DESERTEC - Erneuerbarer und gut regelbarer Strom aus der Wüste
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DESERTEC -Erneuerbarer und gut regelbarerStrom aus der Wüste
Franz TriebDLR-Institut für Technische Thermodynamik
Deutscher Rat für Landespflege e.V.Berlin, 28.09.2012
www.DLR.de • Folie 1
Elektrizität gewinnt man aus …
Kohle, Braunkohle Erdöl, Erdgas Kernspaltung, KernfusionWasserkraft Biomasse Solarthermische Kraftwerke Geothermie (EGS)Windenergie PhotovoltaikWellen / Gezeiten
…ideal gespeichertenEnergieträgern
…fluktuierenden Energieträgern
…speicherbarenEnergieträgern
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Lebenszyklus Treibhausgasemissionen
http://www.erneuerbare-energien.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/44732.phpBMU 2011
Biomasse (0-1)
Windkraft (5-50)
Geothermie (0-1)
Wasserkraft (0-50)
Solar (10-250)
Max
Min
Stromertragin GWh/km²/a
Erneuerbare Energiepotenziale in EUMENA
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Nachhaltige Stromversorgung:
sicherverschiedene, sich ergänzende Quellen und ReservenLastdeckung nach Bedarflangfristig verfügbare Ressourcenbereits sichtbare und zeitnah ausbaubare Technologie
kostengünstigniedrige Kostenkeine langfristigen Subventionen
umwelt- und sozial kompatibelgeringe EmissionenKlima- und Umweltschutzgeringe Risikenfairer Zugang
HGF Studie 2001 „Global zukunftsfähige Entwicklung“
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Stromversorgung Europa (TRANS-CSP Studie)
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Stro
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Import SolarPhotovoltaikWindGeothermieWasserkraftBiomasseWellen/Gez.Solarth. KWÖl ErdgasKohlenKernenergie
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Deutschland 2050: 90% EE Szenario auf der Basis überwiegend volatiler erneuerbarer Energiequellen373 GW + 40 GW NTC u. HGÜ
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26.7 27.7 28.7 29.7 30.7 31.7 1.8 2.8
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(MW
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Datum Sommerwoche
PhotovoltaikWind OffshoreWind OnshoreGasturbinenWasserstoffspeicherPumpspeicherImport SolarstromImport WasserkraftGeothermieEnergiepflanzenBiomasseabfälleLaufwasserkraftGuD-KraftwerkeKohlekraftwerkeKernkraftwerkeBraunkohlekraftwerkeElektrische Last
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3.12 4.12 5.12 6.12 7.12 8.12 9.12 10.12
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Datum Winterwoche
PhotovoltaikWind OffshoreWind OnshoreGasturbinenWasserstoffspeicherPumpspeicherImport SolarstromImport WasserkraftGeothermieEnergiepflanzenBiomasseabfälleLaufwasserkraftGuD-KraftwerkeKohlekraftwerkeKernkraftwerkeBraunkohlekraftwerkeElektrische Last
EnergieträgerInstallierte
Leistung
Pro Jahr gelieferte
StrommengeMittlere
AuslastungMW TWh/a h/a
Fluktuierend / Erneuerbar 235500 551.3Photovoltaik 100000 98.9 989Wind Onshore 70000 156.4 2235Wind Offshore 60000 257.7 4295Laufwasserkraft 5500 38.2 6951
