Perspektiven einer nachhaltigen Energieversorgung

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1 Perspektiven einer nachhaltigen Energieversorgung studium generale der Fakultät Soziale Arbeit, Gesundheit und Pflege Hochschule Esslingen, 13. Nov Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart

2 Energieverschwender und habenichtse ein brisanter und ungerechter Zustand - Pro-Kopf-Primärenergieverbrauch Welt Nordamerika Ozeanien Russland Europa Mittl. Osten Südamerika Asien Afrika OECD EU (25) entspricht 4,2 t CO 2 /Kopf Industrieländer: 24% der Bevölkerung 70% der Primärenergie 65% der CO 2 -Emissionen Island Bahrein USA Frankreich Deutschland Italien Griechenland Portugal Venezuela China Indonesien Indien Yemen Haiti Bangladesh Quelle: Quelle: IEA IEA Quelle: IEA Gigajoule pro Kopf GJ/Kopf und Jahr entsprechen kwh/kopf und Jahr Die Welt benötigt mehr Energie selbst wenn zukünftig Energie wesentlich effizienter genutzt wird.

3 Globaler Energieverbrauch: Stetiges, sich derzeit beschleunigendes Wachstum; erneuerbare Energien fallen seit 1995 zurück! Anteil erneuerbarer Energien (%) ,2% 13,4% 13,5% 13,2% 13,8% 13,6% 13,1% ,9% 479 Solarenergie, Meeresenergie Geothermie Strom+Wärme globaler Primärenergieverbrauch EJ/a Wind Biomasse modern Biomasse traditionell Wasser Kernenergie Gas Öl Kohle global/pevglob;

4 Die Menschheit verändert das Temperaturniveau der Erde in erheblichem Ausmaß Der CO 2 - Gehalt der Luft hat seit 1750 um 35% auf 379 ppm im Jahr 2005 zugenommen. Der heutige Wert ist der höchste in den letzten Jahren. + 6 C Die Erwärmung des Klimasystems ist ohne jeden Zweifel vorhanden. Die globale Oberflächentemperatur ist gegenüber der vorindustriellen Zeit um 0,74 C gestiegen. Seit etwa 11 Jahren beschleunigt sich der Temperaturanstieg deutlich. Selbst bei einem sofortigen Ende aller Emissionen erfolgt durch die Trägheit des Klimasystem ein weitere Anstieg um bis zu 0,6 C + 0,8 C + 2 C Der noch erreichbare niedrigste Temperaturanstieg für das Ende des 21. Jahrhunderts liegt bei ca. 1,7 bis 2 C Quelle: 4. Klimaschutzbericht des UN-Klimarats vom 2. Febr. 2007

5 Um Klimaveränderungen in erträglichen Grenzen zu halten, müssen die globalen CO 2 -Emissionen dem Minderungspfades SOLL folgen. 60 CO2 - Emissionen, Gt CO2/a Szenarien des Intergovernmental Panels of Climate Change (IPCC) zur Entwicklung der zukünftigen globalen Kohlendioxidemissionen 28 Mrd. t CO 2 /a "SOLL" ( ~ 2 C) "TREND" ( über 4 C) "GRENZE" (~ 3 C) 10 Eine Reduktion um 50% entspricht einen Durchschnittswert von 2 t CO 0 2 /Kopf global/co2ipcc.pre;

6 Die Industriestaaten sind nach wie vor die größten Emittenten die Schwellenländer holen jedoch auf - nach Staatengruppen - CO2 - Emissionen, Mio. t/a Welt : 22,1 28,0 Mrd. t/a USA EU-27 Übrige OECD Russland VR China Übriges Asien Afrika Quelle: Wochenbericht 35/2006,DIW Berlin; Ziesing 2007 global/co2-land.pre;

