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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
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
Energiekonzept BReg 2 10.PRZ
Wie schnell soll es weitergehen?




                                                      ?




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




 FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ
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
Die beiden Seiten der Wirtschaftlichkeit



                            Entwicklung      Entwicklung
                             der Kosten       der Kosten
                           konventioneller   Erneuerbarer
                              Energien         Energien




Lernkurven EE 1 10.PRZ
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
Die beiden Seiten der Wirtschaftlichkeit



                            Entwicklung      Entwicklung
                             der Kosten       der Kosten
                           konventioneller   Erneuerbarer
                              Energien         Energien




Lernkurven EE 1 10.PRZ
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
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
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
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
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
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
"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
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
"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
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
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
www.iea.org




IEA WEO 1 10.PRZ           IEA WEO 1 10.PRZ
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
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
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
Das europäische “Super Grid” –
                     Eine Vision der künftigen Stromversorgung




Desertec 10 en.ppt
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
2 Liter, Null Emissionen




                           2 Liter Null Emission 09.PRZ
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
Vergleich einer 100%-Versorgung mit Erneuerbaren bis 2050
mit dem Energiekonzept der Bundesregierung vom 28. September 2010




 FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ
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
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
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
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
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
Quelle: Focus, 15.3.2010




Power to Gas Focus 10.PRZ
“Power to Gas” – Konzept
          Speicherung von fluktuierender regenerativer Stromerzeugung

                                                       Strom-                                                                      Gas-
                                                        netz                                                                       netz


                                           Wind
                                                                                                 GuD /
                                                                                                 BHKW
                                           Sonne
                                                                                Wirkungsgrad „Strom zu Strom“ ca. 36%

                                                                                          VERSTROMUNG                                     Untergrund-
                                                                                                                                          gasspeicher
                                                                                      STROMSPEICHERUNG


                                                                                                                              H2
                                                                                              H2
                                                                           Elektrolyse /
                                                                           H2-Speicher                                        CH4
                                                                                                             Methanisierung
                                                               CO2                            CO2
                                             CO2                          CO2-Speicher



GuD:            Gas- und Dampfkraftwerk
BHKW:           Blockheizkraftwerk                             Strom                            H2                            SNG          Mobilität
EV:             Electric Vehicle
BEV:            Battery Electric Vehicle                  BEV                                      FCEV                        CNG-V
                                                                         Plug-In HEV                          Plug-In HEV
FCEV:           Fuel Cell Electric Vehicle
CNG-V:          Compressed Natural Gas Vehicle
Plug-In HEV: Plug-In Hybrid Electric Vehicle
                (especial: Plug-In Electric Drive Motor Vehicles / Range-Extended Electric Vehicle)


      Wind_To_SNG_2010.ppt
Batterie- oder (und) Brennstoffzellen-Antrieb?
                                               .... auf die Anwendung kommt es an.




BEV = battery electric vehicle
E-REV = extended range electric vehicle
FCEV = Brennstoffzellen-Fahrzeug




  Quellen:
  Daimler, General Motors


   Elektrofahrzeuge 11 10.PRZ
Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität und
             mögliche Entwicklung des Bestandes an Elektrofahzeugen
                                     50
                                                                        "Um im internationalen Wettbewerb
Bestand an Elektrofahrzeugen [Mio]




                                                                        zu bestehen, muss Deutschland
                                     40                                 zum Leitmarkt Elektromobilität werden..."

                                                                        Ziele
                                     30                                 2020: 1 Mio. Elektrofahrzeuge
                                                                        2030: >5 Mio. Elektrofahrzeuge
                                                                        2050: überwiegender Verkehr in Städten
                                     20
                                                                        "Der Weg zu einer weitgehend CO2-freien Mobilität
                                                                        muss konsequent weiter gegangen werden.
                                     10                                 Die Bundesregierung wird hierzu im Rahmen des
                                                                        Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität und
                                                                        darüber hinaus alle notwendigen Anstrengungen
                                                                        unternehmen."
                                      0
                                        50
                                        20




                                        40
                                        10




                                        30




                                        45
                                        35
                                       25
                                       15




                                     20
                                     20
                                     20
                                     20
                                     20




                                     20
                                     20
                                     20
                                     20




                                      Quelle: ZSW



                                     Elektrofahrzeuge Szenario 11.PRZ
Die Märkte der Zukunft sind "grün"
                                               - Chancen für Baden-Württemberg -




                                              Juli 2010                        September 2010
                                 4 große Themenfelder:
                                   Nachhaltige Mobilität
                                   Umwelttechnologie und Ressourceneffizienz
                                   Gesundheit und Pflege
                                   Embedded Systems und IT-Dienstleistungen.
                                 könnten bis 2020 zu einem Wachstum
                                 von 2,5%-3,0% p.a. führen.




