Energiewirtschaft Basics of Electrical Power Generation - reg-energien.de

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Energiewirtschaft Basics of Electrical Power Generation - reg-energien.de
Basics of Electrical Power Generation
                     Energiewirtschaft

                                                                  GE Global Research
                                                                  Freisinger Landstrasse 50
                                                                  85748 Garching
Stand: 2011
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                             Umweltwissenschaften, Oliver Mayer   kontakt@reg-energien.de
                                                                  www.reg-energien.de

Inhalte

                1.   Warum ist Energietechnik wichtig
                2.   Energiewirtschaftliche Begriffe
                3.   Energiewirtschaft
                4.   Energieerzeugung

Stand: 2011                  Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Warum ist
Energietechnik wichtig?

Stand: 2011             Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Unser Planet ist ein komplexes System

 Ein System reagiert auf Veränderungen
 Die Erde verändert sich stetig
 Formen der Veränderung:
    Natürlicher Wandel
    Anthropogene Veränderungen
      (durch Menschheit hervorgerufen)
 Die Erde ist auch eine Raumschiff,
  mit der einzigen Exergiequelle:
  der Sonne

                                                     Source: http://www.geokommission.de/Dynamische_Erde.html

Stand: 2011             Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Hochwasser
z.B. Dresden, August 2002
volkswirtschaftlicher Schaden 16 Mrd. Euro

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Hitzewellen
Sommer 2003:
 größte humanitäre Naturkatastrophe in Europa seit hunderten von
  Jahren
 Die Grafik zeigt Hitzetote und gefühlte Temperatur am 8. August 2003
  (Messzeit: 13:00)

              Hitzebelastung
                   extrem
                    hoch
                                                     2,000
                   mäßig                                †
                                                                2,000 7,000
                    leicht
                  behaglich
                                                                   †    †
                    leicht
                   mäßig                                 15,000
                    hoch                                    †
                   extrem
                                                                      4,000
               Kältestress        1,500                                  †
                                     †       4,000
                                                †
                                                                       Quelle: Mortalitätsdaten: Earth Policy Institute
Stand: 2011                    Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Hitzewellen
Die Todesfälle stiegen in Paris während der Hitzewelle im Sommer 2003
auf das nahezu 10-fache an

              Sterbefälle in Krankenhäusern
              Sterbefälle berichtet d. Rettungsdienst
              Tagesminimum Temperatur
              Tagesmaximum Temperatur

                   Source: Climate Change Impacts in Europe: Today and in the Future, European Environmental Agency, Kopenhagen, 2004.
Stand: 2011                                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Stürme
Hurrikan Vince (9. Oktober 2005) in einer bisher hurrikanfreien Region
(östlicher Nordatlantik, Madeira)

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Wetterrekorde 2005
Höchste Niederschlagsmenge:
 944 mm in 24 Std. (Indien, Mumbai; 26.07.05)
Höchste Anzahl tropischer Stürme im Nordatlantik:
 seit Aufzeichnungsbeginn 1850
 Frühsaison bis Ende Juli: 7
 Bis Ende Oktober: 23 (bisheriger Rekord 1933: 21)
Hurrikan Katrina:
 sechsstärkste Hurrikan seit Beginn der Messungen
 Rekordschäden:
    • volkswirtschaftlicher Schaden > $100 Mrd.
    • versicherter Schaden $30 Mrd.

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Haben die Naturkatastrophen zugenommen?
                                   Statistik

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Anzahl großer Naturkatastrophen
    Steigender Trend von 1950 bis 2008

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    Stand: 2011              Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Gründe für zunehmende Schäden durch
Naturkatastrophen
-      Bevölkerungswachstum
-      Höherer Lebensstandard
-      Konzentration von Menschen und Sachwerten in Megastädten
-      Besiedlung von Regionen mit hoher Naturgefahren-Gefährdung
-      Veränderungen in der Umwelt - Klimawandel

    Stand: 2011              Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Globale Mitteltemperatur, 1856 – 2005

Messung der Abweichungen vom Jahresmittel 1961-1990
Zunehmende Überschreitung des Mittelwerts

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                                                                                          über Jahresmittel
                                                                                          von 1961-1990
                                                                                          (14°C).

