Wie sieht die Stromversorgung der Zukunft aus?

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1 Was macht Bayern ohne Atomkraftwerke? Gemeinsame Vortragsreihe des VDI AK Energietechnik und des Lehrstuhls Energiesysteme der TU München 26. März 2012, Oskar von Miller Forum, München Wie sieht die Stromversorgung der Zukunft aus? Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU), Berlin Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, Technische Universität München, Straubing ATZ Entwicklungszentrum, Sulzbach-Rosenberg

2 Sachverständigenrat für Umweltfragen Wir über uns Unabhängiges, wissenschaftliches Beratungsgremium der Bundesregierung seit 1971, berufen durch das Bundeskabinett 7 Univ.-Prof. aus den Bereichen Naturwissenschaften, Technik, Ökonomie, Recht, Politologie Umweltsituation, Entwicklungstendenzen und politische Fehlentwicklungen in Deutschland darstellen und begutachten

3 Sachverständigenrat für Umweltfragen Beiträge des SRU zur Debatte Mai 2009 Mai 2010 Januar 2011

4 Zukunft der Stromversorgung Inhalt Globale Herausforderungen Handlungsfeld Energieeffizienz Handlungsfeld Energieerzeugung Nachhaltige Industriegesellschaft

5 Zukunft der Stromversorgung Inhalt Globale Herausforderungen Handlungsfeld Energieeffizienz Handlungsfeld Energieerzeugung Nachhaltige Industriegesellschaft

6 Gigabarrel Öläquivalent/a CO 2 Konzentration in der Atmosphäre [ppm] Temperatur in C Globale Herausforderungen Energie Entwicklungen und Auswirkungen 77, ,6 64, ,5 Verbrauch fossiler Rohstoffe CO 2 - Konzentration Globale Erwärmung 51, ,3 38, ,1 25, ,9 12, , ,6 Quellen: PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, 2010; British Petroleum, 2011; IPCC, 2001

7 Globale Herausforderungen Klimawandel und Klimaschutz Politische Ziele zur Treibhausgasreduktion 2 C-Ziel akzeptiert Emissionen reduzieren Reduktionsziele formulieren IPCC EU D USA % * % - 40% - 17%? % * % - 80% - 83%? * Für Industrieländer IPCC, EU, D: Reduktionen ggü. 1990; USA: Reduktionen gegenüber Quellen: IPCC: Vierter Sachstandsbericht 2007; EU: Klima- und Energiepaket 2008, Rat der Europäischen Union Oktober 2009; D: Energiekonzept Bundesregierung 2010; USA: Senatsentwürfe 2010,

8 Zukunft der Stromversorgung Globale Gerechtigkeit Energieverbrauch in MWh/(Person*Jahr) Ressourcenverbrauch in Mg/(Person*Jahr) Quellen: Sustainable Europe Research Institute, , US Energy Information Administration, International Energy Annual,

9 Handlungsfeld Energieeffizienz Energieeffizienz Prinzipielle Lösungsansätze und erneuerbare Energien Treibhausgasemissionen Nachhaltige Energieeffizienz Nachhaltige Energieerzeugung Klimaschutz

10 prozentuale Veränderung gegenüber 1990 Handlungsfeld Energieeffizienz Reboundeffekt 160% Strom Wärme Mobilität 150% 140% 130% 120% Wohnfläche pro Person Fahrleistung pro Person 110% 100% Energiebedarf pro Person Brennstoffverbrauch pro erzeugter kwh 90% 80% 70% Kraftstoffverbrauch pro 100 km Wärmebedarf pro m² Wohnfläche 60% Jahr

11 Handlungsfeld Energieeffizienz Strategien und Instrumente Strategien Instrumente Vermeidung von Rebound-Effekten Energieeffizienzfonds Verbrauchsziel statt Einsparziel Weiße Zertifikate Motivation und Information Stromkundenkonto

12 Handlungsfeld Energieerzeugung Energieeffizienz Prinzipielle Lösungsansätze und erneuerbare Energien Treibhausgasemissionen Nachhaltige Energieeffizienz Nachhaltige Energieerzeugung Klimaschutz

13 Handlungsfeld Energieerzeugung Endenergieverbrauch / nach CO 2 -Emissionen Sektoren nach Sektoren Deutschland 2009: PJ Strom 20,5 % Wärme 51,2 % Deutschland 2009: 742 Mio. t Strom 39,9 % Kraftstoff 28,3 % Wärme 39,6 % Kraftstoff 20,5 % Quelle: BMWi-Energiedaten, 2011

14 Handlungsfeld Energieerzeugung Optionen für die Stromversorgung Kernkraft Fossil ohne CCS Fossil mit CCS Erneuerbare Energien Nachhaltigkeitskriterien Reichweite Flächennutzung Standortwahl Emissionen Klimaschutz Kosten Sicherheit Akzeptanz Entsorgung Reversibilität Kompatibilität Integration

15 Handlungsfeld Energieerzeugung Optionen für die Stromversorgung Kernkraft Fossil ohne CCS Fossil mit CCS Erneuerbare Energien Nachhaltigkeitskriterien Reichweite Flächennutzung Standortwahl Emissionen Klimaschutz Kosten Sicherheit Akzeptanz Entsorgung Reversibilität Kompatibilität Integration

16 Handlungsfeld Energieerzeugung SRU-Szenarien für 100 % erneuerbare Stromversorgung Energiebedarf Nachfrage DE TWh 700 TWh Vernetzung Selbstversorgung Netto Selbstversorgung Austausch mit DK/NO 15% Nettoimport aus DK/NO oder EUNA 100 % Erneuerbare in Europa Potenziale Lernkurven Wasserkraft Wind On/Offshore Biomasse Photovoltaik Geothermie Technologie Produktion Kosten Wirkungsgrad Skaleneffekte