EE BaWü Mc Kinsey Innovationsrat10.PRZ
Aus den Wahlprogrammen der Parteien zur Landtagswahl
                                Baden-Württemberg 2011
                                     "Den erneuerbaren Energien gehört die Zukunft.... Die Zielmarke von 20 Prozent ... im Jahr
                                     2020 ist für uns nur eine Untergrenze, die wir weit übertreffen wollen. Dazu werden wir ...
                                     das Energiekonzept 2020 ... zu einem umfassenden Konzept für das Zieljahr 2050
                                     weiterentwickeln. Bis zu diesem Zieljahr sollen die erneuerbaren Energien mindestens 80
                                     Prozent zur Energieerzeugung im Land beisteuern."

                                     "Unser Leitziel ist die Umstellung der Energieerzeugung auf 100 Prozent erneuerbare
                                     Energien. Besondere Chancen sehen wir dafür im dezentralen, wohnortnahen Ausbau
                                     der Energieerzeugung."

                                     "Bis 2020 wird der Anteil der Erneuerbaren Energien etwa 40 Prozent an der gesamten
                                     Bruttostromproduktion betragen. Im Jahr 2050 soll die gesamte in Baden-Württemberg
                                     produzierte Strommenge aus Erneuerbaren Energien stammen."

                                    "Die wichtigste Strategie, um die Versorgung Deutschlands mit Energie für die Zukunft
                                    sicherzustellen, bleibt ein breiter Mix aus erneuerbarer Energie, Kernkraft, Öl, Kohle und Gas."


                                    "Die Energieversorgung der Zukunft muss ausschließlich auf einer intelligenten Mischung
                                    erneuerbarer Energien basieren.... Wir wollen, dass bis zum Jahr 2035 die gesamte
                                    Stromerzeugung in Baden-Württemberg ausschließlich mit erneuerbaren Energien erfolgt."




Wahlprogramme Parteien BaWü 2011 11.PRZ
100%-Erneuerbare-Energien-
        Regionen
Kriterien
     Gesamtbilanz: Ist-Zustand, Ziele, Handlung
     auf dem Weg zur Vollversorgung mit
     Erneuerbaren Energien
     Keine Insellösung (Netzverbund)
     Dynamisches Wachstum
     .....




                                                  100%-EE-Regionen
                                                  Starterregionen




                                                       Quelle: Moser, deENet, Stand 09/2010



100 Prozent Kommunen 11.PRZ
Wir werden nicht an unseren
                     Zielen gemessen, sondern an
                           unseren Erfolgen!




EEG Fazit 1 10.PRZ

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A präsentation staiss mannheim 20 02 2011 dokumentation.frithjof staiss1

