Die Bedeutung erneuerbarer Energien unter besonderer Bercksichtigung der Geothermie in Baden-WrttembergDr.-Ing. Martin SawillionTagung Klimawandel im Unterricht“Karlsruhe, 2. April 2008www.kea-bw.deKEAdie Landesenergieagentur seit 1994Aufgabe: Mitwirkung an der Klimaschutzpolitik des Landes Baden-Wrttemberg, vor allem durch Untersttzung von Kommunen und KMU bei EnergieeinsparungRationeller EnergieverwendungNutzung erneuerbarer EnergienGesellschafterstruktur:1Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deKlimawandelTemperatur der letzten 1.000 Jahre2Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deTreibhauseffekt und KlimawandelWirkungskette1.Verbrennung von fossilen Energietrgern (Kohle, Erdl, Erdgas)2.Emission von Treibhausgasen (CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6)3.Wichtige Gre: CO2-Gehalt in der Atmosphre (Anstieg von 280 ppmauf inzwischen knapp 380 ppm in den vergangenen 150 Jahren)4.Anthropogener Treibhauseffekt (Erwrmung der Erdatmosphre)5.Klimawandel (Klima = Statistik des Wetters ber 30 Jahre)6.Erste Indizien: Orkan Lothar 1999, Elbe-Hochwasser 2002,Jahrhundertsommer 2003, Hurrican-Saison Mittelamerika 2005,berschwemmungen Sd-Ost-Europa 2005, Hitze-Rekord Juli 2006,wrmster Winter 2006/20077.Szenarien: Bis zum Jahr 2100 Erwrmung um 1,4 bis 5,8 Grad(maximal tolerierbar: + 2 Grad) mit diversen gravierenden Auswirkungen8.Langer Bremsweg (d. h. schnelles und umfassendes Handeln)3Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deEntwicklung der Rohlpreise (#)4Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deKlimaschutzWunsch und WirklichkeitQuelle: Stuttgarter Zeitung 20.11.20065Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deWeg vom l“Sind wir auf dem Weg dorthin?6Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deWeltprimrenergieverbrauchErneuerbare auf dem Vormarsch?Anteile 1971 (234.000 PJ)Anteile 2003 (443.000 PJ)7Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deMglichkeiten zur CO2-Minderungauf fnf Ebenen1. Vermeiden unntigen Energieverbrauchs (Komfort, Luxus, Freizeit)2. Verringerung des Energiebedarfs (Wrmedmmung von Gebuden, Stand-by-Verbrauch, )3. Verbesserung der Energienutzung / der Energieeffizienz (optimierte Wartung, Energiesparlampen, BHKW, ) 4. Einsatz CO2-armer Energietrger (Kohle - Heizl - Erdgas)5. Einsatz regenerativer Energien (Sonne, Wind, Wasser, Biomasse, Erdwrme)8Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deCO2-Emissionen der Energietrger9Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deDer Potenzial-Begriff Theoretisches, technisches, wirtschaftliches, umsetzbares oder gefhltes“ Potenzial? Gesamtpotenzial oder zustzliches Potenzial? Nachfrage- oder Angebots-Potenzial? Installierte Leistung oder Jahresarbeit (Energiemenge)? Betriebswirtschaftliche oder volkswirtschaftliche Sichtweise?10Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deStruktur der EnergiebereitstellungDeutschland 2005 (Quelle: BMU)Anteile der einzelnen Energietrger am Primrenergieverbrauch 2005 (14.238 PJ) in %Anteil der einzelnen Erneuerbaren an der Endenergiebereitstellung 2005 (165 TWh = 6,4 % ges.) in %11Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deLangfristig nutzbares Gesamtpoten-zial in Deutschland (Quelle: BMU)12Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deREG-Beitrag zum Wrmemarkt in Deutschland (Quelle: DLR)13Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deAnteile der Erneuerbaren in BW(Quelle: ZSW)14Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deStand und Potenziale der REG-Nutzung in BW (Quelle: ZSW, DLR)15Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deWirtschaftliche Bedeutungder regenerativen EnergietrgerUmsatz aus der Errichtung von REG-Anlagen in D in 2005: 9,0 Mrd. Umsatz aus dem Betrieb von REG-Anlagen in D in 2005: 7,4 Mrd. Sicherung von rund 157.000 Arbeitspltzen in D in 2004Umsatz aus der Errichtung von REG-Anlagen in BW in 2005: 1,4 Mrd. Umsatz aus dem Betrieb von REG-Anlagen in BW in 2005: 0,5 Mrd. Die Innovationen und Investitionen im Bereich der Erneuerbaren Energien erfolgen ganz berwiegend durch kleine und mittlere Unternehmen (KMU).