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07-08 | 2015

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Special Erneuerbare

Special Erneuerbare Energien Bild 6 Entwicklung der weltweiten thermischen Leistung und weltweiten Wärmeerzeugung aus tiefer Geothermie (* Abschätzung) [55 bis 59]. Wird unterstellt, dass die geothermische Stromerzeugung in den kommenden Jahren ähnlich wie in den vergangenen zehn Jahren (Zuwachs: 4,7 %/a) weiter ausgebaut wird, errechnet sich für 2020 eine installierte elektrische Leistung des weltweit dann im Betrieb befindlichen geothermischen Kraftwerksparks rund 16,6 GW. Mit dieser Kraftwerksleistung auf Erdwärmebasis könnte dann eine potenzielle Stromerzeugung von rund 93 TWh/a realisiert werden (Bild 7). Weltweit installierte Leistung in GW th 30 25 20 15 10 5 0 1995 2000 2005 2010 2015 … 2020* th. Leistung in GW Wärme in PJ 350 300 250 200 150 100 50 0 Weltweite Wärmeerzeugung in PJ/a ? EU In der EU betrug 2014 die im geothermischen Kraftwerkspark installierte elektrische Leistung rund 1 GW (6,1 TWh). Dies wird dominiert durch die Geothermienutzung in der Toskana, Italien, wo eine elektrische Kapazität von 0,9 GW mit einer Stromerzeugung von 5,7 TWh installiert ist. In der übrigen EU sind dagegen nur geringe elektrische Leistungen vorhanden. Beispiele sind hier Deutschland mit rund 35 MW (0,1 TWh), Portugal mit 29 MW (0,2 TWh) und Frankreich mit rund 17 MW (0,1 TWh) [46 bis 50]. Aufgrund der in der EU nur sehr begrenzt vorhandenen Hochenthalpievorkommen und der noch sehr hohen Kosten einer geothermischen Stromerzeugung aus „normalen“ Erdwärmevorkommen kann sich die Geothermienutzung zur Stromerzeugung hier nur sehr verhalten entwickeln. Deshalb ist aus heutiger Sicht davon auszugehen, dass bis 2020 die elektrische Leistung der in den EU-Staaten vorhandenen geothermischen Kraftwerke 1,3 GW nicht übersteigen wird. Damit könnten rund 7,7 TWh/a bereitgestellt werden. Biomasse Biomasse ist nach wie vor der mit Abstand am häufigsten genutzte regenerative Energieträger; dies gilt global und auch für die EU. Dies ist unter anderem auf die nachfrageorientiert mögliche Nutzung, die am Markt uneingeschränkt verfügbaren Konversionstechniken und die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten organischer Stoffe als feste, flüssige und/oder gasförmige Bioenergieträger für die Bereitstellung von Strom, Wärme und/oder Kraftstoffen zurückzuführen. Nachfolgend wird die jeweilige Nutzung diskutiert. Wärmeerzeugung Biomasse wird zur Wärmebereitstellung in fester Form (biogene Festbrennstoffe installierte Leistung in GW 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 wie zum Beispiel Scheitholz, Hackgut, Briketts, Pellets), als Brenngas (Biogas) und – sehr begrenzt – auch als flüssiger Brennstoff (Pflanzenöl) eingesetzt. Festbrennstoffe Biogene Festbrennstoffe sind die global mit Abstand am meisten genutzten Bioenergieträger. Ein Großteil davon wird in ländlichen Gebieten – und das gilt für Entwicklungs- und Schwellenländern sowie Industriestaaten gleichermaßen – zur lokalen Energieversorgung (primär: Koch- und Heizwärme) verwendet; das heißt, die Brennstoffe werden – wenn überhaupt – auf informellen Märkten gehandelt und deshalb entzieht sich ihre Nutzung einer genauen statistischen Erfassung (das heißt, die vorliegenden Angaben sind zum Teil sehr unsicher). ? Welt 2010 2011 2012 2013 2014 …. 2020* Installierte elektrische Leistung in GW 2013 waren global in modernen Biomasseheizanlagen knapp 300 GW thermische Leistung installiert; das entspricht einer Zunahme von rund 1 % im Vergleich zum Vorjahr. Hinzu kommt die nur sehr schwer abschätzbare Leistung der traditionellen Biomassefeuerstätten (unter anderem Drei-Steine-Öfen), die tendenziell 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Stromerzeugung in TWh/a Bild 7 Entwicklung der installierten elektrischen Leistung und der produzierten Strommenge aus Geothermie (* Abschätzung) [55 bis 59]. Stromerzeugung in TWh/a eher zum Kochen und weniger zum Heizen dienen; grobe Schätzungen kommen hier auf eine Größenordnung von ungefähr 400 GW thermischer Leistung [51]. Mit durchschnittlichen Volllaststunden kann aus diesem Anlagenpark ein Brennstoffeinsatz (Primärenergie) von rund 59,3 EJ (2014) abgeschätzt werden [51]; mit denen etwa 13,3 bis 13,4 EJ Wärme erzeugt wurden (siehe auch Tabelle 5). Der Anteil der traditionellen Biomasse (unter anderem Stückholz) liegt bei rund 35,6 EJ und damit bei etwa 60 % [5]; davon wurden beispielsweise in Afrika etwa 12,1 EJ (2014) an traditioneller Biomasse genutzt [51]. Hinzu kommt noch die in KWK erzeugte Wärme (siehe unten). Biogene Festbrennstoffe werden in vielen Industrie- sowie Entwicklungs- und Schwellenländern auch zukünftig absolut und relativ größere Anteile im Wärmemarkt beitragen (müssen). Dies wird schon allein durch die in ländlichen Regionen oft vergleichsweise hohen fossilen Energiepreise und der relativen Armut der dort lebenden Bevölkerung erzwungen, da biogene Festbrennstoffe nach wie vor traditionell der Brennstoff der ländlichen (armen) Bevölkerung sind. 16 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 7/8

