Zahlen und Fakten zur

Stromerzeugung

2008

Strombedarf Strombedarf

Entwicklung des Strombedarfs weltweit und in Europa

D

ie Weltbevölkerung nimmt pro Jahr um 78 Millionen Menschen zu. Seit 1960 bis heute, innerhalb von rund fünf Jahrzehnten, hat sich die Zahl der Menschen damit verdoppelt. Gegenwärtig hat etwa ein Viertel der Weltbevölkerung von 6,8 Mrd. Men­ schen noch keinen Zugang zu Elektrizität. Der Stromverbrauch wird rascher anwachsen als alle anderen Arten des Energieverbrauchs. Weltweit wird bis 2030 fast eine Verdoppelung des Stromverbrauchs von heute 18.988 Mrd. kWh auf insgesamt rund 37.800 Mrd. kWh erwartet. In der Europäischen Union (EU) wird mit rund 3.310 Mrd. kWh ein Fünftel des weltweit erzeugten Stroms benötigt. Allein bis zum Jahr 2030 wird ein Mehrbedarf von 30 % erwartet. Nach Einschätzung von Experten werden weiterhin die fossilen Energieträger den größten Teil des Verbrauchswachstums decken. Im Jahr 2030 wird der weltweite Anteil der Stromerzeugung auf der Basis von fossilen Energieträ­ gern noch bei rd. 70 % liegen. Für die EU wird zu diesem Zeitpunkt noch et­ wa die Hälfte der Stromerzeugung auf Kohle und Gas beruhen. Erneuerbare Energien werden in der weltweiten Primärenergieverbrauchsstruktur eine wachsende Rolle spielen. Ebenso wird die Kernenergie trotz des politisch be­ schlossenen Ausstiegs in Deutschland ihre Bedeutung in der Stromerzeugung weltweit behalten und in einigen Ländern sogar ausbauen.

Inhaltsverzeichnis n Strombedarf weltweit und in der EU 2-3 n Verfügbarkeit und Importabhängigkeit 4-5 n Stromerzeugung in der EU 6 n Strom als Rationalisierungsenergie 7 n Neubauprojekte in der EU 8-9 n Stromerzeugungsoptionen 10-11 n Erneuerbare Energien – Ziele der EU 12-13 n Erneuerbare Energien und Dezentrale Kleinanlagen14-15 n Kernenergie weltweit 16-17 n Kernenergie in Europa 18-19 n Effiziente Kohle- und Gaskraftwerke 20-21 n Carbon Capture and Storage (CCS) 22-23 n Klimapolitik – Globaler Ansatz erforderlich  24-25 n VGB-Aktivitäten 26-27

Erwarteter Zuwachs der Stromerzeugung in 109 kWh (TWh) in der EU

Erwarteter Zuwachs der Stromerzeugung in 109 kWh (TWh) weltweit

4.500

35.000

4.000

30.000

3.500 25.000

3.000 20.000

2.500

?

2.000 1.500

15.000

Wasser, Wind, Biomasse, Sonne

Wasser, Wind, Biomasse, Sonne

10.000

Kernenergie

Kernenergie

1.000

Kohle Gas Öl

500 0 2006

2030

Quelle: Eurostat, IEA, eigene Berechnungen

Kohle Gas Öl

5.000 0 2005

2030

Quelle: IEA

Seite 2 – 3

Verfügbarkeit von Energieträgern

Verfügbarkeit, Reichweite und Importabhängigkeit von Energieträgern

W

eltweit sind unter Einbeziehung der vorhandenen Primärenergie­ reserven und -ressourcen, insbesondere unter Berücksichtigung nicht konventioneller Vorkommen, noch ausreichend fossile Energieträger und Uran vorhanden. Stein- und Braunkohle sowie Uran haben deutlich die größten Reichweiten. Die ungleiche regionale Verteilung der Energieträger führt jedoch zu einer zunehmenden Importabhängigkeit vieler Länder und Regionen, so auch der Europäischen Union. Die fossilen Energiereserven der EU betragen mit rund 75 Mrd. t Steinkohleeinheiten (SKE) lediglich 5 % der weltweit bekannten Reserven und bestehen überwiegend aus Braun- und Steinkohle. Die Erd­ gas- und Erdölreserven liegen lediglich bei rund 5 Mrd. t SKE. Die Abhängigkeit von importierter Kohle wird für Europa von heute etwa 30 % auf über 60 % bis zum Jahr 2030 anwachsen. Beim Erdgas wird eine Abhängigkeit von 81 % und beim Öl sogar von 88 % erwartet. Insgesamt wird der Anteil von importierter Energie von heute etwa 50 % auf rund 70 % bis zum Jahr 2030 zunehmen. Die Ursachen liegen in den abnehmenden wirtschaftlich gewinnbaren Energiereserven in Europa sowie dem Beschluss einzelner Länder, aus der Kernenergie auszusteigen. Lediglich die Braunkohle kann in einigen Län­ dern noch langfristig zu wettbewerbsfähigen Kosten aus Tagebaubetrieben gefördert werden.

Statische Reichweite verschiedener Energieträger weltweit sowie Reserven und Ressourcen (in Jahren) Erdöl

43

Konventionell Konventionell + nicht konv.

Erdgas Konventionell Konventionell + nicht konv.

= Reserven

67 62

157

64

149

= Ressourcen

64

756 110

Uran

675

Steinkohle

207

Braunkohle

1.425

198

0

50

100

150

1.264

> 200

> 1.000 Jahre

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), OECD-NEA Reserven: Teil der Ressourcen, die dokumentiert sind und auf der Basis heute verfügbarer Techniken wirtschaftlich genutzt werden können. Ressourcen: Anteil, der zum heutigen Zeitpunkt dokumentiert ist, aber unter wirtschaft­ lichen Gesichtspunkten noch nicht genutzt werden kann.

