regenerative energie – entwicklungen/möglichkeiten · b a n g la d e s h pa kis t a n in d ia in...
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Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
1. Was machen wir eigentlich? Energieverbrauch und Wachstum
2. Der gegenwärtige Weltenergieverbrauch
4. Statistiken zu Erneuerbaren Energietechnologien
5. Zusammenfassung
Regenerative Energie – Entwicklungen/Möglichkeiten
Dr. Werner Zittel, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, Germany([email protected])
Münchner Klimaherbst, Fachhochschule München, 9. November 2007
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Grundsätzliches Denkmuster unserer Gesellschaft
Wolfahrt/Lebensstandard
Industrieller Output (BSP)
BSP
EnergieverbrauchRohmaterialverbrauch
• Die Entwicklung geht tendenziell nur in eine Richtung:
von unterentwickelt (nicht industrialisiert) zu wachsender Industrialisierung
• industrielles Wachstum ist fast identisch mit wachsendem Ressourcenverbrauch
Implizites Glaubensbekenntnis:Der einzige Weg zu besserem Lebensstandard führtüber steigenden Konsum (=steigender Ressourcenverbrauch)
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Siedlungsraum
Gold, Mineralien
Früchte
Mineralien
Früc
hte
Handel
Wurzeln europäischer Industrialisierung ...Kolonialismus
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Folgen der Industrialisierung ...politische Instabilität
Konfliktherde
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Unterschiedliche Wachstumsszenarien
VerbrauchWohlstand
Zeit
Unbegrenztes Wachstum
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Unterschiedliche Wachstumsszenarien
VerbrauchWohlstand
Zeit
Unbegrenztes Wachstum
Begrenztes nachhaltigesWachstum
Kapazitätsgrenze
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Unterschiedliche Wachstumsszenarien /Mißachtung der Grenzen
VerbrauchWohlstand
Zeit
Unbegrenztes Wachstum
Begrenztes nachhaltigesWachstum
Begrenztes nicht-nachhaltigesWachstum
Kapazitätsgrenze
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Weltenergieverbrauch 2006
Kohle3090 Mtoe
Gas2475 Mtoe
Öl3890 Mtoe
Nuklear241 Mtoe*) (Strom)Wasser261 Mtoe*) (Strom)
Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2007Renewables: WEO 2006
27,6 %
34,8 %
2,2 %
2,3 %
22,1 %
Biomasse~1200 Mtoe
10.6 %
1 Mtoe = 1 Mio Tonnen Öläquivalent7,1 Mio Barrel Öläquivalent (Mboe)11,6 Terawattstunden (TWh)1,3 Gigawattjahre (GWa)41,8 Petajoule (PJ)
*) bei Umrechnung in Primärenergie erhöht sichder Beitrag von Kernenergie auf 635 Mtoeund von Wasserkraft auf 688 Mtoe
Sonstige Erneuerbare ca. 0.5%
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Pro Kopf Energieverbrauch 2005
0 2 4 6 8 10 12 14 16
BangladeshPakistan
IndiaIndonesia
ChinaTurkeyWorld
KazakhstanThailandMalaysia
RussiaIranUK
PortugalItaly
GermanyFrance
Sw itzerlandDenmark
AustriaSpain
GreeceJapan
AustraliaFinland
Norw aySouth Korea
IrelandNetherlands
CanadaUSA
SaudiKuw ait
Singapore
Que
lle: B
P St
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tical
Rev
iew
of w
orld
Ene
rgy
2006
U.S
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sus
Bure
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Inte
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iona
l Sta
tistic
sLB
ST-c
alcu
latio
n, O
ctob
er20
06
kW/cap
1 kW/cap entspricht 8760 kWh/Jahr
China
Welt
Deutschland USA
Energieverbrauch:
Mahr als Durchschnitt: 1 Mrd MenschenWeniger als Durchschnitt: 5 Mrd Menschen
ÖlsonstigeErneuerbare
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1965 1985 2005 2025
Mtoe
Kohle
Biomasse
Atomenergie*)
WasserkraftSolar/Wind/Geothermie
Jahr
Quelle: Historical data - BP Statistical Review of World EnergyOutlook - International Energy Agency 2006
2005
Gasalternative policy
alternative policy
alternative policy
Erdöl
Prognose des Weltenergieverbrauchs (Internationale Energieagentur)
*) mit 38% Wirkungsgrad
alternative policy
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
0
5000
10000
15000
20000
1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040
Mtoe/a (Mio Tonnen Öläquivalent/Jahr)
Jahr
Öl
Gas
Kohle
Weiter so wie bisher: notwendig für Wachstum
Reduktion der Emissionen:notwendig für Klimaschutz
Sonst.
