1. Strom-
netz Power to Gas Gas-
netz
Wind
GuD /
BHKW
Sonne
VERSTROMUNG Untergrund-
gasspeicher
STROMSPEICHERUNG
H2
Elektrolyse / H2
H2 -Speicher CH4
Methanisierung
CO2 CO2
CO 2 CO2-Speicher
Strom H2 SNG Mobilität
BEV FCEV CNG-V
Plug-In HEV Plug-In HEV
Wind_To_SNG_2010.ppt
"Energiekonzepte für morgen"
Prof. Dr. Frithjof Staiß
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg
staiss@zsw-bw.de; www.zsw-bw.de
MetropolSolar-Konferenz & Energiewende-Infotag 2011
Mannheim, 20. Februar 2011
Mannheim 1 11.PRZ

2. Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg -
über 20 Jahre Forschung und Technologietransfer
Photovoltaik – Dünnschichttechnologien
Photovoltaik – Systemtechnik
Brennstoffzellen- und Wasserstoff-Technologie
Elektrochemische Speicher- und Materialentwicklung
Regenerative Kraftstoffe und Reformierung
Stuttgart
Widderstall
Ulm
Systemanalyse und Politikberatung
ca. 25 Mio. € Umsatz, 180 Beschäftige (+100 Studierende)
www.zsw-bw.de
Stuttgart Widderstall Ulm
ZSW Übersicht 2 10.PRZ

3. Megatrends und Treiber neuer Energien
Ökologie
Klimaschutz,
Natur- und Landschaftsschutz,
Emissionsschutz,
Ressourcenschonung,
...
Versorgungssicherheit Ökonomie
Ressourcenverfügbarkeit, Energiepreise,
Lieferabhängigkeiten vom Ausland, Preisstabilität,
Versorgungszuverlässigkeit, Verteilungsgerechtigkeit,
Versorgungsqualität Innovations- und
Industriepolitik
...
Arbeitsplätze
...
Zieldreieck Energiepolitik 2 09.PRZ

4. Treiber der Energiepolitik
1. "Klimawandel"
Treiber Energiepolitik 2 09.PRZ

5. Szenarien des Weltklimarates (IPCC) -
Angleichung der Lebensverhältnisse
Pro-Kopf-Einkommen in Entwicklungsländern im
"Tradition trifft Moderne" Verhältnis zu Industrie- und Übergangsländern*
Pro-Kopf-Einkommen Industrieländer
1
100%
0,8
80% 2100: >60 % 0,6
60% Pro-Kopf-Einkommen 0,4
Entwicklungsländer
40%
0,2
1990: 6 %
20%
0
0%
1990 2020 2050 2100
A1: "Konvergenz der Regionen" A2: "Regionalisierte Entwicklung
- sehr hohes Wirtschaftswachstum - geringes Wirtschaftswachstum Szenarien A2 B2 B1 A1**
- kurze Innovationszyklen - fragmentierte technol. Entwicklung
- längerfr.abnehmende Bevölkerung - stetig wachsende Bevölkerung * Verhältnis Nicht-Annex 1-Länder zu Annex 1-Ländern des Kyoto-Protokolls
B1, B2: Untervarianten von A1 und A2 ** Orientierungswert (eigene Setzung)
IPCC Lebensverhältnisse 08 09.PRZ

6. "Wo werden wir leben?" -
Zunahme der Urbanisierung
Dubai 1991 Dubai 2005
Megacities 2015
5- <8 Mio.
8- <10 Mio.
Quellen: Kraas, Uni Köln, UN > 10 Mio.
Google
Verstädterung 07.PRZ

7. "Wie werden wir produzieren?" -
Übergang zu Dienstleistungsgesellschaften
?
Fotos: VON ARDENNE
Produktion morgen 07.PRZ

8. "Wie werden wir uns bewegen?" -
Veränderung der Mobilität
?
Billionen Personenkilometer/Jahr
80
Personenverkehrsleistung
70
Brennstoffzelle 60
50
40
Hybrid 30
20
10
0
2000 2010 2020 2030 2040 2050
Solar Quelle: World Energy Council 2007
Mobilität Zukunft 2 07.PRZ

9. Filmplakat eine unbequeme Wahrheit 07.PRZ

10. "Ambitioniert" - Beschlüsse der G8 zum Klimaschutz
verschiedene
Szenarien des
Weltklimarates
Referenzszenario der Internationalen
Energie Agentur 2009 auf der Basis der
CO2-Konzentration in der Atmosphäre
"Nicht mehr als 2°C"
Benchmark der
EU/Bundesregierung
Benchmark der G8
Foto: Bundesregierung
seit Juli 2009
... Leaders recognised the scientific view on the need to keep global temperature rise below two
degrees Celsius above pre-industrial levels, and agreed on a global long-term goal of reducing
global emissions by at least 50% by 2050 and, as part of this, on an 80% or more reduction
goal for developed countries by 2050."
G8 Klimaschutz 4 09.PRZ

11. Treiber der Energiepolitik
2. "Peak Oil"
Treiber Energiepolitik 2 09.PRZ

12. Energieimportabhängigkeit Europas und Deutschlands
2.000 400
1.500 300
Importquote Importquote
gesamt: Oil gesamt:
Mio. t RÖE
Mio. t RÖE
2007: 53% Natural gas 2007: 59%
1.000 Solid fuels 200
Nuclear 37%
41%
Renewables
60% 81%
500 100
83% 94%
0 0
Verbrauch Import Verbrauch Import
Werte für 2007, Quelle: EU-Kommission 20101
Primärenergiebereitstellung 10.PRZ