Regelbar / Erneuerbar 8000 37.9Biomasseabfälle, Müll 4000 22.1 5515Holz, Energiepflanzen, Biogas 4000 15.9 3964Geothermie 0.0 0Import Wasserkraft per HGÜ 0.0 0Import Solarstrom per HGÜ 0.0 0
Fossil / Nuklear 90000 56.4Gasturbinenkraftwerke 90000 56.4 627Kohlekraftwerke 0 0.0 0GuD und BHKW 0 0.0 0Kernkraftwerke 0 0.0 0Braunkohlekraftwerke 0 0.0 0
Speicher und Netztransfer 80000 48.7Pump-und Druckluftspeicher 20000 15.7 785H2-Speicher Leistung 20000 13.8 688H2-Speicher Kapazität (Tage) 1Netztransferkapazität (NTC) 40000 19.3 482Gesamter Kraftwerkspark 373500 579 1551
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Deutschland 2050: 90% EE Szenario auf der Basis volatiler und regelbarer erneuerbarer Energiequellen225 GW + 29 GW NTC u. HGÜ
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26.7 27.7 28.7 29.7 30.7 31.7 1.8 2.8
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)
Datum Sommerwoche
PhotovoltaikWind OffshoreWind OnshoreGasturbinenWasserstoffspeicherPumpspeicherImport SolarstromImport WasserkraftGeothermieEnergiepflanzenBiomasseabfälleLaufwasserkraftGuD-KraftwerkeKohlekraftwerkeKernkraftwerkeBraunkohlekraftwerkeElektrische Last
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3.12 4.12 5.12 6.12 7.12 8.12 9.12 10.12
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(MW
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Datum Winterwoche
PhotovoltaikWind OffshoreWind OnshoreGasturbinenWasserstoffspeicherPumpspeicherImport SolarstromImport WasserkraftGeothermieEnergiepflanzenBiomasseabfälleLaufwasserkraftGuD-KraftwerkeKohlekraftwerkeKernkraftwerkeBraunkohlekraftwerkeElektrische Last
EnergieträgerInstallierte
Leistung
Pro Jahr gelieferte
StrommengeMittlere
AuslastungMW TWh/a h/a
Fluktuierend / Erneuerbar 117500 288.1Photovoltaik 45000 44.5 989Wind Onshore 40000 89.4 2235Wind Offshore 27000 116.0 4295Laufwasserkraft 5500 38.2 6951
Regelbar / Erneuerbar 35000 220.2Biomasseabfälle, Müll 4000 30.0 7502Holz, Energiepflanzen, Biogas 7000 49.8 7112Geothermie 4000 30.2 7547Import Wasserkraft per HGÜ 4000 25.8 6462Import Solarstrom per HGÜ 16000 84.3 5271
Fossil / Nuklear 65000 54.4Gasturbinenkraftwerke 65000 54.4 837Kohlekraftwerke 0 0.0 0GuD und BHKW 0 0.0 0Kernkraftwerke 0 0.0 0Braunkohlekraftwerke 0 0.0 0
Speicher und Netztransfer 16000 3.1Pump-und Druckluftspeicher 7500 1.9 255H2-Speicher Leistung 0 0.0 0H2-Speicher Kapazität (Tage) 0Netztransferkapazität (NTC) 8500 1.1 135Gesamter Kraftwerkspark 225000 561 2494
Technische Voraussetzungen für die Energiewende
1. Kurzfristig: Ausgleich variabler erneuerbarer Quellen durch gut regelbare Kraftwerke auf der Basis fossiler Brennstoffe.
2. Mittelfristig: gut regelbare Kraftwerke auf der Basis erneuerbarer Energiequellen bis spätestens 2020 erschließen oder importieren: Speicherwasserkraft, Biomasse, Geothermie, regelbarer Solarstrom.
3. Einsatz aller weiteren verfügbaren Flexibilitätsoptionen wie Lastmanagement, Netzausbau, Stromspeicher, Power-to-Gas, usw.
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Sekundenreserve
Regelleistung nach Bedarf
Kraft-Wärme-Kopplung für Wasserentsalzung, Kälte, Fernwärme, Industrie
Brenn-stoff
Kraftwerk(z.B.
