Die Bedeutung von DESERTEC für die Energiewende

Transkript

1 Folie 1 Die Bedeutung von DESERTEC für die Energiewende Franz Trieb DLR-Institut für Technische Thermodynamik Denkwerk Zukunft Weinheim,

2 Folie 2 Elektrizität gewinnt man aus Kohle, Braunkohle Erdöl, Erdgas Kernspaltung, Kernfusion Wasserkraft Biomasse Solarthermische Kraftwerke Geothermie (EGS) Windenergie Photovoltaik Wellen / Gezeiten ideal gespeicherten Energieträgern speicherbaren Energieträgern fluktuierenden Energieträgern

3 Folie 3 Nachhaltige Stromversorgung: sicher verschiedene, sich ergänzende Quellen und Reserven Lastdeckung nach Bedarf langfristig verfügbare Ressourcen bereits sichtbare und zeitnah ausbaubare Technologie kostengünstig niedrige Kosten keine langfristigen Subventionen umwelt- und sozial kompatibel geringe Emissionen Klima- und Umweltschutz geringe Risiken fairer Zugang HGF Studie 2001 Global zukunftsfähige Entwicklung

4 Lebenszyklus Treibhausgasemissionen BMU

5 Lebenszyklus Landnutzung

6 Folie 6 Erneuerbare Energiepotenziale in EUMENA Biomasse (0-1) Geothermie (0-1) Solar (10-250) Max Min Windkraft (5-50) Wasserkraft (0-50) Stromertrag in GWh/km²/a

7 Folie 7 Nachhaltige Stromversorgung Europa (TRANS-CSP) Stromverbrauch [TWh/a] Import Solar Photovoltaik Wind Geothermie Wasserkraft Biomasse Wellen/Gez. Solarth. KW Öl Erdgas Kohlen Kernenergie Jahr

8 Folie 8 Deutschland % EE Szenario auf der Basis überwiegend variabler erneuerbarer Energiequellen: 375 GW + 40 GW NTC Installierte Leistung: Photovoltaik: 100 GW Wind Onshore: 70 GW Wind Offshore: 60 GW Laufwasser: 6 GW Import Solarth: 0 GW Import Wasserkr. 0 GW Geothermie: 0 GW Biomasse: 4 GW Abfälle: 4 GW Pumpsp./H2: 40 GW Erdgas: 90 GW NTC: 40 GW Energie: 95% var. EE 7% flex. EE 18% flex. konv. Leistung (MW) Leistung (MW) Datum Sommerwoche Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore Gasturbinen Wasserstoffspeicher Pumpspeicher Import Solarstrom Import Wasserkraft Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last Photovoltaik Wind Offshore Datum Winterwoche Wind Onshore Gasturbinen Wasserstoffspeicher Pumpspeicher Import Solarstrom Import Wasserkraft Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last Trieb, DRL 2012

9 Folie 9 Deutschland % EE Szenario auf der Basis variabler und flexibler erneuerbarer Energiequellen. 225 GW + 29 GW NTC Installierte Leistung: Photovoltaik: Wind Onshore: Wind Offshore: Laufwasser: Import Solarth: Import Wasserkr. Geothermie: Biomasse: Abfälle: Pumpspeicher: Erdgas: NTC: 45 GW 40 GW 27 GW 6 GW 16 GW 4 GW 4 GW 7 GW 4 GW 8 GW 63 GW 9 GW Energie: 50% var. EE 40% flex. EE 10% flex. konv. Leistung (MW) Leistung (MW) Sommerwoche flexibel regelbar? CO 2 -frei /7 27/7 28/7 29/7 30/7 31/7 1/8 2/8 Datum Sommerwoche variabel Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore Gasturbinen Wasserstoffspeicher Pumpspeicher DESERTEC Norwegen Import Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last Photovoltaik Winterwoche Wind Offshore Wind Onshore Gasturbinen variabel 0 0 3/12 4/12 5/12 6/12 7/12 8/12 9/12 10/12 Datum Winterwoche flexibel Wasserstoffspeicher Pumpspeicher DESERTEC Norwegen Import Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last Trieb, DRL 2012

10 Folie 10 Technische Voraussetzungen für die Energiewende 1. Grundsätzlich: Einsatz aller verfügbaren Flexibilitätsoptionen wie Lastmanagement, Netzausbau, Stromspeicher, Power-to- Gas, flexible EE, Effizienz, usw. 2. Kurzfristig: Ausgleich variabler erneuerbarer Quellen durch gut regelbare Kraftwerke auf der Basis fossiler Brennstoffe. 3. Mittelfristig: gut regelbare Kraftwerke auf der Basis erneuerbarer Energiequellen bis spätestens 2020 erschließen und ggf. importieren: Speicherwasserkraft, Biomasse, Geothermie, regelbarer Solarstrom.

