Herausforderungen und Strategien für eine nachhaltige
Werbung
Herausforderungen Herausforderungen und und Strategien Strategien für für eine eine nachhaltige nachhaltige Energieversorgung Energieversorgung Prof. Dr. Volker Quaschning Stiftung Brandenburger Tor Sonden in die Wissenschaft 8.4.2009 Berlin Vortragsinhalte Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Ziele einer nachhaltigen Energieversorgung Potenziale regenerativer Energien Möglichkeiten regenerative Energien Eigene Handlungsoptionen Prof. Dr. Volker Quaschning 2 Ziele einer nachhaltigen Energieversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning 3 Entwicklung der Weltenergieversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 90% Kernenergie 80% 70% 60% 50% 40% fossile Energieträger regenerative Energieträger 30% 20% 10% 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 Jahr 1100 0% 1000 Anteil am Welt-Primärenergiebedarf _ 100% Prof. Dr. Volker Quaschning 4 CO2-Emissionen und Treibhauseffekt Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 30000 0,9 °C 25000 0,7 20000 0,5 Temperatur 15000 0,3 10000 0,1 5000 -0,1 Globale Temperaturänderung Energiebedingte CO 2-Emissionen _ Mt CO2-Emissionen 0 1860 -0,3 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Prof. Dr. Volker Quaschning 5 Auswirkungen der globalen Erwärmung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Quelle: NASA Prof. Dr. Volker Quaschning 6 Gebiete in Bangladesh unter 1 mNN Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning 7 Bedrohte Gebiete bei Schmelzen des Grönlandeises Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Quelle: Norbert Geuder, DLR Prof. Dr. Volker Quaschning 8 Reserven konventioneller Energieträger Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Steinkohle 207 198 Braunkohle 64 Erdgas Erdöl 43 Uran 42 0 50 100 200 Jahre 250 150 Daten: BGR Prof. Dr. Volker Quaschning 9 Anforderungen an eine nachhaltige Energieversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin bis 2005 bis 2020 bis 2050 Reduktion der CO2-Emissionen -25 % -50 % -80 % bis 2050 bis 2200 Ersatz endlicher Energieträger Erdöl Erdgas Uran Kohle Prof. Dr. Volker Quaschning 10 Entwicklung der CO2-Emissionen in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Kohlendioxid-Emissionen_ 1200 Mt Referenzjahr 1990 Ziel -50 % Gesamtdeutschland 1000 800 Ziel -25 % alte Bundesländer Trend Kyoto-Ziel Trend 600 Ziel 400 Ziel 200 Ziel neue Bundesländer Trend 0 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Prof. Dr. Volker Quaschning 11 Anforderungen für Deutschland im 21. Jahrhundert Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin bis 2005 Reduktion der CO2-Emissionen lt eh f r e lv e i Z -25 % bis 2020 2020-50 ! -2 % p.a. -1 % p.a. Ersatz endlicher Energieträger Erdöl >2 % p.a. Uran -2 % p.a. Erdgas -1 % p.a. Prof. Dr. Volker Quaschning 12 Optionen zur CO2-Reduktion Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin en sourc e Res en Kernenergie t z n e begr risik rheits Siche g verfü nicht noch r e zu teu bar „Kohlendioxidfreie“ fossile Kraftwerke Energiesparen Regenerative Energien Prof. Dr. Volker Quaschning 13 Sind Kernkraftwerke sicher und preiswert? Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Auszug aus Kfz-Versicherbedingungen §§ „Nicht versichert sind: - Vorsätzlich herbeigeführte Schäden - Schäden infolge von Alkohol- und Drogenkonsum - Schäden durch Kernenergie” Auszug aus Gebäude-Versicherungsbedingungen „Nicht versichert sind: - Schäden durch Radioaktivität von Kernreaktoren” Die gesetzlich festgelegte Deckungsvorsorge für Kernenergieunfalle beträgt 2,5 Mrd. €. Prof. Dr. Volker Quaschning 14 These I Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin In Industrieländern wie Deutschland müssen wir 2 % pro Jahr an fossilen Energieträgern durch Einsparungen und/oder regenerative Energien ersetzen. Die Kernenergie ist keine Alternative. Prof. Dr. Volker Quaschning 15 Potenziale regenerativer Energien Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 700 Fossile Kraftw. 