Dampfturbine)Dampf
Strom
Prinzip eines konventionellen Kraftwerks
KonzentrierendeSolarkollektoren
(Spiegel)Wär-me
Therm. Energie-Speicher
Sonnenenergie ersetzt Brennstoff
Prinzip eines solarthermischen Kraftwerks
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http://de.wikipedia.org/wiki/Andasol
ANDASOL 1+2, Guadix, Spanien, je 50 MW, 7 Std. Speicher3500 Volllaststunden pro Jahr
2009
2010
www.DLR.de • Folie 12
GemasolarSevilla, Spanien20 MW15 Std. Speicher5500 Volllast-stunden pro Jahr
2011
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Die ganzjährige Verfügbarkeit solarthermischer Kraftwerke ist nur in MENA hoch genug, um jederzeit Strom nach Bedarf liefern zu können
Auslegung:GrundlastSolarbetrieb
MENA Vorteile:SonnentageSonnenstand
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Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
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Ägypten Spanien Deutschland
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Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung in China
http://www.abb.com http://www.siemens.com
Spannung: ± 800.000 VoltLeistung: 6400 MegawattQuelle: WasserkraftVerluste: 7%Bauzeit: 2009 - 2011Kosten HGÜ: 400 €/kWKosten WK: 4000 €/kW
2070 km
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Schrittweise Konkretisierung des DESERTEC Konzepts seit 2007: Flexibler Solarstrom und zusätzliche Energiekorridore für Europa
Energy Policy 42 (2012) 341-353
Import Country Start Point End PointNet Import Electricity
Total Length
TWh/a kmGermany / Morocco #1 Karlsruhe, Germany 23,0 2.917 Denmark Morocco #2 Jülich, Germany 24,5 2.455
Tunisia #1 Mainz, Germany 23,6 2.160 Algeria #1 Hannover, Germany 24,1 2.851 Algeria #2 Munich, Germany 24,9 1.998
France Morocco #1 Paris, France 18,7 2.306 Morocco #2 Paris, France 19,8 1.939 Tunisia #1 Paris, France 21,3 2.195 Algeria #1 Lion, France 25,3 1.847 Algeria #2 Lion, France 24,6 2.208
United Morocco #1 London, UK 18,5 2.643 Kingdom Morocco #2 London, UK 22,4 2.304
Algeria #1 Newcastle, UK 24,3 2.748
Spain Morocco #2 Madrid, Spain 20,7 964 Algeria #1 Zaragoza, Spain 24,2 1.178
Italy Algeria #2 Milano, Italy 20,1 1.587 Tunisia #1 Firence, Italy 19,3 1.432 Libya #1 Roma, Italy 20,6 1.761
Poland Egypt #1 Warszaw 18,9 3.525 Jordan #1 Warszaw 18,1 3.500 Egypt #2 Warszaw 22,1 3.817 Saudi Arabia #1 Warszaw 23,8 3.586
Turkey Jordan #1 Ankara, Turkey 19,3 2.255 Saudi Arabia #1 Ankara, Turkey 20,0 2.310 Saudi Arabia #1 Ankara, Turkey 20,6 2.310
Czech Algeria #2 Prague, Czech Republic 19,5 2.230 Republic Libya #1 Prague, Czech Republic 19,0 2.154
Belgium Morocco #1 Brussels, Belgium 19,0 2.612 Netherlands Morocco #2 Appledorn, Netherlands 22,1 2.462
Romania Jordan #1 Bukarest, Romania 15,8 2.502 Algeria #2 Bukarest, Romania 18,8 2.918
Greece / Bulgaria Egypt #2 Sophia, Bulgaria 21,5 2.849
Hungary / Slowakia Libya #1 Budapest, Hungary 24,7 2.254
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2022: Marrakech-Karlsruhe, 2917 km, 32 Mrd.€, 23 TWh/a, 12 ct/kWh (5% Realzins, 40 a)
Kosten 2020-2050 Wind / PV
€-cent2010/kWh
Kosten 2020-2050
DESERTEC€-cent2010/kWh
Erzeugung 3-6 / 5-10 5-15Ext. Speicher 0-25 * 0 / internExt. Backup 0-15 * 0 / internExt. Netzkosten 0-5 * 0 / internFernübertragung 0-4 1-2Gesamtkosten: 3-20 / 5-40 6-12
Kostenvergleich Windkraft, Photovoltaik und DESERTEC:Sind Wind und PV wirklich billiger?
Quellen: AT Kearney, IER, eigene Berechnungen* Zusatzkosten steigen mit dem jeweiligen Anteil an der Versorgung, nicht voll additiv
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(artist view created withGoogle Earth)
Energie,Wasser,Nahrung, Arbeit und Einkommen
(Lebensraum)
für weitere 300 Mio. Menschen in MENA
nachLampedusa?
in die Wüste?
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Politische Voraussetzungen für Solarimporte
1. Politischer Wille in einer wirtschaftlich starken Importregion (Grund: flexible erneuerbare Energie) und in einer verläßlichen Exportregion (Grund: neuer Lebensraum in der Wüste).
2. Zustimmung der Transitländer (gemeinsame Entwicklung und Kooperation in EUMENA für Energie und Wasser analog zur Montan-Union für Stahl und Kohle).
3. Geeignete (sichere) politische, rechtliche und wirtschaftliche Rahmenbedingungen für Investoren und Industrie.
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www.DLR.de • Folie 20
Initiativen:
DESERTEC Foundation (2009)www.desertec.org
Industrieinitiative (2009)www.dii-eumena.com
Industrieinitiative (2010)www.medgrid-psm.com
Netzwerk von Netzwerken (2012)www.res4med.org
Studie zu EU Direktive Art. 9 (2012-2015)website noch nicht in Betrieb