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Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 (für größere

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Präsentation zum Thema: "Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 (für größere"—  Präsentation transkript:

1 Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ ; Fax / (für größere Homepage: Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D Saarbrücken EU - Germany

2 0. Klima <> Energie 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – Trend und Trend-brechende Aktivitäten: 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKWs 3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung 3.1 Offshore Wind 3.2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3.3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz Strategische Reserve: demnächst: 3.4 Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden vermutlich bald: 3.6 Kernkraftwerke der Generation IV (inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert) vielleicht: 3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> Standard FuKw) Zusammenfassung Klima und Energie

3 1. Klima als Quelle: Klima Energie Klima beschreibt Energiequellen: Sonne, Wind, Strömung setzt Energiesenken: Heizen, Kühlen, Licht. 2. Klima als Senke: Klima Energie Energieeinsatz verändert Klima: Strahlungsantrieb (vor allem wg. CO2) 0.

4 Es gibt also eine sehr weitgehende Wechselwirkung zwischen Klima und Energie. Weil der gegenwärtige Energieverbrauch das Klima verändert, müssen wir den Energieverbrauch ändern. Dabei hilft und beschränkt uns das Klima als natürliche Energiequelle.

5 Originalstudie: Etwas bunter und lebendig verlinkt: Über:

6 Aber es ist nicht alleine das Klima auf das wir achten müssen:

7 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise) 1.3 Ein Klimaproblem Hier: Nur ganz kurz zur Erinnerung 1.

8 Treibhausgasemissionen pro Kopf und Bevölkerungszahl 2000 AD Quelle: Daten nach CAIT, World Resources Institute, BQuelle: UBA: 21 Thesen zur Klimaschutzpolitik des 21.Jhahrhunderts und ihre Begründungen, Climate Cange Heft 06/2005 (ISSN ), Abb.10, p.40 ********* Wachstum auf breiter Font *********** KP=Kyoto Protocol : Entwicklung und Energieressourcen

9 Besonders beeindruckend: Rückgang der Gletscher und der arktischen Eisbedeckung 1.3 Klima

10 Quelle: The Big Thaw, National Geographic (2004), Heft 9, p.21; 1979: An image based on satellite data shows perennial ice cover in 1979, when the ice extended over the Arctic Ocean from edge to edge. Since then the area of coverage has decreased by 9% per decade 2003: A similiar image from 2003 shows dramatically reduced perennial ice cover. Large areas of open ocean have appeared near Russia, Alaska and Canada. Some climate models project, that the ice will be gone in summer by the end of the century.

11 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005 und Trendverlängerung.10 Übersicht der Minderungsziele,.11 Das nationale Ziel minus 25% CO2 bis 2005 Angestrebtes Ziel 2020: Deutschland minus 40% sofern EU minus 30% (Treibhausgase).12 Kyoto-Protokoll: -21% Treubhausgase (EU: - 8%) 2.2 Trendbrechende Aktivitäten: beschlossene AKW-Abschaltung ( + CO2 ) Wesentlich mehr einsparen (-) Solarkraftwerke im Süden (-) Offshore Wind (-) 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKWs 3. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger 2.

12 Das 25%-Ziel (bis 2005) für CO2 verglichen mit der Realität Quelle: DPG2005_Klima, Abb.1.1, p.5, ( redaktionell akzentuiert) Basis 1990__ __Ziel 2005 Beschluss

13 Basis 1990__ __Ziel 2005 Das 25%-Ziel (bis 2005) : Start in 1992 (nach Sondereffekte Wiedervereinigung) Quelle: DPG2005_Klima, Abb.1.3, p.5, redaktionell bearbeitet Start 1992 __Basis 1990

14 Realität, Fortschreibung und Zielsetzung der CO2-äqu. Reduktion Quelle: DPG2005_Klima, Abb.1.4, p.9 __Basis 1990 __Ziel 2008/12 __Ziel 2020 __Trend ab 92 ca. Ziel 2005

