E. Waffenschmidt Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. 21. Feb. 2008 Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.

Gestern standen wir am Abgrund... Heute sind wir einen Klima- wandel Peak- Oil Heute sind wir einen großen Schritt weiter. Klima- wandel Peak- Oil

Nachhaltige Energienutzung Größte technische Herausforderung unserer Zeit Umstellung auf 100% Erneuerbare Energien ist einzige Lösung

Ja! Geht „100% Erneuerbare“? Studien z.B.: Enquete-Kommission des Deutschen Bundestag 2002 LTI-Research Team, 1998 V. Quaschning, 2000 (100% Strom) Unser Beispiel für Deutschland

Wie sieht eine Energieversorgung mit 100% Erneuerbaren Energien aus? Bei uns ? Mit heutigen Mitteln ?

Übersicht Heutiger Verbrauch Einsparmöglichkeiten Erneuerbare Energien Heutiger Verbrauch Einsparmöglichkeiten Erneuerbare Energien

Begriffserklärungen Primär- energie End- 29% 60% 11% Energie als technischer Begriff, z.B. für: Wärme Bewegung Licht Für Strom, Wärme, Treibstoff Primär- energie End- Verluste Nicht- energetisch 4000 Mrd kWh 2400 Mrd kWh 60% 29% 11% Pro Kopf: 31000 kWh Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#

Wofür „verbrauchen“ wir Energie? Heutiger Bedarf El.Anwendungen Verkehr Prozess-Hitze Gesamter heutiger Strombedarf 500 1000 1500 2000 2500 Wärme Einsparungen Energie / Mrd kWh Prozess-Hitze Temperaturen > 200°C Überwiegend in der Industrie Bsp: Glasherstellung, Metalle Schmelzen, Backen Elektrische Anwendungen Licht Maschinen Information Verkehr Autos Lastwagen Eisenbahn Flugzeuge Schiffe Wärme Hauswärme Warmwasser Niedertemperatur Prozesse, z.B. Trocknen Quelle: AG Energiebilanzen

Einsparmöglichkeiten Übersicht Heutiger Verbrauch Einsparmöglichkeiten Strom-Sparen Effizienz im Verkehr Hausisolierung Erneuerbare Energien

Vertrauen auf Einsicht ist blauäugig Einsparungen durch andere Rahmen-bedingungen

Energieeinsparung -10% Strom -66% Heizwärme -50% Treibstoff durch effiziente Beleuchtung und Verzicht auf Stand-By -66% Heizwärme durch Altbau-Wärmedämmung nach Neubauverordnung -50% Treibstoff durch 3-Liter/100km-Autos und 2/3 Güterfernverkehr auf die Bahn

Energieeinsparung Stell Dir vor: Licht und Standby 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Heutiger Bedarf Zukünftiger Bedarf Licht + Stand By Verkehr Einsparung Hausisolierung Stell Dir vor: Licht und Standby 3 l/100km-Autos und 2/3 der Fern-Güter auf die Bahn Alle Häuser wärmedämmen Sparen 45% des Energieverbrauchs Quellen: AG Energiebilanzen, Enquett Comm. 2002

Einsparmöglichkeiten Erneuerbare Energien Übersicht Heutiger Verbrauch Einsparmöglichkeiten Erneuerbare Energien Solarenergie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe

Solarenergie Kritischer Parameter: Fläche, Sonneneinstrahlung Mit Photovoltaik pro m² im Jahr: ca.100 kWh Stromerzeugung Quelle: SFV

Flächenbedarf für Solarenergie Solar-Dachflächen und –Fassaden 2100km² Elektr. Energie Bedarf: 5000km² Gesamte Energie Bedarf:25700km² Gebäude- + Freifl. Verkehrsfläche Besiedelte Fläche 42000km² 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Fläche / km² Quelle: R.Bischof, Stat. Bundesamt, DEBRIV

Solarenergie Stell Dir vor: 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Zukünftiger Bedarf Zukünftiges Angebot El. Strom Thermisch Einsparungen Stell Dir vor: Solaranlagen auf allen geeigneten Dächern und Fassaden Erzeugen fast die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs

Windkraft Heute 20000 Windräder in Deutschland 1MW mittlere Leistung 20% mittlere Auslastung (auch im Binnenland) 33 Mrd. kWh pro Jahr

Windkraft Heute Morgen 20000 Windräder in Deutschland 1MW mittlere Leistung 30000 Windräder + Offshore 3MW mittlere Leistung Offshore 110 Mrd kWh 7 / 100km² x 1 MW: 33 Mrd kWh 7 / 100km² x 3 MW 100 Mrd kWh 7 / 100km² x 3 MW 60 Mrd kWh Summe 270 Mrd kWh Quellen: DEWI, BMU