13. "Peak Oil" war gestern! - Europa
... und das "Grünbuch zur
Entwicklung der Nordseeproduktion ... Versorgungssicherheit" der
EU-Kommission von 2000
14
"Wenn nicht ein Durchbruch
12 erwartete Produktion erzielt wird, mit dem die nahezu
nach dem EU-Grünbuch
völlige Abhängigkeit des
Mio. barrel pro Tag
Nachfrage aus dem Jahr 2000
10
hoch wachsenden Verkehrssektors vom
wahrscheinlich
8 niedrig Öl überwunden wird, dürfte
Ist-Produktion 1998 Europa langfristig praktisch völlig
6
von Öllieferungen aus dem
4 Mittleren Osten - und aus der
2
OPEC - abhängig werden, sofern
Ist-Produktion 2009
Lieferungen technisch und
0 geopolitisch bedingt überhaupt
1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 2035 2045
1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 verfügbar sein werden."
Seit dem Jahr 2000 (peak oil) ist die Rohölproduktion
in der Nordsee um 36% zurück gegangen!
Quelle: EU-Komm, Grünbuch Energieversorgungssicherheit 2000
Ist Daten: BP
EU Versorgungssicherheit 1 10.PRZ

14. "Peak Oil" ist morgen - Welt einschließlich OPEC
Erwartete Reichweite von Erdöl und geographische Verteilung
Saudi Arabien
Rest der Welt
21,3%
26,4%
OPEC Irak
OECD 9,3%
7,1% Kuwait
Russische Föd. 8,2%
6,4% VAE
Libyen 7,9%
3,4% Venezuela
Nigeria 7,0%
1 Gt = 1 Mrd. t 2,9%
Quelle: BGR 2005
(insgesamt: 1.238 Mrd. barrel)
nachrichtlich: Die Reserven kanadischer
Ölsände beträgt 0,152 Mrd. barrel
Quelle: BP, statistical review of world energy
Das Verhältnis von Reserven und gegenwärtiger(!) Förderung beträgt 41 Jahre
Die Menge der Neufunde liegt weltweit seit 1986 unter der jährlichen Ölfördermenge.
Quelle: Energy Watch Group
Peak Oil 2 08.PRZ

15. Ökologische Risiken beim Abbau weiterer Öl- und Erdgas-Vorkommen
Abbau von Ölsanden in Alberta/Kanada "Deepwater Horizon" im Golf von Mexico
Quelle: CBS interactive business network
Brennende Wasserhähne infolge der
Erdgasförderung durch hydraulic fracking (USA)
Quelle: Stern, Heft 23, 2009
Quelle: Weblog Bio Natur
ökol Risiken Öl Gas 2 11.PRZ

16. Treiber der Energiepolitik
3. "Wirtschaftliche Risiken"
Treiber Energiepolitik 2 09.PRZ

17. Frage:
Wer weiß, wie sich die Preise für fossile Energien entwickeln werden?
US$/b
Kosten der Energieimporte in Deutschland [Mrd. €]
Antwort: Niemand!!!
Quelle: Schiffer
FVEE RWI Preisentwicklung 2050 11.PRZ

18. Die Beschlüsse auf EU- und Bundesebene
Treiber Energiepolitik 2 09.PRZ

19. Ziele auf europäischer Ebene - EU-Gipfel vom 8./9. März 2007
"Der Europäische Rat betont, dass das strategische Ziel, den Anstieg der globalen
Durchschnittstemperatur auf höchstens 2° C gegenüber dem vorindustriellen Niveau
zu begrenzen, unbedingt erreicht werden muss."
Reduktion der Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 um 30 % bis 2020.
(Vorbehalt: sofern andere Industrieländer vergleichbare Ziele definieren, andernfalls 20%)
"Der Europäische Rat betont, dass die Energieeffizienz in der EU erhöht werden muss ..."
Reduktion des für 2020 erwarteten Primärenergieverbrauchs um 20%.
"Der Europäische Rat bekräftigt das langfristige Engagement der Gemeinschaft für den
EU-weiten Ausbau erneuerbarer Energien über 2010 hinaus und betont, dass alle
Arten erneuerbarer Energien, wenn sie kosteneffizient genutzt werden, gleichzeitig zur
Versorgungssicherheit, zur Wettbewerbsfähigkeit und zur Nachhaltigkeit beitragen; er ist
überzeugt, dass es von äußerster Wichtigkeit ist, der Industrie, den Investoren, den
Innovatoren und den Forschern ein deutliches Signal zu geben."
Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch
von ca. 8,5 % in 2005 auf 20 % bis 2020.
(inzwischen als verbindliches Ziel mit der Richtlinie 2009/28/EG vom 23. April 2009 umgesetzt)
Quelle: EUROPÄISCHER RAT, 8. / 9. MÄRZ 2007, SCHLUSSFOLGERUNGEN DES VORSITZES
EU Ziele 2 10.PRZ

20. Energiekonzept BReg 2 10.PRZ

21. Wie schnell soll es weitergehen?
?
www.bmwi.de www.fvee.de
FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ

22. Vergleich einer 100%-Versorgung mit Erneuerbaren bis 2050
mit dem Energiekonzept der Bundesregierung vom 28. September 2010
FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ

23. Mengengerüst einer
100%-Versorgung mit Erneuerbaren Energien bis 2050
2.500
-16%
Wesentliche Merkmale
Reduktion der
2.250 Energienachfrage
Kraftstoffe Deutliche Senkung des Wärmebedarfs von Gebäuden
(energetische Sanierung, "Null-Emission"-Neubauten).
Energiebedarf [Mrd. kWh/a]
2.000 -28%
-36% Reduktion des Kraftstoffverbrauchs von Fahrzeugen
1.750 -41% und Veränderung der Mobilitätsstruktur.
Strom 100%
Anteil Flugtreibstoff Ausbau von Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmenetzen.
1.500 Erneuerbare Dieselersatz
80% Benzinersatz Einsatz von therm. Speichern zum Heizen und Kühlen.
Energien Wasserstoff/Methan
1.250 EE-Stromimport Ausbau der Stromerzeugung aus Wind und Sonne
51%
Photovoltaik und des Imports von Regenerativstrom.
1.000 Wärme
Wind Kopplung von Stromerzeugung und Erdgasnetz durch
750 Erzeugung von regenerativem Methan/Wasserstoff.
25% Wasser
Geothermie Strom
Biomasse Strom Einstieg in die regenerative Elektromobilität mit
500 Biomasse Wärme Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeugen.
7% Geothermie Wärme
250 Einsatz von flüssigen Biokraftstoffen vorrangig im
Solare Wärme Schwerlast- und Luftverkehr.
0
2005 2015 2025 2035 2045
2010 2020 2030 2040 2050
FVEE Szenario Mengengerüst 1 11.PRZ

24. Die beiden Seiten der Wirtschaftlichkeit
Entwicklung Entwicklung
der Kosten der Kosten
konventioneller Erneuerbarer
Energien Energien
Lernkurven EE 1 10.PRZ

25. Frage:
Wer weiß, wie sich die Preise für fossile Energien entwickeln werden?
US$/b
Kosten der Energieimporte in Deutschland [Mrd. €]
Antwort: Niemand!!!
Quelle: Schiffer
FVEE RWI Preisentwicklung 2050 11.PRZ

26. Die beiden Seiten der Wirtschaftlichkeit
Entwicklung Entwicklung
der Kosten der Kosten
konventioneller Erneuerbarer
Energien Energien
Lernkurven EE 1 10.PRZ

27. Frage:
Wer weiß, wie sich die Kosten erneuerbarer Energien entwickeln werden?
EEG-Vergütung
ab 1.10.2010
EEG-Vergütung 2010
Wind an Land
Zeit
Graphik: FhG-IWES
Antwort: Niemand genau!!!
Lernkurven EE 1 10.PRZ

28. Differenzkostenentwicklung des 100%-Szenarios
- Beispiel Strom- und Wärmeerzeugung -
40
20
Vorleistungen Basisannahmen für fossile Energien im
Der Ölpreis steigt bis 2050 auf 210 US$2005 je barrel.
Differenzkosten [Mrd.€]
180 Mrd. € Die Kosten für CO2-Emissionen steigen auf 70 € je Tonne.
0 Der anlegbare Strompreis für Erneuerbare Energien steigt
von etwa 6 ct/kWh auf 15 ct/kWh (entsprechend 2,3%/a).
-20 -950 Mrd. € Der anlegbare Wärmepreis steigt von etwa 10 ct/kWh auf
22 ct/kWh (entsprechend 2,0%/a).
-40 volkswirtschaftliche Der Kostenschnittpunkt des Mixes Erneuerbarer
Gewinne Energien wird um das Jahr 2025 erreicht.
-60 Den Vorleistungen stehen langfristig erheblich höhere
volkswirtschaftliche Gewinne gegenüber.
-80
Summe Strom Wärme
-100
2010 2020 2030 2040 2050
2015 2025 2035 2045
FVEE Differenzkosten 1 10.PRZ

29. Zum Kostenrisiko eines 100%-Szenarios bei praktisch
unveränderten Preisen für fossile Energien bis 2050
40
20
Vorleistungen
Differenzkosten [Mrd.€]
0 bei sehr niedrigen Preisansätzen für fossile
Energien verschiebt sich der Kostenschnittpunkt
-20 des Mixes der Erneuerbaren Energien um mehr
als 10 Jahre und die Vorleistungen (positive
-40 volkswirtschaftliche Differenzkosten) verdoppeln sich in etwa.
Gewinne
Das Maximum wird aber auch hier sehr wahr-
-60
scheinlich vor 2020 erreicht.
-80 Niedrigpreisvariante
FVEE-Preisszenario
-100
2010 2020 2030 2040 2050
2015 2025 2035 2045
FVEE Differenzkosten 1 10.PRZ

30. Zum Kostenrisiko eines 100%-Szenarios
absolut .... ..... und im Vergleich zu den
Gesamtausgaben für Energie
40
Gesamtausgaben für Energie* 2005: 212 Mrd. €
20
Vorleistungen 200
Differenzkosten [Mrd.€]
Differenzkosten [Mrd.€]
0 150
-20 100
-40 volkswirtschaftliche 50
Gewinne
-60 0
-80 Niedrigpreisvariante -50
FVEE-Preisszenario Niedrigpreisvariante FVEE-Preisszenario
-100 -100
2010 2020 2030 2040 2050 2010 2020 2030 2040 2050
2015 2025 2035 2045 2015 2025 2035 2045
*einschließlich Kraftstoffe
FVEE Differenzkosten 1 10.PRZ

31. Zwischenfazit
Unter den gesetzten, niedrige Preisannahmen belaufen sich im Jahr 2050 die
Importkosten für Mineralöl, Erdgas und Steinkohle auf rund 57 Mrd. Euro
(d.h. ohne Kosten für CO2-Zertifikate).
Es besteht eine hohe Preissensitivität, die dann aber deutlich über das Jahr 2050
hinaus reicht und aufgrund der hohen Volatilität der Preise schwer vorhersehbar ist.
Eine Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien ist nicht nur technisch, sondern
auch wirtschaftlich darstellbar.
Im FVEE-Szenario sind bereits bis 2050 die volkswirtschaftlichen Gewinne
(Differenzkosten) 5-mal so groß wie die Vorleistungen.
Das Kostenrisiko ist begrenzt. Zwar verschiebt sich bei sehr niedrigen Energie-
preisen die Differenzkostenkurve auf der Zeitachse, der Maximalwert verändert
sich jedoch nicht wesentlich und liegt auch dann unterhalb von 10% der gesamten
Energieausgaben.
Im Vergleich zur hohen Volatilität der Ölpreise ist die Kostenentwicklung
Erneuerbarer Energien gut vorhersehbar....
....... sofern sich die Erneuerbaren auch international durchsetzen.
FVEE JT 2 10.PRZ

