Vortragsfolien - Hochschule Emden/Leer

Wie erneuerbare Energien wirtschaftliche und politische Gewichte in Deutschland verschieben
Hartmut Graßl
Max‐Planck‐Institut für Meteorologie, Hamburg
Vortrag an der Hochschule Emden/Leer
Johannes a Lasco‐Bibliothek, 29. September 2015
Elektrischer Strom stammt schon zu einem Drittel aus Erneuerbaren
September 2015: Die Mittagsspitzen werden von der Fotovoltaik bedient
Wir exportieren fast immer, meist ca. 10 GW
Die Reihung lautet: Wind, Sonne, Bioenergie, Wasserkraft
Fast jedes Tiefdruckgebiet macht den Strom an der Börse sehr billig
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Gliederung
Die physikalischen Randbedingungen sind immer wichtig!
‐ Der globale Klimawandel
‐ Wie begrenzt ist die Nutzung der Windenergie?
Warum lebt man in Deutschland überwiegend im Wohlstand?
Welche Energieinfrastruktur hatten wir vor 25 Jahren, und heute? Was steht als Energieträger zur Verfügung?
Welche Chancen hat dabei das nördliche Niedersachsen?
Wie sollten wir die nahe Zukunft gestalten?
Was ist Klima?
Die Weltorganisation für Meteorologie
(WMO) in Genf hat definiert: „Klima ist
die Synthese des Wetters bei Beobach‐
tung über mindestens 30 Jahre.“
Die statistische Analyse muss dabei auch die
Häufigkeitsverteilungen aller gemessenen
Klimaparameter mit angeben.
Greenhouse Earth
Icehouse Earth
(Tropical temperatures (Global climate when ice ages are possible)
may reach poles)
Warm period
Stadial
(cooler period in an Holozän
Interglacial like the Anthropozän
Little Ice Glacial
Interglacial
Age)
and
Interstadial
(warmer period within a Glacial)
Temperaturdifferenz nur 4 bis 5°C
Snowball Earth
(Earth's surface became nearly or entirely frozen over)
Did it exist 670 Mill years ago?
Cold period
Treibhausgaszunahme
IPCC,2013
Globale Temperaturänderung
Kein Klimaschutz
2°C‐Ziel IPCC WG I (2013)
Eine neue zentrale Frage für die Klimawissenschaft:
Wie lange hält der erhöhte Treibhauseffekt an?
In der Klimageschichte der letzten Million Jahre galt:
Eine Erwärmung von 1°C ist gleichbedeutend mit etwa 20 m Meeresspiegelanstieg bei über Jahrtausende anhaltendem Antrieb
Dass möglichst wenig davon in den kommenden Jahrhunderten realisiert wird, ist in unserer Hand
Sea level rise and more severe droughts in
the mediterranean climate zones and parts
of the outer tropics stimulate people to
flee, often lead to political conflicts and to
further refugees.
Meeresspiegelanstieg und zunehmende
Dürre in den Mittelmeerklimazonen und
Teilen der äußeren Tropen führen zur Flucht
und auch zu politischen Wirren und diese
zu weiterer Flucht.
IPCC 2013/14; Synthesebericht 2. November 2014
Die Erwärmung des Klimasystems ist
eindeutig und es ist äußerst wahrscheinlich,
dass der menschliche Einfluss die Haupt‐
ursache der beobachteten Erwärmung seit
Mitte des 20. Jahrhunderts war. Die bereits
heute eingetreten Klimaänderungen haben
weit verbreitete Auswirkungen auf Mensch
und Natur.
Wie begrenzt ist das Potenzial der Windenergie?
Luftdruck, Windrichtung und Stetigkeit des Windes im Januar
Emden bekommt überwiegend Südwestwind und die Stetigkeit ist wenig ausgeprägt
Einstrahlung von der Sonne
Unterschiedliche Erwärmung
Kinetische Energie
Dissipation kinetischer Energie über Land
Nutzbare Windenergie
Von der Sonnenenergie bis zur nutzbaren Windenergie Miller et al. 2011
Überführung kinetischer Energie in Wärme (Dissipation turbulenter kinetischer Energie)
Über dem Land; siehe unterschiedliche Skala; Miller et al. 2011
Miller et al. 2011
To avoid global climate
change by wind energy use
comparable to a doubling
of CO2 not more than 21
TW can be harvested, just
above present energy
throughput of mankind
Li und Lehner (2013)
Bremsung des Windes durch Alpha Ventus
Miller et al. 2011
Which power flux density can be
harvested from a large scale wind energy park? Only less than 1 W/m²
Miller et al. 2015, PNAS
The reason:
Turbulent mixing from the upper part of the
planetary boundary layer
Warum lebt man in Deutschland überwiegend im Wohlstand?