500 Kernenergie Regen. Import 400 Geothermie Biomasse 300 Photovoltaik Windkraft 200 Wasserkraft 100 2050 2045 2040 2035 2030 2025 2020 2015 2010 2005 2000 1995 0 1990 Bruttostromverbrauch in TWh 600 Prof. Dr. Volker Quaschning 16 Energieträgeranteil am Primärenergiebedarf Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin in Deutschland im Jahr 2007 Prof. Dr. Volker Quaschning 17 Gesamtenergiebilanz in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin zusätzliche Primärenergie 14,3 EJ/a "SoDa"-Energie "SoDa"-Energie Sonne Sonne 1.370 EJ/a 1.370 EJ/a Prof. Dr. Volker Quaschning 18 Primärenergieverbrauch in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Szenario: Klimaschutz und nachhaltige Entwicklung 16000 nicht energetisch Primärenergieverbrauch in PJ_ 14000 Fossil Kernenergie 12000 Wasserstof f Wärmepumpe 10000 Geothermie Biomasse 8000 Solar Import Solarthermie 6000 Photovoltaik Windkraf t 4000 Wasserkraf t 2000 2050 2045 2040 2035 2030 2025 2020 2015 2010 2005 2000 1995 1990 0 Prof. Dr. Volker Quaschning 19 Kohlendioxidemissionen nach Sektoren Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 10% 19% 43% Energiewirtschaft Energiewirtschaft Wärmesektor Wärmesektor Transportsektor Transportsektor Industrieprozesse Industrieprozesse 28% Prof. Dr. Volker Quaschning 20 Bruttostrombedarf in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Szenario: Klimaschutz und nachhaltige Entwicklung 700 Bruttostromverbrauch in TWh 600 Fossile Kraf twerke 500 Kernenergie Import (regenerativ) 400 Geothermie Biomasse 300 Photovoltaik Windkraf t 200 Wasserkraf t 100 2050 2045 2040 2035 2030 2025 2020 2015 2010 2005 2000 1995 1990 0 Prof. Dr. Volker Quaschning 21 Regenerative Stromerzeugung in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning Primärenergiebedarf im Wärmesektor in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Szenario: Klimaschutz und nachhaltige Entwicklung Primärenergiebedarf Wärme in PJ__ 8000 Fernwärme Strom Fossil Wasserstoff Geothermie Wärmepumpen Solarthermie Biomasse 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 2050 2045 2040 2035 2030 2025 2020 2015 2010 2005 2000 1995 1990 0 Prof. Dr. Volker Quaschning 23 Beispiel: CO2-neutales Wohnhaus Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning 24 Primärenergiebedarf im Transportsektor in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Szenario: Klimaschutz und nachhaltige Entwicklung 3000 Primärenergiebedarf Transport in PJ_ Elektrizität Wasserstoff 2500 Biomasse Fossil 2000 1500 1000 500 2050 2045 2040 2035 2030 2025 2020 2015 2010 2005 2000 1995 1990 0 Prof. Dr. Volker Quaschning 25 These II Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Eine nachhaltige und ökonomische Energieversorgung, die vollständig auf der Nutzung regenerativer Energien basiert, ist möglich. Hierzu müssen die regenerativen Energien noch schneller als bisher eingeführt werden. Prof. Dr. Volker Quaschning 26 Möglichkeiten regenerativer Energien Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning 27 Künftige Entwicklung der Weltenergieversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Entwicklung 1: Aufbrauchen aller Reserven 90% Kernenergie 80% 70% fossile Energieträger 60% 50% traditionelle regenerative Energieträger 40% 30% moderne regenerative Energieträger 20% 10% 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 Jahr 1100 0% 1000 Anteil am Welt-Primärenergiebedarf _ 100% Prof. Dr. Volker Quaschning 28 Künftige Entwicklung der Weltenergieversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Entwicklung 2: Klimaschutz Anteil am Welt-Primärenergiebedarf _ 100% 90% Kernenergie 80% 70% fossile Energieträger 60% 50% traditionelle regenerative Energieträger 40% 30% moderne regenerative Energieträger 20% 10% 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 0% Jahr Prof. Dr. Volker Quaschning 29 Bausteine einer künftigen Stromversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Fluktuierende regenerative Erzeugung Regelbare regenerative Erzeugung Verbraucher Zentrale Steuerung Innovative Speicher Überregionaler Ausgleich