Klimaschutz und Energieversorgung in Deutschland 1990-2020

Klimaschutz und Energieversorgung
in Deutschland 1990-2020
Studie der Deutschen Physikalischen Gesellschaft
vorgestellt von Walter Blum (Koordinator)
Max-Planck-Institut für Physik, München,
und CERN, Genf
(Physikertagung München, März 2006)
Eine Studie der
Deutschen Physikalischen Gesellschaft
Autoren (ehrenamtliche Mitglieder des Arbeitskreises Energie):
Blum (Koord.)
Breyer
Gelfort
Harmsen
Keilhacker
G. Luther
Otto
Plass
Rebhan
Exemplare am Ausgang und
unter http://www.dpg-physik.de
B
Der menschenverursachte Klimawandel ist eine Tatsache
und nicht mehr nur eine wissenschaftliche Hypothese
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•
•
Klimawandel ist öffentliches
Thema seit den 1980-er Jahren
Ursache ist die wachsende Konz.
der Treibhausgase CO2, CH4, N2O
u.a. in der Atmosphäre
Folge ist eine langsame Erwärmung der bodennahen Lufttemperatur (Mittelwert weltweit)
Die Theorie kann die Messwerte
inzwischen gut erklären
IPCC arbeitet im wesentlichen
korrekt und verdient Vertrauen
Theorie kann Messwerte gut erklären:
Quelle
IPCC
Voraussagen des IPCC,
notwendige Schlussfolgerungen
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Eine Verdoppelung der CO2Konz. bis 2100 scheint unvermeidlich, eine Verdreifachung
möglich bei ungünst. Entw..
Eine Temp.-Erhöhung um mind.
1.5 0C, bis 4.5 0C (nicht unwahrscheinl.) bis 2100. Danach auf
jeden Fall weiter ansteigend.
(Bis jetzt schon 0.6 0C)
Anthropogene Klima-Änderung
wirkt sehr lange weiter: Lebensdauer von CO2: 1/4 verbleibt
mehrere Jahrhunderte in der
Atmosphäre
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Die Biologen sagen: Die Pflanzenund die Tierwelt können sich gerade noch anpassen, wenn die Temperaturänderung 2 0C pro Jh. nicht
übersteigt.
Deshalb Ziel der internationalen
Klimapolitik, Emission von Treibhausgasen so zu beschränken,
dass 2 0C/Jh. nicht überschritten.
Dazu müssen die globalen Emissionen bei 50% ihres heutigen Wertes stabilisiert werden bis zur Mitte
des Jh..
Das Klimaproblem ist seriös und wird die Menschheit
in zunehmendem Maße bedrängen
Sinn und Zweck einer deutschen Klimapolitik
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Deutschland und Europa haben
ihren Beitrag zu diesem Weltproblem zu leisten.
Der deutsche Beitrag zu den
globalen Treibhausgas-Emissionen ist nur 3-4%
Dtl. kann mit physikalischen Mitteln (durch bloße Reduktion seiner Emissionen) das Weltklima
nicht verändern.
Lösungen aufzeigen, die anderen Staaten überzeugen, gemeinsam handeln.
Bundesregierung möchte gerne
"Vorreiterrolle" Deutschlands.
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•
Ziel einer dt. Klimapolitik ist
daher eigentlich diplomatisch
und handelspolitisch.
Deutsche Maßnahmen in der
Klimapolitik sind nur in dem
Maße zielführend, als sie von
anderen Staaten als nachahmenswert empfunden werden.
(Ein deutscher Sonderweg wäre
sinnlos.)
Allerdings ist Klimapolitik auch
Innenpolitik und Wirtschaftspolitik und kann noch zu ganz anderen politischen Zielen gebraucht werden.
Deutsches Klimaschutz-Ziel:
minus 25% von 1990 bis 2005
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Kabinettsbeschluss 1995
Koalitionsvertrag 1998
Nat. Klimaschutzprogr. v.
18.10.2000
Vereinbarg. m.d. dt. Wirtschaft vom 9.11.2000,
14.5.2001
Grandios verfehlt um
100 Mt CO2 jährlich
Auch verfehlt: B.-reg. im
eig. Geschäftsbereich
(Grdstücke, Fahrzeuge)
"-25% bis 2005" waren
versprochen.