32. Entwicklung des Anteils Erneuerbarer Energien am
Primärenergieverbrauch in verschiedenen Regionen
(1990=100)
700
Deutschland
600 Der Erfolg Deutschlands beruht
auf einem effizienten Zusammen-
500 wirken von Politik, Wirtschaft,
Wissenschaft und Gesellschaft
400 und hoher Kontinuität!
300
EU 27
200
Industrieländer
100
Welt
0
20 01
19 9 1
20 0 8
2007
200 2
20 03
2099
2000
1 99 7
1 99 8
19 93
1 99 2
1990
2006
1996
2005
*
2004
1995
1994
09
19
* vorläufige Werte,
Anteile 2008: Welt: 12,8%, OECD: 6,9%, EU 27: 8,2%, Deutschland: 8,1%
Quellen: BMU, Eurostat, IEA
EE 1990 2008 Welt EU D 10.PRZ

33. "Wer hätte das gedacht?"
Erneuerbare Energien: aus der Nische in den Massenmarkt
installierte Anlagen zum Jahresende 2009
ca. 1.400.000 Solarthermieanlagen > 21.000 Windenergieanlagen
ca. 600.000 Photovoltaikanlagen
ca. 350.000 Wärmepumpenanlagen ca. 5.000 Biomassestromanlagen
( ca. 14.000.000 Biomassefeuerungen) Biokraftstoff für ca. 3,5 Mio. Fahrzeuge
Anlagenbestand Orientierungswerte, eigene Abschätzung .....
Bei Biomasse überwiegend Einzelöfen/Altanlagen)
Anteil am Endenergieverbrauch
18%
Anteil am Endenergieverbrauch
Alle politischen Ziele zum Ausbau 16% Ziel 18%
Erneuerbarer Energien in Deutschland 14% bis 2020
wurden bisher übertroffen! 12% Verdreifachung 10,3%
10% 1999-2009
Der Inlandsmarkt für Erneuerbare 8%
Energien belief sich 2009 auf 37 Mrd. € 6%
3,4%
Umsatz (davon 20 Mrd. € aus Investitionen in 4%
2%
Neuanlagen und 17 Mrd. € aus dem Anlagenbetrieb).
0%
.....
01
91
07
03
09
97
99
93
05
95
20
19
20
20
20
19
19
19
20
19
Quelle: AGEE-Stat
EE Entwicklung 1 11.PRZ

34. CO2-Vermeidung durch die Nutzung Erneuerbarer Energien
CO2-Vermeidung durch Erneuerbare Energien 2009
1.400
1.300 Ist-Verlauf Strom: 70 Mio. t (750 g CO2/kWh)
energiebedingte CO2-Emissionen [Mio. t/a]
1.200 Verlauf ohne Erneuerbare Energien
unveränderte CO2-Intensität 1999: 34,8 Mio. t
1.100 unveränderte Energie- und CO2-Intensität
1.000 Wärme: 29 Mio. t (267 g CO2/kWh)
900
1999: 16,8 Mio. t
800
107 Mio. t
700
Kraftstoffe: 8 Mio. t (224 g CO2/kWh)
600 -26% CO2
500 1999: 0,3 Mio. t
400
300 0 10 20 30 40 50 60 70 80
200 CO2-Minderung [Mio. t]
100 Wind Biomasse Geothermie Solarthermie
0 Wasser Photovoltaik
1990 1994 1998 2002 2006 Quelle: AGEE-Stat
1992 1996 2000 2004 2008
Quelle: eigene Abschätzung
Erneuerbare Energien vermeiden rund 107 Mio. t CO2, d.h. ohne ihre Nutzung wären
die energiebedingten CO2-Emissionen (699 Mio. t) 15 % höher.
Der Beitrag zum Klimaschutz ist damit deutlich größer als zur Energieversorgung
(2009: 10% des Endenergieverbrauches).
Ohne die verstärkte Nutzung Erneuerbarer Energien wären die energiebedingten
CO2-Emissionen zwischen 1999 und 2008 angestiegen.
EE CO2-Minderung 11.PRZ

35. Umsatz mit Erneuerbaren Energien in Deutschland 2009
Investitionen in Neuanlagen ca. 20,4 Mrd. €
Solarthermie
1.250 Mio. € (6,1 %)
Biomasse Wärme Gesamtumsatz ca. 37,5 Mrd. €
1.750 Mio. € (8,6 %)
Geothermie
1.000 Mio. € (4,9 %)
Biomasse Strom
Biomasse
1.700 Mio. € (7,8 %) 12.600 Mio. € (33,6 %)
Wasserkraft
70 Mio. € (0,3 %)
Photovoltaik Windenergie
12.000 Mio. € (58,8 %) 2.650 Mio. € (13,0 %) Windenergie
6.050 Mio. € (16,1 %)
Umsätze in Verbindung mit dem
Anlagenbetrieb ca. 17,1 Mrd. €
Wasserkraft Solarenergie
Geothermie 1.420 € (3,8 %)
Biokraftstoffe 4 Mio. € (<0,1 %) Wasserkraft 16.400 Mio. € (43,8 %)
3.150 Mio. € (18,5 %) Geothermie
1.350 Mio. € (7,9 %) 1.000 Mio. € (2,7 %)
Biomasse Wärme Windenergie
2.150 Mio. € (12,6 %) 3.400 Mio. € (19,9 %)
Biomasse Strom Photovoltaik
3.850 Mio. € (22,6 %) 3150 Mio. € (18,5 %)
Quelle: ZSW Innerhalb von 5 Jahren hat sich der Gesamtumsatz verdreifacht!
EE Umsatz 2009 2 10.PRZ

