RAHMENBEDINGUNGEN Aktuelle Entwicklungen zur Energiewende auf Bundesebene

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1 RAHMENBEDINGUNGEN Aktuelle Entwicklungen zur Energiewende auf Prof. Dr. Dr. h.c. Reinhard F. J. Hüttl Wissenschaftlicher Vorstand und Sprecher des Vorstands Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ Clusterkonferenz Energietechnik Berlin-Brandenburg 2014, Schönefeld, 5. Dezember

2 Klimadynamik Anthropogene Faktoren Natürliche Faktoren Klimawandel heute und in Zukunft 2

3 Klimadynamik Global betrachtet sind seit 1990 die CO 2 -Emissionen deutlich angestiegen. Aktuelle Szenarien zeigen für die kommenden Jahre kaum Hinweise auf eine Umkehr dieses Trends. Grund dafür ist nicht zuletzt die wirtschaftliche Entwicklung in Schwellenländern. Quelle: BP Statistical Review of World Energy

4 Gesellschaftspolitische Herausforderung: Wachstum der Weltbevölkerung Quelle: Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat (2013). World Population Prospects: The 2012 Revision. New York: United Nations. 4

5 Urbanisierungstrend Heute leben erstmals mehr als 50 % der Weltbevölkerung in Städten, bis 2030 werden es voraussichtlich fünf Milliarden Menschen sein. Das städtische Wachstum wird hauptsächlich in Afrika und Asien stattfinden. Dieser Trend hat Auswirkungen auf die globale Nachfrage nach Rohstoffen und Energie. Ballungsräume 2009 Ballungsräume 2025 Quelle: United Nations, Department of Economic and Social Affairs 5

6 Weltenergiebedarf in Millionen Tonnen Öläquivalent Situation heute wahrscheinliches Szenario Szenario 2035 Kohle Öl Gas Atomkraft Wasser Bioenergie Wind-/Sonnenenergie Quelle: OECD/IEA World Energy Outlook

7 Stromerzeugung in Deutschland

8 Entwicklung der Stromerzeugung aus einzelnen erneuerbaren Energieträgern 8

9 Anlagenzahl [-] [MW] Clusterkonferenz Energietechnik Berlin-Brandenburg 2014 Entwicklung Entwicklung der Anzahl der und Anzahl installierten und installierten Leistung von Leistung Windenergieanlagen von in Deutschland Windenergieanlagen in Deutschland Anlagenanzahl, kumuliert [-] 2012: MW installierte Leistung, kumuliert [MW] StromEinspG: Januar März 2000 Novelle BauGB: November G: April G: August 2004 G: Januar 2009 G: Januar Quellen: C. Ender, Internetauftritt Deutsches Windenergie-Institut (DEWI): Windenergienutzung in Deutschland - Stand: "; 1 MW = 1 Mio. Watt; 1 GWh = 1 Mio. kwh; StromEinspG: Stromeinspeisungsgesetz; G: Erneuerbare-Energien-Gesetz; BauGB: Baugesetzbuch; Hintergrundbild: BMU / Brigitte Hiss; Angaben vorläufig 9

10 [GWh] [MW p ] Clusterkonferenz Energietechnik Berlin-Brandenburg 2014 Entwicklung Entwicklung der Anzahl der und Strombereitstellung installierten Leistung und von Photovoltaikanlagen installierten in Deutschland Leistung von Photovoltaikanlagen in Deutschland Energiebereitstellung [GWh] 2012: MW p installierte Leistung [MWp] Quelle: BMU - E I 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AG-Stat); 1 GWh = 1 Mio. kwh; 1 MW = 1 Mio. Watt; Hintergrundbild: BMU / Bernd Müller; Stand: Februar 2013; Angaben vorläufig 10

11 [GWh] Clusterkonferenz Energietechnik Berlin-Brandenburg 2014 Entwicklung der Entwicklung Biomassenutzung der Biomassenutzung* zur Wärmebereitstellung zur Wärmebereitstellung in Deutschland in den Jahren 1997 bis in Deutschland * Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Klär- und Deponiegas, biogener Anteil des Abfalls; 1 GWh = 1 Mio. kwh; Quelle: BMU - E I 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AG-Stat); Hintergrundbild: BMU / Brigitte Hiss; Stand: Februar 2013; Angaben vorläufig 11

12 Die Bedeutung des Wärmemarkts Wärmemarkt in Deutschland ca. doppelt so groß wie der Strommarkt. Wärme zu 11% aus erneuerbaren Energien Kälteversorgung überwiegend aus Strom Hohes Wertschöpfungspotential: Sanierungsstau bei Erzeugersystemen und Fernwärmenetzen Anteile Erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch 2011 TWh 1400 erneuerbar 1200 fossil Die Energiewende kann nur erfolgreich sein, wenn nachhaltige und system-stabilisierende Handlungen im Sektor Wärme generiert werden. Strom Kraftstoff Wärme Quelle: Erneuerbare Energien 2012, BMU 12

13 Heimische Energie aus Erdwärme, e.g. Berlin Potsdam 13 Potenzielle Nutzhorizonte Nutzungs -konzepte Hettang Schaumkalk ~400 m ~ 25 Hydrothermal, Wärmepumpe, Wärmespeicher ~960 m ~ 40 Hydrothermal, Wärmepumpe Buntsandstein ~1500 m ~ 60 Hydrothermal, Heiznetz Zechstein ~3000 m ~100 Tiefe Erdwärmesonde, Wärmepumpe Rotliegend ~4000 m ~ 130 EGS, Heiznetz, ev. Strom Quelle: GFZ, Ernst Huenges, Geothermische Technologien (Vortrag) 13

