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Die Rolle der Photovoltaik in der Energiewende Wie ein

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Die Rolle der Photovoltaik in der Energiewende
Wie ein Energiesystem mit
100% Erneuerbaren Energien aussehen könnte
Gerhard Stryi-Hipp
Leiter Energiepolitik
Fraunhofer Institut für
Solare Energiesysteme ISE
Intersolar München
Sonderschau PV ENERGY WORLD
14. Juni 2012
© Fraunhofer ISE
Stand Energieversorgung Deutschland 2011
n  89,1% unseres Primärenergieverbrauchs stammt
aus nicht nachhaltigen Quellen (fossil/nuklear)
n  Ca. 70% unserer Primärenergie wird importiert
© Viktor Mildenberger / PIXELIO
n  Wir verbrauchen pro Kopf das 2,3-fache des
Weltdurchschnitts an Energie
n  Wärmeanwendungen machen 54% des
© Dirk Suhm / PIXELIO
Endenergiebedarfs aus
n  Ca. 50% der CO2-Emissionen entstehen in der
Energiewirtschaft
© Dietmar Grummt / PIXELIO
© Fraunhofer ISE
Endenergieversorgung in Deutschland 2011
© Fraunhofer ISE
Perspektive Erneuerbare Energien
n  Deutschland hat ein ausreichendes Potenzial,
sich mit Erneuerbare Energien zu versorgen
n  Auf Deutschland fällt pro Jahr 80 mal mehr
Solarenergie als jährlich verbraucht wird
n  EE vermeiden Importabhängigkeit
n  EE stabilisieren die Energiepreise
n  EE: Wertschöpfung statt Mittelabfluss
n  EE schaffen Arbeitsplätze
n  EE: Schützen das Klima
© Stryi-Hipp
Herausforderungen
n  EE sind meist noch teurer, werden aber billiger
n  EE erfordern ein intelligentes Energiesystem
und Speicher, um Fluktuationen auszugleichen
© Fraunhofer ISE
© Solarsiedlung
Europäische und deutsche Ziele der Energiepolitik
Basisjahr
2020
2050
Reduktion Klimagase
1990
20%
mind. 80%
Steigerung Energieeffizienz
1990
20%
Anteil Erneuerbare Energien
2009: 11,6%
20%
Reduktion Klimagase
1990
40%
80-95%
Steigerung Energieeffizienz
2008
20%
50%
Anteil Erneuerbare gesamt
2011: 12,2%
18%
60%
Anteil Erneuerbarer Strom
2011: 20,0%
35%
80%
EU
Deutschland
=> Grundsätzlicher Umbau des Energiesystems ist erforderlich
© Fraunhofer ISE
Energiekonzept der Bundesregierung
vom September 2010
n  Berechnetes Szenario für
das Energiekonzept 2050
der Bundesregierung
n  Wichtige Eckdaten 2050:
n  54% EE an
Primärenergie
n  81% EE bei
Stromerzeugung
n  Nach Fukushima:
Bundesregierung will
Umbau beschleunigen
© Fraunhofer ISE
Energiekonzept 2050 der Bundesregierung
Eckpunkte
n  Zentraler Schwerpunkt:
Sanierung des Gebäudebestands
n  Ziel: Sanierungsrate verdoppeln
© Stryi-Hipp
n  Okt. 2010: Längere Laufzeiten der Kernkraftwerke
n  On- und Offshore notwendig
n  Zeitnaher Ausbau der Stromnetze
© Siemens AG
n  Massiver Ausbau der Windkraftkapazitäten
© Viktor Mildenberger / PIXELIO
© ABB
n  Juli 2011 (nach Fukushima): Reduzierung der Laufzeit
der Kernkraftwerke bis maximal 2022
n  Deutschland wird 2050 einen Teil seines
Strombedarfs importieren
© Fraunhofer ISE
© Fraunhofer ISE
n  In Deutschland und Europa notwendig
7 FVEE-Forschungsinstitute veröffentlichten
im Jahr 2010 ein Energiekonzept für 2050
Konzept für ein Energiesystem
mit 100% Eneuerbaren Energien
Globales Energieszenario mit 100% Erneuerbare Energien
n  100% EE-Versorgung ist möglich
⇒  Wind und Sonne
werden wichtigste
Energiequellen
⇒  Solarenergie wird
im Winter knapp,
deshalb sind
saisonale Speicher
notwendig
aus: Energiekonzept 2050 des FVEE, www.fvee.de
© Fraunhofer ISE
Gebäude werden zu Energieerzeugern
Gebäude nutzen Dächer & Fassaden,
um Strom & Wärme zu erzeugen
Europäische Gebäude-Richtlinie:
Bis 2020 müssen alle neuen Gebäude
Niedrigstenergiehäuser sein
Bild: Schüco
© Fraunhofer ISE
Bild: Hotz Architekten
Netzausbau erforderlich für Wind- und Solarstrom
850 km neue Hochspannungsleitungen bis 2015 in Deutschland geplant
Versorgungssicherheit wird erreicht durch
n  Kombination von Wind und Sonne