15 Das EU Minderungsziel nach Kyoto-Protokoll : minus 8% Treibhausgase bis 2008/ Burden Sharing für Deutschland: minus 21% Treibhausgas bis 2008/12

16 Kyoto burden-sharing targets for EU-15 countries Quelle. EEA 2005: The European Environment- State and Outlook 2005, Fig.3.5, p.70 Deutscher Sparbeitrag unerläßlich für EU

17 Mt/a weniger (!) CO2-Einsparung: beschlossene AKW-Abschaltung Mehr CO2-Einsparung (Hoffnungsträger) : (Trendbrecher: also zusätzlich über das bisherige Tempo hinaus !!) Moderne fossile Kraftwerke und Erdgas statt Kohle : - 23 Biomasse, insbesondere Biokraftstoffe : - 20 Offshore Wind + sonstige RE : - (8 bis 15) Wesentlich(!) mehr Energie einsparen : (-) Strategischer Einstieg : Solarkraftwerke im Süden (-) CO2 –Sequester (-) Trendbrechende Aktivitäten: Quelle: DPG2005_Klima, Tab.5, p.91, ergänzt 2.2

18 2020 AD: ohne und mit AKW -Ausstieg Quelle: DPG2005_Klima, Tab.5, p.91, ergänzt

19 Zunächst zum Reizthema: Vorzeitige AKW-Abschaltung 2.2a

20 Zum vorzeitigen Atomausstieg CO2 Mehremission 160 Mt/a CO2 ersparten die AKWs 2004 im Vergleich zur historischen Alternative =hätte man seinerzeit Kohlekraftwerke statt AkWs gebaut und damit den gleichen Stom produziert) 112 Mt/a CO2 Mehremission bei Ersatz durch StromMix mit 40%Gasanteil

21 Quelle: Vortrag Dr. Pamme, Nuklearforum Schweiz Kurs ; in Brugg Windsch, NF_25Pamme_Deutschland_AKW-undCO2-Minderung.pdf

22 Szenario Ausstieg (Status) : 1. Vorzeitiger Ausstieg aus Kernenergie, wie gesetzlich festgelegt. 2. Ausbau RE wie von Bundesregierung geplant, vor allem Offshore-Wind, RE-wohlwollender Staat Antrieb: EEG mit Einspeiserecht und festen Tarifen für RE, 3. EVU planen Neubau + Ersatz fossiler Kraftwerke: 18 GW bis 2011 in Betrieb + weitere ca. 18 GW bis Szenario Auslauf : 1. Weiterbetrieb der bestehenden AKWs entsprechend ihrer technisch-ökonomischen Lebensdauer 2. Ausbau RE unverändert wie in Status Antrieb: EEG unverändert 3. EVU brauchen AKWs nicht durch fossile Kraftwerke zu ersetzen. Nur Ersatz der überalterten fossilen Kraftwerke (kein Zubau) CO2 –Vergleich: Ausstieg gegenüber Auslauf

23 Was man wissen muss: Nach den gegenwärtigen EEG-Regeln kann jeder Anlagenbetreiber seinen Strom in beliebigen Mengen in das Netz einspeisen und den Netzausbau und das Versorgungsmanagement den Netzbetreibern überlassen. Dieses kurz auf den Punkt gebrachte Zitat stammt von Hermann Scheer, MdB, dem Vater des EEG. Quelle: Hermann Scheer:Energieautonomie, Verlag Kunstmann,München (2005), ISBN , p.261

24 Atomstrom wird durch fossilen Strom ersetzt Vor: 1. Einspeisegesetz (EEG) gilt. d.h.: RE – Strom muss vom Netz jederzeit (sowieso) vorrangig und zum (hohen) Festpreis abgenommen werden. [ d.h. : Ausbau der RE bleibt unverändert ( EEG gilt ja weiterhin ) ] Dann folgt: NetzReserve wird nur durch fossilen Strom gebildet Beweis: In der Warteschlange befindet sich kein RE-Strom mehr, da er wg. EEG immer vom Netz abgeschöpft wird. Folgerung: CO2 Emission je nach Struktur der fosselen Ersatzkraftwerke (wesentlich: Wirkungsgrad, Gasanteil) (RE = Renewable Energy)) CO2 –Vergleich: Ausstieg gegenüber Auslauf

