Wie weit reichen Sonne, Wind & Biomasse ? IN THE MIX - Wie weit reichen Sonne, Wind & Biomasse ? Vortrag in der Veranstaltungsreihe „Energien der Zukunft“ des Forums Ökonomie und Ökologie Universität Leipzig, 15. Mai 2006 Dr. Joachim Nitsch DLR-Institut für Technische Thermodynamik Abt. Systemanalyse und Technikbewertung

1870 2004 Die derzeitige Energieversorgung stößt an Grenzen ! - Globaler Energieverbrauch seit 1870 - Öl- und Gasressourcen schwinden, die noch vorhanden Ressourcen sind höchst un- gleich verteilt. Das globale Klima gerät aus dem Gleichgewicht. Die Welt ist aufgeteilt in Energie- verschwender und Energie- habenichtse. Ein weiterer, gar ein globaler Ausbau der Kernenergie steigert deren Risiken dramatisch. 1870 2004 Energieverbrauch: 25-fach; Pro-Kopf-Verbrauch 6-fach; Pro-Kopf-Verbrauch Industrieländer: 18 - fach

Teilstrategie I : Steigerung der Nutzungseffizienz „Mehr Grips statt Öl“ Effizienzpotenziale (Basis 1998) Technisch Einzelwirtschaftlich in Deutschland (heutige Technologien) (Preisbasis 1998) Industrie 22% 10 – 13 % Handel, Gewerbe, Dienstleistungen 40% ca. 20% H G D , Raumwärme 35% hoch Private Haushalte, Strom 48% 20 – 35% Private Haushalte, Raumwärme bis zu 70% hoch Verkehr bis zu 50% Quellen : Enquete 2002, Cremer (ISI),2001, Öko-Institut, Wuppertal-Institut 1998,2000 1991 – 2000 *) 2000 – 2020 2020 – 2050 Endenergie, gesamt - 1,5 %/a - 2,6 (0,60)**) - 2,6 (0,27) Strom: - 1,2 %/a - 2,4 (0,65) - 1,5 (0,40) *) 2000-2004 niedrigere Werte; **) Verhältnis im Endjahr bezogen auf 2000; Mögliche Einsparraten ( Veränderung der Energieintensität kWh/€ )

Teilstrategie II: Steigerung der Umwandlungseffizienz = Deutlicher Ausbau der (dezentralen) Kraft-Wärme-Kopplung Brennstoffersparnis durch KWK (% von PEV): 2000 = 3,2% 2030 = 13,1% CO2-Vermeidung bis 2030: ca. 60 Mio. t/a

Teilstrategie III Eignung als Hauptenergiequelle: Kohle ?? Zu schmutzig ! Kernenergie ?? Zu gefährlich ! Kernfusion ?? Zu spät !

Strahlung (Kontinente) Angebot natürlicher Energieströme und technisches Potenzial erneuerbarer Energien Globaler Energieverbrauch 4,0 0,5 0,4 0,7 0,1 0,15 2 5 1 2850 200 20 Strahlung (Kontinente) Wind Biomasse Wellen, Gezeiten Erdwärme Wasser Physikalisches Angebot: ca. 3 000 Technisches Potenzial (heutige Technologien) ca. 6

Beiträge erneuerbarer Energien zur Energieversorgung 2005 - Beispiel Deutschland: Anstieg von 2,6% in 2000 auf 4,6 % in 2005 - Strom 10,2% Wärme 5,4% Kraftstoffe 3,4%

Heimische Potenziale erneuerbarer Energien unter anspruchsvollen Auflagen des Naturschutzes (Deutschland) Aufteilung Biomasse: Anbauflächen 2050 (4,1 Mio. ha ) zu 100% für Kraftstoffe; Reststoffe 100% stationäre Nutzung mit 75% KWK Zusätzlich „Import - potenzial“ Strom in der Größenordnung der gesamten heutigen Stromerzeugung.

Weitergehende Berücksichtigung von Natur- und Landschaftsschutz bewirkt Abschläge und Zuschläge beim Biomasseppotenzial „Reststoffe“

Biomassepotenziale „BASIS“ und „NaturschutzPlus“ ohne Anbauflächen

Regenerative Stromerzeugung bis 2020 in Deutschland (EEG-Bedingungen)

Anzustrebende Strukturveränderungen der Stromerzeugung bis 2020 REF Fossile KWK = 23%

Wachstumsvorstellungen der Szenarien im regenerativen Wärmemarkt

Erforderliche Strukturänderungen in der Wärmeversorgung Sehr starker Struktur- wandel erforderlich: 2000: Einzelversorgung 85,7% Fern- Nahwärmenetze und Objekt-KWK 14,3% 2050: Einzelversorgung 43% und Objekt-KWK 57%

Wachstumsdynamik bei Biokraftstoffen und Vorstellungen der Szenarien EU-Ziel

Wachstumstrends der regenerativen Primärenergie: Ist und Szenarien 12,7 (10,3) REF 2005 7,0 (6,4) 4,6% 2 %

….. und damit den Zeitpunkt ihrer wirtschaftlichen Vorteilhaftigkeit Vier wesentliche Faktoren bestimmen die Einführungsgeschwindigkeit von EE ….. und damit den Zeitpunkt ihrer wirtschaftlichen Vorteilhaftigkeit F & E - Phase Markteinführung Marktdurchdringung konvent. Energien Gesamtkosten Förderung von F & E Zeitlich begrenzte Förderung der Marktetablierung Klima- schutz- kosten Energiekosten anlagenbedingte Kosten konv. erneuerbar Verteuerung fossiler Brennstoffe Kumulierte Produktion ( Zeit )