n  Netzausbau des Verteilnetz für die
Aufnahme von Solarstrom
n  Netzausbau des Hochspannungsnetz zum
Transport von Windstrom
n  Netzausbau Hoch-/Höchstspannung für
räumlichen Ausgleich fluktuierender
Erzeugung in Deutschland/Europa
n  Anpassung Verbrauch an Bedarf
n  Ausbau Pumpspeicherkraftwerke,
Batteriespeicher, Wasserstoff/Methan
© Fraunhofer ISE
Elemente des künftigen Stromsystems
Zentral
Smart Grid
Dezentral/Smart Grid
Hochspannungs-Gleichstromübertragung HGÜ
Vorteil Elektromobilität
© Fraunhofer ISE (alle Grafiken)
10 m
x 10 m
© Fraunhofer ISE
Größte Herausforderung des künftigen Energiesystems
Fluktuationen der Stromerzeugung mit Solarenergie und Wind
n  Mix aus erneuerbaren Energien
n  Ausbau des Verteilungsnetzes
zur Aufnahme und zum räumlichen
Ausgleich von Solarstrom
n  Ausbau des Übertragungsnetzes
zum Transport des Windstroms zu den
Verbrauchern und dem räumlichen
Ausgleich der Stromerzeugung
n  Smart Grids
n  Lastmanagement
n  Aufbau von Kurzzeit- und von
saisonalen Speichern
© Fraunhofer ISE
Speicher
Wind
Pumped-storage plant
Mi
Do
Fr
Sa
So
Mo
Di
Source: Fraunhofer IWES
Maßnahmen für eine sichere
Stromversorgung:
Deckung des Lastbedarfs einer
typischen Woche durch erneuerbare Energien
Solar
Biogas
Export
Import
Energiepolitik: Konsens
Energiepolitik: Dissens
© Talsperre ISA
Speicher
Verbund EU
Investoren
© Solarsiedlung
Geschäftsmodelle
PV: wichtig
Wind: Nr. 1
Netzausbau
Effizienz
© Fraunhofer ISE
Organisation
Transformation
© Siemens AG
E-Mobilität
Mehrkosten EE
© Kombikraftwerk
Mix EE
Stromanteil
fluktuierend
© Viktor Mildenberger / PIXELIO
Kernkraft:
Wie ersetzen?
Rolle Biomasse
Smart Cities: Kommunen übernehmen Verantwortung
Der Umbau beginnt lokal
n  In den Städten werden 75% der
Energie verbraucht
n  Viele Transformationsmaßnahmen
des Energiesystems müssen auf
lokaler Ebene umgesetzt werden
n  Städte und Kommunen setzen sich
sich Ziele und beginnen den Umbau
n  Bundesforschungsministerium
will bis zum Jahr 2020 insgesamt
30 CO2-neutrale Kommunen fördern
Bild: GreenCityCluster Freiburg
© Fraunhofer ISE
Modellstädte und Regionen gehen voran
n  Kleine Städte und Kommunen
können sich alleine mit 100% EE
versorgen (Bioenergiedörfer)
n  Mittlere und größere Kommunen
benötigen das Umland
n  Im Projekt „100% EE-Regionen“
wurden bereits 120 Regionen mit
entsprechendn Zielsetzungen erfasst
Bild: Novatech
© Fraunhofer ISE
Die Umsetzung der Transformation
Die Transformation des Energiesystems einer Stadt oder Kommune erfordert ein
systematisches und planmäßiges Vorgehen sowie die Einbeziehung der Bürger
und aller anderen relevanten Akteure und Akteursgruppen
Bild: Solarsiedlung
© Fraunhofer ISE
Photovoltaik Marktsegemente in Deutschland
© Fraunhofer ISE
Große Fortschritte in der Photovoltaik erzielt
PV
Monatliche Stromproduktion Wind und PV
in Deutschland, Januar bis Mai 2012
Wind
Systempreis um mehr als 50% in 3 Jahren reduziert
Fossil/Nukleare Kraftwerke > 100 MW
© Fraunhofer ISE
Graph: Willeke
Stromproduktion im May 2012 in Deutschland: Wind und PV trugen signifikant bei
Wind
Photovoltaics
22.4 GW PV Produktion
(ca 30%) 25. Mai, 12:45 h
Zusammenfassung
n  Energiekonzept (Langfriststrategie 2050)
ist prinzipiell der richtige Ansatz
n  Die Transformation des Energiesystems muss beschleunigt werden
n  Ausstieg Atromkraft bis 2022 ist richtig
n  100% EE sind bis 2050 möglich
n  PV ist ein wichtiges Element des
künftigen Energiesystems
n  Umbau erfordert eine Vielzahl von
Maßnahmen: Aufbau EE, Netzausbau,
Smart Grid, Effizienz, europäisches Netz
n  Städte und Kommunen sind wichtige
Akteure beim Umbau des Energiesystems
© Fraunhofer ISE
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Gerhard Stryi-Hipp
www.ise.fraunhofer.de
gerhard.stryi-hipp@ise.fraunhofer.de
© Fraunhofer ISE
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