25 Daher gilt: Man kann sich um einen ökologischen Vergleich Ausstieg vs. Auslauf nicht herumdrücken. und: Jede weltweite Emission an CO2 ist klimaschädlich, daher gilt: so wenig CO2 wie möglich emittieren. Also: 1. Ausstieg statt Auslauf kostet in 2020 AD eine Mehremission an CO2 von rund 100 Mt/a. 2. Ausstieg verzehrt CO2 Einsparung - bestenfalls

26 Bewertung zum vorzeitigen Atomausstieg: 1. Die DPG plädiert für das reguläre Weiterlaufenlassen der AKW wg.: CO2 Einsparung Das Abschalten nach Ausstiegsgesetz würde alle bisherigen Anstrengungen zur CO2-Verminderung sinnlos erscheinen lassen. 2. Das Weiterlaufenlassen der AKW gilt unabhängig davon, ob die Kernkraft eine Renaissance erlebt oder ganz verschwindet. Quelle: DPG2005_Klima- Studie, 10 Erkenntnisse zur Klimapolitik, Punkt 6 und 8, p.III und IV

27 einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung 3.

28 Offshore Wind 3.1

29 BQuelle: Prof.F.Vahrenholt: Energiemix der Zukunft, Vortrag , Düsseldorf ; Vahrenholt_Energiemix_derZukunft_ppt.pdf

30 Zum Vergleich : On- Offshore Wind in verschiedenen topogr. Lagen, 50m über Grund, Achtung: andere Farbskala BQuelle: DPG2005_Klima- Studie, Bild 6, p-42 Lage: 1) 2) 3) 4) 5) > 6 >7.5 >8.5 >9 > <3.5 <4.5 <5 <5.5 <7 >7.5 [m/s ] <5.5

31 Nennleistung = 5 MW ; Auslegung = 10,5 m/s Rotor Ø = 126 m ; Nabenhöhe = 120 m Nennleistung = 5 MW ; Auslegung = 10,5 m/s Rotor Ø = 126 m ; Nabenhöhe = 120 m Gondel (inkl. Rotor) ~ 400 t ; Blatt ~ 18 t; Turm (120 m) = 750 t Gondel (inkl. Rotor) ~ 400 t ; Blatt ~ 18 t; Turm (120 m) = 750 t Quelle: Repower, Prof. Vahrenholt, 2005_1214

32 Cost of investment: Offshore-Windfarm 40 km vor der Küste Quelle: DEWI, REpower Quelle: Repower, Prof. Vahrenholt, 2005_1214 private communication 5 km vor der Küste : Kabelkosten nur noch 1/10 !!

33 Meine Meinung ( ein ceterum censeo ) : Es ist schlicht Unsinn, dass die deutsche Wind- Industrie gezwungen wird, bei ihrem ersten Schritt aufs Meer ihre ( neuen 5 MW- ) Anlagen gleich 40 km vor der Küste und in 40 m Wassertiefe zu installieren. Dies ist zu risikoreich, zu teuer wg. Gründung und Leitungsanbindung zu umständlich für Wartung und Betrieb. Bisher hat sich auch noch kein Investor gefunden. daher: Offshore Windanlagen zunächst ins Wattenmeer !