17 Handlungsfeld Energieerzeugung SRU-Szenario: Erneuerbare lösen Fossile schrittweise ab Entwicklung der Bruttostromerzeugung bis Randbedingungen: Deutschland, 15 % Stromaustausch mit DK und N Wärmekraftwerke 35 Jahre Laufzeit, Modell DLR REMix Konventionelle Konventionelle Zubau Erneuerbare Quelle: SRU, 2011

18 Kapazität in GW Handlungsfeld Energieerzeugung SRU-Szenario: Ausbau der Stromerzeugungskapazitäten Entwicklung der EE-Kapazitäten bis Nachfrage 500 TWh/a Solarenergie gesamt Windkraft gesamt Biomasse gesamt Wasserkraft gesamt Quelle: SRU, 2011

19 Handlungsfeld Energieerzeugung Wandel des Energiemix Heute 136 GW * SRU-Szenario 100 % Erneuerbare 163 GW 628 TWh 509 TWh Solarenergie Windkraft Biomasse sonstige Wasserkraft Kernenergie Fossile gesamt Quelle: SRU 2010 * Nur konventionelle Kraftwerke über 100 MW Bruttostromerzeugungskapazität

20 Energiewende in Deutschland Wandel der Infrastruktur Heute 2050 Umweltverträglichkeit Akzeptanz Genehmigung Vergütung

21 Handlungsfeld Energieerzeugung Zukünftige strombasierte Infrastruktur Wind Strom Speicherung Sonne Wärme Wasser Mobilität Konversion Biomasse Grundstoffe

22 Kohlendioxid Rohgas Erneuerbare Strom Biomasse NaWaRo Handlungsfeld Energieerzeugung Regenerative Versorgungspfade in der Mobilität renergie Personenverkehr Güterverkehr Biotreibstoffe CO Konversion 2 - Abscheidung Fahrräder Kurierfahrzeug Strom Motorräder LKW Wasserstoff Elektrolyse H 2 CO 2 Kohlenwasserstoffe Autos Güterzüge Konversion Busse Schiffe CO 2 -Abscheidung Züge Flugzeuge

23 Biomasse NaWaRo Kohlendioxid Rohgas Erneuerbare Strom Handlungsfeld Energieerzeugung Regenerative Versorgung der Grundstoffindustrie Metalle Chemie Strom Stahl Chlor Wasserstoff Aluminium Natronlauge Metalle Baustoffe Elektrolyse H 2 CO 2 Kohlenwasserstoffe Eisen Zement Konversion CO 2 -Abscheidung Zink Metalle Kalk Chemie Biokohle Biokoks Gusseisen Ethen CO Konversion 2 - Abscheidung Silizium Propen

24 Handlungsfeld Energieerzeugung Stromgestehungskosten nach SRU Stromgestehungskosten ct/kwh el Erneuerbare Konventionelle Szenario Konventionelle Szenario Konventionelle Erzeugung, Szenario 1 - moderater Preisanstieg Konventionelle Erzeugung, Szenario 2 - starker Preisanstieg Erneuerbare Energien mit Speichern und Leitungsausbau Quelle: SRU, 2011

25 Leitung [km] Produktion [TWh] installierte Leistung [GW] Anzahl AKW Handlungsfeld Energieerzeugung Maßnahmen der Energiewende im Überblick Energiepaket Juli 2011 Kernenergie Atomgesetz Erneuerbare Energien Netzausbau Strom- und Gasversorgung Vergabeverordnung Energie- und Klimafonds Städte und Gemeinden AtG EEG NABEG EnWG VgV EKFG BauGB, PlanzV installierte Leistung Anzahl Kraftwerke Jahr Quellen: BMU, 2012; BMWi, 2012 Quelle: Bundesamt für Strahlenschutz, 2012 Netzausbau Speicher geplanter Zubau und Ertüchtigung Übertragungsnetz realisierter Zubau und Ertüchtigung Übertragungsnetz* Jahr *Daten ab 2010 unverändert 0 Quellen: BMWi, dena-netzstudie I, 2005; dena Netzstudie II, 2010 Quellen: für 2011: Abschätzung auf Basis IÖW 199/11, 2011; EON, 2012 für 2050: SRU 2011

26 Stromspeichern für die Energiewende Optionen zur Stromspeicherung Pumpspeicher Wirkungsgrad [%] Druckluftspeicher Wirkungsgrad [%] Kosten [ct/kwh] Kosten [ct/kwh] 0 50 Lastausgleich 0 50 Lastausgleich Sek. Min. Woche Sek. Min. Woche Elektro-chemische Speicher Wirkungsgrad [%] Chemische Speicher Wirkungsgrad [%] Kosten [ct/kwh] Kosten [ct/kwh] 0 50 Lastausgleich 0 50 Lastausgleich Sek. Min. Woche Sek. Min. Woche

27 Zukunft der Stromversorgung Inhalt Globale Herausforderungen Handlungsfeld Energieeffizienz Handlungsfeld Energieerzeugung Nachhaltige Industriegesellschaft

28 Nachhaltige Industriegesellschaft Stoffströme der Zukunft Biomasse Ernährung Erneuerbare Energien Strom Wärme Mobilität Fossile Rohstoffe Konversion Chemie Metalle Metallurgie Mineralien Bauwesen

29 Nachhaltige Industriegesellschaft Vision Energie 100 % Regenerativ Rohstoffe 100 % Recycling Nachhaltige Industriegesellschaft Lebensstile

30 Wie sieht die Stromversorgung der Zukunft aus? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 30