Energieszenarien - Desertec. Ingenieurfachschaftstagung des Cusanuswerk Gernsheim, 30. Oktober 2010

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1 Energieszenarien - Desertec Franz Trieb Ingenieurfachschaftstagung des Cusanuswerk Gernsheim, 3. Oktober 21 Folie 1 It is now generally accepted that scenarios do not predict. Rather, they paint pictures of possible futures and explore the differing outcomes that might result if basic assumptions are changed. (UNEP, GEO-3) Folie 2

2 DESERTEC Vision 23 HGÜ-Stromautobahnen verbinden gute Produktionsstandorte mit großen Verbrauchszentren Folie 3 MED-CSP TRANS-CSP AQUA-CSP DLR-Studien Ermittlung der erneuerbaren Energiepotentiale für die nachhaltige Produktion von Elektrizität und Trinkwasser in 5 Ländern Europas, Nordafrikas und des Mittleren Ostens unter Berücksichtigung der Option solarthermischer Kraftwerke. Folie 4

3 Insgesamt 5 Länder untersucht.. Europa (EU) Skandinavien West Europa Ost Europa Süd-Ost Europa Westliches Asien Nordafrika Arabische Halbinsel Middle East & North Africa (MENA) Folie 5 TRANS-CSP: Strombedarf in Europa Gross Electricity Consumption [TWh/y] Europa Bevölkerung: 6 Mio. Wirtschaft: /cap/a Effizienz: Modernisierungsbedarf Year Difference to Trend Norway Sweden Finland Iceland Denmark United Kingdom Ireland Germany Switzerland France Netherlands Luxembourg Belgium Austria Portugal Spain Italy Greece Bosnia-Herzegovina Serbia & Montenegro Croatia Macedonia Slovenia Turkey Romania Hungary Bulgaria Slovak Republic Czech Republic Poland Folie 6

4 MED-CSP: Strombedarf im Mittleren Osten und Nordafrika Gross Electricity Consumption [TWh/y] MENA Bevölkerung: Mio. Wirtschaft: /cap/a Effizienz: überwiegend modern Year Diff.to Trend Morocco Algeria Tunisia Libya Egypt Yemen UAE Saudi Arabia Qatar Kuwait Bahrain Oman Syria Lebanon Jordan Israel Iraq Iran Folie 7 Elektrizität gewinnt man aus Kohle, Braunkohle Erdöl, Erdgas Kernspaltung, Kernfusion Wasserkraft Biomasse Solarthermische Kraftwerke Geothermie (Hot Dry Rock) Windenergie Photovoltaik Wellen / Gezeiten ideal gespeicherten Energieträgern speicherbaren Energieträgern fluktuierenden Energieträgern Folie 8

5 Erneuerbare Energiepotenziale in Europa, Mittlerer Osten, Nordafrika Biomasse (-1) Geothermie (-1) Solar (1-25) Max Windkraft (5-5) Wasserkraft (-5) Min Stromertrag in GWh/km²/a Folie 9 Ökonomische Potenziale vs. Bedarf in EU-MENA Elektrizität [TWh/a] > 63 Wie sieht ein nachhaltiger Mix aus? Potenziale Bedarf 2 Bedarf 25 Solar Geothermal Wasserkraft Wind Biomasse Wellen, Gezeiten Entsalzung MENA Europa Folie 1

6 und was ist überhaupt nachhaltig? Sicher verschiedene, sich ergänzende Quellen und Reserven elektrische Leistung nach Bedarf langfristig verfügbare Ressourcen sichtbare und zeitnah ausbaubare Technologie Kostengünstig niedrige Kosten keine langfristigen Subventionen Kompatibel geringe Emissionen Klimaschutz geringe Risiken fairer Zugang Folie 11 Installierte Leistung [GW] Installierte Leistung und Spitzenlast in EUMENA Ferntransport Entsalzung 24Photovoltaik Wind 2 Geothermie Wasserkraft 16 Biomasse Wellen / Gez. 12 Solarth. Kraftw. Öl und Gas 8 Kohle 4 4Nuklear 5 h/a 2 h/a Gesicherte Leistung Spitzenlast % Verfügbarkeit + 25 % Reservekapazität Folie 12

