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DESERTEC - Ausgewählte Probleme der grenzübergreifenden Versorgung mit Solarenergie

Bachelorarbeit 2010 57 Seiten

Umweltwissenschaften

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

II Darstellungsverzeichnis

III Abkürzungsverzeichnis

1 Unser Bedarf an Energie

2 DESERTEC
2.1 Das DESERTEC Konzept
2.2 DESERTEC Industrial Initiative (Dii)
2.2.1 Studien des DLR
2.2.1.1 MED-CSP
2.2.1.2 TRANS-CSP
2.3 EUMENA-Region

3 Solarenergie
3.1 Sonnenenergie – Kraftquelle der Zukunft
3.2 Photovoltaik
3.2.1 Netzgekoppelte bzw. Netzferne Anlagen
3.2.2 Photovoltaik (PV)-Kraftwerke
3.3 Solarthermische Kraftwerke
3.4 Hybridkraftwerk
3.4.1 Dampfkraftwerk mit integriertem Solarfeld
3.4.2 Gas- und Dampfkraftwerk mit integriertem Solarfeld
3.5 Vorteile Solarthermische Kraftwerke
3.6 Die ersten solarthermischen Kraftwerke
3.6.1 Mojave Wüste
3.6.2 Andalusien
3.7 Wirtschaftlichkeit
3.8 Technische Verbesserungen

4 Transport von Strom
4.1 Beginn der elektrischen Energieversorgung in Europa
4.2 Verbundnetz
4.3 Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ)
4.4 Wie gelangt der Strom nach Europa?
4.5 Voraussetzungen für den Import von Solarstrom

5 Politische Rahmenbedingungen
5.1 Union für den Mittelmeerraum
5.2 Der Solarplan

6 Finanzierbarkeit
6.1 Entwicklungszusammenarbeit
6.2 MEDA-Programm
6.3 Beteiligung der Bundesregierung Deutschland
6.4 Weitere mögliche Projektfinanzierungen
6.5 Förderung von Forschung und Entwicklung

7 Beispiele derzeitiger Projekte in der MENA-Region
7.1 Marokko
7.2 Algerien
7.3 Weitere Projekte

8 Ausblick / Fazit
8.1 Kooperation EU - MENA
8.2 Effizientere Nutzung
8.3 Gezielte Förderpolitik
8.4 Kritische Stimmen
8.5 Agenda Dii bis 2012

IV Quellenverzeichnis

Einleitung

Die globale Entwicklung wird die Menschheit in den nächsten Jahrzehnten vor große Herausforderungen stellen. Kernprobleme, mit denen wir uns beschäftigen müssen, sind der Klimawandel, der Anstieg der Bevölkerung und der damit immer größer werdende Bedarf an Energie und Wasser. Ursache für die rapide globale Erwärmung und den beginnenden Klimawandel ist der zu hohe Ausstoß an CO2. Die hohen CO2-Emissionen beruhen vor allem auf der Nutzung und Verbrennung fossiler Energieträger. Aktuell verbrauchen mehr als 6 Mrd. Menschen weit mehr natürliche Ressourcen, als regeneriert werden kann. Im Jahr 2050 rechnet man mit einer Bevölkerungszahl von ca. 10 Mrd. Menschen. Konflikte um den Zugang zu speziell Wasser und Energie werden sich verschärfen, denn schon heute ist einem Drittel der Weltbevölkerung der Zugang zu diesen Ressourcen eingeschränkt, teils auch gar nicht vorhanden. Durch die Veränderungen des Klimas gerät auch die Lebensgrundlage für Millionen von Menschen in ernste Gefahr. Um dies zu vermeiden, muss so schnell wie möglich gehandelt werden.[1]

Auf der 15. Klimakonferenz in Kopenhagen wurde vereinbart, den globalen Temperaturanstieg auf unter 2 Grad zu begrenzen. Was ist nötig, um die dramatischen Folgen des Klimawandels einzudämmen? Der Physiker Gerhard Knies hat nicht die, sondern eine Antwort darauf: Solarstrom aus der Wüste. Das DESERTEC Konzept hat u. a. zum Ziel, Solarenergie aus den Wüsten weltweit nutzbar zu machen.

