Eine Veranstaltungsreihe der CDU-Fraktion des Sächsischen Landtages
Regenerative Energien – Lösung des Energieproblems? Schriftenreihe zu Grundlagen, Zielen und Ergebnissen der parlamentarischen Arbeit der CDU-Fraktion des Sächsischen Landtages
8. September 2012
Inhaltsverzeichnis
Einführung
2
Steffen Flath MdL Vorsitzender der CDU-Fraktion des Sächsischen Landtages
„Regenerative Energien – Lösung des Energieproblems?“
3 – 42
Prof. Dr. Georg Unland Sächsischer Staatsminister der Finanzen und Eh. Rektor der TU Bergakademie Freiberg
1
Einführung Steffen Flath MdL
Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Freunde des Johann-Amos-ComeniusClub, es ist eine gute Tradition, dass wir zum Tag der Sachsen eine Veranstaltung des Johann-Amos-Comenius Clubs durchführen. Diesmal findet der Tag in Freiberg statt und das bereits zum zweiten Mal. Wir hatten uns wiederum ein hochaktuelles spannendes Thema ausgesucht: Energie. Energie passt zu Freiberg und auch zu unserem Referenten; wenngleich unser Referent heute Verantwortung als Staatsminister für Finanzen für unseren Freistaat Sachsen trägt. Professor Unland ist aber nicht da, um über Finanzen zu sprechen sondern zu Energiefragen – zu regenerativen Energien. Man kann schon über den Begriff streiten. Energie kann man nicht gewinnen, sondern nur umwandeln. Aus Öl, aus Gas, aus Kohle und auch über ande-
2
re Möglichkeiten sind wir gut beraten, nachzudenken. Wir haben in Deutschland die sogenannte Energiewende ausgerufen. Ganz gleich was wir davon halten. Wir haben sie umzusetzen. Das wird eine große Herausforderung. Professor Unland ist wahrlich gut für unser Thema geeignet. Seit 1993 lehrte er als Hochschullehrer an der hiesigen Universität und leitete sie bis 2008. Dabei ist Vorbildliches für Freiberg und unseren Freistaat entstanden. Seinen Vortrag stellen wir Ihnen diesmal als Präsentation zur Verfügung. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre.
Steffen Flath MdL
„Regenerative Energien – Lösung des Energieproblems?“
Prof. Dr. Georg Unland Sächsischer Staatsminister der Finanzen und eh. Rektor der TU Bergakademie Freiberg
3
4
Lรถsung des Energieproblems?
Regenerative Energien -
5
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
6
Energie ≙ gespeicherte Arbeit [J] , [Ws]
kann nur genutzt und gewandelt werden.
Energie
kann weder erzeugt noch verbraucht werden,
Energie
7
Abk체rzung k M G T
P E
Vorsatz
Kilo
Mega
Giga
Tera
Peta
Exa
Vors채tze
1018
1015
1012
109
106
103
1.000 Tausend
1.000.000.000.000.000.000 Trillion
1.000.000.000.000.000 Billiarde
1.000.000.000.000 Billion
1.000.000.000 Milliarde
1.000.000 Million
Wert
8
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
9
0 1870
100
200
300
400
500
600
1880
1890
1900
1910
1920
1930
Energienutzung (Welt) [EJ/a]
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
10
0 1870
100
200
300
400
500
600
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
Energieträger (Welt) [EJ/a]
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Kohle
ErdĂśl
Erdgas
Kernenergie
Energien
erneuerbare
11
0
2.500
5.000
7.500
10.000
12.500
15.000
Herkunft Herkunft
Inland
Import
Nutzung Nutzung
W채rme
Kraft
Strom
nichtenergetischer Verbrauch
Umwandlungsverluste
Energieaufkommen und technische Nutzung (D, 2008) [PJ]
12
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
13
eP eW ee
Bevรถlkerung
Wohlstand
Effizienz
Energiebedarf
k
Et0 ek ?
14
-1
1
3
5
7
9
11
01
[Mrd.]
