Energiewende der Weg zu einer klimaverträglichen und nachhaltigen Energieversorgung?

Transkript

1 Energiewende der Weg zu einer klimaverträglichen und nachhaltigen Energieversorgung? Prof. Dr.-Ing. A. Voß Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung Universität Stuttgart Kraftwerksgespräch 2012 Kernkraftwerk Grafenrheinfeld 15. März 2012

2 Nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development) Brundtland Kommission: Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht befriedigen können. Ziel Die Verbesserung der ökonomischen und sozialen Lebensbedingungen aller Menschen, der heute und zukünftig lebenden, mit der langfristigen Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen in Einklang zu bringen.

3 Nachhaltige Energieversorgung was ist darunter zu verstehen?

4 Naturwissenschaftliche Grundlagen 2. Hauptsatz der Thermodynamik Leben sowie die Entfaltung wirtschaftlicher und kultureller Leistungen bedürfen ständiger Zufuhr von arbeitsfähiger Energie und Materie. Wachsendes Wissen (Gestaltungsfähigkeit) und die damit mögliche Weiterentwicklung von Technik sind die Basis zur Erhaltung der Entfaltungsspielräume kommender Generationen. Energiebedingte Umweltbelastungen resultieren aus Stofffreisetzungen in die Umwelt.

5 Nachhaltigkeit und die Nutzung vorratsbegrenzter Ressourcen Ist die Nutzung vorratsbegrenzter Ressourcen (z.b Erdöl und Kohle) mit dem Nachhaltigkeitsprinzip vereinbar? Die Bereitstellung von Energiedienstleistungen erfordert immer auch den Einsatz nichtenergetischer Rohstoffe und Materialien. Stand der Technik bestimmt die technisch-wirtschaftlich verfügbare Energie- und Rohstoffbasis. Eine Nutzung vorratsbegrenzter Ressourcen erfordert eine Gegenleistung: die Ausweitung der technisch-wirtschaftlich verfügbaren Ressourcenmenge.

6 Entwicklung der sicher gewinnbaren Reserven 200 Mrd. t 10 3 Mrd. m Erdöl Erdgas

7 Effiziente Ressourcennutzung und Ökonomie Haushälterischer Umgang mit knappen Ressourcen ist ein zentraler Aspekt von Nachhaltigkeit. Auch das allgemeine ökonomische Prinzip zielt auf die Minimierung des Ressourcenverbrauchs ab. Kosten und Preise dienen dabei als Maß für die Ressourceninanspruchnahme. Vollkosten, die die Umweltinanspruchnahme erfassen, sind ein Maß für den gesamten Ressourcenverbrauch. relative Nachhaltigkeit

8 Nachhaltige Energieversorgung wenn das Potenzial für die Bereitstellung von Energiedienstleistungen für die nächste Generation größer wird Ausweitung der wirtschaftlich nutzbaren Energiebasis die mit der Energienutzung verbundenen Stofffreisetzungen die Assimilationskapazität der Umwelt als Senke nicht überschreiten Energiedienstleistungen mit möglichst geringem Ressourcenaufwand bereitgestellt werden Relative Nachhaltigkeit wird bestimmt durch den gesamten Ressourcenverbrauch je Energieeinheit Vollkosten sind Maß für relative Nachhaltigkeit

9 Stromerzeugungssysteme auf dem Prüfstand der Nachhaltigkeit Ressourcenverbrauch und ökologischer Fußabdruck verschiedener Stromerzeugungstechniken

10 Referenzkraftwerke Kraftwerke Netto-leistung Netto-Wirkungsgrad [MW el ] [%] Steinkohle (PCC) Braunkohle (PCC) Erdgas-Kombi (GuD) Kernenergie (LWR) Wind Onshore 3 - Wind Offshore 5 - Solar (PV) 0,5 12 1) 1) Systemwirkungsgrad

11 [KEA in kwh Primär-eq. /kwh] Spezifischer kumulierter Energieaufwand (KEA) 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Steinkohle Braunkohle Erdgas GuD Kernenergie Wind onshore Wind offshore Solar (PV)