                                                                   Source: CRU, UK (2006), compilation acc. to WMO

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Ranking der wärmsten Jahre
Bezugswert: Globale Mitteltemperatur in Bodennähe
Die 10 wärmsten Jahre zwischen 1856 und 2007 waren innerhalb
der letzten 20 Jahre:

      2005                                                            14,77 °C

      1998                                                 14,71 °C

      2002                                             14,69 °C

      2003                                          14,67 °C

      2006                                         14,66 °C

      2004                              14,60 °C

      2001                          14,58 °C

      1990         14,48 °C

      1995        14,47 °C

      1999       14,46 °C                                                  Globale
                                                                           Mitteltemperatur
                                                                       Source: DBU - Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Stand: 2011                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Treibhauseffekt

1. Wärmeeinstrahlung durch die
   Sonne (kurzwellige Strahlung)
2. Wärmeabstrahlung vom Boden
                                                                       1   1
   des Gewächshauses
   (langwellige Strahlung)
                                                               2                   3
3. Ein Teil der Wärmeabstrahlung
                                                                                       4
   wird durch das Glas nach
   außen abgestrahlt (langwellige                                              2
                                                                   4   3
   Strahlung)
4. Der andere Teil der
   Wärmeabstrahlung wird vom
   Glas zurückgestrahlt
   (langwellige Strahlung)
Die Erhöhung der Treibhausgase in der Atmosphäre verstärkt den
Treibhauseffekt  Klimawandel
 Stand: 2011              Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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CO2-Entwicklung (1955 – 2009)
Die kontinuierliche CO2-Messung zeigt eine deutlich steigende
CO2-Konzentration
 globaler Temperaturanstieg durch Treibhauseffekt
 Auch die Ozeane versauern

 Stand: 2011              Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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CO2-Konzentrationen der letzten 400.000 Jahre

           Wir haben heute die höchste CO2-Konzentration seit 400.000 Jahren.
           Die Grafik zeigt den Zusammenhang zwischen CO2-Konzentration und
           Temperatur durch den Treibhauseffekt
                                                                                                        Heute 380 ppm
                                                                                                              x

                                        Source: „Vostok“ (Antarktis) Eisbohrkerne, World Data Center for Paleoclimatology, NOAA, Boulder, CO, USA
           Stand: 2011                               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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           Temperaturanstieg: natürlich vs. anthropogen
 T (°C)

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                - solare Einstrahlung
                                                                               - Ozon (Strato- & Troposphäre)
                - Vulkanismus
                                                                               - Sulfat-Aerosol

                                          alle Antriebe

                                                                            IPCC TAR 2001

           Stand: 2011                               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Direkte Wirkungen des Klimawandels auf den
Menschen
                                                          Mehr Hitzetote
                                                          Ausbreitung von z.B. Zecken und
              Höhere Temperaturen                          durch sie ausgelöste Infektionen
                                                          Ausbreitung tropischer
                                                           Infektionskrankheiten

                                                          Mehr Verletzte
                 Mehr Unwetter                            Mehr Tote
                                                          Mehr Sachschäden

      Veränderte Klimabedingungen
                                                          Abnahme der Lebensmittelsicherheit
     (Temperatur, Niederschlag etc.)
                                                          Änderung der Landwirtschaft

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Energieverbrauch in der Welt

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Energie, Bevölkerung, CO2
Darstellung des globalen Primärenergieverbrauchs, der dadurch
verursachten CO2-Emissionen und der Bevölkerung nach Regionen
               123.563
                     6.851                       82.762                                      96.340 6.246
                                                                          48.352
                                                           4.085                     2.479      1.359
                                                                                339
                                                       547

                   459                                               25.563 1.390
                                                                                                              1.050
                                                                          207
                                                                                                        36.308
                                                             1.031                                                1.577

                                                       28.040
                              24.031479                            890
                                          954                                                                   39.946
                                                                                             1.220                        2.060
Primärenergieverbrauch [PJ]
                                                                                                                      202
Bevölkerung [Mio.]
                                                                                        27.344 1.400
CO2 Emissionen [Mio. t/a]

                                                                                                     Source: Energy Revolution Scenario
 Stand: 2011                                    Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Energie, Bevölkerung, CO2 (2)

                    Deutlich höherer Energieverbrauch und CO2-Emissionen in
                     Industrieländern
                    Größere Bevölkerung in Entwicklungsländern
                    Der Energieverbrauch pro Kopf ist in Industrieländern um ein
                     Vielfaches größer als in Entwicklungsländern