Die Entwicklung der Importabhängigkeit und der Importpreise Kohle

Erdöl

100

+165 %

Importabhängigkeit in %

81

81

Erdgas

86

Gesamt

+100 %

88

81

77

+38 %

75

66

62

61

50

50

der EU von 1990 bis 2030

48

67

53

50 45

47

1990

2000

37 30 18

0 1990

2000

2010

2020

2030

1990

2000

2010

2020

2030

1990

2000

2010

2020

2030

2010

2020

2030

Gemittelte Preisentwicklung (1990 bis 2007) Quelle: Europäische Kommission, Statistik der Kohlenwirtschaft e.V.

Seite 4 – 5

Stromerzeugung in der EU

Kraftwerkspark und Ersatzbedarf er Strombedarf in der EU wird von heute rund 3.300 TWh jährlich bis 2030 auf rund 4.300 TWh ansteigen. Als Folge der Altersstruktur des Kraftwerksparks in Europa und des politisch beschlossenen Ausstiegs aus der Kernenergie in Deutschland ergibt sich eine Erzeugungslücke von etwa 2.000 TWh – je zur Hälfte Ersatz- und Zusatzbedarf. Bezogen auf die instal­ lierte Stromerzeugungskapazität von ca. 752.000 MW bedeutet dies einen Ersatzbedarf von etwa 300.000 MW bis 2020. Somit stellt sich die Frage, wie diese Lücke zu schließen ist. Unter Berück­ sichtigung einer technisch realisierbaren mittleren Ausnutzungsdauer von 7.500 Volllaststunden pro Jahr für thermische Kraftwerke und 3.000 Stun­ den pro Jahr für Windenergieanlagen (Onshore- und Offshore-Anlagen) würden hierfür rein rechnerisch in etwa benötigt: n     167 Kernkraftwerksblöcke mit je 1.600 MW, oder n     242 Braunkohleblöcke mit je 1.100 MW, oder n     333 Steinkohleblöcke mit je 800 MW, oder n     333 GuD-Gaskraftwerke mit je 800 MW, oder n 133.333 Windenergieanlagen mit je 5 MW (+ Reservekapazität 80 %, z. B. 267 Steinkohleblöcke oder GuD-Kraftwerke) Allein diese Zahlen machen deutlich, dass auch zukünftig ein Energiemix zur sicheren Stromerzeugung erforderlich ist.

Kraftwerkserneuerungsbedarf durch Alterung

des bestehenden Kraftwerkparks und Verbrauchsanstieg1) 2006 Wind u.a. Erneuerbare 8 % Konv. Kraftwerke 57 %

Installierte Leistung EU in GW

D

Kernenergie Wasserkraft

17 % 18 %

Zusatzbedarf Windkraftwerke

300.000 MW bis 2020 Ersatzbedarf

Konventionelle Kraftwerke (Kohle, Gas, Erdöl)

Kernkraftwerke Wasserkraftwerke

1) Die realen Betriebszeiten der Kraftwerke in der EU sind sehr unterschiedlich. Alterungsverlauf daher nur qualitativ. Quelle: EU - Energy and Transport Outlook

Strom als Rationalisierungsenergie

Primärenergieeinsparung durch effizienten Stromeinsatz In den letzten Jahren konnte in vielen entwickelten Ländern das Wachstum von Bruttoinlandsprodukt und Primärenergieverbrauch entkoppelt werden. Dies ist insbesondere gelungen durch vermehrten Einsatz der besonders flexibel und effizient einsetzbaren Energie Strom.

Entwicklung wichtiger Indikatoren für die EU-27 2,2 2

Diese Entwicklung spiegelt einerseits den Trend zur Dienstleistungsgesell­ schaft wider, andererseits spielen die Fortschritte bei der Energieerzeugung und -nutzung, z. B. durch Kraftwerke mit besseren Wirkungsgraden bzw. verbesserte Energieeffizienz durch elektronische Regelungen auf der Nut­ zerebene, eine wichtiger werdende Rolle.

Fazit: Es ist mehr Strom erforderlich, um insgesamt Energie einsparen zu können. Es besteht ansonsten die Gefahr, dass durch eine verordnete oder erzwungene Stromeinsparung die Primärenergie- und Emissionsbilanzen unnötig verschlechtert werden.

Bruttoinlandsprodukt

1,6 1,4 1,2 Index

Vor dem Hintergrund des drastischen Anstiegs der Erdöl- und Erdgaspreise sind zukünftig neue Einsatzgebiete im Verkehrs- und Wärmesektor zu er­ warten. Neuartige Elektrofahrzeuge (z. B. Plug-in-Hybridkonzepte) sind bei den Fahrzeugherstellern in Entwicklung, elektrisch betriebene Wärmepum­ pen zur Erdwärmenutzung sind ebenso auf dem Vormarsch.

1,8

1

Stromverbrauch

Primärenergieverbrauch

0,8 0,6 90 991 992 993 994 995 996 997 998 999 000 001 002 003 004 005 006 007 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 Jahr

19

Quelle: Eurostat 2008

Seite 6 – 7

Stromerzeugung in Europa

Geplante Neubauprojekte in der EU

D

er notwendige Ersatzbedarf für alte Kraftwerksanlagen sowie die Stei­ gerung des Stromverbrauchs in Europa haben bei vielen Unternehmen zu Planungen für Neubauprojekte geführt. Auch vor dem Hintergrund des CO2-Emissionshandels und eines weltweit ansteigenden Energiebedarfs bleiben trotz massiven Ausbaus der erneuerbaren Energien Kohle, Erdgas und Kernenergie weiterhin die wichtigsten Primärenergieträger für die Stromerzeugung. Zurzeit sind noch rund 83.000 MW Neubauprojekte auf Erdgasbasis ge­ meldet. Neubauprojekte auf Basis von Stein- und Braunkohle sowie Torf haben zusammen aktuell eine Anlagenkapazität von rund 40.000 MW. Bei der Kernenergie befinden sich in der EU zwei neue Kraftwerke in Finnland und in Frankreich mit rund 3.300 MW in Bau und weitere 4.000 MW in Bulgarien, Rumänien und der Slowakischen Republik in konkreter Planung. Hinzu kommen Leistungserhöhungen bei bestehenden Anlagen. Rund 53.000 MW neue Kraftwerkskapazität werden zurzeit auf der Basis erneu­ erbarer Energieträger wie Wind, Wasser und Biomasse geplant. Insgesamt sind Projekte mit einer Gesamtkapazität von rund 186.700 MW gemeldet. Ob alle gemeldeten Neubauprojekte realisiert werden, wird sehr stark von den künftigen Entwicklungen der Primärenergiepreise sowie den politischen Rahmenbedingungen im Zuge der CO2-Minderungsstrategien abhängen.