7 Über einen längeren Zeitraum verfügbar ist nur noch der schmutzige Energieträger Kohle Reichweite der Reserven bei konstantem Verbrauch Erdöl Erdgas konv unkonv. Hartkohle 207 Braunkohle 198 Uran Jahre Bezug: Verbrauch 2000 Uran: Bei Nutzung in LWR, ohne Aufbereitung Quelle: BGR 2002

8 Idealszenario des Weltenergieverbrauchs 2050: Weitgehender Ausgleich der Verbrauchsunterschiede; fossiler Energieeinsatz halbiert; keine Kernenergienutzung Bevölkerungswachstum von 6,6 Mrd. (2005) auf ca. 9 Mrd. (2050) Ländergruppen 75*) Energiequellen Moderne Erneuerbare Traditionelle Biomasse Primärenergieverbrauch, EJ/a *) Kernenergie Fossile Energien Entwicklungs- und Schwellenländer Russl.,Osteuropa Mittl. Osten OECD *) Mittlerer Pro-Kopf- Verbrauch in GJ/a global\idealszen.pre;

9 Veränderung der Energieversorgung Deutschlands seit Energiewende Primärenergie, PJ/a Energiewende Wasser, Biomasse Wind Solarstrahlung Erdwärme Kernenergie Steinkohle Braunkohle Öl Erdgas einschl. frühere DDR oeko/pev-1950b.pre;

10 Teilstrategie I : Steigerung der Nutzungseffizienz Mehr Grips statt Öl Effizienzpotenziale (Basis 1998) Technisch Einzelwirtschaftlich in Deutschland (heutige Technologien) (Preisbasis 1998) Industrie 22% % Handel, Gewerbe, Dienstleistungen 40% ca. 20% H G D, Raumwärme 35% hoch Private Haushalte, Strom 48% 20 35% Private Haushalte, Raumwärme bis zu 70% hoch Verkehr bis zu 50% Mögliche Einsparraten ( Veränderung der Energieintensität kwh/ ) *) Endenergie, gesamt - 1,5 %/a - 2,6 (0,60)**) - 2,6 (0,27) Strom: - 1,2 %/a - 2,4 (0,65) - 1,5 (0,40) *) niedrigere Werte; **) Verhältnis im Endjahr bezogen auf 2000; Quellen : Enquete 2002, Cremer (ISI),2001, Öko-Institut, Wuppertal-Institut 1998,2000

11 Teilstrategie II: Steigerung der Umwandlungseffizienz = Deutlicher Ausbau der (dezentralen) Kraft-Wärme-Kopplung KWK-Strom- und Wärmeerzeugung, [TWh/a] W Stromkennzahl S/W: 0,45 0,59 0,72 0,83 0,96 1,03 S Brennstoffersparnis durch KWK (% von PEV): 2000 = 3,2% 2030 = 13,1% CO 2 -Vermeidung durch KWK bis 2030: ca. 60 Mio. t/a oeko\kwkstru; Fernwärme Nahwärme Objekte Industrie

12 Wirkung der Effizienzstrategie Rückgang bis 2050: Endenergie - 38%; Primärenergie - 45% (KWK von 10 auf 25%) - LEITSZENARIO End-, Primärenergie, PJ/a Nichtenerg. Verbrauch Umwandlungsverluste Übrige Umwandlungsverluste Strom Kraft mobil Kraft/Licht stationär Prozeswärme Warmwasser Raumwärme aktual/endstru4/

13 Teilstrategie III Welche Energieart eignet sich als Hauptenergiequelle: Kohle?? Zu schmutzig!! Kernenergie?? Zu gefährlich!! Kernfusion?? Zu spät!!