Windkraft Stell Dir vor: Ersatz von Altanlagen 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Zukünftiger Bedarf Zukünftiges Angebot Einsparungen Stell Dir vor: Ersatz von Altanlagen Ausbau in Süddeutschland Offshore-Windparks Decken mehr als die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs

Wasserkraft Stell Dir vor: Alte Wasserkraftwerke werden reaktiviert 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Zukünftiger Bedarf Zukünftiges Angebot Einsparungen Stell Dir vor: Alte Wasserkraftwerke werden reaktiviert Damit lässt sich die Energieerzeugung mit Wasserkraft um die Hälfte erhöhen Dann hat die Wasserkraft einen Anteil von 7% an der elektrischen Stromerzeugung Quelle: Enquett Comm. 2002

Erdwärme Geothermie Erdwärme Tief in der Erde Über 100°C Fernwärme Erzeugt Strom Beschränkt: ~7000 Jahre An der Oberfläche ca. 12°C Wärmepumpen dezentral Benötigt Strom Unbeschränkt

Erdwärme Stell Dir vor: Fernwärme mit Geothermie aus der Tiefe 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Zukünftiger Bedarf Zukünftiges Angebot Einsparungen Stell Dir vor: Fernwärme mit Geothermie aus der Tiefe Dezentrale Wärme mit Wärmepumpen Erzeugen einen Großteil des zukünftigen Wärmebedarfs Quelle: TAB

Biomasse Waldholz Reststoffe Landwirtschaftlicher Anbauprodukte Brennholz Resthölzer Reststoffe Abfall (aber: Receycling hat Vorrang!) Exkremente (z.B. Gülle, Klärschlamm) Bio-Reste (z.B. Stroh, Gartenabfälle) Landwirtschaftlicher Anbauprodukte 20% der landwirtschaftlichen Fläche

Biomasse: Anbaufläche EU-Stilllegungsfläche 10% der landwirtschaftlichen Fläche Freigegeben zum Energiepflanzenanbau Verzichtbare Flächen 20…30% der landwirtschaftlichen Fläche Selbstversorgungsgrad > 100%

Biomasse als Treibstoff Rapsöl ca. 1700l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 1.7 kWh/m²) Nur ca. 10% des Treibstoffbedarfs auf 20% der landw. Fläche Hoher Energieaufwand zur Erzeugung Nachhaltige Bodenbewirtschaftung schwierig BTL ca. 2000-4000l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 2…4 kWh/m²) Mäßige Energie-Effizienz (10…40%), keine Kraft-Wärme-Kopplung Zentrale Großanlagen -> Transportaufwand Keine nachhaltige Bodenbewirtschaftung Biogas ca. 5500l Treibstoffäquivalent pro Hektar im Jahr ( 5.5 kWh/m²) Akzeptable Energie-Effizienz (50%), Kraft-Wärme-Kopplung möglich Dezentrale Anlagen -> geringer Transportaufwand Nachhaltige Bodenbewirtschaftung vorstellbar

Biomasse Stell Dir vor: Waldholz Reststoffe 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Zukünftiger Bedarf Zukünftiges Angebot Stell Dir vor: Waldholz Reststoffe Landwirtschaftliche Anbauprodukte Müssen umgewandelt werden Decken den zukünftigen Treibstoffbedarf Quellen: BMU, Öko Inst., Wuppert. Inst.

Verwendung Fazit: In Summe mehr als 100% vorhanden 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Zukünftiger Bedarf Zukünftiges Angebot Solar-Strom Solar-Thermie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe Verluste Fazit: In Summe mehr als 100% vorhanden Wie verwenden wir die Energien? El.Anwendungen Verkehr Prozess-Hitze Wärme Einsparungen

Verwendung Energie-Quellen Energie-Angebot Elektr. Anwendungen Verkehr Solar-Strom Solar-Thermie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe Energie-Quellen Energie-Angebot El. Strom Treibstoffe Abwärme Elektr. Anwendungen Verkehr El.Anwendungen Verkehr Prozess-Hitze Wärme Prozess-Hitze Wärme Bedarf Einsparungen 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh

Gestern standen wir am Abgrund... Heute sind wir einen Klima- wandel Peak- Oil Heute sind wir einen großen Schritt weiter. Klima- wandel Peak- Oil Klima- wandel Peak- Oil

100% Erneuerbare Energien Sind möglich! Infos unter: www.sfv.de oder www.waffenschmidt.homepage.t-online.de 100% Erneuerbare Energien Sind möglich! 500 1000 1500 2000 2500 Energie / Mrd kWh Zukünftiger Bedarf Zukünftiges Angebot El.Anwendungen Verkehr Prozess-Hitze Wärme Einsparungen Solar-Strom Solar-Thermie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe Verluste

