Mal anders Strom aus der Wüste Franz Trieb Katholische Hochschulgemeinde Augsburg, 17. Januar 2012 Folie 1
DESERTEC Vision 2003 Dem Wechselstromnetz überlagerte HGÜ-Stromautobahnen verbinden gute Produktionsstandorte mit großen Verbrauchszentren EUMENA: Europe Middle East North Africa www.desertec.org Folie 2
MED-CSP TRANS-CSP AQUA-CSP DLR-Studien 2004 2007 Ermittlung der erneuerbaren Energiepotentiale für die nachhaltige Produktion von Elektrizität und Trinkwasser in 50 Ländern Europas, Nordafrikas und des Mittleren Ostens unter Berücksichtigung der Option solarthermischer Kraftwerke. www.dlr.de/tt/trans-csp Folie 3
Elektrizität gewinnt man aus Kohle, Braunkohle Erdöl, Erdgas Kernspaltung, Kernfusion Wasserkraft Biomasse Solarthermische Kraftwerke Geothermie (Hot Dry Rock) Windenergie Photovoltaik Wellen / Gezeiten ideal gespeicherten Energieträgern speicherbaren Energieträgern fluktuierenden Energieträgern Folie 4
Erneuerbare Energietechnologien Wasserkraft Geothermie Solarthermische Kraftwerke Biomasse Gezeiten Wellen Photovoltaik Windkraft http://www.erneuerbare-energien.de/inhalt/36983/35338/ Folie 5
Prinzip eines solarthermischen konventionellen 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 Folie 6
Konzentrierende Sonnenkollektoren Parabolrinne (PSA) Solarturm (SNL) Linear Fresnel (MAN/SPG) Dish-Stirling (SBP) Folie 7
ANDASOL 1+2, Guadix, Spanien, 2009 2 x 50 MW, 7 Std. Speicher 3500 Volllaststunden pro Jahr http://de.wikipedia.org/wiki/andasol Folie 8
Gemasolar Sevilla, 2011 20 MW 15 Std. Speicher 5500 Volllaststunden pro Jahr Folie 9
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung in China (HGÜ) Spannung: ± 800.000 Volt Leistung: 6400 Megawatt Länge: 2070 km Quelle: Wasserkraft Verluste: 7% Bauzeit: 2 Jahre Kosten: 2.5 Mrd. Euro http://www.abb.com http://www.siemens.com Folie 10
Erneuerbare Energiepotenziale in Europa, Mittlerer Osten, Nordafrika Biomasse (0-1) Geothermie (0-1) Solar (10-250) Max Windkraft (5-50) Wasserkraft (0-50) Min Stromertrag in GWh/km²/a www.dlr.de/tt/med-csp Folie 11
Ökonomische Potenziale vs. Bedarf in EU-MENA 16000 > 630000 Elektrizität [TWh/a] 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 Wie sieht ein nachhaltiger Mix aus? Solar Geothermal Wasserkraft Wind Biomasse Wellen, Gezeiten Entsalzung MENA Europa 0 Potenziale Bedarf 2000 Bedarf 2050 Folie 12
Nachhaltige Energieversorgung ist... 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 Klimaschutz geringe Risiken fairer Zugang HGF Studie 2001 Global zukunftsfähige Entwicklung Folie 13
Installierte Leistung und Spitzenlast in EUMENA Installierte Leistung [GW] 2400 2000 1600 1200 800 400 5000 h/a 2000 h/a Ferntransport Entsalzung 0 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2400Photovoltaik Wind 2000 Geothermie Wasserkraft 1600 Biomasse Wellen / Gez. 1200 Solarth. Kraftw. Öl und Gas 800 Kohle 400Nuklear Gesicherte Leistung Spitzenlast 100 % Verfügbarkeit + 25 % Reservekapazität www.dlr.de/tt/trans-csp Folie 14
Variabilität des Bedarfs (obere Linie) abzüglich fluktuierender Erneuerbarer (untere Linie) > 100% Leistung < 35% Energie Flexibilitätsproblem ab 35%/a Anteil Wind und Solar IEA 2011: Harnessing Variable Renewables Folie 15
Lastmanagement Wasserkraft Regelkraftwerke Pumpspeicher Netztransfer Grundlast- und Regelenergie wie aber macht man diesen Teil erneuerbar??? offenbar weltweit die gleiche Problematik (hier Beispiel West-USA) IEA 2011: Harnessing Variable Renewables Folie 16
Deutschland 2050 Die Rolle variabler und flexibler Energiequellen in einem 90% EE Szenario für Deutschland für 2050. Installierte Leistung: Photovoltaik: 45 GW Wind Onshore: 40 GW Wind Offshore: 27 GW DESERTEC: 16 GW Import Norwegen 4 GW Geothermie: 4 GW Biomasse: 7 GW Abfälle: 4 GW Wasserkraft: 6 GW Erdgas: 63 GW fluk. EE flex. EE Leistung (MW) Leistung (MW) flex. konv. 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 www.dlr.de/tt/trans-csp 0 0 26.7 27.7 28.7 29.7 30.7 31.7 1.8 2.8 Datum Sommerwoche 0 0 3.12 4.12 5.12 6.12 7.12 8.12 9.12 10.12 Datum Winterwoche 100000 Wasserstoffspeicher 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 Pumpspeicher Gasturbinen Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore DESERTEC Norwegen Import Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last 100000 Wasserstoffspeicher 90000 Pumpspeicher Gasturbinen Photovoltaik Wind Offshore Wind Onshore DESERTEC Norwegen Import Geothermie Energiepflanzen Biomasseabfälle Laufwasserkraft GuD-Kraftwerke Kohlekraftwerke Kernkraftwerke Braunkohlekraftwerke Elektrische Last Folie 17
