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Interaktion zwischen Klimawandel und
Technik.
Eine Herausforderung und Notwendigkeit zum
Überleben
Diskussionsveranstaltung:
Klimawandel als gesellschaftliche
Herausforderung
Goethe-Institut Bosnien und
Herzegowina in Zusammenarbeit mit
den DAAD Alumni und der
Maschinenbaufakultät, Sarajevo
13. Oktober 2010, Sarajevo
Dr. Stefan Lechtenböhmer
Leiter der Forschungsgruppe
Zukünftige Energie- und
Mobilitätsstrukturen
Inhalt
• Klimawandel und Ressourcenknappheit als zentrale
Herausforderungen einer nachhaltigen Gesellschaft
• Klima
• Peak oil und kritische Ressourcen
• Worauf stellen wir uns ein?
Szenarien nachhaltiger Energiesystem
• Umbau der Energiesysteme und Infrastrukturen:
Megatrend und Leitmarkt der Zukunft
13. Oktober 2010
Stefan Lechtenböhmer / Sarajevo
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Wuppertal Institut
Der Klimawandel wird ein bestimmendes Thema des
21. Jahrhunderts bleiben
Ziel:
Verringerung der Treibhausgasemissionen um ca. 60% bis 2050
d.h. in Industrieländern um ca. 80 bis 90%
IPCC 2007 Erwärmungsszenarien
... und mögliche erste Auswirkungen
Extreme Weather Catastrophes 1950-2006
Damages in Bn. USD
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Beispiele:
Fluten in Deutschland (2002)
Schäden: 9,2 Mrd. Euro
Hitzewelle in Europa (2003):
Schäden: 10–17 Mrd. Euro
1) The IPCC survey presents a total of six scenarios assuming different development of population, economy and use of CO 2 abatement measures
2) Close to Business-As-Usual (BAU)
Source: Stern Review, IPCC 2007
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Wuppertal Institut
Wie viel CO2 können wir noch emittieren?
Um unter +2°C zu bleiben:
 Verbleibendes Emissionsbudget
weltweit (2000-2050): 1000 Mrd. t CO2
 Drastische Emissionsminderungen in
Industrieländern sind erforderlich:
–
bis 2050: -80% bis -95%
(oder mehr)
–
Je schneller desto besser
–
d.h. eine massive und schnelle
Veränderung der Investitionspfade ist
notwendig
 Auch in den übrigen Ländern sind nur
1.000 Mrd t CO2
bis 2050
(40% davon wurde
von 2000-2010
bereits emittiert)
noch geringe Emissionszuwächse
möglich
 Wir müssen unsere Energiesysteme
und unsere Infrastrukturen neu
denken und entwickeln!
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Stefan
Quellen: Hare 2007, Meinshausen
2009,Lechtenböhmer
Rahmstorf 2009 / Sarajevo
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Wuppertal Institut
Globale Szenarien der IEA
Strategien zur Verringerung der Emissionen
Globale CO2-Emissionen in Mrd. t
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Wuppertal Institut
Ein nachhaltiges Weltenergie-Szenario:
“Energy (R)evolution Scenario” (Greenpeace 2007)
Energieeffizienz
(48% Einsparung ggü. BAU)
(Source: DLR (Ger); Ecofys (NL) on behalf of Greenpeace and
Europ.Renewable Energy Council, 2007)
Erneuerbare Energien
(Faktor 4-5, von <10% auf
„Fuel
>45%)switch“
(Verdoppelung des
Erdgasanteils)
Details 2050:
• Energieeinsatz nahezu halbiert: 422 EJ statt 810 EJ (BAU)
• Anteile Erneuerbarer: 70% (Strom) and 65% (Wärme); Kernenergieausstieg
• Ausbau der KWK (Gas; Biomasse); Biomass überwiegend stationär genutzt
• 50% CO2-Reduktion von 23 Mrd t/a (2003) auf 11,5 Mrd t/a
• Verringerung der Kosten der Stromerzeugung um 1/3
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Wuppertal Institut
Deutschland: Aktuelle Energieszenarien
Umbau zu einem regenerativen Energiesystem
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Wuppertal Institut
Ein klimaverträgliches Szenario:
Technologiekompontenten
 Drastische Steigerung der Energieeffizienz
– Energieeffizienz müsste mindestens 50% der Lösung erbringen
– Geeignetes Ziel: +20% in 2020 gegenüber BAU in G8 +5
– Oder: +30% in 2030 ggü. BAU
 Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung
 Ausbau erneuerbarer Energien
– in der Strom- und Wärmeerzeugung (und im Verkehr)
 Brennstoffwechsel, v.a. zu Erdgas
 Weitere Optionen:
– Kernenergieausbau?
– Kohlenstoffabscheidung?
– Wasserstoffwirtschaft?
– Kohlehydrierung???
