Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Ansätze für eine nachhaltige Entwicklung

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1 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Ansätze für eine nachhaltige Entwicklung Symposium Innovation in der Nachhaltigkeitsforschung: ein Beitrag zur Umsetzung der UNO Nachhaltigkeitsziele, Hamburg 13. Juni Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 1

2 Gliederung des Vortrags Einleitung Abhängigkeiten der Elektrizitätsversorgungssicherheit von der Wasserverfügbarkeit Erneuerbare Energien zur Zielkonfliktlösung des Energie-Wasser Nexus Fazit und Ausblick 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 2

3 Ausgangslage, Problemstellung und Zielsetzung Klimawandel wirkt auf die Umwelt (langfristig) Zielkonflikte durch Wasserknappheit Ansätze für nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen Ziel: Zielkonflikte vermindern / verhindern 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 3

4 Wie entsteht Klimawandel? Sonne Reflektion an der Atmosphäre an Wolken an der Oberfläche der Oberfläche (direkt) Ausstrahlung Absorption in der Atmosphäre von Wolken und der Atmosphäre Absorption der Atmosphäre der Wolken an der Atmosphäre (Treibhausgase) Erde 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 4

5 Energie-Wasser Nexus Klimawandel Wasser Akteure z.b. Haushalte, Industrie Energie Landwirtschaft (Quelle: nach Newiadomsky & Tietze, 2015) 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 5

6 Abhängigkeiten im Detail Quelle: Reuters 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 6

7 Ansätze für nachhaltige Nutzung natürlicher Resourcen - Handlungsanweisungen: Verbesserung einer umweltverträglichen und nachhaltigen Entwicklungen im 21. Jahrhundert - Ansatz: Integration von Umweltaspekten in alle anderen Politikbereiche - Seither Anpassungen auf Klimakonferenzen (z.b. Kyoto, Paris) 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 7

8 Beispiele Nachhaltigkeitsmaßnahmen Industrieländer Entwicklungsländer 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 8

9 Bisherige Analysen in Literatur Nachhaltige Nutzung von Energie Wasser - aus Sicht Wassernutzung - aus Sicht Landwirtschaft - aus Sicht Elektrizitätserzeugung technische Seite (Kapazitätserhaltung) Auswirkungen Wasserknappheit auf System Kraftwerk 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 9

10 Zielkonflikte heute und in Zukunft Quelle: Wikipedia, Pline 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 10

11 Zielkonflikte heute und in Zukunft Quelle: picture-alliance / dpa 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 11

12 Zielkonflikte heute und in Zukunft Quelle: bund.de 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 12

13 Wasserbedarf für Energieumwandlung Wasserkraftwerke Atomkraftwerke Kohlekraftwerke Biomasseanlagen Geothermieanlagen Gaskraftwerke Solaranlagen Windkraftanlagen 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 13

14 Länderauswahl 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 14

15 Marokko heute 100 % Zugang zu Strom 65 99% Zugang zu Wasser Zukunft 94% mehr Konkurrenz 69 % 19 % 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 15

16 Marokko morgen Hohes Potential Zukunft C 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 16

17 Marokkos Ausbaupläne 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 17

18 Marokko - Vorschläge Einsparung Wasser Stopp des Ausbaus und Start des Rückbaus Spitzenlast 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 18

19 Kenia heute 6 58% Zugang zu Strom 57 82% Zugang zu Wasser Zukunft < 7 % Konkurrenz 44 % 42 % 14 % 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 19

20 Kenia morgen Hohes Potential Zukunft Quelle: SWM 1,5 3 ºC 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 20

21 Kenias Ausbaupläne Quelle: SWM 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 21

22 Kenia - Vorschläge 1) Einsparung Wasser 2) PV zur Elektrifizierung der ländlichen Regionen Kein Ausbau Spitzenlast 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 22

23 Botswana heute % Zugang zu Strom % Zugang zu Wasser Zukunft 56 % mehr Konkurrenz 100 % 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 23