Basis für den Wohlstand der Mehrheit der Bürger eines Landes (Gini‐Koeffizient <40%)
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ausreichend Wasser für die Land‐ und Forstwirtschaft sowie die Industrie
einigermaßen funktionierende Demokratie
unabhängige Rechtssprechung hohe mittlere Bildung
Arbeitsplatz bei Temperaturen mit Aktivitätsmöglichkeit (<27°C)
(Begehrter Rohstoff)
Weltweite Verteilung des GINI‐Koeffizienten in %
(als Maß für die Einkommensverteilung)
Wikipedia 2015
• Welche Energieinfrastruktur hatten wir vor 25 Jahren, und heute? Einige Parameter der Energieinfrastruktur 1990:
• Emissionen in der DDR über 20 Tonnen Kohlendioxid pro Bürger und Jahr
• Emissionen in der Bundesrepublik etwa 11 Tonnen pro Bürger und Jahr
• Wasserkraft liefert in der Bundesrebublik bei vollem Ausbau ca. 4% Anteil an elektrischem Strom
• Energiegenossenschaften gibt es kaum
• Kohlekraftwerke und Kernkraftwerke sind die Hauptsäulen
2015 :
• Die erneuerbaren Energien tragen im Stromsektor ein Drittel bei
• Die Verbrauchsspitze um Mittag wird von der Fotovoltaik bedient
• Die Haupthürde für die Energiewende ist ein meteorologisches Phänomen: Hochdrucklage Mitteleuropa von Ende November bis Ende Januar
• Die Energiewende ist je nach Standpunkt ein global bewundertes oder ein hoffentlich scheiterndes Experiment jeweils mit globaler Wirkung
• Die Emissionen pro Kopf sind bei etwa 9 Tonnen Kohlendioxidäquivalent • Fast die Hälfte des elektrischen Stroms aus erneuerbaren Energien ist in Bürgerhand
• Die überholten Geschäftsmodelle der großen Versorger schwächen dieselben sehr stark
Was steht als Energieträger zur Verfügung?
Rangliste der technischen Potenziale Erneuerbarer Energiequellen
Ranking of technical potentials of renewable energy types
Energiequelle
Globaler Mittelwert
Deutschland/Germany
Sonne
Sun
~ 165
~ 110
stark schwankend, nur tagsüber;
strongly varying, daytime only
Wind
~ 2-3
~ 2-3
unregelmäßig,Tag und Nacht;
variable, day and night
Biomasse
Biomass
~ 0,1
< 0,3
Gedüngter Maisacker
<0,5
Zuckerrohr
Tiefe Geothermie
Deep Geothermal Energy
~ 0,1
~ 0,08
Gezeiten
Tides
<< 0,1
Hydropower
Wasserkraft
<0,01
Ozeanwellen
Ocean waves
< 0,1
Energieflussdichte heute
Energy flux density today
< 0,03
~ 1,5
Energieflussdichte in 2050
Energy flux density in 2050
< 0,06
< 1.5
0,02
Angebotstyp/Type of offer
steuerbar, jedoch großer
Flächenverbrauch, Konkurrenz zur
Nahrungsmittelerzeugung;
manageable, but low energy flux density,
competition with food production
kontinuierlich, risikohafte Erkundung
continuous, risky exploration
regelmäßig, jedoch alternierend, nur
wenige Küstenabschnitte;
regularly alternating, only few coastal
areas
Umweltschäden oft nicht klein
Environmental damages often
considerable
unregelmäßig, fast wie Wind, küstennah;
irregular, nearly as wind, coastal areas
Globale Mittelwerte der Energieflussdichten an der Erdoberfläche, in Watt pro Quadratmeter (Wm‐2), für verschiedene Quellen, gereiht nach Bedeutung; zum Vergleich sind auch aktuelle Werte des Energieversorgungssystems mit angegeben.
Die Energiewende in Deutschland
Was ist die Energiewende?
Die Abkehr von den fossilen Brennstoffen und der Kernenergienutzung für zivile Zwecke und deren Ersatz durch erneuerbare Energieträger im wesentlichen bis 2050.
Der Beschluss des Deutschen Bundestages vom Oktober 2010 bis 2050 über 80 Prozent erneuerbare Energieträger einzusetzen ist in seinen Grundpfeilern erhalten geblieben, der Ausstieg aus der Kernenergie ist am 30. Juni 2011 allerdings hinzugekommen und macht daraus ein hehreres Ziel.
Haupthürden für die Energiewende in Deutschland
1. Physikalische Randbedingung: blockierende Hochdrucklage Mitteleuropa (bis zu 10 Tagen Dauer) von Ende November bis Ende Januar
2. Daraus folgende zweite Randbedingung: Speichermöglichkeit über Tage und Wochen sowie mindestens mitteleuropäische Transportnetze
3. Aus beiden folgende ökonomische Randbedingung (Optimierungsaufgabe): möglichst geringe Kosten für die Energieeinheit
4. Aus allen vorherigen folgende weitere Forderung: generelle Steigerung der Energieeffizienz und Energie‐
einsparung durch individuelle Lebensstiländerung Welche Chancen hat dabei das nördliche Niedersachsen?