Anhang

Referenzen 100%-Studien "Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen der Globalisierung und Liberalisierung", Bericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages, 2002, Drucksache 14/2687. Auch im Internet unter: http://www.bundestag.de/parlament/gremien/kommissionen/archiv14/ener/index.html The LTI-Research Group, "Long-Term integration of renewable energies into the European energy system", Physica Verlag Heidelberg, 1997, ISBN 3-7908-1104-1. Volker Quaschning, "Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung in Deutschland für das 21. Jahrhundert", Fortschritt-Berichte VDI, Energietechnik, Reihe 6, Nr. 437, Düsseldorf: VDI Verlag 2000, ISBN 3-18-343706-6, auch im Internet unter: http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html Energie Verbrauch Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., "Energiebilanz der Bundesrepublik 2002", Excel-Datei, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php# Statistisches Bundesamt, http://www.destatis.de/ Solar Eenergie Solardatenbank des Solarenergie-Fördervereins, http://www.pv-ertraege.de/cgi-bin/pvdaten/src/bundes_uebersichten.pl Ralf Bischof, "Möglicher Beitrag der Photovoltaik zur elektrischen Energieversorgung einer Stadt", Diplomarbeit am Institut für Elektrowärme der Universität Hannover, Juni 1993 "Braunkohle in Deutschland - Profil eines Industriezweiges", DEBRIV, Bundesverband Braunkohle, 2005, http://www.braunkohle.de/schule/medien/debriv02_ge.pdf Wind Energie Deutsches Windenergie-Institut, http://www.dewi.de/ Jahresbericht 2006: http://www.dewi.de/dewi/index.php?id=66&tx_ttnews[tt_news]=4&tx_ttnews[backPid]=47&cHash=33d778569f "Entwicklung der erneuerbaren Energien 2005 - aktueller Sachstand", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006. http://www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/ ee_aktuellersachstand.pdf

Referenzen forts. "Erneuerbare Energien in Zahlen - nationale und internationale Entwicklung", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006, http://www.erneuerbare-energien.de/files/erneuerbare_energien/downloads/application/pdf/broschuere_ee_zahlen.pdf Geothermie H. Paschen, D. Oertel, R. Grünwald, "Möglichkeiten geothermischer Stromerzeugung in Deutschland - Sachstandsbericht", TAB-Arbeitsbericht, Deutscher Bundestag Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung, A-Drs. 15(17)70, Feb. 2003, http://www.tab.fzk.de/de/projekt/zusammenfassung/ab84.pdf Biomasse "Die Flächenstilllegung im Rahmen der Agrarpolitik - Konzept, Perspektiven und agrarpolitischer Handlungsbedarf aus Sicht von Naturschutz und Jagt", Lebensraum Brache, 18.9.2003. http://www.cic-wildlife.org/uploads/media/Positionspapier_ger.pdf Dr. Daniela Thrän, Michael Weber, Anne Scheuermann, Nicole Fröhlich, Prof. Jürgen Zeddies, Prof. Arno Henze, Prof. Carsten Thoroe, Dr. Jörg Schweinle, Uwe Fritsche, Dr. Wolfgang Jenseit, Lothar Rausch, Klaus Schmidt: "Nachhaltige Biomassenutzungsstrategien im europäischen Kontext, Analyse im Spannungsfeld nationaler Vorgaben und der Konkurrenz zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Bioenergieträgern", Institut für Energetik und Umwelt, November 2005, auch im Internet unter: http://www.bmu.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/36715.php Öko-Institut e.V. und Partner: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse. Forschungsvorhaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Endbericht. Darmstadt, Mai 2004, http://www.bmu.de/erneuerbare/energien/doc/5961.php Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH, "Biomasse als Energieträger„ Online Artikel: http://www.wupperinst.org/FaktorVier/praxisbeispiele/miscanthus.html Variable Stromtarif Walter Schittek, "Strom - fit für die Zukunft? Weniger Kraftwerke durch dynamischen Strompreis", Verlag Görich & Weiershäuser, Marburg, April 2007, ISBN 978-3-89703-706-9 http://www.staff.uni-marburg.de/~schittek/buch_strom.html

Warum Erneuerbare Energien? Endliche Rohstoffe bewahren Klimawandel vermeiden Import-Abhängigkeit reduzieren Konfliktpotential vermeiden Langfristig kostengünstig Ungefährlich und ungiftig  Je mehr, desto besser!