Thema dieser Arbeit ist die grenzüberschreitende Versorgung mit Solarenergie und eventuell auftretende Probleme. Es wird somit nicht näher auf die Ressourcen Windenergie, Meerwasserentsalzung zur Trinkwassergewinnung, Biomasse oder Geothermie eingegangen. Es wird kurz erläutert, was Solarenergie ist und mit welchen technischen Mitteln sie gesammelt bzw. gespeichert werden kann. Es werden Beispiele von bereits bestehenden Solarkraftwerken sowie, am Ende der Arbeit, aktuelle Projekte in MENA vorgestellt. Überschüssige Energie soll dann aus Nordafrika nach Europa exportiert werden. Hierzu wird das Stromnetz in Europa näher betrachtet – sind wir bereit für den Import von Solarstrom? Welche Wege bzw. Leitungen – über dem Land bzw. unter dem Meer - sind für die Weiterleitung des Stroms am sichersten und am wirtschaftlichsten? Die politischen Rahmenbedingungen spielen ebenfalls eine sehr wichtige Rolle. Es muss für politische Sicherheit gesorgt werden, damit eine Strom-Kooperation zwischen Nordafrika/Mittlerer Osten und Europa möglich ist. Was ist dafür bisher getan worden, was muss noch getan werden? Wie gestaltet sich die Finanzierung von Projekten wie DESERTEC? Wer finanziert den Ausbau für die Gewinnung von Solarenergie in der Wüstenregion und wer verlegt die Leitungen für den Stromtransport? Die Übertragung des Stroms von Nordafrika auf den europäischen Markt ist ein Schlüsselelement des DESERTEC-Projekts.

Am Ende der Arbeit wird ein Resümee gezogen, ob sich das Projekt Wüstenstrom für Europa und den Ländern Nordafrikas und des Mittleren Ostens lohnt bzw. ob es wirklich umsetzbar ist.

II Darstellungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

III Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Unser Bedarf an Energie

Der derzeitige Energiebedarf der Industrie- und Entwicklungsländer ist unterschiedlich verteilt. Die westlichen Industriestaaten und die Länder mit großem Erdölvorkommen haben einen besonders hohen Verbrauch an Energie. Deutschland und Frankreich z. B. verbrauchen zusammen so viel wie der gesamte afrikanische Kontinent. Der hohe Energieverbrauch in den Ländern wird zum großen Teil mit fossilen Energieträgern gedeckt. Wohingegen der ärmere Teil der Weltbevölkerung auf traditionelle Biomasse zurückgreift oder besser gesagt darauf angewiesen ist, wie z. B. Brennholz zum Kochen und Heizen. Aber auch in den Industrieländern gibt es Unterschiede. In den Alpenländern und Skandinavien wird der Primärenergiebedarf größtenteils durch Wasserkraft und Biomasse gedeckt, in Deutschland überwiegt (ca. 80 %) der Einsatz von fossilen Energieträgern.[2] Darstellung 1 gibt einen Überblick über den prognostizierten Energiebedarf bis zum Jahr 2030, geographisch in Gebiete eingeteilt. Für Asien wird die höchste Steigerungsrate mit 3,7 % vorausgesagt. Auch Nordafrika (2,6 %) und dem Mittleren Osten (2,4 %) wird ein hoher Anstieg prognostiziert; Europa hingegen nur 1 %.[3]

Energieverbrauch bis zum Jahr 2030 pro Gebiet, Land und Kopf

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darstellung 1: Energieverbrauch pro Gebiet, Land und Kopf, http://www.wendezeit.ch/energieverbrauch-pro-gebiet-land-kopf-prognose, Stand 17.09.2010 (Energieeinheit ist Billiarden BTU)

Die Tabelle lässt erkennen, dass der Anteil an fossilen Energieträgern massiv zunehmen wird. Bis 2020 wird sich der Verbrauch an Öl, Kohle und Gas gemessen am heutigen Stand verdoppeln. Für den Klimawandel ist diese Prognose alarmierend, eine Energiewende ist somit unumgänglich. Da es nicht möglich sein wird, sofort und ausschließlich auf erneuerbare Energien umzusteigen, muss der Energieverbrauch in Kombination mit anderen Energien umgestellt werden. Diesem Thema widmet sich unter anderem die DESERTEC-Industrial Initiative (Dii).

2 DESERTEC

2.1 Das DESERTEC Konzept

Das DESERTEC Konzept wird seit dem Jahr 2003 vom CLUB OF ROME und der Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC), ein Netzwerk von Experten rund um das Mittelmeer, entwickelt.[4] Es beschreibt die Perspektive für nachhaltige Stromversorgung für die EUMENA[5] -Region bis zum Jahr 2050.