Was wird sich bis 2050 technisch ändern? 1. Die Auslastung konventioneller Kraftwerke sinkt von heute etwa 5000 h/a auf unter 2000 h/a. Es werden nur noch gut regelbare Spitzenlastkraftwerke, aber keine schlecht regelbaren Grundlastkraftwerke auf der Basis fossiler Brennstoffe mehr gebraucht. 2. Europäischer Strommix: 2000 2050 Nuklear 30% 0% Fossil (Import + Heimisch) 50% 0-20% Erneuerbar (Heimisch) 20% 65-75% Erneuerbar (Import) 0% 15-25% www.dlr.de/tt/trans-csp Folie 18
Kraftwerkspreise sinken mit steigender Kapazität Investition [ /kw] Installierte Leistung [MW] Folie 19
Brennstoffpreise 2001-2011: Erdgas Russland x 4.6 Rohöl x 5.9 Kraftwerkskohle Australien x 5.6 www.indexmundi.com Folie 20
Entwicklung der Stromkosten am Beispiel Spanien Stromkosten [ct/kwh] 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 Investition Ertrag 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Jahr TRANS-CSP Mix Mix 2000 Werte in -2000 (real), Brennstoffpreise IEA 2005, ab 2020 CCS Folie 21
Das EEG: Kosten pro kwh für Haushaltskunden in Deutschland Steuern EEG Steigerung seit 2000 Erzeugungskosten im Jahr 2000 Erneuerbare Energien in Zahlen, BMU 2011 Folie 22
Globale Energiesubventionen zu arm für Erneuerbare? 66 Globale Subventionen für Erneuerbare Energie 2010 vor allem Entwicklungsländer vor allem Industrieländer http://www.iea.org/weo/files/ff_subsidies_slides.pdf Folie 23
Was wird sich ökonomisch ändern? 1. Nach anfänglicher Förderung führt der Ausbau erneuerbarer Energiequellen zu einer Stabilisierung der Energiepreise und zur Entlastung der öffentlichen und privaten Haushalte. 2. Solarstromimporte aus der Wüste werden eine bezahlbare und gut regelbare Komponente der Stromversorgung und ersetzen damit vor allem fossile Brennstoffe und Kernenergie. Folie 24
Reduktion der CO 2 Emissionen aus der Stromerzeugung auf 0.5 t/cap/a CO2-Emissions CO2-Emissionen in Mt/y Mt/a 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Year Jahr Avoided Vermieden Import Solar Photovoltaics Photovoltaik Wind Geothermal Geothermie Hydropower Wasserkraft Wave Wellen / / Tidal Gez. Biomasse CSP Solarth.Kraftw. Plants Oil Öl / Gas Coal Kohle Nuclear Nuklear Bilanz für EU-MENA aus den CSP Studien Folie 25
Was wird sich ökologisch ändern? 1. Klimagase u. a. Emissionen in EU-MENA werden im Stromsektor trotz Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum auf ein klimaverträgliches Maß reduziert. 2. Der gesamte erneuerbare Kraftwerkspark wird etwa 1% der Landflächen in Anspruch nehmen. (zum Vergleich: europäisches Verkehrsnetz: 1.2%). Folie 26
nach Lampedusa? in die Wüste? Energie, Wasser, Nahrung, Arbeit und Einkommen für weitere 300 Mio. Menschen in MENA? (artist view created with Google Earth) Folie 27
Was muss sich politisch ändern? 1. Eine gemeinsame internationale Anstrengung zur Erschließung erneuerbarer Energiequellen muss den zunehmenden Kampf um begrenzte fossile Brennstoffe ersetzen. 2. Die Umsetzung dieses Prinzips muss in den Vordergrund internationaler Sicherheitspolitik treten. 3. Weltweit müssen geeignete Rahmenbedingungen für die effiziente Verbreitung erneuerbarer Energiequellen geschaffen werden. Folie 28
Was läuft schief? Erneuerbare Energietechnologien ersetzen Brennstoffe durch Kapitalgüter. Industrieländer verstehen erneuerbare Energiequellen immer noch als Last und nicht als Chance für eine Stabilisierung von Wirtschaft und Ökologie. Entwicklungsländer mit geringer Kreditwürdigkeit (Rating) müssen für Kapital mehr Zinsen bezahlen als reiche. Erneuerbare sind deshalb keine Alternative zu Brennstoffen. Folie 29
Fossile Energiequellen Erneuerbare Energiequellen Erdöl Erdgas Braunkohle Steinkohle Sonne Wind Wasser Biomasse Folie 30
Fossile Energiequellen speicher Erdöl Erdgas Braunkohle Steinkohle Erneuerbare Energiequellen Sonne Wind Wasser Biomasse 500 Jahre später Wer findet den Fehler? Folie 31
Homo sapiens sapiens, der weise, weise Mensch, ist die einzige Spezies, die auf die Nutzung der globalen Energiequellen verzichtet und statt dessen weltweit die Energiespeicher leert. Folie 32
Vielen Dank! www.dlr.de/desertec Folie 33