Aktuelle Energieversorgung Deutschlands und Ansätze der Versorgung der Zukunft. Prof. Dr. Andreas Ratka

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1 Aktuelle Energieversorgung Deutschlands und Ansätze der Versorgung der Zukunft Prof. Dr. Andreas Ratka 1

2 Übersicht Energieversorgung in Deutschland Aktivitäten der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf» BHKW mit Nahwärmenetz» Studien- und Forschungsprojekte» AK Grüne Hochschule 2

3 Primärenergieverbrauch Deutschlands gesamt 4083 TWh für 1990 Gas 15,9% Stromimport 0,0% Kernenergie 10,9% Wasser Wind 0,4% sonstige Brennstoffe 1,4% Kohle 36,6% Oel 34,8% Stromimport 0,0% Kernenergie 13,0% Wasser Wind 0,6% sonstige Brennstoffe 2,2% Kohle 24,3% Gas 21,9% Oel 38,0% gesamt 3960 TWh für 1999 aus BMWA Energiedaten

4 Primärenergieverbrauch Deutschlands Wasser- und Windkraft 1) 3) 1.5% andere Erneuerbare 2) 7.5% Außenhandelss aldo Strom 0.4% Sonstige 1.7% Mineralöl 34.4% Letzte Entwicklung: Kernenergie 10.9% Erdgas, Erdölgas 21.7% Braunkohle 11.1% Steinkohle 10.8% gesamt 3740 TWh für 2009 Wasserund Windkraft 1) 3) 1.45% andere Erneuerbare 2) 7.83% Außenhandels saldo Strom 0.46% Sonstige 1.92% Mineralöl 33.39% Kernenergie 10.71% aus BMWi Energiedaten 2011 Erdgas, Erdölgas 21.55% gesamt 3892 TWh für 2010 Braunkohle 10.71% Steinkohle 11.98% 4

5 Zentrale Frage: Wo können wir im Energieversorgungssystem ansetzen??? Oder hilft das Verbot von 100 W Glühbirnen??? 5

6 Struktur des Energieverbrauchs in Aufteilung nach Verbrauchern: Deutschland Endenergieverbrauch Deutschland nach Verbrauchern 2009 Gewerbe, Handel, Dienstleistung 16,2% Industrie 26,0% Haushalte 28,7% Verkehr 29,2% aus BMWi Energiedaten

7 Struktur des Energieverbrauchs in Aufteilung nach Energiearten: Deutschland Endenergieverbrauch in deutschen Haushalten 2007 sonstige Prozesswärme 5,3% Warmwasser 12,0% mechanische Energie 9,6% Beleuchtung 1,8% Raumwärme 71,3% aus BMWi Energiedaten

8 Struktur des Energieverbrauchs in Aufteilung nach Energiearten: Deutschland Endenergieverbrauch der deutschen Industrie 2007 mechanische Energie 23.3% Beleuchtung 1.7% Raumwärme 8.2% Warmwasser 1.0% sonstige Prozesswärme 65.9% aus BMWi Energiedaten

9 Struktur des Energieverbrauchs in Aufteilung nach Energiearten: Deutschland Endenergieverbrauch im deutschen Verkehr 2007 sonstige Raumwärme Warmwasser Prozesswärme 0.5% 0.0% 0.0% Beleuchtung 0.5% mechanische Energie 99.1% aus BMWi Energiedaten

10 Struktur des Energieverbrauchs in Deutschland Die großen Posten im Endenergieverbrauch:» Wärme 55,2%» Antriebsenergie im Verkehrssektor 29,2% Zum Vergleich:» Energie für Beleuchtung 2,3% 10

11 Hindernisse für regenerativer Energien Zunächst teilweise hohe Kosten Cent/kWh 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 6,83 Gas Wärmekosten 2008/ ,26 Gasheizung Bereitstellungsart 3,85 Wärme aus Biogas Zahlen von ,49 14,93 13,47 14,35 Pelettheizung Wärmepumpe mit Tiefensonde 2,24 Schwimmbadabsorber Flachkollektoren (Großanlagen), Flachkollektoren (Warmwasserbereitung) 18,26 Flachkollektoren (Heizungsunterstützung) 25,00 20,00 20,95 Stromgestehungskosten Kosten / (Cent/kWh) 15,00 10,00 11,54 9,60 5,00 3,70 3,50 3,80 0,00 Windkraft (Küste) Strom aus Biogas (minimal) PV Solarthemische Kraftwerke Art der Gewinnung GuD Kraftwerk Atomstrom 11