24 Botswana morgen Hohes Potential Zukunft 1,5 3 ºC 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 24

25 Botswanas Ausbaupläne Quelle: STAWAG 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 25

26 Botswana - Vorschläge Erhöhung Elektrizitätsanteile aus Erneuerbaren Energien Quelle: STAWAG Quelle: SWM Als Ersatz für thermische Kraftwerke mit hohem Wasserbedarf Verringerung der Elektrizitätserzeugung 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 26

27 Fazit Quelle: bund.de Quelle: STAWAG Quelle: SWM PV- und Windanlagen = bessere Wasserverfügbarkeit für Akteure Stärkere Einbindung in die Kraftwerksparks Elektrifizierung ländlicher Regionen 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 27

28 Fazit Ausbaupläne von Schwellen- und Entwicklungsländern Infrastrukturmaßnahmen Klimaprognosen Elektrizitätserzeugung aus Erneuerbaren Energien muss fester Bestandteil sein (wie konventionelle Kraftwerke) Studien zu Elektrizitätserzeugungspotentialen aus erneuerbaren Energien 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 28

29 Fazit Quelle: SWM Modell energiewirtschaftliches Gesamtsystem Techno-ökonomische Parametrierung der Anlagen Analysespektrum der Nachhaltigkeitsforschung ausdehnen 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 29

30 Kontakt Charlotte Newiadomsky, M.Sc. Hochschule Niederrhein SWK-Energiezentrum E² Reinarzstr Krefeld Prof. Dr. Ingela Tietze Hochschule Pforzheim Institut für Industrial Ecology Tiefenbronner Str Pforzheim 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 30

31 Backup 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 31

32 Ausgangslage, Problemstellung und Zielsetzung - Klimawandel wirkt sich langfristig auf die Umwelt aus Anstieg der Lufttemperaturen Regional begrenzte Verknappung der Wasserressourcen erwartet - Zielkonflikte durch Wasserknappheit Elektrizitätsversorgungssicherheit Wasserversorgung - Ansätze für nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen Agenda 21 (UN 1992): Maßnahmen für veränderte Wirtschafts-, Umwelt- und Entwicklungspolitik Häufig aus Sicht Wassernutzung und Landwirtschaft - Zielsetzung: Zielkonflikte vermindern / verhindern Kraftwerksparkzusammensetzung Elektrizitätserzeugungspotentiale aus Erneuerbaren Energien Wasserverfügbarkeiten heute und in Zukunft 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 32

33 Wasserbedarfe von Kraftwerken zur Energieumwandlung - Aufwärmung Angegebene Werte pro MW el Bruttoleistung Kennwerte Frischwasserkühlung Kreislaufkühlung Direkt Durchlaufkühlung Ablaufkühlung Nasskühlung Trockenkühlung Trockenkühlung Wasserentnahme in m³/s Kühlwasseraufwärmung ΔT Wärmeeintrag ins Gewässer (in die Atmosphäre) in % ,6-5, (0) 2-3 (Sommer) 8-12 (Winter) (10-80) ~ 35 (max. Abfluttemp.) 3-10 (90-97) Nur zur Füllung des Systems (100) 0 (100) (Quelle: Strauch 2011) 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 33

34 Wasserbedarfe von Kraftwerken zur Energieumwandlung - Kraftwerksarten Frischwasserkühlung m³ / MWh Kreislauf-Nasskühlung m³ / MWh Kreislauf-Trockenkühlung m³ / MWh Entnahme Verlust Entnahme Verlust Entnahme Verlust Kernkraft ,4 1,5 3,0 9,8 2,3 3,0 N/A N/A Kohle ,4 1,2 1,9 4,5 1,8 4,2 N/A N/A Erdgas ,1 0,4 0,6 1,1 0,5 1,1 0 0,02 0 0,02 Konzentrierte Solarenergie, Parabolrinne N/A N/A 2,7 4,2 2,7 4,2 0,2 0,3 0,2 0,3 Bioenergie N/A 1,1 N/A 1,8 3,7 N/A 0,02 (Quelle: nach Macknick et al. 2012) 13. Juni 2016 Beitrag Erneuerbarer Energien zur Verfügbarkeit von Elektrizität und Wasser in Afrika Folie 34