus 1 TWh o Bayern Innovativ: Plus 2 TWh Modernisierung: 0,7 TWh Neubau: 0,3 oder 1,3 TWh Neubau an Salzach: 0,09 TWh? oder an Donau 0,15 TWh? aus Naturschutzgründen abzulehnen Strom-Speicher: Pumpspeicherwerke (PSW) in Bayern: Speicherdauer h (Jahr 8760 h) Speicherleistung PSW Bayern in Summe ca MW Volllaststunden 1100 h (s.a. ROV Riedl) Speicherenergie MWh = 2,2 TWh Bedarf Speicher in Deutschland bei 100% EE-Strom 2050: ca. 50 TWh, d.h. wir bräuchten größer 20-mal die PSW-Kapazität Bayerns für Deutschland, also ca. 100 PSW, v.a. in Bayern! Wirkungsgrad PSW: Strom Fallhöhe Strom: 70-75%. Flächenverbrauch PSW ca höher als für chemische Speicher (Methan), Batterien oder thermische Speicher (BHKW, KWK) Erdgas-Speicher Methanisierung von Strom zur chemisch stofflichen Speicherung der Stromenergie. Strom > Elektrolyse von Wasser H 2 O -> Wasserstoffgas H 2 Katalytische Reaktion von Wasserstoff H 2 mit Kohlendioxid CO 2 zu Methan CH 4 ( Windgas ) -> Erdgas Deutschland: heutige Erdgas-Netzkapazität: 200 TWh thermisch, das sind ca. 100 TWh elektrisch H 2 Bayern: Erdgas-Netzkapazität: 3,5 Milliarden m³ Gas, das entspricht ca. 3,5 Milliarden Liter Heizöl, das sind ca. 35 Milliarden kwh, das sind 35 TWh thermische Energie, das sind ca. 17 TWh elektrisch. Bedarf Speicher in Deutschland bei 100% EE-Strom in 2050: 50 TWh elektrisch Bedarf Speicher in Bayern - 1/7 von Deutschland - bei 100% EE-Strom in 2050: 7 TWh elektrisch. Strom -> Methan -> Strom: Wirkungsgrad nur % Wasserstoff H 2 aus Strom, durch Hydrolyse von Wasser: - H 2 Zusatz zu Erdgas im Netz möglich heute: ca. 7 % - H 2 Zusatz zu Erdgas im Netz potentiell möglich bis 25 %

13 Strom-Netze Verteilernetze - Haushaltsnetze 400 V: für Strom-Lieferanten im Bereich einige 10 kw: Dach-PV - Mittelspannungsnetz V = 20 kv: für Strom-Lieferanten im Bereich einige 10 MW => Freiland-PV, Biogasstrom, Windstrom Transmissionsnetze, Übertragungsnetze, - Hochspannungsnetze: Strom-Lieferanten >200 MW: Große Windparks (>100 WKA), Großkraftwerke ( MW) o V = 110 kv Wechselspannung o 220 kv Wechselspannung - Höchstspannungsnetz, Stromautobahnen : Strom-Lieferanten AKW, Kohlekraftwerke, o 380 kv Wechselspannung o 600 kv HGÜ, Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung Zitate aus Bayerisches Energiekonzept Energie innovativ, vom , Seiten 28 und 29 Stromautobahnen Die Übertragungsnetze ( Stromautobahnen ) müssen ausgebaut werden, um insbesondere große Windstrommengen aus der norddeutschen Küstenregion und Offshore-Anlagen in die süddeutschen Verbrauchszentren zu transportieren. Höchstspannungsleitungen Nach aktuellen Planungen der Übertragungsnetzbetreiber ergibt sich für Bayern ein im Vergleich zu anderen Ländern jedoch relativ geringer Bedarf an zusätzlichen Höchstspannungsleitungen mit einer Gesamtlänge von rd. 130 km sowie ein Ausbaubedarf bestehender Höchstspannungsleitungen von bis zu 240 km bis zum Jahr Verteilernetze Unter den Prämissen des Energiekonzepts der Bundesregierung gehen Schätzungen für Bayern von einem Ausbaubedarf für das Mittelspannungsnetz von km und für das Niederspannungsnetz von km bis zum Jahr 2020 aus. Werden die ambitionierteren Ausbauziele der Leitstudie 2020 des Bundesumweltministeriums für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland zu Grunde gelegt, steigt der Netzausbaubedarf für Bayern schätzungsweise im Mittelspannungsnetz auf rd km und im Niederspannungsnetz auf rd km. Für Rückfragen und ViSdP: Dr. Herbert Barthel Referat für Energie und Klimaschutz Tel. 0911/ oder 0911/ herbert.barthel@bund-naturschutz.de Nürnberg,