Neubauprojekte in der EU Anteil der Energieträger (2007 bis 2016) Gesamt: 186.685 MW

Gas (82.731 MW, 44 %) Öl (3.100 MW, 1,5 %) Steinkohle (35.048 MW, 19 %) Braunkohle und Torf (4.730 MW, 3 %) Kernenergie (7.770 MW, 4,0 %) Wasserkraft (3.233 MW, 2 %) Wind (48.979 MW, 26 %) Biomasse (819 MW, 0,4 %) Reststoffe und Abfall (187 MW, 0,1 %) Andere Erneuerbare (88 MW, 0,03 %)

Quelle: Datenbank VGB, Stand: 8/2008

Kumulierte Leistung gemeldeter Kraftwerks-Neubauprojekte in Europa nach Ländern und Energieträgern (seit 2005 und Ausblick) 60.000 Andere Erneuerbare

50.000

Wind Wasserkraft Kernenergie Reststoffe und Abfall

30.000

Biomasse Braunkohle und Torf

20.000

Steinkohle Öl

10.000

Gas

n rie

Bu l

ga

ien

ei

än

ow ak

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Sl

n

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Fin

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Dä

Be

te

rre

ich

0,0

Ös

Leistung in MW

40.000

Quelle: Datenbank VGB, Stand: 8/2008

Seite 8 – 9

Stromerzeugungsoptionen

Bereits heute 46 % CO2-freie Stromerzeugung in Europa

Anteile der einzelnen Energieträger am Energiemix der Stromerzeugung in der EU (2007)

1010%% Wasser Wasser

Sonstige (Öl etc.): 3 %

6% Wind, 6% Wind,Biomasse Biomasse u. a.Erneuerbare Erneuerbare u. a.

30 % Kernkraft Kernkraft 30 % 30 30% % Kernkraft Kernkraft

31 % Kohle 31 31% %Kohle Kohle 31 % Kohle

20 % Gas 20 % Gas 20% %Gas Gas 20

Quelle: Eurostat, Europrog

Vor- und Nachteile relevanter Stromerzeugungsoptionen Wasser n Pro

Wind/Biomasse n Pro

Kernkraft n Pro

Kohle n Pro

Gas n Pro

n Contra

n Contra

n Contra

n Contra

n Contra

– – – – –

Klimaschonende Stromerzeugung ohne CO2Emissionen Hoher Anlagenwirkungsgrad Wirtschaftlicher Betrieb Extrem schnell verfügbare Netzdienstleistungen Unterstützung des Hochwasserschutzes

– Gravierende Hemmnisse durch neue Umweltschutzziele – Ausbau vorhandener Poten­ ziale aus umweltpolitischen Gründen problematisch – Hohe Investitionskosten bei Neubau infolge umfangreicher erzeugungsfremder Aus­ gleichsmaßnahmen

– Klimaschonende CO2-freie/ – Klimaschonende StromCO2-neutrale Stromerzeugung erzeugung ohne CO2– Potenziale zur weiteren Emissionen Effizienzsteigerung – Preiswerte und zuverlässige – Errichtung der Windparks Versorgung ohne kritische im Meer (Offshore) Importabhängigkeit – Biomasseanlagen können in der – Hohes Sicherheitsniveau Grundlast eingesetzt werden

– Wirtschaftliche Erzeugung noch nicht gegeben – Windbedingte schwankende Stromerzeugung, daher nur zusammen mit konventionellen Kraftwerken und/oder Spei­ chern nutzbar – Stromerzeugung aus Biomasse steht in Konkurrenz zur Wär­ meerzeugung und Treibstoff­ herstellung

– S teinkohle auf dem Weltmarkt von vielen Anbietern preiswert zu beziehen – Braunkohle in Europa als sicherer heimischer Energierohstoff verfügbar – Kraftwerkstechnologie mit großen Potenzialen zur weiteren Effizienzsteigerung

– Umweltfreundlichster fossiler Brennstoff mit den gerings­ ten CO2-Emissionen – Stromerzeugung in hocheffizienten Kraftwerken – Kurze Errichtungszeiten und günstige Investitionskosten für Neuanlagen

– G  esellschaftliche Akzeptanz­ – Steigende Nachfrage von – Stark schwankende Erdgas­ problematik in einzelnen Steinkohle (vor allem aus preise führen zu großen europäischen Ländern China und Indien) und be­ Schwankungen bei den – Aufwändiges atomrechtliches grenzte Transportkapazitäten Stromerzeugungskosten Genehmigungsverfahren beinhalten Preisrisiken – Abhängigkeit von Erdgas– Aufwand für Sicherheit – CO2-Emissionen höher als importen als mögliches erforderlich bei Erdgas Versorgungsrisiko – Entsorgung und Endlagerung – Rauchgasreinigung mit ent­ – Zunehmende Konzentration nuklearer Brennelemente noch sprechendem Anlagenaufwand der Vorkommen in politisch nicht überall politisch ent­ erforderlich instabilen Regionen schieden