36. Arbeitsplatzeffekte der Nutzung Erneuerbarer Energien
Brutto-Beschäftigungseffekt [Anzahl Arbeitsplätze]
Herstellung von Anlagen und Komponenten ca. 340.000
direkte Arbeitsplätze
7,2 Mrd. €
71,500 300.000
davon Absatz im Inland 72 %, Export 28 %
Betrieb und Wartung * 102.000
2,3 Mrd. €
davon Inland 100 %
* zusätzlich 1,3 Mrd. € Brenn- u. Kraftstoffe 200.000
ca. 157.000
64.700
Inländische Vorleistungen
Geräte d. Elektrizitätserzeugung, -verteilung u. Ä. 64.000 100.000
506 Mio. € 502 Mio. € 1 Mrd. €
Maschinen 17.000 128.000
547 Mio. € 339 Mio. € 0,9 Mrd. €
57.000 0
Unternehmensbezogene Dienstleistungen
667 Mio. € 49 Mio. € 0,7 Mrd. €
indirekte Arbeitsplätze 2004 2009
Metallerzeugnisse 85,500
547 Mio. € 339 Mio. € 0,6 Mrd. €
Windenergie Photovoltaik Solarthermie
Nachrichtentechnik, Rundfunk u. Fernsehgeräte,
elektronische Bauelemente Wasserkraft Biomasse Geothermie
399 Mio. € 0,4 Mrd. € * einschl. Sonstige (Forschung, öffentliche Verwaltung...)
Nachrichtlich: importierte Vorleistungen 1,1 Mrd. €
Mehr als die Hälfte der Arbeitsplätze entsteht in vorgelagerten Sektoren.
Seit 2004 hat sich die Zahl der Arbeitsplätze mehr als verdoppelt (einschl. Export).
Auch "unter dem Strich" ist der (Netto-)Beschäftigungseffekt positiv.
EE Beschäftigung 2 10.PRZ

37. Vergleich von Wertschöpfungsketten
Mineralölprodukte Erdgas Bioenergien
Ausländische Ausländische Anbau und Bereitstellung
Wertschöpfung Wertschöpfung
Wertschöpfungskette
Gewinnung/
Rohöl Import
Konversion (z.B. Raps)
ca. 65 % ca. 30 %
Herstellung von
Ferngas- Komponenten und Anlagen
stufe
ca. 20%
Planung und Finanzierung
Raffinerie regionale Verteilung
ca. 17 % und Speicherung,
Vermarktung
Vermarktung ca. 50 % Anlagenbetrieb
ca. 18 %
(Orientierungswerte)
Inländische Inländische
Wertschöpfung Wertschöpfung Inländische Wertschöpfung
Ökonomische Chance:
Die gesamte Wertschöpfungskette kann
im Land abgebildet werden.
Wertschöpfung Öl vs EE 10.PRZ

38. Vergleich von Wertschöpfungsketten
Mineralölprodukte Erdgas Bioenergien
Ausländische Ausländische Anbau und Bereitstellung
Wertschöpfung Wertschöpfung
Wertschöpfungskette
Gewinnung/
Rohöl Import
Konversion (z.B. Raps)
ca. 65 % ca. 30 %
Umsatz aus Investitionen und dem Betrieb
von EE-Anlagen 2008 in Baden-Württemberg: 5.6 Mrd. €
+ Einsparung fossiler Energien (nur Wärme): Herstellung von
0,6 Mrd. €
Ferngas- Komponenten und Anlagen
+ Umsatz des Maschinen und Anlagenbaus etc.
stufe
ca. 20%
Der Anteil Erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch
Planung und Finanzierung
Raffinerie regionale Verteilung
stieg zwischen 1999 und 2009 von 3,3% auf 9,3%.
ca. 17 % und Speicherung,
Vermarktung
Im Bereich Erneuerbarer Energien bestehen in
ca. 50 %
Vermarktung Anlagenbetrieb
ca. 18 % Baden-Württemberg mehrere zehntausend Arbeitsplätze.
(Orientierungswerte)
Inländische Inländische
Wertschöpfung Wertschöpfung Inländische Wertschöpfung
Ökonomische Chance:
Die gesamte Wertschöpfungskette kann
im Land abgebildet werden.
Wertschöpfung Öl vs EE 10.PRZ

39. "Das Energiekonzept, das am 28. September 2010 ...
beschlossen wurde, ist das anspruchsvollste und
konsequenteste Programm zur Zukunft der Energiever-
sorgung, das es je in Deutschland gegeben hat. Es ist ein
... Meilenstein in der Wirtschaftsgeschichte unseres
Landes. In seiner Verbindung aus ökologischen Zielen und
ökonomischer Modernität werden wir damit sogar weltweit
führend sein und die Märkte der Zukunft besetzen."
Brief von Bundesumweltminister Röttgen an die Mitglieder der Fraktionen
CDU/CSU und der FDP im Deutschen Bundestag vom 29.9.2010
Energiekonzept BReg 2 10.PRZ

40. Beispiel: weltweite Windenergienutzung
(Entwicklung der installierten Leistung 1990-2009)
Europa
USA China
Japan
Indien
< 100.000 MW
< 50.000 MW
< 25.000 MW Australien
< 10.000 MW
< 5.000 MW
< 2.500 MW
< 1.000 MW Kapazität 1990 Kapazität 1995
< 100 MW
Kapazität 2000 Kapazität 2009
Quellen: nach GWEC; Windpower Monthly,
Earth Policy Institute
Wind Welt 1990 2009 10.ppt