“Zitat aus: Energieversorgung fr Deutschland Statusbericht fr den Energiegipfel am 3. April 2006“, BMFT + BMU, Berlin Mrz 200616Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deArbeitsplatzentwicklung D von 2004 bis 2010Umfrage bei 1.100 Unternehmen (Quelle: DLR)17Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deREG-Minderungspotenziale und kosten in Baden-Wrttemberg18Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deSchwerpunkte der zuknftigen Entwicklung in BW (1)Biomasse:Frderung der Wrmeerzeugung aus naturbelassenem Holz (Nahwrmeversorgungs-systeme auf der Basis von Holzhackschnitzeln, Einzelheizungen mit Pelletkesseln), Untersttzung fr Zufeuerung in Kraftwerken und Zementfen, F+E und Pilotanlagen KWK (z. B. Stirling-Motoren), Wrmenutzung aus Biogasanlagen, stabile Rahmenbedingungen fr Biogaseinspeisung, F+E Holzvergasung, F+E BiokraftstoffeGeothermie:Tiefbohrungen Oberrheingraben und Sddeutsches Molassebecken, dort: Absicherung des Fndigkeitsrisikos; Erdwrmesonden-Wrmepumpen fr Niedertemperatur-Heizsysteme (v. a. fr kleine und fr zu klimatisierende Gebude), dort: Abgleich der Genehmigungspraxis der Unteren Wasserbehrden, Optimierung des Gesamtsystems sowie QualittssicherungSolarthermie:Nutzungspflicht fr Gebude, Frderung von Anlagen 100 m2 sowie von Pilotanlagen mit Langzeitwrmespeicher19Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deSchwerpunkte der zuknftigen Entwicklung in BW (2)Solarstromerzeugung:F+E, Zurverfgungstellung von ffentlichen Dachflchen, internationale Kooperationen (Nordafrika)Wasserkraft:Ausbau Kraftwerk Rheinfelden, ggf. weitere grere Kraftwerke am RheinWindkraft:Entspannung der polarisierten Diskussion, konsequente Nutzung der verfgbaren Standorte, Re-Powering, ggf. Ausweisung weiterer Standortepolitisch/ allgemein:Weiterentwicklung des EEG (Wrmenutzung), EWrmeG (REG-Nutzungspflicht fr Gebudeheizung) / Wrme-EEG Bund, Loslsung der Frderinstrumente von den ffentlichen Haushalten, Energietag Baden-Wrttemberg“ am 13. + 14.09.200820Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deSchwerpunkt: Erdwrme21Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deSchema Hydrogeothermale Nutzung22Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deSchema Hot Dry Rock23Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deTiefe Geothermie: ProblemeProjektfinanzierung und -managementTechnisches BohrrisikoFndigkeit (Temperatur, Schttung)PumpstromAquifere: Wasserchemie (Salz)Hot Dry Rock: Diverses24Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deFunktionsweise der Wrmepumpe25Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deEnergiebilanz der Wrmepumpe?26Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deWrmequellen fr WrmepumpenErdwrmesonden (sinnvoll, wenn Grundwassernutzung nicht mglich, vertikale Sonden bis 300 m Tiefe, Abstand 5 m, ganzjhrig 10 C, hohe Effizienz, aber: hohe Investitionen, wasserrechtliche Unbedenklichkeit zwingend, Zugang, Bohrrisiko)Erdreichkollektoren (sinnvoll wenn ohnehin Erdbewegungen notwendig, Kunststoff-Rohrschlangen in 1 bis 1,5 m Tiefe, Abstand 50 cm, + 2 C whrend Heizzeit, nicht genehmigungspflichtig, leichte Temperaturdmpfung und -verschiebung, aber: flchenintensiv, geringere JAZ)Grundwasser (sofern in geringer Tiefe vorhanden, Frder- und Schluckbrunnen im Abstand von 10 m, ganzjhrig + 7 bis + 12 C, hohe JAZ, aber: genehmigungspflichtig, Wasserchemie ggf. problematisch)Luft (berall verfgbar, einfache Erschlieung, + 5 C whrend Heizzeit, kostengnstig, aber: ungnstiger Temperaturverlauf, schlechter Wrmebergang, geringere JAZ, nicht sinnvoll unter - 12 C, ggf. Schallprobleme)Fliegewsser (guter Wrmebergang, + 2 bis + 15 C, hohe JAZ, aber: genehmigungspflichtig, kostenintensiv durch wasserbauliche Manahmen, Verschmutzungsgefahr bei Hochwasser)Abwasser / sonstige Abwrmequellen (je nach Temperatur hohe JAZ, aber: Eigentumsverhltnisse, evtl. Korrosionsprobleme)27Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deErdwrmesonden Teil des HeizsystemsPotenzial: Die Wrmepumpe als ein mglicher, regenerativ gespeister Wrmeerzeuger Das Erdreich als eine mgliche Wrmequelle Erdwrmesonden als eine mgliche TechnikAber auch: Erdwrmesonden als potenzielle Engstelle“ im System Gebude Heizsystem Wrmepumpe Erdwrmesonden (bis hin zur Gefahr der Vereisung) Ausreichende Dimensionierung !28Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deErdwrmekollektoren29Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deGrundwassernutzung30Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deWrmequelle Auenluft31Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deTemperaturverlauf