7 Strombedarf Europa (TRANS-CSP) Stromverbrauch [TWh/a] Jahr Import Solar Photovoltaik Wind Geothermie Wasserkraft Biomasse Wellen/Gez. Solarth. KW Öl Erdgas Kohlen Kernenergie Folie 13 Importabhängigkeit der Stromerzeugung in Europa Importanteil an der Stromerzeugung 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Year 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Import andere Solar Import derzeitiger Trend Folie 14

8 45 Strombedarf Mittlerer Osten und Nordafrika (MED-CSP) Stromverbrauch [TWh/a] Entsalzung Export Solar Photovoltaik Wind Geothermie Wasserkraft Biomasse Wellen/Gez. Solarth. KW Öl / Erdgas Kohlen Kernenergie Jahr Folie 15 AQUA-CSP Scenario for Middle East & North Africa 6 Water Consumption [Bm³/y] Natural Water Used Wastewater reused Fossil Fuel Desalination Groundwater Over-Use CSP Desalination Efficiency Gains Folie 16

9 Was wird sich bis 25 technisch ändern? 1. Die Auslastung konventioneller Kraftwerke sinkt von heute etwa 5 h/a auf unter 2 h/a, mit weniger Emissionen. Es werden nur noch gut regelbare Spitzenlastkraftwerke, aber keine schlecht regelbaren Grundlastkraftwerke mehr gebraucht. 2. Europäischer Strommix: 2 25 Nuklear 29% % Fossil (Import + Heimisch) 51% 2% Erneuerbar (Heimisch) 2% 65% Erneuerbar (Import) % 15% Folie 17 Kraftwerkspreise sinken mit steigender Kapazität Investition [ /kw] Abbau von Atomkraftwerken National Audit Office (Großbritannien) Nuclear Decommissioning Authority 11 GW installierte Leistung 61 Mrd. Britische Pfund für Abbau 3 /kw Bau 6 /kw Abbau Installierte Leistung [MW] Folie 18

10 Brennstoffpreise steigen mit wachsendem Verbrauch Kohlepreis Gaspreis Uranpreis Ölpreis Folie 19 Ölkosten? Atomkosten? Kohlekosten? Und was kostet die Welt die dabei zerstört wird? Folie 2

11 Entwicklung der Stromkosten am Beispiel Spanien Mittlere Stromkosten [c/kwh] Investition Ertrag Jahr TRANS-CSP Mix Mix 2 Werte in -2 (real), Brennstoffpreise IEA 25, ab 22 CCS Folie 21 Kosten der Stromerzeugung in Europa Milliarden /Jahr C Szenario - Effizienzmaßnahmen 2 C Szenario - Stromerzeugung Business-as-usual - Stromerzeugung Energy [R]evolution Szneario (27) Rohöl $ 2 /bbl CO 2 $/t Nitsch 29 Folie 22

12 Das EEG: Kosten pro kwh für Haushaltskunden in Deutschland Steuern EEG Steigerung seit 2 Erzeugungskosten im Jahr 2 Durch EEG vermiedene Steigerung: 1, ct/kwh in 29 BMU 29 Folie 23 Was wird sich ökonomisch ändern? 1. Nach anfänglicher Förderung führt der Ausbau erneuerbarer Energiequellen zu einer Stabilisierung der Energiepreise und zur Entlastung der öffentlichen und privaten Haushalte. 2. Solarstromimporte aus der Wüste werden eine bezahlbare und gut regelbare Komponente der Stromversorgung und ersetzen damit vor allem fossile Brennstoffe und Atomenergie. Folie 24