41. Beispiel: weltweite Windenergienutzung
(Entwicklung der installierten Leistung 1990-2009)
Heute werden weltweit ca. 1,6% des Strombedarfs aus Wind gedeckt.
Der Windmarkt wächst seit 10 Jahren mit Europa
durchschnittlich 30 % pro Jahr
und damit 15 Mal so schnell wie der gesamte Stromverbrauch. 2009 waren
USA China
159.000 MW Windleistung installiert, 2014 werden es bereits 450.000 MW sein.
Japan
Bereits für das Jahr 2020 ist absehbar, dass weltweit
Indien
10% des gesamten Strombedarfes aus Wind gedeckt werden können.
< 100.000 MW
Die Deutsche Windindustrie ist gut aufgestellt:
< 50.000 MW
Umsatz:
< 25.000 MW Australien
6,4 Mrd. Euro
< 10.000 MW
< 5.000 MW
Exportquote:
< 2.500 MW 75 %
< 1.000 MW Kapazität 1990 Kapazität 1995
Anteil am weltweiten Umsatz: Kapazität%
< 100 MW
Kapazität 2000 17,5 2009
Arbeitsplätze: 100.000
Quellen: nach GWEC; Windpower Monthly,
Earth Policy Institute
Wind Welt 1990 2009 10.ppt

42. Produktionskapazitäten Photovoltaik 2010
China +
Europa
Taiwan
USA
Japan
Mittlerer
Osten
Übriges
< 20.000 MW
Afrika Asien
< 15.000 MW
< 10.000 MW
< 5.000 MW
< 2.500 MW
< 1.000 MW
< 500 MW Zellproduktions- Modulproduktions- Dünnschichtproduktions-
< 100 MW kapazität 2010 kapazität 2010 kapazität 2010
PV Produktion Welt 2006 2010 10.ppt

43. Produktionskapazitäten Photovoltaik 2010
China +
Europa
Taiwan
USA
Japan
Mittlerer
Osten
Der deutsche Anlagenbau hatte 2009 einen Weltmarktanteil von über 50%!
Übriges
< 20.000 MW
Umsatz 2009: 2 Mrd. €, Prognose 2010: 2,25 Mrd.
Afrika € Asien
< 15.000 MW
Die Exportquote liegt über 80%!
< 10.000 MW
Zwei der weltweit TOP 3 – Anlagenbauer stammen aus Baden-Württemberg!
< 5.000 MW
< 2.500 MW
< 1.000 MW
< 500 MW Zellproduktions- Modulproduktions- Dünnschichtproduktions-
< 100 MW kapazität 2010 kapazität 2010 kapazität 2010
PV Produktion Welt 2006 2010 10.ppt

44. Deutscher Anlagenbau für die
weltweite Photovoltaik-Industrie
Kristallines Si - Dünnschicht -
Ausrüster Ausrüster
40% der über
100 Unternehmen
haben ihren Sitz in
Baden-Württemberg.
Graphiken: Germany Trade & Invest
Gesamtumsatz der deutschen Branche
„Komponenten, Maschinen und Anlagen für die Photovoltaik-Produktion“
2005: 300 Mill. €, 2008: 2,2 Mrd. €, 2009: 2,0 Mrd. € (trotz Wirtschaftskrise!)
Prognose 2010: +12%
Arbeitsplätze 2008: rd. 8.000

45. www.iea.org
IEA WEO 1 10.PRZ IEA WEO 1 10.PRZ

46. Weltweite, energiebedingte CO2-Emissionen
in den Szenarien der Internationalen Energie Agentur
CO2-Emissionen (Mrd. t = Gt)
43 Gt Im Referenzszenario steigen
Current Policy die jährlichen weltweiten
CO2-Emissionen bis zum Jahr
2035 um etwa !50%!
b le
na
Langfristig (nach 2100) erhöht
ai
Das verbleibende CO2-Emissionskontingent st von etwa 420 ppm auf
sich die Treibhausgaskonzen-
für das Erreichen des 2°C-Ziels bis 2050 su
tration
beträgt rund 700 Gt CO2* Not
bis zu 1.000 ppm CO2.
28 Gt
* IPCC 2007, PIK
Quelle: IEA World Energy Outlook 2010
IEA WEO CO2 Szenarien 3 10.PRZ

47. Weltweite, energiebedingte CO2-Emissionen
in den Szenarien der Internationalen Energie Agentur
CO2-Emissionen (Mrd. t = Gt)
43 Gt Im Referenzszenario steigen
die jährlichen weltweiten
Current Policies CO2-Emissionen bis zum Jahr
2035 um etwa !50%!
e
35 Gt a bl
New Policies
in
Langfristig (nach 2100) erhöht
a
st von etwa 420 ppm auf
sich die Treibhausgaskonzen-
su
tration
ot
bis zu 1.000 ppm CO2.
N
28 Gt Im 450 ppm CO2 ("2°C")-Szenario
steigen die CO2-Emissionen noch
450 ppm-Szenario für einige Jahre, sinken aber in 15
Jahren unter das heutige Niveau.
Quelle: IEA World Energy Outlook 2010 22 Gt Bis 2050 wird eine Reduktion um
50% erreicht (14,5 Mrd. t)!
Im New Policies-Szenario werden zusätzliche Maßnahmen berücksichtigt, die bereits angekündigt, aber noch nicht umgesetzt
wurden (z.B. nationale CO2-Minderungsziele, Ziele zum Abbau von Subventionen für fossile Energien).
Das New Policies-Szenario wird von der IEA im World Energy Outlook relativ stark ins Zentrum der Betrachtung gestellt.
IEA WEO CO2 Szenarien 3 10.PRZ