34 1. Grundsätzlich vorhandene Einsparpotentiale Licht Kommunikation (PC) Standby-Verluste Elektrische Antriebe Personenkraftwagen Raumwärme 2. Tatsächliche Minderungsraten im Gebäudebereich Energieeinsparung beim Verbrauch 3.2

35 Beispiel Raumwärme: Passivhausstandard Quelle: W. Feist, Passivhaus-Institut Darmstadt: Energieeffizienz bei Gebäuden – dargestellt am Beispiel Passivhaus, DPG2003-AKE DPG2003-AKE 3.21_1

36 3.21_2

37 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz 3.3

38 Quelle: DPG Klimastudie 2005, Abb.3, p.23; Urquelle: Engelhard, RWE Power AG, 2005 Nettowirkungsgrade neu in Betrieb gehender Braunkohlekraftwerke

39 Quelle: DPG Klimastudie 2005, Abb5, p.25; /Nitsch et.al. 2004/ Erdgas befeuerte GuD- Kraftwerke Entwicklungspotential Gasturbine Dampf

40 Strategische Reserve demnächst: 3.4 Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden vermutlich bald: 3.6 Kernkraftwerke der Generation IV (inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert) vielleicht: 3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> Standard FuKw)

41 Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.4

42 Das Prinzip: CO2 vom Kraftwerk direkt in die Endablagerung ohne Umweg über die Atmosphäre Bildquelle: Lars Strömberg, Vattenfal, A future CO2 free Power Plant for Coal, AKE2004H_01StrömbergAKE2004H_01Strömberg

43 Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, A future CO2 free Power Plant for Coal,Folie 3*, AKE2004H_01StrömbergAKE2004H_01Strömberg 42,7% 34,0%

44 Solarthermische Kraftwerke 3.5

45 1. Konzentrierende Solarkollektoren, da höhere Temperaturen erforderlich Spiegel oder Linsen als Auffangflächen ( das ist billiger als PV –Module) Nur das direkte Sonnenlicht wird genutzt Nachführung der Auffangfläche Das geht aber sehr viel besser in Sonnenländern als in unseren Breiten. 2. Einbindung in Kraftwerksprozess ermöglicht: kurzzeitige Zwischenspeicherung von Wärme Hybridbetrieb mit fossilem Brennstoff (H2?, Biomasse? ) möglich (Solaranlage ist sozusagen ein alternativer Kessel ) Solare Erwärmung des Arbeitsstoffes eines Dampfkraftwerkes:

46 Prinzipien der Solarkonzentration Solarturm Parabolrinnen Paraboloid BQuelle: DPG2005_Klima, Abb.10.1, p.80

47 Die fünf 30 MW SEGS Kraftwerke bei Kramer Junction, California, USA SEGS = Solar Electric Generating Systems Quelle: M. Geyer e.a.: Parabolrinnensysteme ; FVS - Themen2002 Solare Kraftwerke, Abb.1, p.14

48 Technische Daten der SEGS – Kraftwerke 350 MW, seit Jahren einwandfreier Betrieb Quelle: M. Geyer e.a.: Parabolrinnensysteme ; FVS - Themen2002 Solare Kraftwerke, Tabelle 1, p.15

49 BQuelle: DPG2005_Klima, Abb.10.2, p.84 Urquelle : BMU Erwartete Stromgestehungskosten solarthermischer Kraftwerke unter verschiedenen Randbedingungen

50 Quelle: SolarMillenium Pressefoto; SolarMillenium_EuroTroughDemoLoop_inCalifornia_vonOben_mitAuto.jpg

51 Am 11. Februar 2006 erfolgte in Boulder City, Nevada, USA, der erste Spatenstich für das 64 MW Solarkraftwerk Nevada Solar One. Herzstück sind die SCHOTT Solar-Receiver aus Mainz, EU-Germany. Nevada Solar One soll im Juni 2007 ans Netz gehen Quelle: Fa. Schott, Mainz

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53 Kernkraftwerke mit neuen Visionen 3.6

54 Link zum Original im AKE-Archiv Quelle: J.U.Knebel: Neue Kernreaktoren der Generation 4. Vortrag auf der Jahrestagung der DPG, Berlin2005 Quelle:

55 Link zum Original im AKE-Archiv Quelle: J.U.Knebel: Neue Kernreaktoren der Generation 4. Vortrag auf der Jahrestagung der DPG, Berlin2005