DESERTEC ist kein Solar-, Wind- oder Baukonzern, sondern eine private Ökostrom-Initiative, die sich aus 12 internationalen Unternehmen zusammensetzt, damit das Projekt Wüstenstrom umgesetzt werden kann. Bei den Unternehmen handelt es sich um die Münchener Rück, die Deutsche Bank, Siemens, ABB, Eon, RWE, Abengoa Solar, Cevital, HSH Nordbank, M+W Zander Holding, MAN Solar Millennium und Schott Solar. Jedes der Unternehmen bringt seine Kernkompetenzen ein, wie z. B. die Banken zum Thema Finanzierung und die Energiekonzerne zum Thema Stromerzeugung.[6]

Maßgeblich entwickelt wurde das Konzept aber vom deutschen Physiker Dr. Gerhard Knies. Der 72-jährige verfolgt seit 20 Jahren die Vision, Sahara-Solarstrom von Nordafrika nach Europa zu transportieren. Seine Karriere begann als Elementarteilchen-Physiker, bis die Katastrophe in Tschernobyl eintrat. Seitdem setzt er sich dafür ein, dass fossile Energieträger immer mehr abgeschafft werden und man übergeht zu sauberen und „endlos“ vorhandenen Energiequellen. Nachdem er Klimatabellen studiert, sich durch Handbücher gearbeitet und Solarkonstanten berechnet hat, kam er zu dem Ergebnis, dass die Wüstenregionen der Erde in nur 6 Stunden Sonnenenergie in Höhe des Weltjahresverbrauchs empfangen. Dr. Gerhard Knies ist heute Vorsitzender des Aufsichtsrates der DESERTEC Foundation und Mitglied der Deutschen Gesellschaft CLUB OF ROME.

Der CLUB OF ROME wurde 1968 von Aurelio Peccei und Alexander King in Rom gegründet, um sich für eine nachhaltige Zukunft der Menschheit einzusetzen. Er setzt sich zusammen aus Persönlichkeiten aus den Bereichen der Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Kultur, die aus allen Ländern dieser Erde stammen. Nachhaltige Entwicklung ist die derzeitige Leitidee und erfordert, dass die Bedürfnisse aller Menschen sowie der nachfolgenden Generationen an den begrenzten Ressourcen zu orientieren sind. Man möchte das Verhalten der Menschen dahin lenken, dass sie im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung handeln.[7] Derzeitiger Präsident des CLUB OF ROME und Vorsitzender des Aufsichtsrates der DESERTEC-Foundation ist Max Schön. Er wirbt bei Politikern und in der Wirtschaft für die DESERTEC-Idee und ist bei allen wichtigen Verhandlungen, die das Projekt Wüstenstrom betreffen, dabei.

Um die Energieversorgung EUMENA´s mit Erneuerbaren Energien schnell und kostengünstig sicherzustellen, wurde vom CLUB OF ROME das Netzwerk TREC gegründet. Deren Mitglieder, derzeit rund 60 an der Zahl, informieren Regierungen und private Investoren kontinuierlich über Möglichkeiten der kooperativen Nutzung von Solar- und Windenergie.[8]

2.2 DESERTEC Industrial Initiative (Dii)

Um das DESERTEC Konzept umzusetzen, wurde im Jahr 2008 die Non-Profit-Organisation DESERTEC Foundation gegründet. Denn mit steigendem Interesse in der Politik und der öffentlichen Gesellschaft stiegen auch die Anforderungen an die Vertreter des Konzepts, die bisher überwiegend ehrenamtlich das DESERTEC Konzept entwickelten und verbreiteten. Politische, ökonomische und auch zivilgesellschaftliche Interessen an Energie- und Klimasicherheit werden hier gebündelt, wodurch auch der politische Einfluss stieg. Die DESERTEC Foundation leistet in Europa auf nationaler und supranationaler Ebene, in der MENA-Region und weltweit Politikberatung, um die Implementierung des DESERTEC Konzepts mit Hilfe von Gesetzgebern und einflussreichen Akteuren voran zu bringen.[9]

Zusammen mit dem CLUB OF ROME, der DESERTEC Foundation und den 12 Unternehmen rief man im Juli 2009 die DERSERTEC-Industrial Initiative (Dii) ins Leben. Am 13. Juli 2009 unterzeichnete man folgendes Memorandum of Understanding: "A secure and sustainable global energy supply and efficient climate protection measures are key to securing the well-being of present and future generations. We, the signatories of this MoU, regard the DESERTEC Concept as a scientifically substantiated and economically feasible way of achieving this strategic goal. Therefore, the signatories of this MoU intend to establish a planning entity in order to create a basis for putting the DESERTEC Concept into practice as soon as possible. Work on the Mediterranean Solar Plan (Union for the Mediterranean) are intended to be included in this effort."[10]