Seite 10 – 11

Erneuerbare Energien – Ziele der EU

Erneuerbare Energien – ehrgeizige Ziele der EU für 2020

D

er Anteil der erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch in der Europäischen Union soll 20 % im Jahr 2020 betragen. Dies hat die EU-Kommission in ihrem im Frühjahr 2007 beschlossenen Energiepaket als ein verbindliches Ziel festgelegt. Im Vergleich hierzu betrug Ende 2005 der Anteil der erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch 8,5 %. Da die Ausgangslage und das Potenzial im Bereich der erneuerbaren Energien sowie auch der Energiemix in den einzelnen Mitgliedsstaaten höchst unterschiedlich sind, hat die Europäische Kommission die nationalen Ziel­ setzungen zur Nutzung der erneuerbaren Energien am Gesamtenergie­ verbrauch festgelegt und diese am 23. Januar 2008 veröffentlicht. Um die höchst anspruchsvollen Vorgaben – Anteil der erneuerbaren Ener­ gien am Gesamtenergieverbrauch von 20 % - erreichen zu können, müsste der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung in der EU von 15,5 % in 2006 auf ca. 34 % in 2020 ansteigen. Für die direkte Wärme­ nutzung und für Kühlzwecke wäre ein Anstieg auf ca. 18 % erforderlich. Die Wasserkraft ist weiterhin eine zuverlässige erneuerbare Energiequel­ le. Sie spielt auch eine höchst wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Reserveleistung/Spitzenlast und der Netzregelung durch Pumpspeicher­ kraftwerke. Zahlreiche neue Wasserkraftprojekte sowie Erweiterungen

Erneuerbare Energien (EE) im Stromsektor der EU-27 (15,5 % der gesamten Stromerzeugung 2006)

82 TWh

90 TWh

Ziel für EE-Strom in der EU 2006  2020 15,5 %  34 % 6 TWh

41 TWh Biomasse

302 TWh

Geothermie Große Wasserkraft Kleine Wasserkraft

Gesamt: 521 TWh

Windenergie

Quelle: Eurostat

und Erneuerungen sind u. a. in Österreich, der Schweiz, Frankreich, Deut­sch­ land und Portugal bereits in der Ausführung oder in nächster Zeit geplant. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um die Nutzbarmachung weiterer Erzeugungs- oder (Pump-)Speicherkapazitäten durch Systemergänzungen bzw. –optimierungen an bestehenden Standorten. Ein wichtiger Schritt ist auch die Effizienzsteigerung von Anlagen durch den Ersatz alter Maschinen und Komponenten durch neue, leistungsgesteigerte Ausführungen. Der weitere Ausbau der erneuerbaren Energien wird in Europa wie auch in Deutschland vorwiegend von der Windenergie geprägt. Ende 2007 waren in Deutschland rd. 19.460 Windkraftanlagen mit einer Leistung von 22.247 MW in Betrieb. Zu diesem Zeitpunkt betrug die installierte Leistung in Europa 57.136 MW und weltweit 93.864 MW. Die witterungsbedingt schwankende und nicht sicher verfügbare Energiebereitstellung stellt aber erhebliche Anforderungen an den bestehenden sowie auch zukünftigen Kraftwerkspark, z. B. bei der Bereitstellung von Reserveleistung. Um die Vorgaben der Europäischen Union erfüllen zu können, ist ein wei­ terer Ausbau der Windenergie-Nutzung notwendig. Dieser sollte allerdings zielgerichtet an sehr günstigen „Wind-Standorten“ und unter Beachtung kraftwerksspezifischer Kriterien erfolgen. Diese Vorgaben können mit der Umsetzung verschiedener Maßnahmen flankiert werden. Hierzu gehören

Ziel der EU-27: 20 % Erneuerbare Energien am Endenergieverbrauch in 2020 Schweden Lettland Finnland Österreich Portugal Dänemark Estland Slowenien Rumänien Frankreich Litauen Spanien Deutschland Griechenland Italien Bulgarien Irland Polen Großbritannien Niederlande Slowakische Rep. Belgien Tschechische Rep. Zypern Ungarn Luxemburg Malta

39,8 34,9 28,5 23,3 20,5 17 18 16 17,8 10,3 15 8,7 5,8 6,9 5,2 9,4 3,1 7,2 1,3 2,4 6,7 2,2 6,1 2,9 4,3 0,9 0

EU 2005: 8,5 % � 2020: 20 %

Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch in 2005 Lücke bis 2020

Seite 12 – 13

Erneuerbare Energien und Dezentrale Kleinanlagen

Neben der Windenergie leistet die Nutzung der Biomasse einen merklichen Beitrag zur Stromerzeugung. Die weitere Marktdurchdringung ist jedoch von der Preisentwicklung und der Verfügbarkeit bei den Brenn- und Ein­ satzstoffen geprägt. Hinzu kommt, dass die Stromerzeugung aus Biomasse in Konkurrenz zur Wärmeerzeugung und Treibstoffherstellung steht. In 2020 sollen die Biokraftstoffe in jedem Mitgliedsland der Europäischen Union einen Mindestanteil im Treibstoffsektor aufweisen. Für die Nutzung

Windenergie:

Entwicklung der installierten Leistung 100.000 90.000 80.000 Installierte Leistung in MW

sowohl die Einbindung von Condition Monitoring Systemen als auch die Entwicklung entsprechender Instandhaltungsstrategien. Des Weiteren kann hierzu auch die Anwendung eines von VGB entwickelten Kraftwerk-Kenn­ zeichnungssystems (RDS-PP) für Windenergieanlagen beitragen. Insbesondere für die weitere Nutzung der Windenergie auf See ist es er­ forderlich, den Betrieb der Windenergieanlagen zu professionalisieren. Die bestehenden Offshore-Windparks in Dänemark und Großbritannien zeigen, dass die Konstruktion der Windenergieanlagen noch nicht optimiert ist und in der Betriebszeit bis heute zahlreiche Schadensfälle aufgetreten sind. ­Darüber hinaus sind viele Fragen zur Sicherheit und Instandhaltung noch offen. Hinzu kommt, dass die Stromerzeugung aus Offshore-Windparks in Deutschland vor besonderen Herausforderungen steht, da die meis­ten Parks in wesentlich tieferen Gewässern geplant sind.