15 Jahre zu langsam
Jährliche CO2-Emissionen in Mt (Deutschland),
die Werte von 1992 bis 2004 extrapoliert nach 2020
Bis 1992 vereinigungsbedingt
1000
900
786 Mt p.a.
800
Ziel 2005
-25% bzgl. 1990
700
1990
1995
2000
2005
Jahr
2010
2015
2020
CO2-Reduktionen um 15 Jahre zu langsam:
Weiterer Fortgang des Vortrags
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•
•
•
•
•
Einbeziehung der anderen Treibhausgase Methan (CH4) und
Lachgas (N2O)
Die Kyoto-Verpflichtung für
Deutschland bis 2008/2012
Ziele für die Zeit danach
Welche Emissions-Reduktionen
können geschafft werden?
Verbrauchs-Einsparungen
Rolle der erneuerbaren Energiequellen in der Stromwirtschaft
(Wind, Photovoltaik, Biostoffe) und
im Verkehr (alternative Treibstoffe)
Modernisierung der Kraftwerke
Gesamtbilanz aller Möglichkeiten
der Reduktion in der Energiewirtschaft bis 2020
•
Gesamtergebnis wird sein: Auch
mit Einbeziehung der anderen
Treibhausgase und mit forciertem
Ausbau der E.E. geht der
Klimaschutz viel langsamer als
vorhergesehen und als objektiv
erforderlich.
•
Schlussfolgerung: Die Optionen
der deutschen Energiepolitik
sollten verbreitert werden.
• Plädoyer für die Verlängerung
der Laufzeiten der Kernkraftwerke
• Plädoyer für die Errichtung
solarthermischer Kraftwerke im
Sonnengürtel der Erde
Einsparpotentiale
•
•
Grundsätzlich vorhandene Einsparpotentiale sind beträchtlich
Tatsächlich erzielte Einsparungen sind dagegen spärlich:
Jährliche CO2-Emissionen der Haushalte in Millionen Tonnen
Beispiele:
• Standby-Verluste in Haushalten, Handel, Gewerbe: 25-30
TWh p.a. (5% d. Stromverbr.)
• Raumwärme: Wärmedämmg.,
neue Heizgsanlagen: 55-70 Mt
CO2 p.a. (6-8% d. CO2Emissionen)
• PkW: Flottenverbr. 8 l/100 km,
aber das 3-Liter-Auto existiert.
190
180
170
160
150
140
Abnahme ca. - 0,5% p.a.
130
120
110
100
1988
1992
1996
Jahr
2000
2004
Jahresverbräuche im Gebäudebestand
Häufigkeitsverteilung der Jah resverbräuche (RW+WW) im Bestand
•
0,15
EnEV
Durchschnitt 225
5% Percentil
0,1
•
75
95% Percentil 475
•
•
0,05
•
0
0
100
200
300
400
500
600
Flächenspezifischer Jahresverbrauch (kWh/m2)
700
Staat wirkt durch Ordnungsrecht und durch finanzielle
Anreize
Beides bisher nicht besonders
erfolgreich
Gegenläufig: Neubauten (ca.
1% des Bestandes p.a.), wenig
Abriss
Experten schätzen Investitionskosten i.H.v. 13 k€/Jahrestonne
CO2-Ersparnis, andere Experten 5 k€
Vgl. Passivhaus (Feist):
16 kWh pro m2
Erneuerbare Energien für die Stromerzeugung:
Wind
•
Schnelles Wachstum – WKA's
an Land (vgl. Bruttostromverbrauch in Dtl.: 600 TWh p.a.)
•
•
Windeinspeisung (T Wh/a)
Zukünftiges Wachstum – WKA's
hauptsächlich auf See
DENA-Prognose: bereitstehende Spitzenleistung (GW):
25
Jahr
16,6 GW installiert
20
Land
Neue
Ausrü See
stung
Sum
15
2007
21,2
0,5
0,7
22,4
10
2010
23,2
1,1
6,4
29,8
5
2015
24,4
1,8
9,8
36,0
0
1990
2020
24,4
3,5
20,4
48,2
1995
2000
Jahr
2005
unrealistisch
Die erneuerbaren Energien für die
Stromerzeugung
•
Stromerzeugung aus allen erneuerbaren Quellen (TWh/Jahr)
120
120
Ziel der
B.-Reg.
Extrapolation auf der
Basis der letzten 9 Jahre
100
•
80
•
Extrapolation auf der
Basis der letzten15 Jahre
60
40
•
20
•
0
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
Anstieg von 18 TWh
(Wasser) i.J. 1990 auf 55
TWh (meist Wind, z.T.
Biomasse) i.J. 2004.
Weiterer Ausbau wird von
Wind auf See erwartet.