14 Neue Solar - Techniken: schon lange entdeckt - heute verfügbar

15 Angebot natürlicher Energieströme und technisches Potenzial erneuerbarer Energien Globaler Energieverbrauch 1 Strahlung (Kontinente) 2850 Wind Biomasse Erdwärme Wasser Wellen, Gezeiten ,0 0,5 0,4 0,7 0,1 0,15 Physikalisches Angebot: Technisches Potenzial (heutige Technologien) ca ca. 6

16 Beiträge erneuerbarer Energien zur Energieversorgung Beispiel Deutschland: Anstieg von 2,6% in 2000 auf 5,8 % - 5,8% 0,9% 1,3%, 0,9% 23,8% 12,5% 0,8% 1,4% 0,8% 9,4% 13,2% 22,7% 57,3% Strom 12,0 % Wärme 6,0 % Kraftstoffe 6,6 % 7,8% 35,2% 9,2% Primärenergie 2006: TWh/a Erneuerbare Energien 2006 : 233 TWh/a Kohlen Erdöl Erdgas Kernenergie EE gesamt Hölzer Biogas Abfall Wind Wasser Erdwärme Solarthermie Fotovoltaik Aktual 2020/EE-2006;

17 Teilstrategie III: Ausbau Erneuerbarer Energien: Durchschnittliche Steigerung des EE-Anteils : 1 %/a (Anteile in 2020/2050 : Strom 29/78%; Wärme 14/48%; Kraftstoffe 17/42% ) - LEITSZENARIO % Endenergie erneuerbare Energien, PJ/a Geothermie Solarstrahlung Biomasse, -gas biog. Abfälle Windkraft Wasserkraft EE-Anteil: 8 % % % Aktual/EE-END;

18 Vergleich Leitszenario 2006 mit drei Referenzprognosen hinsichtlich gesamtem Primärenergieverbrauch und EE-Beitrag Primärenergie, PJ/a Ist Primärenergie Erneuerbare Energie,PJ/a REF 2002 REF 2005 REF 2006 LEITSZEN 2006 aktual\pev-ee.pre;

19 Detailstruktur der EE- Stromerzeugung im Leitszenario bis Wasser Wind Onshore Wind Offshore Biomasse, biog. Abfälle 2020 = 27,3% 156 Regenerative Stromerzeugung, TWh/a Fotovoltaik Aktueller Wert 2006: 73,9 TWh/a ( = 12%) 36,7 Geothermie Europ. Verbund REF 2005/ EE-Leistung 2020: Gesamt: 60 GW Laufwasser: 5,1 Wind Land: 27,3 Wind See: 10,0 Fotovoltaik: 10,0 Biomasse: 3,2 Biogase: 3,3 Geothermie: 0,6 Import: 0, BMU/aktual/str2020;

20 Entwicklung der Gesamtleistung im Stromsektor - LEITSZENARIO Bruttoleistung, GW EU-Verbund EE Photovoltaik Geothermie Wind Offshore Wind an Land Laufwasser Biomasse, Biogase (KWK) KWK, fossil Gas Kond. Kohle Kond. 20 Kernenergie

21 Entwicklung des Raumwärmebedarfs im Leitszenario Leitszenario Endenergieeinsatz für Raumwärme [PJ/a] *) *) *) temperaturbereinigt REF Erdwärme Kollektoren Biomasse KWK und direkt Fern- Nahwärme fossil Erdgas direkt Kohle direkt Heizöl direkt Strom direkt und WP aktua/lheiz-le; Fern- + Nahwärme, fossil 2005: 8,5% 2050: 21,5% Erneuerbare: 2005: 7% 2050: 66%

22 Primärenergiestruktur des Szenarios (Wirkungsgradmethode) Anteil EE 2,7% 4,7% - LEITSZENARIO , ,4% Geothermie Primärenergie, PJ/a 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 15,7% % % % 7899 Solarstrahlung Wind, Wasserkraft Biomasse Erdgas Mineralöl Steinkohle Braunkohle 2,000 Kernenergie aktual/primstru/

23 Der Umbau der Stromversorgung verlangt eine Flankierung im Wärmesektor - Beispiel: Erdgaseinsatz - Erdgasverbrauch, PJ/a Leit.verluste, nichtenerg. V. Kraftstoff Prozeßwärme Raumheizung Warmwasser Stromerzeug. einschl. KWK