70.000 60.000 50.000 40.000 30.000 Deutschland

20.000

USA Spanien

10.000 0

EU Weltweit

2003

2004

2005

2006

2007

Quelle: EWEA

Dezentrale Kleinanlagen – Brennstoffzellen, Mikrogasturbinen und Stir­ ling-Motoren – können neue Einsatzfelder für die Kraft-Wärme-Kopplung eröffnen. Für diese Anlagen müssen aber marktgerechte Entwicklungen realisiert werden. Nur dann, wenn es gelingt, die Systemkosten drastisch zu reduzieren und entsprechende technische Lösungen anzubieten, werden diese innovativen Energiewandlungstechniken in die Energiewirtschaft eingebunden werden können.

Biomasse:

Entwicklung der Stromerzeugung 90 Deutschland

80

Finnland Großbritannien

70 Stromerzeugung in TWh

der Biomasse ist die Frage der Nachhaltigkeit, insbesondere in Bezug zur Nahrungsmittelbereitstellung, von großer Bedeutung. Technisch hat sich die Mitverbrennung von Biomasse in den vergangenen Jahren europaweit, wie z. B. in Großbritannien, Italien, Dänemark, Belgien und in den Niederlanden, bereits zu einer wichtigen Form der CO2-neutra­ len Stromerzeugung entwickelt. Die wesentlichen Vorteile der Mitverbren­ nung sind die gemeinsame Nutzung bestehender Anlagen, eine breite ein­ setzbare Brennstoffpalette und die Erzielung hoher Gesamtwirkungsgrade für die Stromerzeugung aus Biomasse. Im Bereich der Biomasse-Pellets für den Einsatz in Kraft- bzw. Heizkraftwerken entsteht ein sehr dynamischer Markt, der sich in den kommenden Jahren signifikant ausweiten wird.

Schweden

60

EU

50 40 30 20 10 0

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Quelle: Eurostat

Seite 14 – 15

Kernenergie weltweit

Kernenergie – weiterer Ausbau weltweit

Die Betriebserfahrungen von kommerziellen Kernkraftwerken sind auf 12.750 Reaktorjahre angewachsen. Bemerkenswert ist der Zuwachs der nuklearen Stromerzeugung in den 1980er-Jahren. In dieser Zeit gingen die in den 1970er-Jahren unter dem Eindruck der ersten Erdölpreiskrise begonnenen großen Kernkraftwerkspro­ jekte mit Blockleistungen über 1.000 MW in Betrieb und stellten somit erhebliche Erzeugungskapazitäten bereit. In den 1990er-Jahren und bis heute erfolgte ein Zubau bei geringeren Zuwachsraten im Wesentlichen in den Schwellenländern sowie den Industrieländern Asiens, wo der Bedarf an Strom noch erheblich gewachsen ist.

Entwicklung der Stromerzeugung aus Kernenergie weltweit 100

3.000

2.500

80

Übrige Japan

60

USA

2.000

1.500

40 1.000 20

EU 0 1956 1960

1970

Jahr

1980

1990

2000 2005

500

Stromerzeugung in Kernkraftwerken in Mrd. kWh

ie Netto-Stromerzeugung aus Kernenergie betrug weltweit 2007 ca. 2.600 Mrd. kWh. Der Anteil der Kernenergie an der weltweiten Strom­ erzeugung liegt damit seit mehr als einem Jahrzehnt bei rund 15 %. Kumuliert sind seit Inbetriebnahme der ersten kommerziellen Kernkraft­ werke im englischen Calder Hall im Jahr 1956 rund 55.000 Mrd. kWh Strom produziert worden. Dies entspricht rund dem dreifachen des heuti­ gen weltweiten jährlichen Strombedarfs.

Arbeitsverfügbarkeit in %

D

0

Quelle: atw 4/2008

Kernkraftwerke: Anlagen, geplante Abschaltungen, Neubauten und Projekte USA Frankreich Japan Großbritannien Russland Kanada Deutschland Südkorea Indien Ukraine Schweden Spanien Belgien Taiwan Bulgarien Slowakei Schweiz

104 + 1 + 35 58 + 1 + 1 56 + 3 + 9 19 - 4 + 8 31 + 9 + 14 20 + 7 17 - 17 20 + 6 + 2 19 + 8 + 2 15 + 2 10

11 + 18 + 53 2+1 2 + 1+ 2 1-1+1 2 2+1+2 2 + 1 + 28 1 1 2+2+1 1 +1+1

8 7 6+2 2+2 5+2-1 5+3

Geplante Abschaltungen: 23

+4 6 4+1+2 4

Neubauten: 62

Italien Tschechien Finnland Ungarn China Argentinien Brasilien Litauen Mexiko Pakistan Südafrika Armenien Niederlande Rumänien Slowenien Iran

I

n 31 Ländern werden derzeit 443 Kernkraft­ werke mit insgesamt 391 GW betrieben, wei­ tere 62 befinden sich in Bau und in der Vorpla­ nung und rund 175 weitere in der Planung zur Inbetriebnahme bis 2020. Nach Einschränkung bzw. Rücknahme der Aus­ stiegsbeschlüsse in Schweden, Belgien und Spa­ nien verbleibt Deutschland als weltweit einziges Land, das kurzfristig aus der Kernenergie aus­ steigen will. Darüber hinaus werden aus Altersgründen in den nächsten Jahren weitere vier Stilllegungen in Großbritannien erfolgen. Die Abschaltungen von zwei Anlagen in Litauen und der Slowakei hatte die EU zur Beitrittsbedingung erklärt.

