Solar Cities Energiewandel für die Stadt der Zukunft

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1 Solar Cities Energiewandel für die Stadt der Zukunft Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin 8. Erfurter Technologiedialog 18. Juni 2012 Erfurt

2 Vortragsinhalte Ziele einer nachhaltigen Energieversorgung Solar Cities Motor der deutschen Energiewende Strom für die Bürger Die solare Revolution 2

3 Ziele einer nachhaltigen Energieversorgung 3

4 CO 2 -Emissionen und Treibhauseffekt ,1 Mt C Energiebedingte CO 2 -Emissionen Temperatur CO 2 -Emissionen 0,9 0,7 0,5 0,3 0,1-0,1 Globale Temperaturänderung 0-0,

5 Langfristige Entwicklung der CO 2 -Konzentration CO 2 -Konzentration ppm Jahr 0 Daten: CDIAC 5

6 Auswirkungen der globalen Erwärmung Quelle: NASA 6

7 Auswirkungen der globalen Erwärmung Quelle: NASA 7

8 Bedrohte Gebiete +7 m Hamburg Berlin Grafik: Norbert Geuder 8

9 Bedrohte Gebiete +70 m Hamburg Berlin Grafik: Norbert Geuder 9

10 40000 Mt Energiebedingte CO2-Emissionen Globale Klimaschutzforderungen Reduktionspfad für das 2-Grad-Ziel bisherige CO 2 -Emissionen Daten: WRI, IEA, PIK-Potsdam 10

11 Entwicklung der CO 2 -Emissionen in Deutschland 1200 Mt Referenzjahr 1990 Ziel -25 % Ziel -50 % Wiedervereinigung Kohlendioxidemissionen alte Bundesländer Gesamtdeutschland neue Bundesländer Wirtschaftskrise Trend Trend Trend Ziel Ziel Ziel 11

12 Mögliche Entwicklung der Stromerzeugung in Deutschland Prognose anhand des Energiekonzepts der Bundesregierung 700 Prognose Bruttostromverbrauch in TWh Kernenergie Fossile Kraftwerke oder Import Regenerative Grafik: Michael Hüter 12

13 Photovoltaikausbau in Deutschland 8000 MW Entwicklung der Photovoltaik Ziele der Bundesregierung max min

14 These I Für eine nachhaltige Energiepolitik müssen die Kohlendioxidemissionen bis 2040 auf null zurückgefahren werden. Ansonsten lässt sich das 2-Grad-Ziel nicht mehr erreichen und extreme Klimafolgen sind kaum noch zu vermeiden. Das Energiekonzept der Bundesregierung liefert dazu nicht einmal annähernd die nötigen Voraussetzungen. 14

15 Solar Cities Motor für die Energiewende 15

16 Zentrale regenerative Energieversorgung Fortgesetztes Versorgungsoligopol Starker Leitungsausbau erforderlich Energiewende zeitlich nicht umsetzbar 16

17 Dezentrale regenerative Energieversorgung Demokratisierung der Energieversorgung Mehr Konkurrenz und Kosteneffizenz Weniger Leitungsausbau aber mehr dezentrale Speicher erforderlich Energiewende nahezu beliebig schnell realisierbar 17

18 Potenziale der Photovoltaik in Deutschland Freiflächen 37,5 GW p Summe: 203 GW p 175 TWh/a Verkehrswege 5,9 GW p Fassaden 30 GW p Dachflächen 129,5 GW p Grafik: Volker Quaschning 7 GW entspricht 1 % Solarstromanteil. 203 GW entsprechen 29 %. 18

19 Flächenbedarf für 203 GW Photovoltaik Deutschland km² Siedlungs- und Verkehrsfläche km² (13 %) Photovoltaikfläche für 200 GW km² (0,4 %) 19

20 700 Bruttostrombedarf in Deutschland HTW-Szenario: Klimaschutz und nachhaltige Entwicklung 20 % 100 % 600 Bruttostromverbrauch in TWh bis 30%? ? Fossile Kraf twerke Kernenergie Import (regenerativ) Photovoltaik Windkraft Geothermie Biomasse Wasserkraft 20

21 Ausbauszenarien für die Photovoltaik in Deutschland 200 GW HTW Berlin BMU Leitstudie 2011, Szenario A BMU Leitstudie 2008 SRU Szenario 2.1.b BSW Szenario Energiekonzept 2010 VDI 2009 IST reale Entwicklung

22 Einfluss der Höhe des jährlichen Zubaus 200 GW PV-Anteil 29% 11% GW p.a. 7 GW p.a. 6 GW p.a. 5 GW p.a. 4 GW p.a. 3 GW p.a. 22

23 These II Für eine vollständig regenerative Elektrizitätsversorgung gibt es 3 Optionen, die einen Großteil der Versorgung übernehmen können: Windkraft, Import und Photovoltaik. Möchte man nicht übermäßig von Importen abhängig sein oder extreme Offshore- Windkraftstandorte erschließen, muss die Photovoltaik 20 bis 30 % decken. 23

24 These III Der nötige jährliche Zubau an PV-Leistung beträgt 7 bis 8 GW. Es müssten nur die Neubauzahlen von 2010 und 2011 die nächsten 25 Jahre fortgeführt werden. Ein Absenken des Zubaus wäre fatal, würde den Kernenergieausstieg gefährden und einen effektiven Klimaschutz unmöglich machen. 24