  • 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
  • 4. Wie schnell soll es weitergehen? ? www.bmwi.de www.fvee.de FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ
  • 5. Vergleich einer 100%-Versorgung mit Erneuerbaren bis 2050 mit dem Energiekonzept der Bundesregierung vom 28. September 2010 FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ
  • 6. 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
  • 7. Die beiden Seiten der Wirtschaftlichkeit Entwicklung Entwicklung der Kosten der Kosten konventioneller Erneuerbarer Energien Energien Lernkurven EE 1 10.PRZ
  • 8. 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
  • 9. Die beiden Seiten der Wirtschaftlichkeit Entwicklung Entwicklung der Kosten der Kosten konventioneller Erneuerbarer Energien Energien Lernkurven EE 1 10.PRZ
  • 10. 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
  • 11. 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
  • 12. 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
  • 13. 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
  • 14. 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
  • 15. 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
  • 16. "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
  • 17. 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
  • 18. "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
  • 19. 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
  • 20. 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
  • 21. www.iea.org IEA WEO 1 10.PRZ IEA WEO 1 10.PRZ
  • 22. 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
  • 23. 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
  • 24. 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
  • 25. Das europäische “Super Grid” – Eine Vision der künftigen Stromversorgung Desertec 10 en.ppt
  • 26. 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
  • 27. 2 Liter, Null Emissionen 2 Liter Null Emission 09.PRZ
  • 28. 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
  • 29. Vergleich einer 100%-Versorgung mit Erneuerbaren bis 2050 mit dem Energiekonzept der Bundesregierung vom 28. September 2010 FVEE vs Energiekonzept BReg 1 10.PRZ
  • 30. 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
  • 31. 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
  • 32. 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
  • 33. 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
  • 34. 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
  • 35. Quelle: Focus, 15.3.2010 Power to Gas Focus 10.PRZ
  • 36. “Power to Gas” – Konzept Speicherung von fluktuierender regenerativer Stromerzeugung Strom- Gas- netz netz Wind GuD / BHKW Sonne Wirkungsgrad „Strom zu Strom“ ca. 36% VERSTROMUNG Untergrund- gasspeicher STROMSPEICHERUNG H2 H2 Elektrolyse / H2-Speicher CH4 Methanisierung CO2 CO2 CO2 CO2-Speicher GuD: Gas- und Dampfkraftwerk BHKW: Blockheizkraftwerk Strom H2 SNG Mobilität EV: Electric Vehicle BEV: Battery Electric Vehicle BEV FCEV CNG-V Plug-In HEV Plug-In HEV FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle CNG-V: Compressed Natural Gas Vehicle Plug-In HEV: Plug-In Hybrid Electric Vehicle (especial: Plug-In Electric Drive Motor Vehicles / Range-Extended Electric Vehicle) Wind_To_SNG_2010.ppt
  • 37. Batterie- oder (und) Brennstoffzellen-Antrieb? .... auf die Anwendung kommt es an. BEV = battery electric vehicle E-REV = extended range electric vehicle FCEV = Brennstoffzellen-Fahrzeug Quellen: Daimler, General Motors Elektrofahrzeuge 11 10.PRZ
  • 38. Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität und mögliche Entwicklung des Bestandes an Elektrofahzeugen 50 "Um im internationalen Wettbewerb Bestand an Elektrofahrzeugen [Mio] zu bestehen, muss Deutschland 40 zum Leitmarkt Elektromobilität werden..." Ziele 30 2020: 1 Mio. Elektrofahrzeuge 2030: >5 Mio. Elektrofahrzeuge 2050: überwiegender Verkehr in Städten 20 "Der Weg zu einer weitgehend CO2-freien Mobilität muss konsequent weiter gegangen werden. 10 Die Bundesregierung wird hierzu im Rahmen des Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität und darüber hinaus alle notwendigen Anstrengungen unternehmen." 0 50 20 40 10 30 45 35 25 15 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Quelle: ZSW Elektrofahrzeuge Szenario 11.PRZ
  • 39. Die Märkte der Zukunft sind "grün" - Chancen für Baden-Württemberg - Juli 2010 September 2010 4 große Themenfelder: Nachhaltige Mobilität Umwelttechnologie und Ressourceneffizienz Gesundheit und Pflege Embedded Systems und IT-Dienstleistungen. könnten bis 2020 zu einem Wachstum von 2,5%-3,0% p.a. führen. EE BaWü Mc Kinsey Innovationsrat10.PRZ
  • 40. Aus den Wahlprogrammen der Parteien zur Landtagswahl Baden-Württemberg 2011 "Den erneuerbaren Energien gehört die Zukunft.... Die Zielmarke von 20 Prozent ... im Jahr 2020 ist für uns nur eine Untergrenze, die wir weit übertreffen wollen. Dazu werden wir ... das Energiekonzept 2020 ... zu einem umfassenden Konzept für das Zieljahr 2050 weiterentwickeln. Bis zu diesem Zieljahr sollen die erneuerbaren Energien mindestens 80 Prozent zur Energieerzeugung im Land beisteuern." "Unser Leitziel ist die Umstellung der Energieerzeugung auf 100 Prozent erneuerbare Energien. Besondere Chancen sehen wir dafür im dezentralen, wohnortnahen Ausbau der Energieerzeugung." "Bis 2020 wird der Anteil der Erneuerbaren Energien etwa 40 Prozent an der gesamten Bruttostromproduktion betragen. Im Jahr 2050 soll die gesamte in Baden-Württemberg produzierte Strommenge aus Erneuerbaren Energien stammen." "Die wichtigste Strategie, um die Versorgung Deutschlands mit Energie für die Zukunft sicherzustellen, bleibt ein breiter Mix aus erneuerbarer Energie, Kernkraft, Öl, Kohle und Gas." "Die Energieversorgung der Zukunft muss ausschließlich auf einer intelligenten Mischung erneuerbarer Energien basieren.... Wir wollen, dass bis zum Jahr 2035 die gesamte Stromerzeugung in Baden-Württemberg ausschließlich mit erneuerbaren Energien erfolgt." Wahlprogramme Parteien BaWü 2011 11.PRZ
  • 41. 100%-Erneuerbare-Energien- Regionen Kriterien Gesamtbilanz: Ist-Zustand, Ziele, Handlung auf dem Weg zur Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien Keine Insellösung (Netzverbund) Dynamisches Wachstum ..... 100%-EE-Regionen Starterregionen Quelle: Moser, deENet, Stand 09/2010 100 Prozent Kommunen 11.PRZ
  • 42. Wir werden nicht an unseren Zielen gemessen, sondern an unseren Erfolgen! EEG Fazit 1 10.PRZ