11 Folie 11 Prinzip eines konventionellen solarthermischen Kraftwerks Konzentrierende Solarkollektoren (Spiegel) Wärme Kraftwerk (z.b. Dampfturbine) Brenn -stoff Strom Dampf Therm. Energie- Speicher Sonnenenergie ersetzt Brennstoff Sekundenreserve Regelleistung nach Bedarf Kraft-Wärme-Kopplung für Wasserentsalzung, Kälte, Fernwärme, Industrie

12 Folie 12 ANDASOL 1+2, Guadix, Spanien, je 50 MW, 7 Std. Speicher 3500 Volllaststunden pro Jahr

13 Folie Gemasolar Sevilla, Spanien 20 MW 15 Std. Speicher 5500 Volllaststunden pro Jahr

14 Folie 14 Die ganzjährige Verfügbarkeit solarthermischer Kraftwerke ist nur in MENA hoch genug, um jederzeit Strom nach Bedarf liefern zu können Auslegung: Grundlast Solarbetrieb MENA Vorteile: Sonnentage Sonnenstand Monatlicher Stromertrag 120% 100% 80% 60% 40% 20% Ägypten Spanien Deutschland 0% Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

15 Folie 15 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung in China Spannung: ± Volt Leistung: 6400 Megawatt Quelle: Wasserkraft Verluste: 7% Bauzeit: Kosten HGÜ: 400 /kw Kosten WK: 4000 /kw 2070 km

16 Folie 16 Schrittweise Konkretisierung des DESERTEC Konzepts seit 2007: Flexibler Solarstrom und zusätzliche Energiekorridore für Europa Import Country Start Point End Point Net Import Electricity Total Length TWh/a km Germany / Morocco #1 Karlsruhe, Germany 23, Denmark Morocco #2 Jülich, Germany 24, Tunisia #1 Mainz, Germany 23, Algeria #1 Hannover, Germany 24, Algeria #2 Munich, Germany 24, France Morocco #1 Paris, France 18, Morocco #2 Paris, France 19, Tunisia #1 Paris, France 21, Algeria #1 Lion, France 25, Algeria #2 Lion, France 24, United Morocco #1 London, UK 18, Kingdom Morocco #2 London, UK 22, Algeria #1 Newcastle, UK 24, Spain Morocco #2 Madrid, Spain 20,7 964 Algeria #1 Zaragoza, Spain 24, Italy Algeria #2 Milano, Italy 20, Tunisia #1 Firence, Italy 19, Libya #1 Roma, Italy 20, Poland Egypt #1 Warszaw 18, Jordan #1 Warszaw 18, Egypt #2 Warszaw 22, Saudi Arabia #1 Warszaw 23, Turkey Jordan #1 Ankara, Turkey 19, Saudi Arabia #1 Ankara, Turkey 20, Saudi Arabia #1 Ankara, Turkey 20, Czech Algeria #2 Prague, Czech Republic 19, Republic Libya #1 Prague, Czech Republic 19, Belgium Morocco #1 Brussels, Belgium 19, Netherlands Morocco #2 Appledorn, Netherlands 22, Romania Jordan #1 Bukarest, Romania 15, Algeria #2 Bukarest, Romania 18, Greece / Bulgaria Egypt #2 Sophia, Bulgaria 21, Hungary / Slowakia Libya #1 Budapest, Hungary 24, : Marrakech-Karlsruhe, 2917 km, 32 Mrd., 4 GW, 23 TWh/a, 12 ct/kwh (5% Realzins, 40 a) Energy Policy 42 (2012)

17 Folie 17 Kostenvergleich Windkraft, Photovoltaik und DESERTEC: Sind Wind und PV wirklich billiger? Kosten Wind / PV -cent 2010 /kwh Kosten DESERTEC -cent 2010 /kwh Erzeugung 3-6 / Ext. Speicher 0-25 * 0 / intern Ext. Backup 0-15 * 0 / intern Ext. Netzkosten 0-5 * 0 / intern Fernübertragung Gesamtkosten: 3-20 / Quellen: AT Kearney, IER, eigene Berechnungen * Zusatzkosten steigen mit dem jeweiligen Anteil an der Versorgung, nicht voll additiv

18 Folie 18 nach Lampedusa? in die Wüste? Energie, Wasser, Nahrung, Arbeit und Einkommen (Lebensraum) für weitere 300 Mio. Menschen in MENA (artist view created with Google Earth)

19 Folie 19 Politische Voraussetzungen für Solarimporte 1. Politischer Wille in einer wirtschaftlich starken Importregion (Grund: flexible erneuerbare Energie) und in einer verläßlichen Exportregion (Grund: neuer Lebensraum in der Wüste). 2. Zustimmung der Transitländer (gemeinsame Entwicklung und Kooperation in EUMENA für Energie und Wasser analog zur Montan-Union für Stahl und Kohle). 3. Geeignete (sichere) politische, rechtliche und wirtschaftliche Rahmenbedingungen für Investoren und Industrie.

20 Folie 20 Initiativen: DESERTEC Foundation (2009) Industrieinitiative (2009) Industrieinitiative (2010) Netzwerk von Netzwerken (2012) Studie zu EU Direktive Art. 9 ( ) website noch nicht in Betrieb

21 Folie 21 Vielen Dank!