Bisheriger Trend enthält
Zubau von 2,3 bis 4 TWh
p.a. pro Jahr (je nach der
Schätzmethode)
Bei gleicher Zubaurate sind
100 bis 120 TWh p.a. für
2020 abzuschätzen.
Wir setzen 120 TWh p.a. ein
(Ziel der Bundesregierung).
Jahr
B
Mögliche Faktoren, die den "Trend" verändern
Annahmen:
•
•
•
•
•
Veränderung der Verbrauchsgewohnheiten?
Geringeres oder verstärktes
Tempo des Ausbaus der E.E. in
der Stromerzeugung:
• Wind
• Photovoltaik
• Biomasse, Müll, sonstige
Fossil befeuerte Kraftwerke:
• Modernisierung
• Erhöhung des Gasanteils
Einführung alternativer
Kraftstoffe im Verkehr
Abschalten der Kernenergie in
der Stromerzeugung und Ersatz
durch moderne fossile Kraftw.
CO2-Emissionen, Veränderung ggüb Trend:
•
Keine
• 0
•
20% d. Stromprod.
• - 14 Mt p.a.
• Ausbau auf 36 GW
• vernachlässigbar
• Ausbau
•
•
Die Hälfte erneuert
von 16 auf 32%
•
•
8%
168 TWh p.a. durch
fossile mit 40% Gas
ersetzt
• - 23 Mt p.a.
• - 20 Mt p.a.
• +112 Mt p.a.
B
Einbeziehung der wichtigsten anderen
Treibhausgase: Methan (CH4) und Lachgas (N20)
•
Emissionen von Kyoto-Einzelgasen in Mt CO2-Äquivalenten. T rends 1992-2003 extrapoliert nach 2020
1000
786
- 0,6 % p.a.
Kohlendioxid
•
•
100
- 4,3 % p.a.
Methan
•
- 3,4 % p.a.
Lachgas
(Summe restliche Kyoto-Gase konstant zwischen 10 und 15 Mt )
1992
1996
2000
2004
2008
Jahr
2012
2016
36
34
2020
Reduzierung von CH4
und N2O ging 6- bis 7mal so schnell wie die
von CO2 (Anteil geht
zurück)
"Übrige Treibhausgase"
konstant 10 bis 15 Mt pa
Extrapolation nach 2020:
786
CO2
36
CH4
34
N2O
15
Übrige
871 Mt CO2-Äqu. p.a.
Gleichbleibende Minderungserfolge vorausgesetzt
Kyoto-Gase: Minderungsziele
Jährliche Emission von Kyoto-Gasen, ausgedrückt
in CO2-Äquivalenten (Mt), sowie zwei Minderungsziele
•
•
Basis 1990
- 1,2 % pro Jahr
•
Ziel 2008/12:
- 21 %
1000
•
- 2,7 % pro Jahr
Trend
871
900
•
•
800
Ziel 2020:
- 40 %
700
1990
1995
2000
2005
Jahr
2010
2015
2020
Kyoto-Ziel 2008/12 ist
völkerrechtl. Vertrag
Wert von -21% erscheint
erreichbar
Kyoto-Ziel 2020 ist dt.
Verhandlungsziel "falls
EU als ganze -30% beschließt"
Für 2020 soll danach das
Minderungstempo mehr
als verdoppelt werden
Wert von -40% bis 2020
erscheint völlig illosorisch
Administrative gegenüber
technischen Reduktionsmöglichkeiten: "Wollen
und Können"
Abschätzung für 2020 der deutschen
Kyoto-Gas Emissionen (Mio t CO2-Äqu.)
Ergebnisse
der Studie:
Jährliche Emission von Kyoto-Gasen, ausgedrückt
in CO2-Äquivalenten (Mt), sowie zwei Minderungsziele
Basis 1990
- 1,2 % pro Jahr
Ausb. wie bisher
K-K gestoppt
983
1000
- 2,7 % pro Jahr
900
Ausbau forciert
K-K gestoppt
926
871 Trend
800
Ziel 2020:
-40 %
1995
2000
2005
Jahr
Trend
gleichbleibend
Trend
max. verbessert
Kyoto-Ziel 2008/12:
- 21 %
700
1990
Kernkraft
läuft weiter
2010
2015
2020
814
Ausbau forciert
K-K läuft weiter
Kernkraft
gestoppt
871
983
814
926
Günstigster Fall:
ca. 50% CO2-freie
Stromproduktion
Solarthermisches Parabolrinnen-Kraftwerk
ca. 30 MWel
Parabolspiegel