Prof. Dr. Volker Quaschning 30 Prinzip eines solarthermischen Rinnenkraftwerks Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning 31 Option Stromimport aus Nordafrika Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 1 % der Fläche der Sahara genügt um den Elektrizitätsbedarf der Erde zu decken Quelle: DLR Ausschlusskriterien: Neigung Geomorphologie Hydrologie Meer Landnutzung Schutzgebiet Bevölkerung nutzbar Prof. Dr. Volker Quaschning 32 Mögliche Stromgestehungskosten im Jahr 2025 Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Solarthermische Kraftwerke Windkraft Photovoltaik Technologieexport EU Nordafrika Übertragung ca. 1 Cent/kWh 4-5 Cent/kWh 2000-2500 h/a 4-5 Cent/kWh 2500-8000 h/a 2-3 Cent/kWh 3500-4500 h/a 3-4 Cent/kWh 2500-3000 h/a 3-4 Cent/kWh 3000-8000 h/a Prof. Dr. Volker Quaschning 33 Kapital- und Stromflüsse bei regenerativem Import Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning 34 These III Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Eine nachhaltige und ökonomische Energieversorgung basiert auf einer breiten Basis regenerativer Energien und bezieht Import von günstigen regenerativen Energien mit ein. Prof. Dr. Volker Quaschning 35 Eigene Handlungsoptionen Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prof. Dr. Volker Quaschning 36 Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen in Deutschland Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin indirekte Emissionen 1,24 t 1,05 t direkte Emissionen 2,00 t Stromverbrauch Heizung Transport 2,70 t Ernährung privater Konsum öffentl. Konsum 2,07 t 1,60 t Prof. Dr. Volker Quaschning Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen für Strom Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 1,24 t 1,05 t 1,05 t 2,00 t Stromverbrauch Heizung Transport Ernährung 2,70 t privater Konsum öffentl. Konsum 2,07 t 1,60 t Prof. Dr. Volker Quaschning Kohlendioxidfreie Stromversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Grüne Stromanbieter Grüner Strom z.B. Lichtblick EWS Schönau Greenpeace energy Prof. Dr. Volker Quaschning Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen für Heizung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 1,24 t 1,05 t 2,00t t 2,00 Stromverbrauch Heizung Transport Ernährung 2,70 t privater Konsum öffentl. Konsum 2,07 t 1,60 t Prof. Dr. Volker Quaschning Kohlendioxidfreie Wärmeversorgung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Standardneubau EnEV 2004 Interne Gewinne 35 Solare Gewinne 120 Transmissionsverluste Dreiliterhaus 10 Heizwärmebedarf 110 kWh m²a Passivhaus 62 35 45 10 Lüftungsverluste 10 32 30 10 15 30 10 Prof. Dr. Volker Quaschning Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen für Transport Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin 1,24 t 1,05 t 2,00 tt 2,00 Stromverbrauch Heizung Transport Ernährung 2,70 t privater Konsum öffentl. Konsum 1,60 t 2,07 2,07t t Prof. Dr. Volker Quaschning Kohlendioxidemissionen beim Personentransport Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin PKW 4 3 2 1 Person Flugzeug Transrapid S-Bahn Reisebus ICE IC/EC 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 CO2 -Emissionen in Gramm pro km Prof. Dr. Volker Quaschning Kompensation von Kohlendioxidemissionen Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Prüfstelle CO2 CO2 € € CO2 CO2 Zertifikat Zertifikat Geldgeber CO2-Gutschrift Vermittler CO2-Gutschrift Reduktionsmaßnahme Prof. Dr. Volker Quaschning These IV Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Um die globale Erwärmung wirksam zu stoppen, müssen wir alle mindestens 2 % pro Jahr an Treibhausgasen einsparen. Das ist technisch und ökonomisch problemlos möglich. Worauf warten wir noch? Prof. Dr. Volker Quaschning 45 Wir sind es unseren Kindern schuldig! Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Volker Quaschning 46 Zum Nachlesen… Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin www.volker-quaschning.de Volker Quaschning Erneuerbare Energien und Klimaschutz Hanser Verlag 2008 340 Seiten in Farbe € 24,90 Prof. Dr. Volker Quaschning 47