Projekte: 175 Quelle: IAEA, Deutsches Atomforum, E.ON

Seite 16 – 17

Kernenergie in Europa

Kernkraftwerke: Neubauten in Europa

K

ernenergie und große Wasserkraft bieten im zukünftigen Energiemix die wichtige Option, CO2-freien Grundlaststrom weiterhin auf einem günstigen Preisniveau anbieten zu können. Daher setzen weltweit und auch in Europa, in dem mit 193 Blöcken fast die Hälfte der weltweiten Nuklearkapazität steht, Länder wieder verstärkt auf den Ausbau der Kernenergie. In 7 der 19 europäischen Kernenergie nutzenden Ländern sind heute neue Kernkraftwerke in Bau bzw. in konkre­ ter Planung. Großbritannien, die Schweiz und Italien haben zudem um­ fangreiche Neubauprogramme angekündigt. Dabei ist die Entwicklung fortgeschrittener Reaktoren in den vergangenen Jahren weltweit vorangetrieben worden. Im Vordergrund der Arbeiten steht dabei eine weitere Optimierung von Sicherheit, Ressourcenschonung und Wirtschaftlichkeit. Diese Kernkraftwerke der Generation III+ sind marktreif und Basis für die Neubauten der kommenden Jahre. Sie verbinden als kon­ sequente Weiterentwicklung der heute in Betrieb befindlichen Kernkraft­ werke Erfahrung und Innovation. International bieten Hersteller mehr als acht unterschiedliche Reaktor­ typen der Generation III+ an, die ein Leistungsspektrum im Bereich von 500 bis 1.700 MW abdecken.

Standort

Typ

Baubeginn

Fertigstellung 2009

Rostow 2

Russland

WWER-1000

1980

Kalinin 4

Russland

WWER-1000

1986

2011

Olkiluoto 3

Finnland

EPR

2005

2011

Flamanville 3

Frankreich

EPR

2007

2013

Novovoronesh 6-7

Russland

WWER-1200

2007

2012+

St. Petersburg 5-6

Russland

WWER-1200

2007

2013+

Belene 1-2

Bulgarien

WWER-1000

2008+

2014+

Kmelnitzki 3-4

Ukraine

WWER-1000

2009+

2015+

Cernavoda 3-4

Rumänien

Candu-6

1985

2012+

Mochovce 3-4

Slowakei

WWER-440

1985

2012+

4 Standorte

UK

Typ 1, 2 oder 6

2011+

2017+

Olkiluoto 4

Finnland

?

2012

2018

Fennovoima Ltd

Finnland

SWR-1000?

2012

2018

4 Standorte

Italien

Ansaldo/ West.

2012+

2018+

Beznau 3

Schweiz

?

2014

2020

Mühleberg 2

Schweiz

?

2014

2020

Niederamt

Schweiz

?

2015

2021

1. AREVA EPR

DWR 1.650 MW 4. Mitsubishi APWR

DWR 1.700 MW

2. Westinghouse AP-1000

DWR 1.117 MW

5. AECL ACR-1000

CANDU 1.000 MW

3. Atomenergoprom WWER-1000/V-491

DWR 950 MW 6. General Electric/Hitachi ESBWR

SWR 1.520 MW Seite 18 – 19

Effiziente Kohle- und Gaskraftwerke

Effiziente Kohle- und Gaskraftwerke sind weiterhin unverzichtbar Technologische Weiterentwicklung CO2-Emissionen können durch technologische Weiterentwicklung schritt­ weise reduziert werden. Alleine die bei der Steinkohleverstromung anfal­ lende CO2-Menge könnte weltweit um rd. 35 % abgesenkt werden, wenn Kraftwerke mit niedrigem Wirkungsgrad (mittlerer weltweiter Wirkungs­ grad heute 30 %) durch Kraftwerke mit einem Wirkungsgrad von 45-46 % (heutiger Stand der Technik) ersetzt würden. Die schrittweise Reduzierung der CO2-Emissionen durch technologische Weiterentwicklung ist daher die erste Option. Sie führt zu einem dreifachen Gewinn: n Ressourcenschonung, da bei gleicher Erzeugung weniger Brennstoff benötigt wird n Deutliche Reduzierung der anfallenden CO2-Menge n Höhere Stromerzeugung bei gleichem Brennstoffeinsatz Langfristig kann durch die Abscheidung und unterirdische Speicherung von CO2 die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen nahezu CO2-frei erfol­ gen. Aus heutiger Sicht kommen dazu folgende Technologien in Frage:

Abscheidung vor der Verbrennung (Pre-Combustion) Diese Technologie beruht auf dem Kohlevergasungsprozess (IGCC). Aus dem synthetisch gewonnenen Brenngas wird in einem kombinierten Gasund Dampfturbinenprozess (GuD-Prozess) Strom erzeugt. Das CO2 wird vor dem Verbrennen in einer Synthesegaswäsche abgeschieden. Abscheidung nach der Verbrennung (Post-Combustion) Das CO2 wird aus dem Rauchgas eines konventionellen Kraftwerksprozes­ ses mithilfe einer alkalischen Lösung abgeschieden. Bei diesem Prozess wird das Rauchgas in direkten Kontakt mit der Waschlösung in einer Ab­ sorptionskolonne gebracht. In einem Desorptionsprozess wird das CO2 aus der Waschlösung herausgelöst und abgeleitet. Verbrennung mit reinem Sauerstoff (Oxyfuel) Beim Oxyfuel-Prozess wird mithilfe einer Luftzerlegungsanlage aus der Verbrennungsluft der Stickstoff abgetrennt. Der verbleibende Sauerstoff­ strom wird im Verbrennungsprozess eingesetzt. Der Wasseranteil wird durch Kühlung der Rauchgase auskondensiert. Der hochkonzentrierte CO2Abgasstrom kann dann separat abgeleitet werden.