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Wuppertal Institut
Technologiebedarf bis 2050 und benötigte
Entwicklungszeiträume
 Gebäudesektor:
sofortiger Start
erforderlich
 Verkehrstechnik:
z.T. 2 Generationen
möglich
 Hocheffiziente
Elektroanwendungen:
2 Generationen möglich
 Ziele für 2050 haben
direkte Implikationen für
heutige Infrastrukturentscheidungen
Quelle: Jochem 2004, 16
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Wuppertal Institut
Die Zukunft der Energietechnik ist dezentral (er)
Effizienztechnologien
• Autarke Anwendungen
• Null-Emissionsgebäude
• Erneuerbare Energien
• Wind
• Biomasse
• Sonne
• Wasser
• Erdwärme
Mikroturbinen
Virtuelle Netze
Dezentrale
Kraft-Wärme-Kälte-
Energie-
Kopplung
versorgung
Nachhaltige
Abwärmenutzung
Energiespeicher
Wasserstofftechnologien
(dezentral)
Brennstoffzelle
Hybride Technologien
Solarthermie/ konv. Heizung
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Wuppertal Institut
Mögliche Alternative: das „Effizienzkraftwerk“?
Bausteine eines Effizienz-Kraftwerks
PV
Haushalt
e
WE
A
BiomasseKraftwerk
Verbraucher
bzw.
Laststeuerung
100k
V
20kV
Industrie
0,4kV
Brennstoffzelle
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Energiespeicher
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Wuppertal Institut
Optionen für die globale Energieversorgung
Global link (regenerativer Stromverbund auf HGÜ-Basis)
Solar
Wind
Wasser
Geothermie
EURO-MED
mögliche weitere
Verbindungen
Technische Angebotspotenzial Nordafrika
1.360.000 TWh
Quelle: DLR 2002
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Wuppertal Institut
(ca. 100*Weltstrombedarf)
Erneuerbare Energien auf dem Weg, die kostengünstigste
Stromerzeugungsoption zu werden
Erdgas-GuD, niedrig
Stk-DK, hoch
Erdgas-GuD+CCS, hoch
REN Mix
Stromgestehungskosten
ct(EUR) / kWh,el
Stk-DK, niedrig
Erdgas-GuD+CCS, niedrig
StK-IGCC + CCS, noch
Erdgas-GuD, hoch
StK-IGCC + CCS, niedrig
Wind-offshore
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Mix von Erneuerbaren
12
10
Wind -offshore
Schwerpunkt:
Effizienzsteigerung
bei Fossilen
mit CCS
Erdgas
8
Steinkohle
Energiepolitik
verschärft
6
ohne CCS
4
Einsparungen
intensiviert
2
Zwei Brennstoffpreisentwicklungen
von Steinkohle und Erdgas
höhere
Energiesteuern
0
2000
13. Oktober 2010
2005
2010
2020
Quelle: Wuppertal Institut u.a 2005
2030
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Vorbildfunktion
2040
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2050
Wuppertal Institut
Städte und Metropolen:
Wichtige Quellen des Problems und zentraler Ort der Lösung
Städte
Emissionen München
 bedecken rd. 1% der Erdoberfläche
 sind Heimat für 50% (bald 60%) der Weltbevölkerung
 sind durch Klimawandel stark betroffen
Städte sind Ursache
 nutzen rd. 75% der Energie
 stoßen ca. 80% der Treibhausgasemissionen aus
Städte sind Ort der Lösung
 Städte sind die „Köpfe“ unseres Wirtschaftssystems
und Orte von Kreativität und Entwicklung
Das Beispiel München 2058:
 Umbau der Gebäude-, Verkehrs- und Energieinfrastrukturen
 Ziel-Szenario: 750 kg CO2 pro Kopf und Jahr (-90%) (ohne Luftverkehr und Güterimporte)
 Weitgehende CO2-Freiheit als ökonomische Chance
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Wuppertal Institut
3 Leitprinzipien zur Transformation
urbaner Infrastrukturen zu klimaverträglichen „Smart Cities“
 Hocheffizienz in allen Nachfragesektoren
(Haushalte, Gewerbe, Handel, Dienstleistungen, Industrie, Verkehr);
d.h.: erheblich weniger Energiebedarf bei
gleichem Nutzen.
 Anpassung der Gebäude-, Wärme-, Stromund Verkehrsinfrastrukturen
an die erheblich verminderte Nachfrage und
zur Untertützung der Transformation.
 Umstellung der Energieversorgung auf
erneuerbare Energiequellen.
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Nachhaltige Energiesysteme:
Megatrend und Leitmarkt der Zukunft
China:
bereits heute mit führend bei Photovoltaik und Windkraft
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Wuppertal Institut
“... und die Wachstumsraten sind enorm hoch”
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Wuppertal Institut
Herzlichen Dank
für Ihre Aufmerksamkeit!
www.wupperinst.org