 Stand: 2011                                    Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                                                                          11
Bevölkerungsentwicklung
  Der Bevölkerungsgroßteil lebt in Entwicklungsländern
  Natürliche Wachstumskurve:
Bevölkerung in Mrd.
      10
                                                                                               Welt
        9                                                                                      Entwicklungsländer
        8
                                               2022: 8 Milliarden
        7
                                            2010: 7 Milliarden
                                                                          2014: 6 Milliarden
        6
                                           1999: 6 Milliarden
                                                                         2002: 5 Milliarden
        5                              1987: 5 Milliarden
        4                                                          1990: 4 Milliarden
                                     1974: 4 Milliarden
        3                           1960: 3 Milliarden          1975: 3 Milliarden

        2                                                    1958: 2 Milliarden

        1
        0
        1650   1700   1750   1800   1850     1900     1950      2000       2050    2100
 Stand: 2011                        Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Entwicklungen in der Natur
  Die Lebewesen auf der Erde
  orientieren sich im Allgemeinen an
  der S-Kurve

 Stand: 2011                        Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                                                    12
Energiewirtschaftliche
          Begriffe

   Stand: 2011               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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  Energiewirtschaftliche Begriffe 1

Bezeichnung           Abkürzung        Erklärung
Leistung              N, P             Arbeit je Zeiteinheit.
Nennleistung          PN               Höchste Dauerleistung.

Engpassleistung       PE               Die durch den leistungsschwächsten
                                       Anlagenteil begrenzte, höchste ausfahrbare
                                       Leistung.
verfügbare Leistung Pverf              Während der Zeit hoher Belastung tatsächlich
                                       erreichbare Leistung.
gesicherte Leistung   PC               Die größte Leistung eines Kraftwerkes, die
                                       selbst bei störungsbedingtem Ausfall von
                                       Anlagenteilen noch angefahren werden kann.
Grundlast             PGw              Der während einer Zeitspanne (Tag, Monat,
                                       Jahr) gleich bleibende Teil der Last.
Spitzenlast           PSp              Der die Grundlast übersteigende Teil der
                                       Gesamtbelastung.

   Stand: 2011               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                      13
Energiewirtschaftliche Begriffe 2

Begriff                  Erklärung

Primärenergie            • Fossile Brennstoffe
                             – in fester Form (Stein- und Braunkohle)
                             – in flüssiger Form (Erdöl) und
                             – gasförmig wie Erdgas
                         • Kernbrennstoffe (Uran, Thorium)
                         • Regenerative Energiequellen
                             – Sonnenstrahlung
                             – Erdwärme
                             – Gezeiten
Sekundärenergie          Durch Umwandlung natürlicher Energie
                         (Primärenergie) gewonnene, nutzbare, verteilbare
                         und speicherbare Energie (z.B. Elektrizität, Wärme).

Stand: 2011                  Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Energiewirtschaftliche Begriffe 3

Begriff                Erklärung
Grundlastkraftwerk     Kraftwerk, das während der Tagesstunden oder der
                       Mehrzahl der Tagesstunden mit konstanter Leistung
                       arbeitet (z.B. Kernkraftwerk, Kohlekraftwerk).

Spitzenlastkraftwerk   Kraftwerk, das sich für den Betrieb mit wechselnder
                       Belastung eignet und zur Spitzenlastdeckung benützt
                       wird (z.B. Wasserkraftanlage, Gaskraftwerk).

Primärerzeugung        Die aus fossilen Brennstoffen, Kernbrennstoffen, Erd-
                       wärme sowie aus natürlichem Zufluss in Laufwasser-,
                       Speicher- und Gezeitenkraftwerken erzeugte Energie.

Sekundärerzeugung      Stromerzeugung aus gespeicherter Energie, die zu
                       anderer Zeit aus elektrischer Energie gewonnen wurde
                       (z. B. Erzeugung in Pumpspeicherkraftwerken).