Die Abhängigkeit von Pionieren
Dank Aloys Wobben, der schon 1984 Enercon für die
Windenergienutzung startete und dank einiger den
Druck der Bevölkerung ernst nehmender und damit
vorausschauender Politiker der Regierungen Kohl und
Schröder ist die Enercon GmbH der größte deutsche
Hersteller von Windkraftanlagen geworden. Am
Stammsitz in Aurich befindet sich auch das größte
Produktionswerk. Nach dem Umsatz ist Enercon das
größte Unternehmen mit Sitz in Ostfriesland und das
zwölftgrößte in Niedersachsen. Mit mehr als 22.000
installierten Windenergieanlagen bei einer installierten
Nennleistung von über 32,9 Gigawatt in über 30 Ländern
zählt Enercon zu den weltweit führenden in der Branche
und zwar im Jahre 2013 mit einem Marktanteil von
9,8 % weltweit.
Wie dezentral ist die
erneuerbaren Energien?
Versorgung
mit
„47 % der installierten Leistung der erneuerbaren
Energieanlagen mit insgesamt 73 GW sind in
Bürgerhand“, sagt der Bundesverband Erneuerbare
Energie (BEE), der die Interessen von 30 Verbänden und
Organisationen mit 30 000 Einzelmitgliedern vertritt. Dies
entspricht 371 400 Arbeitsplätzen und mehr als 3
Millionen Kraftwerksbetreibern.
BEE September 2015
Folgerung: Niedersachsen wird sowohl von der
dezentralen als auch der zentralen Windenergienutzung
profitieren, weil Windenergienutzung an Land und auf See
dezentral bzw zentral am besten funktioniert
So wenig Arbeitslose wie noch nie im Juni 2015
Modifiziert nach Maria Berentzen, OZ
Ostfriesland - Die Freude bei der Agentur für Arbeit ist groß:
Die Arbeitslosenquote in Ostfriesland ist weiter gesunken –
und zwar auf 6,1 Prozent. „Eine so niedrige Quote gab es in
Ostfriesland jedenfalls nicht, so lange ich mich erinnern
kann“, sagt Manfred Gardemann, Geschäftsführer bei der
Agentur für Arbeit in Emden-Leer.
Manfred Gardemann sieht aber auch Handlungsbedarf bei
Jugendarbeitslosigkeit und auch der Vermittlung von
Menschen im Sozialgesetzbuch II („Hartz IV“) fallen.
„Ostfriesland hat sich aus einer ehemaligen Krisenregion
heraus richtig gut entwickelt.“
(Wie sich die Zeiten ändern: 1974 hat Nina Grunenberg in
„Die Zeit“ geschrieben: Mit einer Arbeitslosenquote von 5,2
Prozent liegt der Bezirk Emden heute an der Spitze in der
Bundesrepublik (Durchschnittsquote 2,2 Prozent).
Die geplanten werden bei weiterer Gültigkeit des EEG in der jetzigen Form wohl nicht mehr gebaut
Einfache Tendenzvorhersagen
1. Elektrischer Strom wird immer bedeutender für die
Energieversorgung, so dass stromerzeugende erneuer‐
bare Energieanlagen eine vergrößerte Spielwiese
bekommen
2. Die besonders harten Energienüsse sind Straßengüter‐
und Flugverkehr
3. Die Energiereduktion für das Heizen von Gebäuden ist
schlicht eine Frage der Gesetzgebung mit Anreiz‐
systemen
4. Geld für die Forschung zu erneuerbaren Energien wird
andere Energieforschungssektoren überflügeln, so dass
die
Energie
aus
erneuerbaren
Energieträgern
ökonomisch wird, auch weil der Emissionshandel
wenigstens etwas Internalisierung bringt
In 2014, for the first time, investments
in renewable energy systems
surmounted those for fossil fuels
2014 überstiegen weltweit erstmals die Investitionen in erneuerbare Energieanlagen diejenigen für
fossile Energieträger
Auch für Ostfriesland wird bei COP21 viel entschieden:
Menschen können intelligenter entscheiden, wenn ein
Problem verstanden ist. Das gilt auf jeden Fall für den
Klimawandel. Deshalb kann bei COP21 in Paris im
Dezember 2015 auch für die hiesige Region viel Positives
geschehen. Was sollte das Paris‐Protokoll enthalten?
• Die Bekräftigung des 2°C ‐Zieles
• Emissionsreduktion für Industrie‐ und Schwellenländer
• 100 Milliarden USD pro Jahr für die Anpassung an die Klimaänderungen in den Entwicklungsländern • REDD+ für den Schutz der großen Wälder
• Global er Emissionshandel für Kohlendioxidäquivalente in Anlehnung an das Kyoto‐Protokoll

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