48. Weltenergieszenarien der Internationalen Energie Agentur bis 2035
Entwicklung Erneuerbarer Energien im New Policy- und 450 ppm (2°C)-Szenario
Stromerzeugung Zubau an Kraftwerksleistung
34.000
4.000.000
Zubau elektrischer Leistung [MW]
32.000 Fossile Energien Geothermie
450 ppm-Szenario
Kernenergie Wind
30.000 Meeresenergien Biomasse/Abfall 3.500.000
28.000 Solarth. Kraftwerke Wasserkraft New Policy-Szenario
Photovoltaik 3.000.000
26.000 700.000 MW
24.000 2.500.000
Stromerzeugung [TWh/a]
22.000
2.000.000 400.000 MW
20.000 450 ppm-Szenario
1.300.000 MW
18.000 1.500.000
EE ges. 900.000 MW
16.000 46%* Solarth. KW: 1.000.000
14.000 3%
12.000
PV: 4% 500.000
10.000 Wind: 13% 0
8.000 2008-2020 2008-2035
EE ges.
6.000 18%
4.000 Mit dem Ausbau Erneuerbarer Energien im Strommarkt
2.000 ist bis 2035 je nach Szenario ein Investitionsvolumen
0 5.700 - 6.900 Mrd. US$ verbunden!
2008 2015 2020 2025 2030 2035
nachrichtlich: der Anteil am Primärenergieverbrauch
Dies sind über 60% der weltweiten Kraftwerksinvestitionen!
verdoppelt sich im 450 ppm-Szenario von 13% auf 26%
* reg. Stromanteil im New Policy-Szenario 2035: 32%
IEA WEO EE 11.PRZ

49. Das europäische “Super Grid” –
Eine Vision der künftigen Stromversorgung
Desertec 10 en.ppt

50. Durch degressive Vergütungssätze für Neuanlagen im EEG
Erneuerbare Energien in die Wirtschaftlichkeit führen (Beispiel Photovoltaik)!
50 Motivation:
Entwicklung der
Vergütungssatz ab Inbetriebnahmejahr [ct/kWh*]
Vergütungssätze nach Innovation anreizen und (Differenz-)Kosten
45 dem EEG für neu in Betrieb
gehende Anlagen als
senken.
Indikator für die
40 Stromgestehungskosten Ziel:
Halbierung der Kosten innerhalb weniger Jahre.
35
Risiken:
Markteinbruch, Verlust der Angebotsvielfalt
30 durch Marktbereinigung
25 Chancen:
1. Solarstrom vom Dach für 20 ct/kWh
20 (Netzparität).
15 Stromgestehungs- 2. Solarstrom im Sonnengürtel der
kosten bei doppelter Erde für unter 10 ct/kWh und damit
Einstrahlung weltweiter Einstieg in einen Massenmarkt!
10
5
0
11
07
08
09
10
12
13
17
18
16
15
14
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
*nominale Werte, erwartete Degression 2012: 13%, 2013: 21%, ab 2014: mindestens 9%
EEG Vergütung PV EEG 3 10.PRZ

51. 2 Liter, Null Emissionen
2 Liter Null Emission 09.PRZ

52. Beispiel: Solare Elektromobilität
als neues Marksegment für Kombinationen aus
regenerativer Stromerzeugung, Stromspeicherung und Anwendung
Ökologische Argumente
Beispiel Flächenbedarf für
regenerativ gespeiste Mobilität:
Biodiesel (ohne Gutschrift für Koppelprodukte): 10.000 m2
Wasserstoff aus Biomasse 1.000 m2
Wasserstoff aus Photovoltaik: ca. 60 m2
Photovoltaik-Strom
vom "eigenen Dach": < 20 m2
Ökonomische Argumente
Beispiel Kosten*
Photovoltaik-Stromkosten 2015: ca. 18 ct/kWh
Strombedarf Kfz : 15 kWh/100km
Elektrizitätskosten je 100 km : 2,70 €/100 km
(* ohne Berücksichtigung höherer Anschaffungskosten für die Fahrzeuge)
Graphik: EnBW 12/2008
PV Elektromobilität 2 10.PRZ
PV Elektromobilität EnBW 08.PRZ

53. Vergleich einer 100%-Versorgung mit Erneuerbaren bis 2050
mit dem Energiekonzept der Bundesregierung vom 28. September 2010
FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ

54. Wir brauchen einen erweiterten Einstieg in die Systemtransformation
Wir brauchen eine bessere Vernetzung Erneuerbarer
Energien untereinander und mit konventionellen Kraftwerken.
Es geht allerdings nicht um eine Systemintegration!
Auch der konventionelle Kraftwerkspark und die
Stromnachfrage müssen flexibler werden.
Reg Kombikraftwerk 1.10.PRZ

55. Mengengerüst einer
100%-Versorgung mit Erneuerbaren Energien bis 2050
2.500
-16%
Wesentliche Merkmale
Reduktion der
2.250 Energienachfrage
Kraftstoffe Deutliche Senkung des Wärmebedarfs von Gebäuden
(energetische Sanierung, "Null-Emission"-Neubauten).
Energiebedarf [Mrd. kWh/a]
2.000 -28%
-36% Einsatz von therm. Speichern zum Heizen und Kühlen.
1.750 -41%
Strom 100% Reduktion des Kraftstoffverbrauchs von Fahrzeugen
Anteil Flugtreibstoff und Veränderung der Mobilitätsstruktur.
1.500 Erneuerbare Dieselersatz
80%
Energien
Benzinersatz Ausbau von Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmenetzen.
Wasserstoff/Methan
1.250 EE-Stromimport Ausbau der Stromerzeugung aus Wind und Sonne
51%
Photovoltaik und des Imports von Regenerativstrom.
1.000 Wärme
Wind Kopplung von Stromerzeugung und Erdgasnetz durch
750 Erzeugung von regenerativem Methan/Wasserstoff.
25% Wasser
Geothermie Strom
Biomasse Strom Einstieg in die regenerative Elektromobilität mit
500 Biomasse Wärme Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeugen.
7% Geothermie Wärme
250 Einsatz von flüssigen Biokraftstoffen vorrangig im
Solare Wärme Schwerlast- und Luftverkehr.
0
2005 2015 2025 2035 2045
2010 2020 2030 2040 2050
FVEE Szenario Mengengerüst 1 11.PRZ