Unaufgelöster Widerspruch der Industriegesellschaft
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Solar gespeiste Energiewandlungstechnologien
Quelle: LBST
Solarwärme, Passivhäuser
Biomasse, Algen
Solarkraftwerke
Wasserkraft
Fotovoltaik
Windenergie
Ocean thermalenergy conversion(OTEC)
MeeresenergieH2
+ - Elektrolyseur
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Energietechnologien zur Nutzung regenerativer Energie
Strom Fotovoltaik / SolarkraftwerkeWindenergiekonverterGeothermiekraftwerkeBiomassekraftwerkeWasserkraftwerke
Wärme Kraft-Wärme-KopplungStromGeothermische WärmenutzungSolarwärmeBiomasse
Kraftstoffe StromBiokraftstoffesynthetische FlüssigkraftstoffeWasserstoff
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
0
5000
10000
15000
20000
25000
1920 1960 2000 2040 2080
Mtoe
Jahr
WasserkraftWind
Fotovoltaik
Solarkraft-werke
Biomasse
Geothermische Wärme
Strom
Wärme
Quelle: LBST 2005
Solarwärme
Szenario Erneuerbare Energie – Die „Vision“ bis 2100
Geothermischer Strom
Primärenergieverbrauch
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
0
5000
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15000
20000
25000[ Mtoe/Jahr]
Geothermie SonneWasser WindBiomasseUNDP: Goldemberg, World Energy Assessment 2000
Erneuerbare Energietechnologien – Technische Potentiale und LBST Szenario
GroßeUnsicherheit
UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST UNDP LBST
WeltEnergieVerbrauch
UNDP(2000)LBST-Szenariobis 2100
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Nur Sonnenenergie bietet eine langfristige AlternativeNotwendige Fläche um genügend Sonnenenergie bereitzustellen
Die Welt
Europa
Deutschland
Benötigte Flächeum die Endenergie für
mit Solarkraftwerkenbereitzustellen
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Quelle: www.jenni.ch
Größtes Solar beheiztes Haus Europas ohne Zusatzheizung (Schweiz)(Wohnfläche 1344 m²)
Solarkollektoren (276 m²)
Warmwasserspeicher im Treppenhaus (200.500 liter)
Isolation (20 cm)
Querschnitt
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Sonnenlinien
• Die meisten Menschen leben in Gebieten mit mehr als 1000 kWh/m2 Einstrahlung
• Diese Energie reicht aus um die Gebäude vollständig solar zu heizen
• Niedrigenergie- und Passivhäuser sind Stand der Technik
Dezentrale Nutzung der Sonnenenergie
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Solarkollektorfläche in Deutschland
Solar collector areaArea Capacity1000 m² MW
0123456789
10
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
Year
Mio m²
Etwa 0.2% des deutschen Wärmebedarfs in 2006 (3.3 TWh)
Quelle: BMU 2007
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
020406080
100120140160180
1990 1995 2000 2005
USChinaJapanEurope
Weltweit installierte Solarkollektorfläche
Mio m2
In China ca. 1% des Wärmebedarfs (50-70 TWh)
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbHContribution of Renewable Energy to Heat Supply in Germany
Biomasse Solarthermie
Geothermie
Beitrag Erneuerbarer Energie zur Wärmeversorgung in Deutschland
Anteil an der gesamten Wärmebereitstellung: 6 %
Quelle: BMU 2007
Jahr
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Entwicklung der regenerativen Stromerzeugung in Deutschland
Quelle: Erneuerbare Energie in Zahlen, BMU, 2007
TWh/a
Im Jahr 2006 wurden etwa 12% des Stromes regenerativ erzeugt (75 TWh)
Jahr
Wasser
Biomasse
Abfall
Wind
Solar
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
10
20
30
40
50
60
1990 1995 2000 2005
UKNorwayRep of IrelandFranceFinlandBelgium&LuxPolandAustriaGreeceSwedenItalyNetherlandsSpainPortugalGermanyDenmark
GW
Jahr
Installierte Windenergieleistung - Europa
+ 30% p.a.