Erneuerbare Energien Special Abschätzungen der zukünftigen globalen Entwicklung des biogenen Festbrennstoffeinsatzes im Wärmemarkt sind aufgrund der extrem unsicheren Datenlage schwierig; grundsätzlich ist aber mit steigender Bevölkerung (und zunehmendem Wohlstand) von einer Marktausweitung auszugehen. Dabei dürfte die traditionelle Biomassenutzung in Entwicklungsund Schwellenländern aufgrund des sich tendenziell relativ verlangsamenden Bevölkerungswachstums nicht mehr in der gleichen Geschwindigkeit wie in der Vergangenheit ansteigen. Parallel dazu wird die moderne Biomassenutzung in den Industrie- und zum Teil auch in bestimmten Schwellenländern weiter überdurchschnittlich zunehmen. Geht man davon aus, dass sich derartige Effekte näherungsweise ausgleichen und von einer ähnlichen Entwicklung des Einsatzes fester Biomasse zur Wärmebereitstellung wie in den vergangen Jahren ausgegangen werden kann, könnte 2020 der primärenergetisch bewertete Biobrennstoffeinsatz auf 63 bis 65 EJ/a ansteigen (ohne KWK-Wärme). ? EU In der EU wurden 2013 rund 3 EJ und 2014 etwa 3,1 EJ an biogenen Festbrennstoffen (Primärenergie) in einem Anlagenpark zur Wärmebereitstellung mit einer installierten Leistung von rund 110 GW genutzt. Dabei wird in Frankreich mit 427 PJ (2014) die meiste feste Biomasse eingesetzt; dies ist unter anderem einem „Wärmefond“ geschuldet, durch den der Bau von Biomasseheizanlagen gefördert werden kann. Dabei hat sich die in größeren Anlagen erzeugte und mithilfe von Wärmenetzen verteilte Wärme europaweit mit etwa 12 % relativ im Vergleich zum Jahr 2012 nicht verändert [51]. Neben einer Wärmebereitstellung aus biogenen Festbrennstoffen wird Wärme auch aus biogenen Abfällen gewonnen; 2013 waren dies insgesamt knapp 100 PJ. Dabei wird in Schweden und in Deutschland absolut am meisten organischer Abfall mit jeweils rund 24 und knapp 30 PJ genutzt [55; 56]. Hinzu kommt die KWK- Wärme, die sowohl aus organischen Abfällen als auch aus biogenen Festbrennstoffen erzeugt werden kann (siehe unten). Auch in der EU wird feste Biomasse zur Wärmeerzeugung zukünftig weitergehend genutzt werden. Prognosen gehen hier von einer Zunahme von etwa 0,5 EJ bis 2020 aus [34]. Dies würde einem Brennstoffeinsatz zur Wärmebereitstellung aus fester Biomasse und von organischen Abfällen (ohne KWK-Wärme) von knapp 3,5 EJ für das Jahr 2020 entsprechen; parallel dazu müsste dann die installierte thermische Leistung auf etwa 125 GW ausgebaut werden. Biogase Biogas wird aus landwirtschaftlichen Substraten (und Energiepflanzen), aus organischen Abfällen der Industrie (unter anderem Lebensmittelindustrie), der Abwasserreinigung (Klärgas) und aus abgelagerten organischen Siedlungsabfällen (Deponiegas) gewonnen. Dieses Brenngas kann direkt zur Wärmeerzeugung oder in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zur Stromund Wärmeerzeugung genutzt werden. Erstere Option wird eher in Entwicklungsländern mit den dort zum Teil eingesetzten Einfachst- und Einfachanlagen und letztere Variante verstärkt in den Industriestaaten umgesetzt. Insbesondere erstere Option ist nur sehr unzureichend statistisch erfasst und sehr widersprüchlich dokumentiert. ? Welt Näherungsweise kann ein installierte Gasleistung der global vorhandenen Biogasanlagen von mindestens 22,9 GW abgeschätzt werden (Stand 2011). Ausgehend davon dürfte die erzeugte Biogas- Primärenergie bei etwa 602 PJ (2011) liegen. Seither dürfte ein globaler Ausbau der Biogasnutzung von etwa 1,2 %/a realisiert worden sein. Damit lassen sich für 2014 eine installierte Gasleistung von etwa 24 GW und eine potenziell erzeugbare Gasenergie von 625 PJ (2014) abschätzen Energien intelligent vernetzen Innovative Technik. Hohe Standards. Regionale Servicestützpunkte. Das ist die Netze BW GmbH, das größte Netzunternehmen für Strom, Gas und Wasser in Baden-Württemberg. Wir schaffen sichere und effiziente Ver bindungen zwischen Kraftwerken und über drei Millionen Haushalten, Gewerbe- und Industriebetrieben. Jeden Tag. Auch in Zukunft. Dabei setzen wir auf engagierte Inge nieure, Techniker und Monteure (w/m), die gemeinsam mit uns die Netzlandschaft von morgen entwickeln: Vom intelligenten Ausbau über den effizienten Betrieb bis hin zur Inte gration der erneuerbaren Energien. In einem Arbeitsumfeld, in dem Wertschätzung und Entwicklung großgeschrieben werden. Seien Sie dabei. Und entdecken Sie spannende Zukunftsperspektiven bei der Netze BW. www.netze-bw.de Ein Unternehmen der EnBW

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