12 Kosten erneuerbarer Energien In verschiedenen Szenarien ergeben sich bei Analgenlebensdauern von 20 bzw. 40 Jahren und 4% Zins folgende Mehrkosten: Preissteigerungen: Öl, Gas: 7,5% Strom: 2,5% Mehrkosten / (EUR/kWh) 0,150 0,100 0,050 0,000-0,050-0,100-0,150 Altbausanierung kontrollierte Lüftung solar WW - Bereitung solare Heizungsunterstützung (Flachkollektoren) solare Heizungsunterstützung (Vakuumröhrenkollektoren) Sole-Wärmepumpe (Tiefensonde) Preisstand 2007 Preisstand 2007 mit Förderung mit Preissteigerung Sole-Wärmepumpe (Erdkollektor) Pelletheizung 12

13 Beispiele für einige Potentiale (Deutschland) jährlich ersetzbare Primärenergie / % (Verbrauch Deutschland 2008) technische Potentiale rgenerativer Energien in Deutschland 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1,8 Wasserkraft langfristig realisierbares Nutzungspotential / % genutzt 2007 / % 1,5 Windenergie 14,9 11,5 2,9 5,1 Biomasse Fotovoltaik 15,8 19,5 7,7 0,3 0,1 0,1 Solarthermie Geothermie 71,3 gesamt Erneuerbare Energien in Zahlen - nationale und internationale Entwicklung; BMU,

14 Übersicht Energieversorgung in Deutschland Aktivitäten der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf» BHKW mit Nahwärmenetz» Studien- und Forschungsprojekte» AK Grüne Hochschule 14

15 BHKW mit Nahwärmenetz 195 kw el elektrische Leistung Stromeinspeisung ca. 360 kw th Abwärmeleistung ca. 175 kw th Nutzwärmeleistung ca. 185 kw th Abwärmeleistung Nahwärmenetz ca kw th Nutzwärmeleistung 15

16 Übersicht Energieversorgung in Deutschland Aktivitäten der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf» BHKW mit Nahwärmenetz» Studien- und Forschungsprojekte» AK Grüne Hochschule 16

17 Beispiel: Niedrigenergiehaus Energieeffizienz Energieversorgung mit erneuerbaren Energien 17

18 Beispiel: Niedrigenergiehaus Energieflüsse eines Gebäudes (Niedrigenergiehaus): aus Simulation einer thermischen Solaranlage unter Verwendung von TRNSYS ;Diplomarbeit; Memmel

19 Beispiel: Solarspeicher 19

20 Beispiel: Solarspeicher Es zeigte sich, das der Verlustkoeffizient des Speichers durch die verbesserte Isolierung der Anschlüsse stark sinkt. Der Bedarf an fossiler Energie zur Speicher- Nachheizung ,5 sinkt um etwa 6%. Efoss / (kwh/a) vor Optimierung 791,3 nach Optimierung 20

21 Beispiele: Haustür Wärmebrücken (Tür) Genauere Analyse: (T a = -3 C, T i = 20 C) Thermische Verluste 400 W Thermische Verluste bei abgeschlossener Tür nur noch 140 W Durch den undichten Türspalt eindringende Kaltluft 21

22 Beispiel: Kombination Wärmepumpe und Solarthermie Schematische Darstellung des untersuchten Systems: Solaranlage Gebäude Wärmepumpe Erdsonde 22

23 Beispiel: Kombination Wärmepumpe und Solarthermie Beim Wärmepumpenantrieb eingesparte elektrische Energie: Die maximalen Einsparungen belaufen sich auf etwa 12% des Antriebsenergiebedarfs der Wärmepumpe. Eel,spar / (kwh/a) Einfachabsorber Flachkollektor Vakuumröhrenkollektor Erdreich und Brauchwasser Erwärmung Brauchwasserbereitung Erdreicherwärmung 23

24 Übersicht Energieversorgung in Deutschland Aktivitäten der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf» BHKW mit Nahwärmenetz» Studien- und Forschungsprojekte» AK Grüne Hochschule 24

25 AK Grüne Hochschule Ziel: Stärkung des Charakters einer ökologischen Hochschule Einsparung von Energie Einsparung von nichtenergetischen Ressourcen Maßnahmen: Aufklärungsarbeit Mitarbeit an Konzepten 25

26 AK Grüne Hochschule; Aufklärungsarbeit Infokampagne: 26

27 AK Grüne Hochschule Infokampagne: 27

28 AK Grüne Hochschule; Konzepte Thermische Sanierung des A-Gebäudes 28

29 AK Grüne Hochschule; Konzepte Thermische Sanierung des A-Gebäudes Maßnahmen Fenstersanierung (2 Scheiben Wärmeschutzverglasung) Wandsanierung (15 cm Polystyrol) Investitionsksten / EUR Jährliche Kosten für Invest / (EUR/a) Jährliche Energieeinsparung / (kwh/a) bzw. 8% bzw. 66% Energieein -sparkoste /(Cent/kWh) 12,7 3,4 Insgesamt bzw. 74% 4,4 29

30 Zusammenfassung Wärme und mechanische Energie sind Hauptverbrauchsposten. Im Wärmebereich wurden kostenarme Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz gezeigt. Aufklärungsarbeit ist ein wichtiger Arbeitspunkt. 30

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