im Erdboden32Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deErdwrme (Geothermie) oder Umweltwrme (Solarenergie)?Welche Wrmequelle wird von Erdwrmesonden genutzt? Beide Wrmequellen leisten einen Beitrag zum Wrmeangebot. Das Verhltnis ist unter anderem abhngig von der Sondenlnge. Entscheidend ist neben der Gre des Wrmestroms das Temperatur- niveau der Wrme. Dieses wird im Wesentlichen durch die Umwelt (jahresmittlere Temperatur der Auenluft 10 C) bestimmt. Die Diskussion ber die Frage ist eine akademische, da beide Wrmequellen als erneuerbar anzusehen sind.33Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.dePrimrenergieeinsatz im VergleichWrmepumpePelletkesselErdgaskessellkessel34Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deCO2-Emissionen im VergleichWrmepumpePelletkesselErdgaskessellkessel35Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deLuftschadstoff-Emissionenim VergleichStaubSO2NOxRandbedingungen:Wrmeversorgung eines Ein-/Zweifamilien-hauses (Wohnflche 210 m2, Heizleistung 13 kW, Jahresheizwrmebedarf 23 MWh/a)Jahresnutzungsgrade: HP = 0,80 Erdgas = 0,95, HEL = 0,90, KWK = 0,32 (el) / 0,53 (th), HEL-Spitzen-HK = 0,90, NW_Transport = 0,9036Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deSinnvolle Anwendungsgebietefr Wrmepumpen . in Verbindung mit Niedertemperaturheizsystemen (Fubodenheizung, Wandheizung) bei Verdrngung von Heizl fr kleine Gebude (Ein- und Zweifamilienhuser, Kindergrten) fr zu klimatisierende Gebude (Bro, Verwaltung, Museen, ) vor allem in Neubauten bei einem gnstigen Strombezugspreis an emissionssensiblen Standorten (Kurorte, Innenstdte)37Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deFrdermglichkeiten SystematikFrderbereiche: Forschung und Entwicklung (Daueraufgabe) Pilot-/Demonstrationsvorhaben (Transfer Labor Praxis) Flchendeckende Anwendung (Breitenprogramme)Arten der Frderung: Investitionszuschsse Zinsverbilligte Kredite (ggf. + Restschulderlass) Gesetzliche Rahmenbedingungen Steuerliche Rahmenbedingungen ffentlichkeitsarbeit Endkunden Information, Motivation und Schulung von MultiplikatorenSpeziell fr regenerative Energien und KWK: Vergtungs-, Bonus- oder Quotenmodelle Ausschreibungsmodelle freiwillige Kundenleistungen (grne“ Tarife, Beteiligungen, Spenden/Fonds)38Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deErneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)Ziel: Erhhung des REG-Anteils am Strom bis 2010 auf 12,5 % (20 % bis 2020)Vorgnger:Stromeinspeisungsgesetz (1990 bis 2000)Historie:Inkrafttreten im Mrz 2000nderungen in 2003umfassende Novellierung in 2004Inhalte: Anschluss- und Abnahmepflicht fr Netzbetreiber (ggf. inkl. Netzausbau) Vergtungsstze (privat: vor allem fr Photovoltaik)Langfristige Planungssicherheit fr Investoren Unabhngigkeit von ffentlicher Haushaltslage (Umlage auf Stromverbraucher)Konkurrenz vor allem zu Bonussystemen und QuotensystemenAnwendung auf Pflanzenl-, Biogas-, Klrgas-, Deponiegas- oder Grubengas-BHKW39Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deFrderprogramme des LandesbersichtFrderprogramme des Landes: EnergieSparCheck (Umweltministerium - UM) Klimaschutz-Plus (UM) Heizen und Wrmenetze mit regenerativen Energien EFRE (UM) Energieeffizienz in KMU (UM) Umweltschutz in Vereinen (Landesstiftung) Demonstrationsvorhaben (Wirtschaftsministerium - WM) Bioenergiewettbewerb (WM) Infrastrukturprogramm (L-Bank) Wohnen mit Zukunft: Erneuerbare Energien (L-Bank)bersicht / Suchhilfen: www.energiefoerderung.info www.energiesparfoerderung-bw.de bersicht des Informationszentrums Energie im WM BW40Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deInformation und Beratung Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Wrttemberg, Karlsruhe (www.kea-bw.de) Programm Zukunft Altbau bei der KEA (www.zukunftaltbau.de) Informationszentrum Energie im Wirtschaftsministerium, Stuttgart (www.wm.baden-wuerttemberg.de) Regionale Energieagenturen (Liste und Links siehe www.kea-bw.de; weitere Agenturen in Grndung) Verbraucherzentralen Energieversorger / Stadtwerke41Die Bedeutung erneuerbarer Energienwww.kea-bw.deVielen Dank fr Ihre AufmerksamkeitKEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Wrttemberg GmbHKaiserstr. 94 aD - 76133 KarlsruheTel. (07 21) 9 84 71 - 0Fax (07 21) 9 84 71 - 20e-Mail: infokea-bw.deInternet: www.kea-bw.de42Die Bedeutung erneuerbarer Energien