Die Rolle der Bioenergie für eine 100 % Versorgung mit erneuerbaren Energien

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1 Die Rolle der Bioenergie für eine 1 % Versorgung mit erneuerbaren Energien Globale Situation und zukünftige Trends Prof. Dr. Jürgen Schmid Fraunhofer-Institut für Windenergie Energiesystemtechnik Kassel Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen Weltbevölkerung [Milliarden] 13 Weltenergiebedarf [ 1 kwh ] Globales Wachstum Bevölkerung, Energiebedarf, CO-Konzentration 2 Weltenergiebedarf CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre Weltbevölkerung CO 2 -Konzentration [ppm] Herausforderung Klimaschutz Globale Bioenergienutzung Notwendige Reduktionen Quelle: PIK 27 Quelle: BP, 28; REN21, 28; GWEC, 28

2 Potenzialregionen für Bioenergie (Fragile States) Globale Verteilung der Bioenergiepotenziale Ausgewählte Region Potenzial Anteil am globalen Potenzial Afrika südlich der Sahara 5-14 EJ/Jahr 12-15% China und angrenzende Länder 4-15 EJ/Jahr 12-13% GUS 2-9 EJ/Jahr 7-8% Lateinamerika und Karibik 8-25 EJ/Jahr % Pazifisches Südostasien 1-11 EJ/Jahr 2-9 % Südasien 2-4 EJ/Jahr 3-6 % Europa 5-15 EJ/Jahr % Quelle: WBGU, 28 Quelle: WBGU, 28 THG-Emissionen rein aus direkter/indirekter Landnutzungsänderung Absolute Minderung der THG Emissionen für temperate Energiepflanzen bezogen auf die Anbaufläche in t CO 2 -äq. je Hektar und Jahr Quelle: Fritsche und Wiegmann, 28 Quelle: WBGU, 28

3 Holzartige Biomasse als Erdölersatz Energiekonzept 25 Eine Vision für ein nachhaltiges Energiekonzept auf Basis von Energieeffizienz und 1 % erneuerbaren Energien Beitrag erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung in Deutschland [GWh] Wasserkraft Biomasse * StromEinspG: Januar März 2 Windenergie Photovoltaik Novelle BauGB: November 1997 EEG: April 2 EEG: August 24 EEG: Januar Quelle: BMU, März 211 * Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Deponie- und Klärgas, biogener Anteil des Abfalls; 1 GWh = 1 Mio. kwh; Aufgrund geringer Strommengen ist die Tiefengeothermie nicht dargestellt; StromEinspG: Stromeinspeisungsgesetz; BauGB: Baugesetzbuch; EEG: Erneuerbare-Energien-Gesetz; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Bild: BMU / Christoph Edelhoff; Stand: März 211; Angaben vorläufig Vergleich der Stromgestehungskosten US Cent kwh Coal Gas Quellen: IEA IEA IPCC 6 max. EPRI min. Nuclear Windenergie Micro Hydro Coal (sub-bit.) Emissions- Zertifikate plus 2 Euro je t New NGCC max. min. Neue Kohlekraftwerke New IGCC Coal (sub-bit.) New NGCC Quelle: IEA, IPCC, 27 Quellen: IPCC, IWES max. min. Neue Kohlekraftwerke mit CO 2 - Abscheidung New IGCC EuroCent kwh

4 Das technische Potential erneuerbarer Energien weltweit Transformation Wärmesektor DLR / UNDP / Harvard Hoogwijk / DLR DLR FAO / WBGU UNDP / DLR UNDP / DLR UNDP Quellen: s. Abb. Transformation Verkehrssektor EE-Bruttostromerzeugung und -verbrauch in Deutschland bis 25

5 Nutzenergiebereitstellung für Wärme aus erneuerbaren Energien Entwicklung des Endenergiebedarfs des Verkehrs aus erneuerbaren Energien Nutzenergiebereitstellung Wärme aus Erneuerbaren Energien [GWh/a] Umweltwärme Kollektoren Biomasse/Erneuerbares Methan Gesamtnutzenergiebedarf für Wärme Quelle: ZSW Endenergiebereitstellung aus Erneuerbaren Energien [GWh/a] Benzinersatz (regenerativ) Dieselersatz (regenerativ) Flugtreibstoff (regenerativ) Erneuerbares Methan Wasserstoff Strom Gesamtbedarf Quelle: ZSW Differenzkosten der erneuerbaren Stromerzeugung in Deutschland Differenzkosten der erneuerbaren Nutzwärmebereitstellung in Deutschland Differenzkosten der erneuerbaren Stromerzeugung [Mio. Euro] Wasser Wind Photovoltaik Stromimport Biomasse/Erneuerbares Methan Geothermie Summe Quelle: ZSW Differenzkosten der Nutzenergiebereitstellung für Wärme [Mio. Euro] Quelle: ZSW Wärmepumpen Biomasse/erneuerbares Methan Solarthermie Summe

6 Konv. Kraftwerke 22 Deckung der residualen Last Simulation einer regenerativen Vollversorgung Strom Szenario BMU-Leitstudie 25 x 1.2 für Deutschland Überschuss Stromverbrauch (Last) in GW Quelle: Sterner, 29 Kapazitäten und Reichweiten von verschiedener Speicher der größte vorhandene nationale Speichersee ist das Erdgasnetz Stromspeicherung durch Kopplung von Strom- und Gasnetz 1 1 a EE-Methan m PHS SNG Discharge time [h] d 1 h Batteries CAES CAES H 2,1 Fly Wheels,1,1 1 kwh 1 kwh 1 kwh 1 MWh 1 MWh 1 MWh 1 GWh 1 GWh 1 GWh Quelle: Specht et al, 21 Storage capacity of different storage systems 1 TWh 1 TWh 1 TWh Quelle: Specht et al, 29 Sterner, 29

7 Pfade zur Biogasnutzung Power-to-Gas erneuerbares Methan Wirkungsgrade 6-65 % Methan 35-4 % Strom 5-6 % KWK % bei Abregelung Quelle: Specht et al, 29 Sterner, 29 Entwicklungspotential Erneuerbarer Energien IWES-Szenario 1% Erneuerbare Energien: Deckung Weltweiter Primärenergiebedarf bis 25 Quelle: Schmid, Sterner, 21

8 Zusammenfassung und Ausblick Eine Vollversorgung mit erneuerbaren Energien ist technisch möglich ökonomisch vorteilhaft auf lange Sicht ökologisch / klimatechnisch notwendig Herausforderungen Umbau der Energieversorgungsstrukturen Hoher Investitionsaufwand zu Beginn Technologie- und Wissenstransfer Transformation des Bewusstseins Entscheidend politischer Wille und Bewusstseinswandel Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Bremerhaven und Kassel advancing wind energy and energy system technology Gründung: 29 Mitarbeiter: ca. 25 Personen Leitung: Prof. Dr. Jürgen Schmid, Prof. Dr. Andreas Reuter Hervorgegangen aus: Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET in Kassel Fraunhofer-Center für Windenergie und Meerestechnik CWMT in Bremerhaven Forschungsspektrum: Windenergie von der Materialentwicklung bis zur Netzoptimierung Energiesystemtechnik für die erneuerbaren Energien Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Bremerhaven und Kassel Anteil erneuerbarer Energien am globalen Endenergiebedarf in 29 advancing wind energy and energy system technology Kontakt: Prof. Dr. Jürgen Schmid juergen.schmid@iwes.fraunhofer.de Tel Weitere Informationen: Quelle: REN21, Global Status Report RENEWABLES 211