56 Link zum Original im AKE-Archiv Quelle: J.U.Knebel: Neue Kernreaktoren der Generation 4. Vortrag auf der Jahrestagung der DPG, Berlin2005

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58 Fusion 3.7 Kernfusion 10 Mrd. bar 10 Mio K

59 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft DPG-Tagung 21. März 2006 in MünchenITER – der entscheidende Schritt zum FusionsreaktorG. Janeschitz et.al. slide # 59 FUSION FZK - EURATOM ASSOCIATION ITER der entscheidende Schritt zum Fusionsreaktor G. Janeschitz Leiter Programm Fusion Forschungszentrum Karlsruhe Zur Originalquelle:

60 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft DPG-Tagung 21. März 2006 in MünchenITER – der entscheidende Schritt zum FusionsreaktorG. Janeschitz et.al. slide # 60 FUSION FZK - EURATOM ASSOCIATION Main Features of the ITER Design Divertor 54 cassettes Central Solenoid Nb 3 Sn, 6 modules Outer Intercoil Structure Toroidal Field Coil Nb 3 Sn, 18, wedged Poloidal Field Coil Nb-Ti, 6 Machine Gravity Supports (recently remodelled) Blanket Module 421 modules Vacuum Vessel 9 sectors Cryostat 24 m high x 28 m dia. Port Plug (IC Heating) 6 heating 3 test blankets 2 limiters/RH rem. diagnostics Torus Cryopump 8, rearranged

61 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft DPG-Tagung 21. März 2006 in MünchenITER – der entscheidende Schritt zum FusionsreaktorG. Janeschitz et.al. slide # 61 FUSION FZK - EURATOM ASSOCIATION ITER-Standortentscheidung 28. Juni 2005 in Moskau ITER Site Cadarache France Direct Construction Cost ~ 4 billion Licensing/Construction 9 years Operation 20years ~ 250 million Euro/year International Organization 600 staff Visiting researchers Staffing Cost ~ 1 billion for first 10 years

62 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft DPG-Tagung 21. März 2006 in MünchenITER – der entscheidende Schritt zum FusionsreaktorG. Janeschitz et.al. slide # 62 FUSION FZK - EURATOM ASSOCIATION How do we size a Reactor class Fusion machine (1) Triple Product Diagramm ITER- neu alt

63 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft DPG-Tagung 21. März 2006 in MünchenITER – der entscheidende Schritt zum FusionsreaktorG. Janeschitz et.al. slide # 63 FUSION FZK - EURATOM ASSOCIATION Strategy for achieving commercial fusion power, The Fast Track Fusion power technology – DEMO-relevant Plasma physics Facilities Technology Decision point commercial fusion power Fast Track ITER-relevant technology Experimental electrical power production Tokamak physics (ASDEX-UP, JET) Concept improvements, Stellarator DEMO PROTO commercial fusion power DEMO and PROTO combined ITER 14 MeV neutron source

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65 Zusammenfassung 1. Stürmische Entwicklungsländer, knappe Reserven, manifester Climate Change 2. Deutschland hat sein CO2 –Einsparziel -25% in 2005 deutlich verfehlt. Trotz aller Bemühungen, viel Geld und viel Schulden. 3. Es müssen trendbrechende zusätzliche CO2 Einsparungen erfolgen: Moderne fossile Kraftwerke und Erdgas statt Kohle (- CO 2 ) Biomasse, insbesondere Biokraftstoffe (-) Offshore Wind (-) Wesentlich mehr Energie einsparen (-) 5. Strategischer Einstieg : Solarkraftwerke im Süden (- CO2) CO2 –Sequester (-) 4. Die geplante vorzeitige AKW-Stillegung kostet mindestens (+) 100 Mt CO2/a und konterkariert alle CO2-Einsparbemühungen. Wir dürfen weder Zeit noch Mittel vergeuden 5.


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