24 Die Einführung neuer (Energie-) Technologien verlangt volkswirtschaftliche Vorleistungen und unternehmerischen Weitblick F & E - Phase Markteinführung Marktdurchdringung Energiekosten Kostensprung durch F & E Zeitlich begrenzte Förderung der Marktetablierung Klimaschutzkosten Gesamtkosten konvention. Energien (Ressourcen, Umwelt) Verteuerung fossiler Brennstoffe (passiv und aktiv) Gesamtkosten erneuerbare Energien (Technologie) Anlagenkosten konvention. Energien (Technologie) Kumulierte Produktion; Zeit

25 Die Preise fossiler Energien werden stetig steigen (Beispiel Rohölpreis) Ölpreis (Jahresmittelwerte), $ 2000/bbl Tageswert Anfang 11/07 Historische Entwicklung Zukünftiger Preiskorridor Geldwert 2000 Nominal Referenz 2004 Referenz 2006 "Mäßig" "Deutlich" Quellen: Massarat 2004; BMWi 2006; Tecson 2007; EWI/Prognos 2005/2006; BMU 2004 eigene Berechnungen. oeko/leitszen/neu/oelpr-neu;

26 Je stärker die Nutzung erneuerbarer Energien, desto geringer ihre Kosten 1,0 1990: 1,4 EUR/kWh Kosten Wind, Kollektoren, EUR(2002)/kWh 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Wind Fotovoltaik Kollektoren 0, aktual/str-kos5;

27 Energiepolitik kann Friedenspolitik sein : Erneuerbare Energien bieten beträchtliche Perspektiven für eine fruchtbare internationale Kooperation Beispiel Mittelmeerraum Besonders große und kostengünstige Potenziale: Solar Wind Wasser Erdwärme EUR-NET Mögliche Erweiterungen Das technisch-strukturelle Potenzial der solaren Stromerzeugung in Nordafrika liegt beim 10-fachen des gegenwärtigen Weltstromverbrauchs.

28 Solarthermische Kraftwerkstechnologien in Kalifornien seit 1986 in Betrieb; ab 2008 auch in Spanien Parabolrinne (PSA) Solarturm (SNL) bis 550 C Dampfturbinen bis 1000 C Gasturbinen, Motoren Linear Fresnel (MAN/SPG) Dish-Stirling (SBP)

29 Erneuerbare Energien sind ein globaler Wachstumsmarkt Umsätze: 50 Mrd. /a in Mrd. /a in 2030 Mögliche Umsätze deutscher Unternehmen Umsatz deutscher Unternehmen, Mrd. EUR/a optim. verhalten optim. nur Inland entspricht rund Arbeitsplätzen GlobalUmsatz;

30 Eine wirkungsvolle EE + EFF- Strategie hat auch beträchtliche volkswirtschaftliche und damit soziale Vorteile Kurzfristig: Beträchtliche Investitionen, (Brutto-) Arbeitsplätze und Wertschöpfung in innovativen Technologiebereichen mit großen Wachstums- und Exportpotenzialen. Mittel- und langfristig: Ein stabiles Kostenniveau (unterhalb anderer Optionen) mit klimaverträglichen, risikoarmen, weltweit verfügbaren und nicht begrenzten Energiequellen und Technologien. Die EE + EFF - Strategie erlaubt einen wirksamen Strukturwandel in Richtung: Nachhaltigkeit unter Beibehaltung wirtschaftlicher Leistungsfähigkeit in Industrieländern Schaffung zukunftsfähiger Energieversorgungen in Schwellen- und Entwicklungsländern.

31 1878: Solare Dampfmaschine von Muchot 1978: Die neuen EE beginnen ihren Einstieg in die Energiewirtschaft 2078: 65 75% des weltweiten Energiebedarfs kommen aus Erneuerbaren Energien

32 Noch mehr Informationen unter : www. erneuerbare-energien.de und