2.5 % des Europäischen Stromverbrauchs (2006)
Quelle: EWEA, 2007
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
1020304050607080
1990 1995 2000 2005
WeltEuropa
GW
Jahr
Installierte Windenergieleistung - Welt
Zubaurate30% p.a.
Quelle: EWEA 2007
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
100200300400500600700800
1990 2000 2010 2020
WeltEuropa
GW
Jahr
Zubaurate30% p.a.
Zubaurate15% p.a.
~10% Anteil an derStromproduktion
Quelle: BMU 2007; WindForce 10, 2004
Installierte Windenergieleistung - Welt
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Solare Gemeinschaftsanlagen
Öffentliches Stromnetz
Etwa die Hälfte des Strombedarfs könnte in Deutschland erzeugt werden
=~
=~
AC/DCKonverter
12345 12345
kWh kWhStromzähler
29 kWel57 kWel
EVU49.2 ct/kWh 46.8 ct/kWh
Quelle: SIMLA, 2007Quelle: SIMLA, 2007
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Einspeisetarifsystem (Erneuerbare Energien Gesetz)
Ziel: - Kostensenkung von reg. Stromerzeugung- Erhöhung des Anteils reg. Stromerzeugung- Schaffung einer heimischen Industrie- Erhöhung der Energieunabhängigkeit
Methode: => Anreiz für Massenproduktion schaffen=> Anreize für Kostenreduktion geben=> Kosten werden von Allgemeinheit getragen
(z.Z. monatlich etwa 2 € pro Haushalt)Umsetzung:
- Anlagenbetreiber erhält bis zu 54 cts/kWh (Fotovoltaik)über einen Zeitraum von 20 Jahren.
- Jedes Jahr wird die Vergütung für neue Anlagen um 5% reduziert,um dem Hersteller Anreize zur Kostensenkung zu geben
Resultate:Der Strompreis wird während Spitzenlastzeiten stabilisiertKosten für regenerative Stromerzeugung fallenBedarf für konventionelle Stromerzeugung wird geringerEtwa 250,000 Arbeitsplätze wurden bisher geschaffen
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Kostendegression von PV-Modulen mit steigendem Produktionsvolumen
Quelle: Th. Nordmann, EPIA, 2005
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
2007: 0.49€/kWh(Germany)
2007: 0.23€/kWh(Spain)
Consumer price
Solarstromkosten versus Netzstromkosten
year
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
1234567
1990 1995 2000 2005
Japan Germany USA Rest Europe Rest of World
0100200300400500600700800900
1000
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
JapanEuropeUSAAsia/Aus
Installierte PV Leistung - Welt
MW/yr Produktionskapazität
Quelle: EPIA, Photon, 2007
GW
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
Synthetic Fuels
Biomass(BM)
Biomass forfermentation
Lignocelluloses
Hydrogen (H2)
Sugar caneWheat, Corn
Oil plants
windhydrosolargeothermalFossil/nuclear
Plant oil/RME
Ethanol
Synfuel
Methanol (M)
Elec-Tricty(El)
CMG (methane gas)
Natural gas
coal C
Efficiencies:El ~65%NG → H2: 65-75%BM,C→ H2: 40-60%
BM,C→M: 40-50%NG->M: ~70%
BTL, CTL: 40-45%GTL: 40%
B, C→CMG: ~50%
BM→Ethanol: 30-50%
~35-60%
NG
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Biokraftstoffverbrauch in Deutschland
0
1
2
3
4
5
6
7
1998 2000 2002 2004 2006
EthanolPflanzenölBiodiesel
% Anteil am Kraftstoffverbrauch in Deutschland
Jahr
Quelle: BMU, 2006, 2007
Ludwig�BölkowSystemtechnik GmbH
- Die Weltölförderung ist am Fördermaximum
- Kein anderer fossiler Energieträger wird das ausgleichen können
- Unsere Wirtschaft ist an steigenden (nicht sinkenden) Ressourcenverbrauchangepasst
=> Das Fördermaximum wird einen Strukturbruch einleiten
=> Je schneller wir beginnen, mit weniger Öl zu leben,desto besser werden wir diesen Übergang meistern
=> Erneuerbare Energie ist nach Energieeinsparung die einzigenachhaltige Lösung mit geringem „Konfliktpotential“
Zusammenfassung