Stand: 2011                  Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                14
Energie: Von der Gewinnung zur Dienstleistung
                                                                                           Energie-
Primärenergie           Sekundärenergie                         Nutzenergie
                                                                                        dienstleistung
 Steinkohle              Briketts                           Wärme                     Temperierung
                          Koks                                (Strahlung)                von Räumen
 Braunkohle
                          Kohlegas                                                      Bereitstellung
 Erdöl                   Kohleöl                            Kälte                      von warmem
                                                                                          Brauchwasser
                          Heizöl
 Naturgas
                          Benzin                             Mechanische               Zubereitung von
 Holz                                                         Arbeit                     Nahrung
                          Dieselöl
                          Flüssiggas                                                    Beleuchtung
 Uran
                          Holzkohle                          Chemisch                  Kühlung
 Thorium                 Biogas                              gebundene
                                                               Energie                   Fortbewegung
 Sonnenenergie                                                                           (Fahrzeuge)
                                                                                         Maschinen-
 Wasserkraft             Heißwasser                         Licht                      antrieb
                          Elektr. Energie                     (Strahlung)
 Biomasse                                                                               Information
                          Fernwärme
 Erdwärme                Wasserstoff                        Schall                    Kommunikation

 Stand: 2011                          Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Wirkungsgrade von Energiewandlern
Energiewandler         Energieform           Wirkungs-         Energiewandler    Energie-    Wirkungs-
                                             grad [%]                            form        grad [%]
Generator              me                   98-99             Dampfturbinen     tm         45-50
Staubfeuerung für      ct                   98-99,5           Dampf-Kraftwerk   ce         36-44
Steinkohle
Rostfeuerung für       ct                   95-98             Gasturbinen       tm         30-35
Steinkohle
Dampferzeuger          ct                   92-97             Dieselmotor       cm         30-35
Großer Elektromotor    em                   90-96             Otto-Motor        cm         25-30
Wasserturbinen         mm                   90-95             PV Zellen         se         5-25
Heizungskessel         ct                   90-94             Produktion von    sc         1-2
                                                               Biomasse
Trockenbatterien       ce                   85-95             Globale           sc         0,4
                                                               Bioproduktion
                                                               (Mittelwert)
Kleiner Elektromotor   em                   60-75             m: mechanische Energie
Brennstoffzellen       ce                   60-70             e: elektrische Energie
Windturbinen           mm                   40-50             c: chemische Energie
                                                               s: Strahlungsenergie
Kombi-Kraftwerk        ce                   42-50
                                                               t: thermische Energie
 Stand: 2011                          Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Erntefaktor
 Der Erntefaktor ist das Verhältnis von Nutzenergie zu der im
 Anlagenlebenszyklus aufgewandter Energie.
 Regenerative Kraftwerke erzeugen mehr Energie als sie verbrauchen:

     Konventionelles Kraftwerk (Kohle):                                     Regeneratives Kraftwerk (Wind):
 MWh                                                                           MWh
12                                                                          3,0
10                                         Fossile Energie
                                                                            2,5
 8                                         wird verbraucht                  2,0
 6                                                                          1,5
 4                                                                          1,0
 2                                                                          0,5
 0                                                       Monate             0,0                                             Monate
     0     1       2   3   4   5   6   7   8   9    10                            0       3     6        9   12   15   18
            Stromerzeugung                                                              Stromerzeugung
            Energieeinsatz                                                              Energieeinsatz
            (Bau, Wartung & Brennstoff)                                                 (Bau, Wartung)

                           Erntefaktor < 1                                                    Erntefaktor > 1

     Stand: 2011                                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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 Energiespeicherung
         Schwerer speicherbare                                    Leichter speicherbare Energie
         Energie
         Schwungrad                                               Speichersee
         Fliegende Gewehrkugel                                    Schießpulver
         Elektrischer Strom                                       Getrennte Ladungen
         Wärme                                                    Chemische Bindungen (Kohle, Öl, Gas)
         Strahlung                                                -?-

                                       Gravitation                            10-6 eV

                                       van der Waals-                         10-3 eV
                                       Konstante
                                       Wasserstoff-Bindungen                  10-1 eV

                                       Chemische Bindungen                    10+0 eV

                                       Nukleare Bindungen                     10+6 eV

     Stand: 2011                                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                                                                     16
Energiewirtschaft

Stand: 2011                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Globaler Energieverbrauch (2007)
99.885 TWh/Jahr oder 11,4 TW (= 2 KW/Einwohner)
Die meiste Energiebereitstellung erfolgt durch fossile Energiequellen
Kohle, Öl und Gas:

                                                26,6%         Kohle

                                                             5,7% Kernenergie
                   Öl 36,2%
                                                            6,0% Wasser
                                                 0,1%
                                                         5,5%
                                                                   Biomasse

                                            19,6%              Geo & Wind

                                               Gas

Stand: 2011                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                17
Energieressourcen
Die konventionellen Energievorräte sind begrenzt.
Die jährliche Sonneneinstrahlung ist mit Abstand die größte
Energiequelle:

Stand: 2011               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Entwicklung der fossilen Energien

                                                               In diesen 300 Mio. Jahren
                                                               entstanden die fossilen
                                                               Energien

                                                               In 300 Jahren haben wir
                                                               davon 50% verbraucht
                                                               Verhältnis: 1:500.000

Stand: 2011               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                           18
Erdöl-Produzenten der Welt

Stand: 2011                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Ölreserven Ende 2008
Weltweit 1.258 Mrd. Barrels
Ca. 60% der Ölreserven befinden sich im Mittleren Osten

                                                                                     5,6%
                                                                               9,8%     3,3%

                                                                           10,0%
                                                                                                         59,9%
                                                                              11,3%

                                                                                     Mittlerer Osten
                                                                                     Europa & Eurasien
                                                                                     Afrika
                                                                                     Süd- & Zentralamerika
              Angaben in Mrd. Barrels                                                Nordamerika
                                                                                     Asien Pazifik

                                                                   Source: BP Statistical Reviewof World Energy, Juni 2009
Stand: 2011                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Ölversorgung

 Stand: 2011                                        Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Ölversorgung
21.02.2008
Zweitgrößter Öl-Fund seit 20 Jahren katapultiert Petrobras in die Top-Ten Liga
der weltgrößten Ölkonzerne
„Im November letzten Jahres sorgte Petrobras mit einem sensationellen Fund für
Schlagzeilen, […] 250 Kilometer vor der Küste des Bundesstaates Sao Paulo hat
das Unternehmen riesige neue Erdöl- und Gasvorkommen entdeckt mit einem
geschätzten Vorkommen von 5 bis 8 Milliarden Barrel qualitativ hochwertigen
leichten Öls, was etwa den Gesamtreserven Norwegens entspricht. Das Ölfeld mit
dem Namen „Tupi“ gehört zu 65 Prozent Petrobras, zu 25 Prozent der britischen
Gesellschaft BP und zu 10 Prozent dem portugiesischen Ölkonzern Petro-Galp
Energia.”

                Dieser Fund versorgt die Menschheit bei heutigem Verbrauch
                (täglich 85 Mio. br ) etwa 60 bis 95 Tage mit Öl

Source: http://www.godmode-trader.de/nachricht/Zweitgroester-OEl-Fund-seit-20-Jahren-katapultiert-Petrobras-in-die-Top-Ten-Liga-der-welt-Petroleo-
Brasileiro,a787671.html

 Stand: 2011                                        Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Reichweite der fossilen Energievorräte
        Bei momentanem Verbrauch sind die sicher gewinnbaren Reserven
        bald verbraucht. Neue Gewinnungstechniken können die Reichweite
        verlängern (z.B. Nutzung von Ölsand). Die Erschöpfung von Reserven
        aber letztendlich nur eine Frage der Zeit.

   Erdöl

 Erdgas

   Kohle

    Uran
                                                                                                                            Jahre
                 0                           50                       100                                   150          200

            Stand: 2011                                               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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       Entwicklung des globalen Primärenergiebedarfs
        Wir sehen einen steigender Primärenergiebedarf (speziell Asien). Die
        Deckung des PED* geschieht überwiegend durch fossile Energieträger.