Am 30. Oktober 2009 wurde dann in München die Dii GmbH gegründet. Die Aufnahme weiterer Gesellschafter ist vorgesehen, z. B. der tunesische Stromkonzern Steg Energies Renouvelables, ein industrieller Partner aus Ägypten und der italienische Netzbetreiber Terna.[11] Als Assoziierte Partner[12] unterstützen die Dii: 3M Deutschland, Bilfinger Berger, Commerzbank, Evonik Industries AG, First Solar, Flabeg, IBM Deutschland, Italgen, Kaefer Isoliertechnik, Lahmeyer International, Morgan Stanley Bank AG, Nur Energie, OMV, Schoeller Renewables und Terna Energy.[13] Die Dii GmbH hofft auch auf weitere Assoziierte Partner aus Nordafrika und Südeuropa.

Die partnerschaftliche Zusammenarbeit mit politischen und anderen institutionellen Initiativen, wie z. B. der Mittelmeersolarplan (MSP) der Europäischen Union oder den Clean Technology Fund der Weltbank, sind für die Schaffung von Rahmenbedingungen, um erneuerbare Energien zu erzeugen, von großem Interesse.

Das Hauptaugenmerk der Dii liegt auf der Stromerzeugung aus Sonnen- und Windenergie in der MENA-Region sowie der anschließende Transport dieses Stroms an die Verbraucher vor Ort als auch in das europäische Verbundnetz. In der MENA-Region werden alle Technologien zur Stromerzeugung bzw. Stromübertragung geprüft. Hierunter fällt das Concentrating Solar Power (CSP), die Photovoltaik (PV), die Gleich- und Wechselstromübertragung und auch die Erzeugung von Windenergie. Auf die Technologien, bis auf die Erzeugung von Windenergie, wird in der Arbeit näher eingegangen.

Die Dii GmbH wurde gegründet, um die Investitionen hinsichtlich des DESERTEC-Konzepts zu erleichtern und zu fördern. Aber auch, um das Wissen in die MENA-Region zu transferieren und die Entstehung lokaler Industrien vor Ort zu ermöglichen.

Um die Machbarkeit des Projekts DESERTEC zu bestätigen, wurden vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) zwischen 2004 und 2007 drei Studien durchgeführt. Die Studien tragen die Bezeichnungen „MED-CSP“, „TRANS-CSP“ und „Aqua-CSP“.[14] Sie beschreiben den möglichen Übergang zu einer sicheren, umweltfreundlichen und kostengünstigeren Versorgung mit Strom und Wasser zwischen den Jahren 2000 und 2050 in EUMENA. Dass die Ergebnisse der Studien in Europa und der arabischen Welt verbreitet werden, ist zum einen der TREC zu verdanken und der Vorstellung auf Konferenzen. In den folgenden Abschnitten werden kurz die Ergebnisse der Studien MED-CSP und TRANS-CSP zusammengefasst. Auf die Studie Aqua-CSP wird nicht eingegangen, da sie für diese Arbeit nicht relevant ist.

2.2.1 Studien des DLR

2.2.1.1 MED-CSP

Im Fokus der Concentrating Solar Power for the Mediterranean Region (MED-CSP) Studie lag das Angebots- und Bedarfspotential für Strom und Wasser und deren Ausbau bis 2050 in den Ländern Südeuropas, Nordafrikas und des Mittleren Ostens. Die Darstellungen 2 und 3 zeigen die Ertragskarten und die Angebotspotenziale erneuerbarer Energien der einzelnen Länder in EUMENA.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darstellung 2: Abbildung 1: Ertragskarten der verschiedenen erneuerbaren Energiequellen in EU-MENA (Erklärung des Farbcodes im Hauptbericht) Quelle: www.dlr.de, MED-CSP Solarthermische Kraftwerke für den Mittelmeerraum

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darstellung 3: Jahressumme der direkten solaren Einstrahlung auf nachgeführte, konzentrierende Kollektorflächen (Direkt-Normal-Strahlung) in der südlichen EU-MENA Region in kWh/m²/a. Die eingestrahlte solare Primärenergie entspricht der Heizenergie von 1-2 Barrel Rohöl pro Quadratmeter und Jahr. Quelle: www.dlr.de, MED-CSP Solarthermische Kraftwerke für den Mittelmeerraum

Wie man den der Darstellung 3 entnehmen kann, ist die größte Ressource die Solarstrahlung, die in Photovoltaik-Anlagen als auch in Solarkraftwerken genutzt werden kann. Da die jeweiligen Ressourcen nicht überall verfügbar sind, bietet es sich an, diese über das Stromnetz zu verteilen.