500
1000 1000 1500
Bevรถlkerung (Welt)
1920 1980 1910 1930 1950 1950 1970 1990 2010 2010 [Jahr]
2040 2100 2050 2070 2090
Prognose
2.000 Mio. 3.000 Mio. 4.000 Mio. 5.000 Mio. 6.000 Mio.
1900 1924 1960 1974 1987 1999
2083
10.125 Mio.
9.000 Mio. 10.000 Mio.
2043
2100
8.000 Mio.
2025
Prognosen:
7.000 Mio.
1.550 Mio.
1804
2011
545 Mio. 1.000 Mio.
1600
254 Mio.
200 Mio. 1000
170 Mio.
1
Weltbevรถlkerung
600
Jahr
15
Primärenergienutzung [GJ/a Einwohner]
0
50
100
150
200
250
300
0
5.000
Spanien
10.000
Großbritannien
Frankreich Deutschland
15.000 20.000 25.000 30.000 Bruttoinlandsprodukt [US $/a Einwohner]
Schwellenländer
Argentinien
Brasilien Vietnam Angola Bangladesch Entwicklungsländer
Türkei Mexico
China
Südafrika Malaysia
Neuseeland
Südkorea
Australien
Industrieländer
35.000
40.000
Japan
USA
Pro-Kopf Energienutzung in Abhängigkeit vom BIP (2006)
Energienutzung EJ/a
00 1870
100 100
200 200
300 300
400 400
500 500
600 600
700 700
800 800
900 900
1.000 1.000
1900
Kohle
Erdรถl
Erdgas
Kernenergie
Energien
erneuerbare
1950 Jahr
2050
Prognose
Jahr
2050
EREC Szenario 2
0 2010
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1.000
EREC = European Renewable Energy Council
2000
EREC Szenario 1
Prognose
Prognosen Energienutzung (Welt) [EJ/a]
Energienutzung EJ/a
16
17
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
18
ĖE
Elektrizität
ΕT
Sonne
Ct(Ėj5 Ėk Wärme
Ėk2)
ΕR=Ėj2Δt + ΕT
Ε∞
Erde
ĖH
Ėj2
Energiequellen und Energiewandlung
Kraft
Ėi
ĖP
Ėk1)
Cn(Ėi1 Ėj1)
Ct(Ėj3
Mond
19
EStr
Epot
Sonne
Mond
Erde
art
quelle
Ekin
EWärme
EBindung
Energie-
Energie-
Echem EWärme
EWärme
Ekin (Reibung)
ER
(Reibung)
Ekin
Ekin
Ekin
(Phasenänderung)
Elat
(Strömung)
EWärme
(Wärmeleitung)
EWärme
(Isotopenzerfall)
EBindung
(Gravitation)
Epot
Ekin
EWärme
(Konvektion)
EWärme
(Absorption)
EStr
(Absorption)
EStr
(Konvektion)
EWärme
(Absorption)
EStr
(Absorption)
EStr
(Photosynthese)
EStr
(Natureffekte)
Energiewandlung
Ekin Epot
(Transport)
Ekin
(Strömung)
ER
natürliche Energiewandlung (Cn)
(Phasenänderung)
Elat
(Transport)
Ekin
Epot
(Strömung)
Ekin
(Meeres-/Luftströmung)
Wasser/Luft
Gestein
Gestein
(Gezeitenhub)
Wasser
(Flussströmung)
Wasser
(Wellenbewegung)
Wasser
(Meeres-/Luftströmung)
Wasser/Luft
Gestein/Wasser/Luft
Biomasse
Strahlung
Energieträger
20
Erde
Energiequelle
Nukleide
Kohle, ﾃ僕, Gas
Echem
EBindung
Energietrﾃ､ger
Energieart
natﾃｼrliche Ressourcen (ER)
21
Energie-
art
Echem
EBindung
EStr
Echem
EWärme
Ekin
Energie-
träger
Kohle/Öl/Gas
Nukleide
Strahlung
Biomasse
Gestein/ Wasser/Luft
Wasser/Luft
Ekin
Konversion Kreisprozess Strömung Strömung/el.-mag. Effekt
chem. Reaktor Wärmepumpe Verdampfer/Turbine/ Generator Turbine/Generator
Elat
Verbrennung
Brennraum
EWärme
Echem
Echem
EStr
Fotolyse
chem. Reaktor
EStr
EStr
Solarthermie
Fotovoltaik
Photozelle
EBindung
Echem
Echem
Eel
Ekin
EWärme
Echem
EWärme
Echem
EWärme
Eel
EWärme
Echem
EWärme
technische Wandlung
Kollektor
Kernspaltung
Konversion