13 Reduktion der CO 2 Emissionen aus der Stromerzeugung auf.5 t/cap/a CO2-Emissions CO2-Emissionen in Mt/a Mt/y Year Jahr Avoided Vermieden Import Solar Photovoltaics Photovoltaik Wind Geothermal Geothermie Hydropower Wasserkraft Wave Wellen // Tidal Gez. Biomasse CSP Solarth.Kraftw. Plants Oil Öl / Gas Coal Kohle Nuclear Nuklear Bilanz für EU-MENA aus den CSP Studien Folie 25 Was wird sich ökologisch ändern? 1. Klimagase u. a. Emissionen in EU-MENA werden im Stromsektor trotz Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum auf ein klimaverträgliches Maß reduziert. 2. Der gesamte erneuerbare Kraftwerkspark wird etwa 1% der Landflächen in Anspruch nehmen. (zum Vergleich: europäisches Verkehrsnetz: 1.2%). Folie 26

14 nach Lampedusa? in die Wüste? Energie, Wasser, Nahrung, Arbeit und Einkommen für weitere 3 Mio. Menschen in MENA? (artist view created with Google Earth) Folie 27 HGÜ Leitungen als neue, solare Energiekorridore Folie 28

15 Was muss sich politisch ändern? 1. Eine gemeinsame internationale Anstrengung zur Erschließung erneuerbarer Energiequellen muss den zunehmenden Kampf um begrenzte fossile Brennstoffe ersetzen. 2. Die Umsetzung dieses Prinzips muss in den Vordergrund internationaler Sicherheitspolitik treten. 3. Weltweit müssen geeignete Rahmenbedingungen für die effiziente Verbreitung erneuerbarer Energiequellen geschaffen werden. Folie 29 Energiezenarien für Deutschland BMWi / BMU 21 Energiekonzept für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 29 Leitszenario 29 (DLR, IfNE) Umweltbundesamt 29 Politikszenarien für den Klimaschutz V (Öko-Institut, FZ Jülich, DIW, FhG ISI) Word Wide Fund for Nature (WWF) 29 Modell Deutschland Klimaschutz bis 25 (Prognos, Öko-Institut, Dr. Ziesing) EWI / Prognos 27 Energieszenarien für den Energiegipfel 27 Bundesministerium für Wirtschaft 25 Energiereport IV (EWI, Prognos): Prognose! Folie 3

16 Gesamtbeitrag erneuerbarer Energien im Leitszenario 29 - LEITSZENARIO 29 - Endenergie erneuerbare Energien, PJ/a Geothermie Solarstrahlung Biomasse, biog. Abfälle Windkraft Wasserkraft LEIT9/EE-END; (Nitsch, 29) Folie 31 Verlauf der EE-Anteile an den jeweiligen Endenergiemengen 1 - Leitszenario 29 - Anteile am jeweiligen Endverbrauch, (%) Strom Wärme Kraftstoffe Gesamte Endenergie LEIT8/ ANT-END; (Nitsch, 29) Folie 32

17 Eine Kilowattstunde Solar- oder Windstrom vermeidet etwa: 2-3 kwh Primärenergie aus Gas-, Kohle- und Kernkraftwerken 3-4 kwh aus Heizöl und Erdgas für Raumheizung (Wärmepumpe) 4-5 kwh Benzin und Diesel im Fahrzeug zzgl. der gesamten Verlustkette bei der Produktion dieser Energieträger Folie 33 Globale Energieszenarien International Energy Agency 29 - World Energy Outlook (WEO) Greenpeace/EREC 28 - Energy [R]evolution (E[R]) International Energy Agency 28 - Energy Technology Perspectives Shell 28 - Shell Energy Scenarios to 25 European Commission 26 - World Energy Technology Outlook 25 (WETO) WBGU 23 - Energiewende zur Nachhaltigkeit IPCC 2 - Special Report Emissions Scenarios Folie 34

18 Folie 35 Folie 36

19 Fossile Energiequellen Erneuerbare Energiequellen Erdöl Erdgas Braunkohle Steinkohle Sonne Wind Wasser Biomasse Folie 37 Fossile Energiequellen speicher Erdöl Erdgas Braunkohle Steinkohle Erneuerbare Energiequellen Sonne Wind Wasser Biomasse 5 Jahre später Wer findet den Fehler? Folie 38

20 Homo sapiens sapiens, der weise, weise Mensch, ist die einzige Spezies, die auf die Nutzung der globalen Energiequellen verzichtet und statt dessen weltweit die Energiespeicher leert. Folie 39 Vielen Dank! Folie 4