CO2-Reduzierung von Kohlekraftwerken1) durch Wirkungsgradsteigerung Durchschnitt, weltweit

CO2-Emissionen pro kWh

30 %

EU

1 116 g CO2/kWh 480 g Kohle/kWh

38 % 881 g CO2/kWh 379 g Kohle/kWh

Gesamte Klimagasemissionen

Heute verfügbare Technik 45 % 743 g CO2/kWh 320 g Kohle/kWh

Dampfkraftwerk 700-°C-Technik rd. 50 % 669 g CO2/kWh

CCS-Technologien

288 g Kohle/kWh

Wirkungsgrad 1) CO2–Emissionen

Aber: Wirkungsgradverlust von 7-12 %-Punkten

Brennstoffverbrauch

1) Durchschnittliche Daten für Steinkohle befeuerte Kraftwerke

2010

2020

Zeit CCS: Carbon Capture and Storage. Quelle: VGB

Seite 20 – 21

Fossil befeuerte Kraftwerke, CCS

Fossil befeuerte Kraftwerke mit nahezu null CO2-Emissionen in Europa ab 2020 Fachleute sind sich darüber einig, dass die Technologie der CO2-Abschei­ dung und -Speicherung (CCS) eine Möglichkeit zur massiven Senkung von CO2-Emissionen darstellt. Die Europäische Technologieplattform „Zero Emission Fossil Fuel Power Plants“ (ZEP) hat hierfür eine Forschungs- und Markteinführungsstrategie entwickelt, um die Vision der CO2-armen Stromerzeugung ab 2020 zu realisieren: 1. Notwendige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Gang setzen n Entwicklung und Absicherung bereits identifizierter, neuer Konzepte zur Einführung nach 2020 n Förderung langfristig angelegter FuE-Aktivitäten um Technologien der nächsten Generation umzusetzen n Maximierung der Kooperation auf nationaler, europäischer und inter­ nationaler Ebene 2. EU-Flagship-Programme unterstützen n Bis Ende 2008: Detailliertes Portfolio von 10 bis 12 großtechnischen CCS-Demonstrationsprojekten in Europa ausarbeiten, und zwar unter Berücksichtigung technischer, wirtschaftlicher, politischer, betrieblicher und kommerzieller Perspektiven

n Instrumente zur finanziellen Förderung der CCS-Demoprojekte mit der Europäischen Kommission und den Mitgliedsländern abstimmen 3. Rechtliche Rahmenbedingungen zur geologischen Speicherung von CO2 entwickeln n Bis 2009: Bestehendes EU-Recht ergänzen, um die Bedingungen für die unterirdische CO2-Speicherung zu klären n Bis Mitte 2010: Neue EU-Richtlinien zur geologischen Speicherung in nationales Recht umsetzen (einschließlich Risikomanagement, Wahl des Standortes, Betrieb, Überwachung, Berichterstattung, Nachweis­ führung, Schließung, Nachsorge) 4. Über CCS informieren n EU-weite Informationsinitiative (TV, Internet, Printmedien) n Unterstützung nationaler Informationsinitiativen n Intensive Information vor Ort zur Unterstützung von „Early-mover“-CCS-Projekten

CCS – Brücke zu einem nachhaltigen Energiesystem

A

ls ein sicheres und effizientes Verfahren zur Abscheidung und unter­ irdischen Speicherung von mehreren Milliarden Tonnen CO2 über Tau­ sende von Jahren stellt CCS (Carbon Capture and Storage) die Brücke zu einem nachhaltigen Energiesystem dar. Die unterirdische Einlagerung von CO2 darf keine Gefahr für Gesundheit, Sicherheit oder Umwelt darstellen – weder auf kurze noch auf lange Sicht. Wenn das Einsatzpotenzial der CCS-Technologie voll ausgeschöpft würde, wäre im Vergleich zu heute bis 2050 nach einer Modellrechnung der Um­ weltorganisation Bellona eine Senkung der CO2-Emissionen innerhalb der Europäischen Union um mehr als 50 % möglich. Dabei sind alle Industrieund Transportsektoren berücksichtigt, wobei die Reduzierung allein im Kraftwerkssektor etwa 30 % ausmacht. Ohne die Genehmigung und Zustimmung von Aufsichtsbehörden und Öffentlichkeit wird die Arbeit jedoch vergeblich sein. Daher ist es unum­ gänglich, in der Öffentlichkeit klarzustellen, dass es sich bei CCS um eine sichere und zuverlässige Technologie handelt. Quelle: www.co2captureproject.org

Seite 22 – 23

Klimapolitik

Globaler Ansatz erforderlich

D

ie Treibhausgasemissionen innerhalb der Europäischen Union (EU-27) sind zwischen 1990 und 2006 um 7,7 % gesunken; für die EU-15 beträgt der Rückgang 2,7 %. Dies ist dem aktuellen jährlichen Bericht der EU über die Bestandsaufnahme der Treibhausgasemissionen der EU zu entnehmen. Gemäß Kyoto-Protokoll hat sich die EU zu einer Reduktion der Treibhaus­ gasemissionen von 8 % für den Zeitraum 1990 bis 2008/2012 verpflichtet. Darüber hinaus hat der Europäische Rat ein ehrgeiziges Einsparziel von 20 % bis 2020 gesetzt. Ein globaler Ansatz ist erforderlich: Zur Stabilisierung und Reduktion der CO2-Emissionen müssen weltweite Maßnahmen ergriffen werden, die sich am Grundsatz der Effektivität und Kosteneffizienz orientieren. Kosteneffi­ ziente Maßnahmen wie beispielsweise Wärmedämmung, fossil befeuerte Kraftwerke mit höheren Brennstoffnutzungsgraden, Ausbau der erneuer­ baren Energien an den richtigen Standorten oder die Weiternutzung der Kernenergie u.a.m. müssen vorurteilsfrei an vorderster Stelle zur Anwen­ dung kommen. Die Internationale Energieagentur IEA hat ein Stabilisierungskonzept ent­ wickelt, mit dem gegenüber dem Referenzszenario (42 Gigatonnen CO2 in 2030) durch ein Bündel solcher Maßnahmen die Reduzierung auf 23 Giga­ tonnen (450 ppm CO2 in der Atmosphäre) erreicht werden soll.