56. Standort: ca. 45 km nördlich von Borkum
erster deutscher offshore-Windpark
weltweit erster offshore-Windpark mit 5 MW-Anlagen
Wassertiefe ca. 30 m
12 Anlagen,
Kosten: 180 Mio. € einschl. Netzanschluss
Quelle: alpha ventus
Wind offshore alpha ventus 10.PRZ

57. AWZ = deutsch ausschließliche Wirtschaftszone
(Zuständigkeit AWZ: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie
Zuständigkeit 12 sm-Zone: Bundesländer)
BARD 1, 15*5 MW
Inbetriebnahme 12/2010
geplant: 400 MW
Küstenentfernung 120 km
Investition 1,5 Mrd. €
alpha ventus, 12*5 MW
Inbetriebnahme 4/2010
Küstenentfernung 50 km
Investition 0,2 Mrd. €
Wind offshore Nordsee Karte 11.PRZ

58. Offshore Windparks in der Nordsee - Beispiele
"Global Tech1"
(bis 400 MW)
"EnBW He Dreiht"
(bis 400 MW) "EnBW Hohe See" Windpark,
"Bard1"
(400 MW) Stromkabel AWZ,
(400 MW)
Stromkabel 12 sm-Zone
"Veja Mate" genehmigt
(400 MW) noch nicht vollständig genehmigt
noch nicht genehmigt
"Deutsche Bucht" Quelle: dena, bsh
(400 MW)
Genehmigte offshore Windparks in der Nordsee: 26 mit ca. 7.000 MW (Ausbau ggf. auf ca. 20.000 MW)
Genehmigte offshore Windparks in der Ostsee: 6 mit ca. 1.000 MW (Ausbau ggf. auf ca. 2.500 MW)
(im Genehmigungsprozess befinden sich in Nord- und Ostsee insgesamt ca. 70 weitere Parks)
Ziel der Bundesregierung bis 2020: 10.000 MW, bis 2030: ca. 25.000 MW (= Investitionen von ca. 75 Mrd. €
Wind offshore Nordsee Karte 11.PRZ

59. Technische Herausforderung durch fluktuierende Erneuerbaren Energien
installierte Leistung 2009 installierte Leistung 2020+
ca. 25.700 MW Wind onshore ca. 35.000 MW Wind onshore
0 MW Wind offshore ca. 10.000 MW Wind offshore
ca. 9.800 MW Photovoltaik ca. 50.000 MW Photovoltaik
ca. 35.500 MW gesamt ca. 95.000 MW gesamt
Beispiel Stromnachfrage 25./26.12.2009 Netzhöchstlast in Deutschland ca. 75.000 MW
Netzhöchstlast Sommersonntag ca. 45.000 MW
60% Last-
deckung
durch Wind
Residuallast
Wichtige Randbedingungen:
1. Netzebenen
Solarstrom fällt vor allem im Niederspannungsnetz an (2009: 600.000 Anlagen).
Windstrom fällt im Mittel und Hochspannungsnetz an (2009: 21.000 Anlagen).
2. Kurzzeitige und saisonale Schwankungen
WM 14 01 11.PRZ

60. Technische Herausforderung durch fluktuierende Erneuerbaren Energien
Maßnahmen zum Ausgleich kurzfristiger Erzeugungsschwankungen
Redox flow-Batterie
Pumpspeicher
Quelle: MeRegio
Chancen liegen in
der Umsetzung sog. smart grids,
der Entwicklung, der Bereitstellung von Infrastruktur (z. B. Elektrotankstellen) und des
Managements von Elektromobilität (bis 2020 ca. 1 Mio. Elektrofahrzeuge)
dem Bau und der Bewirtschaftung von Speichern,
....
Kurzzeit EE Ausgleich 1.11.PRZ

61. Turbinenleistung: 1.400 MW
Investitionsvolumen: > 700 Mio. €
Arbeitsvermögen: 0,013 TWh
Bauzeit: 4,5 Jahre
Möglicher Baubeginn: 2014
Eröffnung des Raum-
ordnungsverfahrens: 9.4.2010
Pumpspeicher Atdorf 10.PRZ

62. Maßnahmen zum Ausgleich saisonaler Erzeugungsschwankungen
Beispiel: “Power to Gas”-Konzept
Hintergrund:
Im Jahr 2020 werden voraussichtlich mindestens
120 TWh Strom bzw. 20% des gesamten Strombedarfs
in Deutschland aus Wind und Photovoltaik erzeugt.
Zur zeitlichen Pufferung von Angebot und Nachfrage
reichen die bestehenden Speicherkapazitäten im
Stromnetz keinesfalls aus.
Speicherkapazität im Stromnetz: 0,07 TWh
(+ 0,006 TWh / 1 Mio. Batteriefahrzeuge)
⇒ Lösungsansatz: Verknüpfung von Strom- und Erdgasnetz
Speicherkapazität im Gasnetz: 191 TWh
(Verdoppelung geplant)
Wind_To_SNG_2010.ppt

63. Quelle: Focus, 15.3.2010
Power to Gas Focus 10.PRZ