Reaktor Reaktor
Verbrennung
genutzter Effekt
Brennraum
Apparat/ Maschine
technische Energiewandlung
Strom
Kraft (Strom)
Wärme
Brennstoff
Wärme (Strom)
Brennstoff
Wärme (Strom)
Strom
Wärme (Strom)
Brennstoff
Wärme (Strom)
technische Nutzung
22
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
23
Geopotential
Vorr채te
-
-
Technologie
Wirtschaftlichkeit
Ressourcen
Nachweis
+ +
+
Reserven
24
f (Zeit, Preis, Exploration, Technologie, ‌)
Geopotential
dynamisches System
Reserven, Ressourcen, Geopotential
25
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Jahr
1946 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Reserven [a]
Reichweite R a
ﾃ僕
Gas
26
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
27
-450. 000
400.000 -400. 000
-350. 000
300.000 -300. 000
-250. 000
200.000 -200. 000
-150. 000
100.000 -100. 000
-50. 000
00
Energie [EJ]
Hartkohle
Verbrauch in 2008
Ressourcen nicht konventionell
Ressourcen konventionell
480
116.270
448.259
2.367
34.946
Reserven konventionell Reserven nicht konventionell
15.280
gesamt
Erdรถl
Verbrauch (bis Ende 2004)
Weichbraunkohle
169
386.226
18.032
6.440
Hartkohle
30
49.183
3.095
540
Weichbraunkohle
Erdgas
163
12.906
3.785
2.183
6.682
5.820
Erdรถl
118
103.364
9.065
184
7.137
2.480
Erdgas
Verbrauch 2008
Reserven und Ressourcen fossiler Energien (2008) [EJ]
28
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
29
0
-100. 000 200.000
100.000 -50. 000
Energie [EJ] 0
Meerwasser
aus
Gewinnung
> x 100
Brutreaktor
in
Nutzung
Uran
Ressourcen
Reserven
725 EJ 3.188 EJ
Uran
Thorium
996 EJ
908 EJ
Thorium
Reserven und Ressourcen von Kernenergien (2008) [EJ]
30
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
31
LW
LW
KW
1.950.000
fossile Brennstoffe
Mond
Gezeiten 95
Erdw채rme 1.000
Erde
Strahlung 5.600.000
Gezeiten 95
Direktreflexion
Sonne
J채hrlicher Energiefluss der Erde [EJ/a]
W채rme
LW
LW
LW
LW
LW
LW: langwellige Strahlung
KW: kurzwellige Strahlung
Vulkane, Quellen
2.400.000
Niederschlag 112.000 km³ Rückfluss 44.000 km³
Verdunstung 68.000 km³
32 44.000 km³
Wasserdampftransport
Wasserkreislauf der Erde
Verdunstung 445.000 km³
Quelle: Volker Quatschning „Erneuerbare Energien und Klimaschutz“ Carl Hauser Verlag München 2008
Meer
Niederschlag 401.000 km³
33
Pflanzenstoffwechsel 60
Störung durch den Menschen 1,7
Auswaschung 0,4
Laubfall, Wurzelbildung 56
Atmung, Mikroben 55,6 ca. 10.000 Gt
Methanhydrat
5.000 - 220 Gt
fossile Brennstoffe
Lithosphäre 75.000.000 Gt
Bildung fossiler Lagerstätten < 0,01
1.500 Gt
nat. Waldbrände 4
700 + 65 - 124 Gt
Ausspülung ins Meer 0,02
Böden
Photosynthese
Landlebewesen
120
Photosynthese
aus Vulkanen 0,03
92
Umwandlung Carbonat-
sedimente 0,01
92
Seduktion < 0,03
150 Gt
Sedimente
Ablagerung 11
37.100 + 100 Gt
Ozeane, Tiefenwasser
101 Meerwasserströme
900 + 18 Gt
natürliche und humane Ursachen
vom Menschen verursachte Vorgänge
natürliche Vorgänge
Quelle: F.A.Z. vom 02.10.2005 m. w. N.