25 Strom für die Bürger Die solare Revolution 25

26 Bisheriger Verlauf der Stromversorgung Woche im Frühjahr MW Mittel- und Spitzenlast Windkraft PV PV Wind Biomasse Wasserkraft Mittel- und Spitzenlast Braunkohle Kernenergie Braunkohle (Grundlast) Kernenergie (Grundlast) Mo Di Mi Do Fr Sa So 26

27 Verlauf der Stromversorgung, künftige Entwicklung Woche im Frühjahr 2020, 70 GW PV, 10 % Solarstromanteil MW PV Wind (Onshore) Biomasse Mittel- und Spitzenlast Wind (Offshore) Geothermie Wasserkraft PV Mittel- und Spitzenlast Mo Di Mi Do Fr Sa So 27

28 These IV Setzen wir die hohen Installationsraten für erneuerbare Energien in den nächsten fünf Jahren fort, lassen sich Braunkohle- und Kernkraftwerke nicht mehr ins Netz integrieren bzw. nicht mehr wirtschaftlich betreiben. Darum versuchen große Energiekonzerne und einige Politiker den schnellen Ausbau erneuerbarer Energien zu verhindern. 28

29 Aktuelle Strompreisniveaus in Deutschland fossile Kraftwerke 3 8 ct/kwh Erzeugungsebene CO 2 - Abgabe CCS 6 25 ct/kwh Stromkunden EEG- Umlage Verbraucherebene 9 10 ct/kwh ct/kwh Industrie Haushalt und Gewerbe 29

30 Rein Netzgekoppeltes Photovoltaiksystem EEG-Vergütung 30

31 Entwicklung der Strompreise Kostenvorteil durch Eigenverbrauch Grid- Parity PV Haushalt EEG Haushaltsstrompreis mittlerer Gewerbebetrieb ct/kwh 31

32 Photovoltaisches Eigenverbrauchssystem >25 ct/kwh 19 ct/kwh 32

33 5 kw :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Eigenverbrauch im Haushaltsbereich Annahmen: Wochenende im Sommer, Elektrizitätsbedarf 11 kwh/d, PV-Anlage 5 kwp Lastgang PV-Erzeugung Überschuss Netzbezug Eigenverbrauch 33

34 Eigenverbrauchssystem mit Batterie

35 Entwicklung der Preise für Haushaltsbrennstoffe Annahmen: Brennerwirkungsgrad 80%, Heizwert Heizöl 10,5 kwh/l ct/kwh PV Haushalt EEG Heizöl + 10% p.a. Heizöl + 1% p.a Oil- Parity 35

36 Photovoltaische Heizungsunterstützung

37 These V Bereits in wenigen Jahren, wird die Photovoltaik deutlich preiswerter Strom und Wärme erzeugen können als Anlagen mit fossilen Brennstoffen. Die Erzeugungsstrukturen werden sich dann rasant demokratisieren und dezentrale Eigenverbrauchsanlagen rechnen sich künftig auch ohne staatlich garantierte Einspeisevergütung. 37

38 Würde da nicht nur das Licht ausgehen? Jürgen Großmann, RWE, 2010: Im Januar blies wenig Wind, es gab kaum Sonne. Stellen Sie sich vor, 80 Prozent unserer Stromerzeugung hingen von erneuerbaren Energien ab: Da würde in Zeiten wie diesen nicht nur das Licht ausgehen. 38

39 Mögliche Stromversorgung 2040 Monatsmittlere Erzeugung bei 80% Wind und PV und Bedarf 90 GW Andere Wind onshore Bedarf Wind offshore Photovoltaik Jan. Feb. Mär. Apr. Mai Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dez. 39

40 Mögliche Stromversorgung 2040 bei 80% Wind und PV, sonnige Frühjahrswoche 160 GW Wind offshore Wind onshore Photovoltaik Bedarf Mo. Di. Mi. Do. Fr. Sa. So. 40

41 Mögliche Stromversorgung 2040 bei 80% Wind und PV, sonnige Frühjahrswoche 160 GW Speicher Wind onshore Bedarf Wind offshore Photovoltaik Mo. Di. Mi. Do. Fr. Sa. So. 41

42 Mögliche Stromversorgung 2040 bei 80% Wind und PV, windarme Winterwoche 160 GW Speicher Wind offshore Wind onshore Photovoltaik Bedarf nötige Speicherkapazität ca. 30 TWh (5%) Gasspeicherpotenzial >100 TWh EE-Gasspeicher Erdgas- Blockheizkraftwerk 0 Mo. Di. Mi. Do. Fr. Sa. So. 42

43 Speicherlösungen einer regenerativen Stromversorgung Wärme Elektrizität Erdgasspeicher Erdgas- Blockheizkraftwerk Erdgasnetz Überschüsse dezentrale Batteriespeicher Wasser (H 2 O) Elektrolyse Sauerstoff (O 2 ) Kohlendioxid (CO 2 ) Wasserstoff (H 2 ) Methanisierung Methan (CH 4 ) Wasser (H 2 O)

44 Beitrag der Photovoltaik zur weltweiten Stromversorgung Annahmen: 30% Marktwachstum pro Jahr bis 2025, dann 550 GW p.a. 0,3 % 50 % TWh

45 Fazit Die Technologien für eine nachhaltige Stromversorgung sind bekannt. Der Ausbau erneuerbarer Energien zum Erreichen der Klimaschutzziele erfolgt viel zu langsam. Die Photovoltaik kann aufgrund der schnell sinkenden Preise eine globale urbane Revolution der Energieversorgung auslösen und damit unsere Lebensgrundlagen sichern. 45

46 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Zum Weiterlesen 46

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