? Wie lange dauert es? Betrachtung Wind 30%/a Schlussfolgrung Solar 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Zeit t / Jahr Energie pro Jahr / TWh Quelle: BMU Betrachtung Wind und Solar ? Wachstumsraten der letzten 10 Jahre 30%/a Wind Schlussfolgrung Relevanter Beitrag Erneuerbarer innerhalb der kommenden Dekade 60%/a Solar

Versorgung rund um die Uhr Inherent Korrelation zum Verbrauch Kompensation unterschiedlicher Quellen Kompensation durch Abstand Regelbar Last-Verschiebung Regelbare Erzeugung Speicherung Im- und Export Regelung durch variable Strompreise auch für Endkunden

Variable Strompreise Geringe Nachfrage: Billiger Strom für Endkunden Geringe Nachfrage: Billiger Strom Speicher aufladen Energy gebrauchen Große Nachfrage: Teurer Strom Speicher entladen, Energieverbrauch verschieben Bewirkt: Dezentrale Speicher Verschmierte Spitzenleistung Verteilte Lastverschiebung

Vorschlag SFV Gesetzgebung: Stromtarif für Endkunden abhängig von “Angebot und Nachfrage”. Einspeisung von “regelbarem” Strom durch jedermann wird wie “Regelenergie” bezahlt. Netzgebühren werden zurückerstattet, wenn Speicherenergie eingespeist wird. Details sind zu diskutieren

Energie-Speicher Relevant für elektrische Energie Europäischer Stromverbund reduziert Speichergröße Zeitliche Verschiebung des Verbrauchs Speicher*: 3% der jährlich erzeugten Energie als Speichergröße 16% der installierten Leistung als momentane Aufnahmeleistung 18 % der jährlich erzeugten Energie wird zwischengespeichert * Nach: Volker Quaschning, „Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung [...]“, VDI Verlag, 2000, ISBN 3-18-343706-6, http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html

100%-Regionen Zum Beispiel Güssing, Österreich Freiamt (100% Strom) Lücho-Dannenberg bis 2015 Traunstein bis 2020 Fürstenfeldbruck bis 2030

50 Jahre Grenzregion zu Ungarn Keine Gewerbe- und Industriebetriebe Krisenregion Güssing 50 Jahre Grenzregion zu Ungarn Keine Gewerbe- und Industriebetriebe Wenig Arbeitsplätze 70% Wochenpendler nach Wien Hohe Abwanderungsrate Klein strukturierte Landwirtschaft Keine Verkehrsinfrastruktur

100%-Region Güssing Über 50 neue Betriebsansiedlungen Mehr als 1000 neue Arbeitsplätze Nettoeinkommen 9 Mio. €/Jahr Holzverbrauch 20 000 t/Jahr

Energie-Ströme In Mrd. kWh 705 400 321 271 33 680 279 250 271 33 25 306 150 -61 181 608 15 10 120 316 43 5 214 294 299 93 19 20 39 162 193 8.4 34 -294 -338 -537 -210

Begriffserklärungen: Einheiten für Energie Bedeutet Zum Vergleich der Größenordnung J Joule 1 Joule = 1 sec lang 1 Watt verbrauchen: z.B. Streichholz anzünden kJ Kilo-Joule Tausend Joule Batterie („Babyzelle“) (ca. 3 kJ) MJ Mega-Joule Million Joule Eine Stunde kochen 3.6 MJ = 1kWh GJ Giga-Joule Milliarden Joule Stromverbrauch einer Person im Jahr (ca. 3GJ) TJ Tera-Joule Billionen Joule Stromproduktion eines Kraftwerks pro Stunde (ca. 3 TJ) PT Peta-Joule Billiarden Joule Jahres-Stromproduktion eines Kraftwerks (ca. 30 PJ)

Kilowattstunde (kWh) oder Petajoule (PJ) Einheit für Energie: Kilowattstunde (kWh) oder Petajoule (PJ) Beispiele 1 kWh: 1Std kochen auf mittlerer Kochplatte (1000 Watt) 10 Mrd kWh: Jahresproduktion eines Großkraftwerkes (etwa 1 Gigawatt) 1 PJ = 0.277 Mrd kWh

Wofür „verbrauchen“ wir Energie? Haushalt, elektrisch 3,4% Gewerbe etc., elektrisch 3,5% Verkehr 18,1% Industrie, elektrisch 5,2% Haushalt 15,3% Gewerbe etc. 7,2% Industrie 10,9% Verluste für el. Strom 24,7% Verkehr, elektrisch 0,4% Andere Verluste u. nichtenergetisch 11,3% El. Strom 37% Primärenergieverbrauch in 2002 in Deutschland: 4000 Mrd kWh Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#

Wege zu 100% Erneuerbare 100% ? Suffizienz Einsparung durch ? Dieser Vortrag Effizienz Jetzt Jetzt Erneuerbare Energien