Bei den technischen Möglichkeiten lag der Fokus auf der solarthermischen Stromerzeugung. Quellen wie Windkraft und Photovoltaik liefern zwar elektrische Energie, aber der Beitrag zu einer sicheren Leistung ist gering. Solarthermische Kraftwerke hingegen haben eine gute thermische Speicherfähigkeit. Ihre Hybridisierbarkeit mit Brennstoffen stellt ein ideales Bindeglied zwischen den fossilen und erneuerbaren Energieträgern dar und es ist ein Schlüsselelement zur Netzstabilisierung. Beim möglichen Ausbau erneuerbarer Energien ist darauf zu achten, dass jedes der untersuchten Länder einen eigenen Mix aus erneuerbaren und fossilen Energiequellen aufweist, um eine nachhaltige Versorgung aufzuweisen. Die Bedarfs- und Versorgungsstrukturen des einzelnen Landes müssen auf unterschiedliche Weise in Einklang gebracht werden.

Die Studie gibt des Weiteren eine Übersicht über die derzeitigen Anstrengungen in EU und MENA, um die Ziele hinsichtlich Klimaschutz und Entwicklung zu erreichen. Das Ergebnis ist, dass die derzeitigen Maßnahmen noch nicht ausreichen, um die Emissionen im Stromsektor auf ein umweltverträgliches Maß zu reduzieren. In der MENA-Region hat der Umweltschutz im Gegensatz zu der wirtschaftlichen Entwicklung eine untergeordnete Bedeutung. Voraussetzung für eine erfolgreiche Nachhaltigkeitsstrategie ist es also, die internationale Kooperation und Zusammenarbeit zu intensivieren.

Laut der Studie wird davon ausgegangen, dass die MENA Länder im Jahr 2050 den Stromverbrauch des heutigen Europas erreichen werden. Der Wasserbedarf wird von heute 300 Mrd. m3/Jahr auf über 500 Mrd. m3/Jahr ansteigen. Die fossilen und nuklearen Brennstoffe können dies nicht nachhaltig erfüllen.[15]

[...]


[1] Vgl. DESERTEC, Red Paper, S. 3 ff.

[2] Vgl. Quaschning, 2008, S. 26 ff.

[3] Vgl. www.wendezeit.ch, Energieverbrauch pro Gebiet, Land und Kopf, Stand: 17. Sep. 2010

[4] Vgl. www.desertec.org, Wer steht hinter der Organisation?, Stand: 13. Aug. 2010

[5] EUMENA EU - European, ME - Middle East und NA - North Africa

[6] Vgl. Schlote, www.firmenkunden.deutsche-bank.de, Die Sahara-Connection, Stand: 2. Sep. 2010

[7] Vgl. www.clubofrome.de, Der Club of Rome, Stand: 5. Aug. 2010

[8] Vgl. www.desertec.org, Wer steht hinter der Organisation?, Stand: 13. Aug. 2010

[9] Vgl. DESERTEC, www.desertec.org, Red Paper, S. 11

[10] www.desertec.org, Enabling DESERTEC in EUMENA, Stand: 5. Aug. 2010

[11] Vgl. Flauger / Weishaupt, www.zeit.de, Sonnenenergie – Wir bringen die Wüste nach Europa, Stand: 4. Aug. 2010

[12] Assoziierte Partner einer Projektgemeinschaft sind diejenigen Projektpartner, die maßgeblich an der Realisierung des Projektes beteiligt sind, jedoch aus formaltechnischen Gründen keinen Anspruch auf Zuwendung (Förderung) haben.

[13] Vgl. www.abb.de, Dii gewinnt 15 weitere Unternehmen als Assoziierte Partner, Stand: 30. Aug. 2010

[14] Vgl. www.desertec.org, Stand: 13. Aug. 2010

[15] Vgl. www.dlr.de, MED-CSP Solarthermische Kraftwerke für den Mittelmeerraum, 2005, S. 6 ff.

Details

Seiten
57
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2010
ISBN (eBook)
9783842818750
Dateigröße
1.4 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v228552
Institution / Hochschule
Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin – Umweltmanagement, Studiengang Betriebswirtschaftslehre
Note
1,7
Schlagworte
desertec konzept solarenergie hochspannungs-gleichstromübertragung politische rahmenbedingungen finanzierbarkeit

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