                 PED nach Energieträgern:                                                                         PED nach Weltregion:
                           Öl              Wasser
Mrd. t OE**/a
  12                       Naturgas        Kernenergie

  11
                           Kohle           Geothermie, Solar, Wind, Holz, Müll

  10
   9
   8
                                                                                            Mrd. t OE**/a

   7
   6
   5
   4
   3
   2
   1
   0
       80                 85          90            95           00              06
            * PED: engl. Primary Energy Demand
                                                                                      Source: US Energy Information Administration Independent Statistics and Analysis
            ** OE: Oil Equivalent

            Stand: 2011                                               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                                                                                                         21
Primärenergiebedarf Deutschland (2008)

Stand: 2011     Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
43 / 55

Energieeffizienz
(Gesamtenergie Wärme – Strom – Mobilität)

Stand: 2011     Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
44 / 55

                                                     22
Prognose für den globalen Primärenergiemix

Mittelfristig: Hauptbeitrag durch fossile Energiequellen
Langfristig: Hauptbeitrag durch Sonnenenergie und andere regenerative
Energiequellen

                                                                                   Source: International Energy Agency (WEO 2007)

Stand: 2011                                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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BIP – Energieverbrauch (Deutschland)

                        135
                                                                                                 Bruttoinlandsprodukt
                        130
                                                                                                 Primärenergieverbrauch
                        125
                                                                                                 Bruttostromverbrauch
                        120
 Bezugsjahr 1990 =100

                        115
                        110
                        105
                        100                                                                   100
                        95
                         90
                        85
                        80
                         0
                         1980   1985   1990      1995          2000         2005       2010

Stand: 2011                                   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                                                                                    23
Energiebedingte CO2 Emissionen (Deutschland)
     Tendenzielle Abnahme der CO2-Emissionen in Deutschland
     21%ige Reduktion bis 2012 im Vergleich zu 1990
     (Zielvorgabe Deutschland im Kyoto-Protokoll)
               1.021
  982
                 82           952
  68                                 919
                                            878 873       852          870
                              116                               842     839 832 818                                 828 814 817 819
                                     122                                                                 808                        787                   797
                                            122 130                                                                                                                 771 764
                   322                                    135   145 162 156 158 158                                 165 164 170 170
  387                                                                                                    156                                     169      172
                              315                                                                                                                                   164 161
                                     339                                                                                                                                           Gase
                                            343 348
                                                          337   333 343 336 334
                                                                                321                      312        318 305 296 291 283                   285                      Mineralöl
                                                                                                                                                                    255 272
                   379                                                                                                                                                             Braunkohle
  321                         334 267
                                      233 214                                                                                                                                      Steinkohle
                                                          200   185 181 171 162 158                      166        175 178 175 179 173                   169       173 166

  206              238        187 191 180 181             180   179 184 176 178 181                      174        170 167 176 179 162                   171       179 165

  1975         1980          1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

     Energieträger                                        Energiebedingte CO2-Emissionen in Deutschland in Mio. t
                     1975   1980   1990   1991   1992   1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003                                2004   2005   2006     2007   2008
     Gase              68     82    116    122    122    130 135 145 162 156 158 158 156 165 164 170                                           170    169    172      164    161
     Mineralöl        387    322    315    339    343    348 337 333 343 336 334 321 312 318 305 296                                           291    283    285      255    272
     Braunkohle       321    379    334    267    233    214 200 185 181 171 162 158 166 175 178 175                                           179    173    169      173    166
     Steinkohle       206    238    187    191    180    181 180 179 184 176 178 181 174 170 167 176                                           179    162    171      179    165
     Insgesamt        982   1021    952    919    878    873 852 842 870 839 832 818 808 828 814 817                                           819    787    797      771    764