11
3 Gt
lebewesen
abgst. Meereslebewesen
Atmung
97
108
Meeres-
Daten Mittelwerte 1980-1990 Photosynthese
Meerwasserströme
90
Ozeane, Oberflächenwasser
0,5
Verbrennung fossiler Brennstoffe 5,3
Verwitterung Kohlenstofflagerstätten < 0,01
Verwitterung Silikate u. Carbonate
0,07
Atmosphäre 590 + 161 Gigatonnen (Gt)
0,04
Kohlenstoffkreislauf der Erde [Gt C/a]
aus Vulkanen
34
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
35
1.140
Nutzbarkeit
Solarstrahlung 855.000
150
Windenergie 60.000
nat체rliches Angebot
120
300
15
45
Biomasse Erd6.000 w채rme Meeres- Wasserenergien kraft 1.500 600 300
Verbrauch Welt (2008) 480
Nat체rliches Angebot und Nutzbarkeit erneuerbarer Energien Welt [EJ/a]
36
Solarstrahlung 1,42
Windenergie 0,6
Biomasse 1,14
Erdwärme 1,9
Wasserkraft 0,08
Meeresenergien â&#x2030;&#x2C6;0
Verbrauch 14
Nutzbarkeit erneuerbarer Energien in Deutschland [EJ/a]
37
5. Schlussfolgerungen
4.2.2 Energiepotential
4.2.1 Energie- und Stoffflüsse
4.2 regenerative Energieträger
4.1.3 Vorräte nuklearer Energieträger
4.1.2 Vorräte fossiler Energieträger
4.1.1 Vorräte
4.1 fossile und nukleare Energieträger
4. Energieträger
3. Energiequellen und Energiewandlung
2.2 zukünftige Energienutzung
2.1 heutige Energienutzung
2. Energienutzung
1. Einleitung
Regenerative Energien Lösung des Energieproblems?
38
begrenzte Kapazität
durchschnittlichen Nutzbarkeit
• erneuerbare Energiequellen hinsichtlich der
begrenzte Dauer
Menge der Vorräte
• fossile und nukleare Energiequellen hinsichtlich der
Alle Energiequellen sind begrenzt
Schlussfolgerungen
39
Welt
Deutschland
0,08 Mrd. Menschen
Bevölkerung
6,5 Mrd. Menschen
Welt wie D
1.150 EJ/a
Deutschland
14 EJ/a
Primärenergienutzung
Welt
480 EJ/a
Bevölkerung und Energienutzung (Welt, D, 2008)
Potential regenerativer Energien
1.770 EJ/a
40
Energienutzung:
fossile und nukleare Energieträger ausreichend für mehrere 100 a
(BIP Welt: 25 x 1012 Euro)
1.770 EJ/a x 5.000 Euro/kW = 280 x 1012 Euro = 280 Billionen Euro
1.150 EJ/a x 5.000 Euro/kW = 180 x 1012 Euro = 180 Billionen Euro
Investitionskosten
regenerative Energiequellen ausreichend für 10 x 109 Menschen
Energieproblem nicht gelöst!
ØW≙D
41
• Erforschung und Entwicklung aller Energiequellen
• Nutzung aller Energiequellen
Empfehlungen
42
Millionen Dollar (2010)
Nuklearenergie
fossile Energietr채ger
erneuerbare Energietr채ger
Energieeffizienz
Brennstoffzellen
andere
Jahr
74 976 978 980 982 984 986 988 990 992 994 996 998 000 002 004 006 008 010 19 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
Staatliche Ausgaben f체r Energieforschung und -entwicklung
43
Vielen Dank f端r Ihre Aufmerksamkeit!
Impressum Regenerative Energien - Lösung des Energieproblems? Veranstaltung am 8. September 2012 Herausgeber CDU-Fraktion des Sächsischen Landtages Redaktion Jan Donhauser Satz, Gestaltung und Druck Z&Z Werbeagentur, Dresden Dresden, Januar 2013 Diese Broschüre wird im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit der CDU-Fraktion des Sächsischen Landtages herausgegeben. Sie darf weder von Parteien noch von Wahlhelfern im Wahlkampf zum Zwecke der Wahlwerbung verwendet werden. Den Parteien ist es gestattet, die Druckschrift zur Unterrichtung ihrer Mitglieder zu verwenden.
44