14 Energieproduktivität und Wirtschaftswachstum: Das Gebot der Energieeffizienz Ziele: Anhaltender Trend der Entkopplung von BIP und Energieverbrauch. Die Energieproduktivität soll um durchschnittlich 2,1 % pro Jahr bis 2050 gesteigert werden. Eine Fortsetzung des bisherigen durchschnittlichen Entwicklungstempos würde zum Erreichen der quantitativen Ziele bislang nicht ausreichen. 14

15 Fossil betriebene Kraftwerke Der Ausstieg aus der Kernenergie darf nicht zu Lasten des Klimaschutzes gehen. Aber: als CO 2 -ärmster fossiler Energieträger kann helfen, Versorgungslücken zu schließen. Auch der Einsatz moderner, hocheffizienter Kohlekraftwerke (z. B. in Verbindung mit CCU) ist eine klimapolitische und energiewirtschaftliche Brückentechnologie. 15

16 Erschließung Hydraulic Fracturing 16

17 SHIP Shale Gas Information Platform 17

18 Speicheroptionen der nahen Zukunft Nutzung der Primärelektrizität im gesamten Energiesystem 18

19 Bedeutung von CCS für neue Speichertechnologien (M. Kühn, GFZ) 19

20 Infrastruktur: Smart Grids Clusterkonferenz Energietechnik Berlin-Brandenburg 2014 Die Energiewende ist möglich, erfordert aber unbedingt den Umbau der Elektrizitätsnetze zu Smart Grids. Das notwendige Systemverständnis in Wirtschaft, Wissenschaft und Politik ist noch nicht in ausreichendem Maße erreicht. Aufbau und Bestandteile des abstrakten und vereinfachten Systemmodells mit ausgewählten, grundlegenden Technologien, Funktionalitäten und Anwendungsbereichen Quelle: acatech-studie Future Energy Grid - Informations- und Kommunikationstechno logien für den Weg in ein nachhaltiges und wirtschaftliches Energiesystem 20

21 Infrastruktur: Smart Grids und die Rolle von modernen Kommunikationstechnologien Quelle: EIT ICT Labs 21

22 Unterschiedliche Stromerzeugung in Deutschland Regionale Vorteile Wind im Norden, Wassergefälle im Süden günstige Transportwege für Kohle an Ruhr, Saar sowie Binnen- und Küstenschifffahrtswegen Braunkohlevorkommen: I) Rheinland II) Mitteldeutsches und Lausitzer Revier Energiesalden in 2011 Größte Exporteure: Brandenburg, Nordrhein-Westfalen, Sachsen Größte Importeure: Hessen, Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz G-Umlage in 2012 Größte Empfänger: Bayern, Schleswig-Holstein, Brandenburg Größte Zahler: Nordrhein-Westfalen, Hessen, Baden-Württemberg 22

23 Deutschland 5 (5) 12 (14) 16 (23) 18 (19) 24 (15) 25 (24) Atom Steinkohle Erneuerbare Energien () Braunkohle Stromquellen in Deutschland Angaben in Prozent, 2012 (2008) Quellen: AG Energiebilanzen, Umwelt- Bundesamt, Braunkohle Braunkohle Steinkohle BW BY BB BE HB HH HE MV NI NW RP SL ST SH Steinkohle Atom Steinkohle Atom Braunkohle Steinkohle Steinkohle Steinkohle Steinkohle Braunkohle Steinkohle Atom Steinkohle Braunkohle Steinkohle SN Braunkohle Steinkohle Atom TH 23

24 Unterschiedliche -Ausbauziele in Deutschland Deutschland: 35 % -Anteil am Bruttostromverbrauch bis 2020 Unterschiedliche Referenzwerte und Fristen in den Bundesländern Referenzwerte: Primärenergieverbrauch, Endenergieverbrauch, Brutto-/Netto-Stromverbrauch/-erzeugung Fristen: 2020, 2021 (BY) 2025 (NW), 2030 (RP) Große Variation z.b. beim Anteil am Stromverbrauch Schleswig-Holstein: 300 bis 400 % Saarland: 20 % 24

25 Energiesysteme der Zukunft Bündelung der Expertise von Technik- und Sozialwissenschaften im gemeinsamen Projekt der Wissenschaftsakademien Bereitstellung wissenschaftlich fundierter Handlungsoptionen als Grundlage für den gesamtgesellschaftlichen Diskurs Versachlichung der Diskussion durch interdisziplinäre Klärung komplexer Kausalzusammenhänge des Energiesystems Identifizierung neuer Forschungsthemen zur Gestaltung der Energiewende Projektlaufzeit Förderer: BMBF, Robert Bosch Stiftung 25

26 Kuratorium 26

27 Energiesysteme der Zukunft als Impulsgeber 27

28 Akzeptanz und Transparenz Neben technischer Innovation ist eine breite gesellschaftliche Akzeptanz der zu treffenden Maßnahmen für den Umbau des Energiesystems eine wichtige Voraussetzung. In der Energiepolitik wird in diesem Zusammenhang beispielsweise bereits von einem Zielviereck gesprochen: Umwelt- und Klimaverträglichkeit Umwelt- und Klimaverträglichkeit Wirtschaftlichkeit Versorgungssicherheit Wirtschaftlichkeit Energiepolitisches Zielviereck Versorgungssicherheit + gesellschaftliche Akzeptanz Im Zentrum der Bemühungen um eine Öffnung des Dialogs zwischen den gesellschaftlichen Akteuren muss hier auch die Erforschung der Gründe für eine Annahme bzw. eine Ablehnung einer konkreten Innovation durch die potenziellen Nutzer bzw. Betroffenen stehen. gesellschaftliche Akzeptanz 28

29 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Prof. Dr. Dr. h.c. Reinhard F. J. Hüttl Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ Deutsche Akademie der Technikwissenschaften acatech 29