     Stand: 2011                                                Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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  EU-Zielwerte für erneuerbare Energien am
  Stromverbrauch
EU- Mitgliedsstaat          Anteil erneuerbarer Energien
                             am Bruttostromverbrauch                                                          IST 2007 (%)
                              Istwert          Zielwert                                                       ZIEL 2010 (%)
                             2007 in %        2010 in %
                                                                                                                                                               55
 1    Österreich               54,8                 78,7         AT                                                                                                                       79
 2    Schweden                 52,1                 60,0         SE                                                                                       52         60
 3    Lettland                 36,0                 49,3         LV                                                                 36               49
                                                                                                                          29
 4    Portugal                 29,1                 39,0         PT                                                                      39
                                                                                                                     27
 5    Dänemark                 26,8                 29,0         DK
                                                                                                                          29
 6    Rumänien                 26,3                 33,0         RO                                                  26       33
 7    Finnland                 24,3                 31,5          FI                                               24       32
 8    Slowenien                21,9                 33,6          SI                                          22               34
 9    Spanien                  18,9                 29,4         ES                                      19               29
                                                                                                    16
10    Slowakei                 16,3                 31,0         SK                                                         31
                                                                                               14
11    Deutschland              14,0                 12,5         DE
                                                                                                    13
12    Italien                  13,3                 25,0          IT                         13                    25
13    Frankreich               13,2                 21,0         FR                          13           21
                                                                                         9
14    Irland                    8,6                 13,2          IE                           13
                                                                                         8
15    Bulgarien                 8,4                 11,0         BG                       11
16    Griechenland              7,5                 20,1         EL                    8                 20
                                                                                    6
17    Niederlande               6,2                  9,0         NL                     9
                                                                                  5
18    Großbritannien            4,9                 10,0         UK                      10
                                                                                 5
19    Tschechien                4,7                  8,0         CZ                    8
                                                                                 5
20    Litauen                   4,5                  7,0         LT                   7
                                                                                4
21    Belgien                   3,7                  6,0         BE
                                                                                4 6
22    Ungarn                    3,6                  3,6         HU                4 4
23    Polen                     3,5                  7,5         PL                      8
                                                                                3
24    Luxemburg                 3,1                  5,7         LU                  6
25    Estland                   1,5                  5,1         EE         2       5
26    Zypern                    0,0                  6,0         CY     0            6
27    Malta                     0,0                  5,0         MT     0           5
      EU-27                    14,9                 21,0

     Stand: 2011                                                Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Förderung Erneuerbarer Energien durch EEG
 § 1 Ziel des Gesetzes:
  Vorrang für erneuerbare Energien zur Stromversorgung im Hinblick
  auf Klimaschutz, Umweltschutz, nachhaltige Entwicklung; Erhöhung
  des Beitrags erneuerbarer Energien an der Stromversorgung, um
  ihren Anteil bis 2010 mindestens zu verdoppeln.
 Festgelegte Netzeinspeisevergütungen

Stand: 2011              Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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EEG

Stand: 2011              Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Energieerzeugung

Stand: 2011                           Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Unsere „wahren“ Energiequellen

                                                                 Solarstrahlung
                                                                 Wasserkraft  Umweltwärme
                                                                 Windenergie  Meeresströmung
                                                                 Biomasse        Meereswärme
                   Sonnenenergie

                                                               Erdwärme

      Radioaktiver Zerfall und Wärme im
                 Erdinneren

                                                               Gezeitenenergie

              Rotationsenergie + Gravitation
Stand: 2011                           Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Energiearten und ihre Umwandlung

 Vielfältige Möglichkeiten aus

                                             energien
                                              Primär-
  unterschiedlichen
  Primärenergiequellen

                                             Sekundär
                                             -energien
  verschiedene Nutzenergien zu                           Elektrizität              Fernwärme
                                                                                                   Synthetische
                                                                                                   Brennstoffe
  erzeugen

                                             energien
                                              Nutz-
 Bei allen Energieumwandlungen treten
                                                                                                 Primärenergie
  „Verluste“ auf                                                                     gs
                                                                                        -
                                                                                  un
  (siehe Wirkungsgrade)                                                         dl
                                                                                an
                                                                              w te
                                                                            m lus                Endenergie
                                                                        U       r
 2. Hauptsatz der Thermodynamik:                                            ve
                                                                                            s-
                                                                                           h
  Die Qualität der Energie nimmt bei                                                 ra
                                                                                        uc
                                                                                   rb ste
                                                                                 e
                                                                                V rl   u         Nutzenergie
  jeder Umwandlung ab                                                             ve

Stand: 2011             Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Stochastisches Energieangebot

Stand: 2011             Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Solarenergie ist nicht Neues

                          Ericsson Sonnenmotor (1872)

Stand: 2011               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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Zusammenfassung
 Die „wahren“ Energiequellen der Erde sind Sonne, Erdwärme und
  Gezeiten
 Die CO2 Konzentration in der Erdathmosphäre nimmt zu, der
  Klimawandel ist die Folge
 Die Erdbevölkerung wächst immer noch weiter
 Die Vorräte an fossilen Energien wurden über 300 Mio. Jahren
  aufgebaut und die Hälfte davon in 300 Jahren „verbraucht“
 Die Vorräte sind endlich -> wir brauchen eine Alternative

Stand: 2011               Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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                                                                  28
Frei

Stand: 2011   Umweltwissenschaften, Oliver Mayer
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