Entwicklung der

weltweiten CO2-Emissionen

Milliarden Tonnen CO2 45

1990 bis 2030 nach Regionen

40 35 30 25

Andere Regionen

20 15

China/Indien

10

USA

5

EU

0 1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

Quelle: UNFCC 2004

CO2-Ausstoß bei der Stromerzeugung

CO2 Emissions - 450 ppm Stabilisation Case

Achievable or Science Fiction? Gt of Energy-Related CO2 Emissions 45

Gramm Kohlendioxidäquivalent pro kWh Strom, berechnet über den Lebenszyklus des Kraftwerks

980 bis 1.230

Braunkohle Steinkohle

790 bis 1.080

Erdöl

890 640

Erdgas Erdgas GuD Fotovoltaik Kernkraft

410 bis 430

CCS in industry 3 % CCS in power generation 9 % Nuclear 13 %

Reference Scenario

40

Renewables 20 %

35

Switching: coal to gas 8 % End use electricity efficiency 17 %

30 25

80 bis 160

42 Gt

27 Gt

End use fuel efficiency 30 %

450 ppm Stabilisation Case

20

16 bis 23

23 Gt

Wind

8 bis 16

15

Wasserkraft

4 bis 13

10 2005

Schwankungsbreiten entstehen durch unterschiedliche Berechnungsmethoden und Standorte der Kraftwerke. Quelle: PSI Paul-Scherrer-Institut, Schweiz

2010

2015

2020

2025

Year 2030

By 2030, emissions are reduced to some 23 Gt, a reduction of 19 Gt compared with the Reference Scenario.

Quelle: IEA, World Energy Outlook 2007

Seite 24 – 25

VGB-Aktivitäten

Die Aufgaben der VGB-Geschäftsstelle VGB PowerTech e.V. ist der europäische Fachverband für Strom- und Wärmeerzeugung. Gemäß Aufgabenstellung ist die VGB-Geschäftsstelle gegliedert in die Competence-­ Center:

Wissenschaftlicher Beirat

Vorstand

Technischer Beirat

Geschäftsführung

n Kernkraftwerke n Fossil befeuerte Kraftwerke n Erneuerbare Energien und Dezentrale Erzeugung n Umwelttechnik, Chemie, Sicherheit und Gesundheit n Operative Dienste

Competence-Center für die Erzeugung von Strom und Wärme Kernkraftwerke

Diese Competence-Center bearbeiten alle Fragen der Erzeu­ gung von Strom und Wärme und der damit zusammenhängen­ den Umweltschutzthemen – und zwar in enger Zusammen­ arbeit mit EURELECTRIC auf europäischer und BDEW auf natio­ naler Ebene. Zur Erfüllung der satzungsgemäßen Aufgaben werden vom VGB-Vorstand ehrenamtlich tätige Ausschüsse eingesetzt, de­ ren Besetzung und Aufgabenverteilung dem Technischen Bei­ rat des VGB obliegt. Zurzeit sind vier Bereiche mit zahlreichen Fach- und Sonderausschüssen sowie Arbeitskreisen tätig.

Mitgliederversammlung

Fossil befeuerte Kraftwerke

Umwelttechnik, Erneuerbare Chemie, Energien und Sicherheit und Dezentr. Erzeug. Gesundheit

Operative Dienste

Teams Forschung

IT Marketing

Administration



VGB-Ausschüsse

VGB PowerTech e.V. Wir sind ein freiwilliger Zusammenschluss von Unternehmen, für die der Kraftwerksbetrieb und die dazugehörige Technik eine wichtige Grundlage ihres unternehmerischen Handelns bilden. Sitz des VGB ist Essen.

Unser Ziel ist die Förderung und Optimierung n der Betriebssicherheit und Umweltverträglichkeit, n der Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit bestehender und auch neu zu errichtender Anlagen zur Strom- und Wärmerzeugung sowie n der Weiterentwicklung neuer Technologien durch gemeinsame FuE-Projekte.

Unsere Mitglieder sind derzeit 444 Unternehmen aus den Bereichen

Betreiber, Hersteller und mit der Kraftwirtschaft verbundener Institutionen. Unsere Mitglieder kommen aus 32 Ländern und repräsentieren eine instal­ lierte Kraftwerksleistung von 500.000 MW, davon 441.000 MW in Europa.

Unsere Aufgaben n Internationale Erfahrung bündeln und nutzen n Fachkompetenz für die Aufgaben von heute und die Herausforderung von morgen anbieten n Interessen der Mitgliedsunternehmen vertreten

Zurzeit sind 444 Unternehmen aus 32 Ländern Mitglied in unserem Ver­ band: Fossil befeuerte Kraftwerke Kernkraftwerke Wasserkraftwerke u.a. Erneuerbare Gesamt

306.000 130.000 64.000 500.000

MW MW MW MW

EU: 412 Mitglieder in 20 Ländern Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien, Luxemburg, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn Übriges Europa: 18 Mitglieder in 4 Ländern Kroatien, Russland, Schweiz, Türkei Außerhalb Europas: 14 Mitglieder in 8 Ländern Argentinien, Brasilien, Indien, Israel, Japan, Libyen, Mongolei, Südafrika Gesamt:

444 Mitglieder in 32 Ländern Seite 26 – 27

VGB PowerTech e.V. Klinkestraße 27 – 31 45136 Essen ∙ Germany Redaktion: K.A. Theis (verantwortlich), Ulrich Langnickel, Hans-Joachim Meier, Ludger Mohrbach, Christopher Weßelmann Internet: www.vgb.org E-Mail: [email protected] Tel.: +49 201 8128-0