Je stärker die Nutzung erneuerbarer Energien, desto geringer ihre Kosten Deutliche Kosten-degression bereits eingetreten und weiterhin möglich. 1990 – 2000: Von ca. 17 ct/kWh auf knapp 10 ct/kWh 2000 - 2020: von knapp 10 ct/kWh auf 6,5 bis 7 ct /kWh Bis 2050 : 5,5 ct/kWh (nicht optimal nur bis 7 ct /kWh )

Externe Kosten „fossiler“ und „erneuerbarer“ Stromerzeugung - Bandbreite der Schadenskosten durch CO2-Emissionen: 15 – 280 €/tCO2 - Quelle: W. Krewitt, B. Schlomann: Externe Kosten der Stromerzeugung, DLR/ISI, April 2006

EE gewährleisten eine langfristig erschwingliche Energieversorgung Wert 2025: 62 $2000/b 20 €/ t CO2 34 $2000/b 12 €/ t CO2

Primärenergiebeitrag erneuerbarer Energien in EU -25 bis 2050 - DLR EU-25 Alternative Scenario (2005) -

EE können in absehbarer Zeit die Stromerzeugung in der EU-25 dominieren

Strom aus dem sicheren Fusionsreaktor „Sonne“

Solarthermisches Kraftwerk in Kalifornien mit 80 MWel

Erneuerbare Energien bieten beträchtliche Perspektiven einer internationalen Kooperation – Beispiel Mittelmeerraum Hydro Geothermal Solar Wind EURO-MED possible further inter-connections

Im globalen Maßstab sind die Probleme ungleich größer  Der weltweite Energieverbrauch wird in jedem Fall noch zunehmen

Keine „Energiezukunft“ kommt ohne beträchtliche Beiträge an EE aus … aber die wenigsten Szenarien sind klimaverträglich und ressourcenschonend !! Fossile Grenze ohne Rückhaltung von Kohlendioxid

Globaler Wachstumsmarkt Erneuerbare Energien von 43 Mrd. €/a in 2004 auf 450 Mrd. €/a in 2030 Mögliche Umsätze deutscher Unternehmen bei den Anlageninvestitionen nach 2010 dominiert der Exportmarkt

Eine wirkungsvolle EE + EFF- Strategie hat beträchtliche volkswirtschaftliche Vorteile Kurzfristig: Beträchtliche Investitionen, (Brutto-) Arbeitsplätze und Wertschöpfung in innovativen Technologiebereichen mit großen Wachstums- und Exportpotenzialen. Mittel- und langfristig: Ein stabiles Kostenniveau (unterhalb anderer Optionen) mit klimaverträglichen, risikoarmen, weltweit verfügbaren und nicht begrenzten Energiequellen und Technologien. Nur diese Strategie erlaubt einen wirksamen Strukturwandel in Richtung Nachhaltigkeit unter Beibehaltung wirtschaftlicher Leistungsfähigkeit in Industrieländern und ermöglicht die Schaffung zukunftsfähiger Energieversorgungen in Schwellen- und Entwicklungsländern.

1878: Solare Dampfmaschine von Muchot 1978: Die „neuen“ EE beginnen ihren Einstieg in die Energiewirtschaft 2078: 65 – 75% des weltweiten Energiebedarfs kommen aus Erneuerbaren Energien

Quellen und einige wesentliche Studien: J. Nitsch, M. Fischedick u.a: „Ökologisch optimierter Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland.“ Im Auftrag des BMU, Arbeitsgemeinschaft DLR Stuttgart, WI Wupper- Tal, IFEU Heidelberg, April 2004. Prognos, EWI: „Die Entwicklung der Energiemärkte bis zum Jahr 2030 – eine energie- wirtschaftliche Referenzprognose.“ Energiereport IV im Auftrag des BMWA. EWI Köln Prognos Basel, April 2005. BMU-Broschüre: „Erneuerbare Energien – Innovationen für die Zukunft.“ 4. Auflage, Berlin, Mai 2004 (demnächst 5. Auflage) J. Nitsch, F. Staiß u.a.: „Ausbau erneuerbarer Energien im Stromsektor bis zum Jahr 2020 – Vergütungszahlungen und Differenzkosten durch das EEG.“ Im Auftrag des BMU, DLR Stuttgart, ZSW Stuttgart, WI Wuppertal, Dezember 2005 F. Staiß: „Jahrbuch Erneuerbare Energien 02/03“ Verlag Bieberstein, Radebeul, 2003. (Band 04/05 erscheint demnächst) und „Erneuerbare Energie in Zahlen“ jährliche Broschüre des BMU mit Daten für D, EU, weltweit zum Nutzungsstand der EE (aktuell vom Dezember 2005). Noch mehr bei: www. erneuerbare-energien.de und www.dlr.de/tt/system

Anbauflächen Zusätzliches Potenzial 2010 (PJ/a) durch Realisierung der Naturschutzziele = 150 PJ/a Waldsaumentw. Kompensations- flächen Offenland 22 18 11 94 5 Anbauflächen 2020 2030 2040 2050 3050 4150 Tausend ha 5 2500 2010 2250 Nachhaltigkeits- Kriterien 2000 1750 1500 § 3 BNatSchG § 5 BNatSchG 1250 1000 750 Erosions- gefährdung 500 250 2010 2010 2010 Verfügbare Anbaufläche 2010 - 2050