12 relativ zu Solar (PV - poly. Freifläche) Rohstoff- und Materialaufwand 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Eisen Kupfer Aluminium Steinkohle Braunkohle Erdgas GuD Kernenergie Wind onshore Wind offshore Solar (PV)

13 [g CO 2 /kwh] [mg NO X /kwh, mg SO 2 /kwh] Kumulierte Emissionen Kohlendioxid Schwefeldioxid Stickoxide Steinkohle Braunkohle Erdgas GuD Kernenergie Wind onshore Wind offshore Solar (PV)

14 Risiken für das menschliche Leben und die Gesundheit Gesundheitsrisiken von Energiesystemen Jede Produktion von Gütern und Dienstleistungen, und damit auch die Bereitstellung elektrischer Energie ist mit Gesundheitsrisiken verbunden ~ tödliche Arbeitsunfälle in Deutschland (Mittelwert der letzten 20 Jahre) ~ verlorene Lebensjahre (YOLL) in Deutschland durch Luftschadstoffe (jährlich) Gefahren und Risiken der Elektrizitätserzeugung - Umweltrisiken - Arbeitsbedingte Risiken - Risiken schwerer Unfälle

15 Gesundheitsrisiken [YOLL pro GWh el ] Gesundheitsrisiken verschiedener Stromerzeugungssysteme (ohne schwere Unfälle) 0,15 0,10 Arbeitsbedingte Risiken (ohne schwere Unfälle) Emissionen aus vor- und nachgelagerten Prozessen Kraftwerksemissionen 0,05 0,00 Steinkohle Braunkohle Erdgas GuD Kernenergie Wind onshore Wind offshore Solar (PV)

16 Naturkatastrophen 1976 China, Tangshan Erdbeben: Tote 1991 Bangladesh, Zyklon: etwa Tote 1995 Japan, Erdbeben in Kobe: Tote 2004 Indischer Ozean, Erdbeben und Tsunami: etwa Tote 2010 Haiti, Erdbeben: etwa Tote 2011 Japan, Tohoku Erdbeben: ca Tote und Vermisste Schwere Unfälle 1975 China, Banqiao Staudammbruch: Tote 1984 Indien, Chemieunfall in Bhopal: Tote 1986 Ukraine, Reaktorunfall in Tschernobyl, 31 unmittelbare Tote, bis zu latente Todesfälle 1998 Nigeria, Explosion Benzinpipeline: ca. 900 Tote 2011 Japan, Fukushima (bisher): 4 Tote, etwa 20 Personen verletzt, 120 Arbeiter mit erhöhter Strahlendosis

17 Unfallrisiken (deutscher) Kernkraftwerke Lassen sich nur über probabilistische Risikoanalysen abschätzen Kernschadenschadenshäufigkeiten deutscher Kernkraftwerke bis 5, je Reaktor und Jahr Gesundheitsrisiken = Gesundheitsschäden Eintrittshäufigkeit der Unfälle mit Freisetzung von Radioaktivität Gesundheitsrisiko von Kernkraftwerksunfällen < 0,0001 YOLL/GWh Gesundheitsrisiko (ohne schwere Unfälle) ~ 0,015 YOLL/GWh

18 Externe Kosten [ 2007 /MWh el ] Externe Kosten Unfälle Klimawandel (34 /t CO2) (11 /t CO2) Gesundheitsrisiken Materialschäden, Ernte- und Biodiversitätsverluste Steinkohle Braunkohle Erdgas GuD Kernenergie Wind onshore Wind offshore Solar (PV)

19 Vollkosten 300 Externe Kosten, CO2-eq. Diskontrate 7,5 % 250 Externe Kosten, ohne CO2-eq. Lebenszykluskosten [ 2007 /MWh] Steinkohle Braunkohle Erdgas GuD Kernenergie Wind onshore Wind offshore Solar (PV)

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 20