ludwig bölkowsystemtechnik

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Können erneuerbare Energieformen unseren Energiebedarf in der Zukunft sichern ?

Walter Kroy

Ludwig Bölkow Stiftung München

September 2008

ludwig bölkowsystemtechnik

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Content

• Critical situation with classical sources of energy in the coming decades

• What can we expext from Renewables ?

• Sustainable solutions demand system – concepts

• System concepts can be created and realized most easily for dedicated „Energy – Regions“

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Covered area needed to satisfy world energy demand with solar energy

Earth

Europe

Germany

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Peak of World Oil Production and WEO Prognosis

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025

20

40

60

80

100

120

Oil

pro

du

ctio

n in

[M

b/d

]

20

40

60

80

100

120Legend

Transition EconomiesAfricaLatin AmericaMiddle EastEast AsiaSouth AsiaChinaOECD PacificOECD EuropeOECD North America

WEO 2006

OECD North America

Middle East

Transition Economies

2006

Africa

OECD Europa

Latin America

East AsiaChina

Peak2005-2010

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, 2007

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Natural Gas and the WEO-Prognosis of 2006

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

Ga

s p

rod

uc

tio

n i

n [

bil

lio

n m

³]

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000LegendTransition EconomiesAfricaLatin AmericaMiddle-EastEast-AsiaSouth-AsiaChinaOECD-PacificOECD EuropeOECD North America

WEO 2006

OECD North America

Middle East

Transition Economies

2006

Africa

OECD Europa

Latin America

East Asia

Peak2015-2025

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, 2007

Mt/year

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Coal Production and WEO-Prognosis 2006

Peak2020-2040

1950 1975 2000 2025 2050 2075 2100

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

Co

al p

rod

uct

ion

in [

Mto

e]Legend

Transition EconomiesAfricaLatin AmericaEast AsiaSouth AsiaChinaOECD PacificOECD EuropeOECD North America

2006 2030

South Asia

Transition Economies

OECD North America

Bituminous

Lignite

Bituminous

Subbit

Lignite

OECD EuropeBituminous

Lignite

OECD Pacific

Bituminous

Lignite

China

Bituminous

Subbit

Subbit

Lignite

Bituminous

East Asia BitLig

Latin America

Bit

BituminousAfrica

WEO 2006 2007, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

Conversion factors: 1 Mt hard coal (bituminous and subbituminous) = 0.56 Mtoe; 1 Mt lignite = 0.3 Mtoe

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Uran (RAR < 130 US$/kg) Production and the WEO 2006 Requirements

1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

Ura

niu

m p

rod

uct

ion

in

[to

ns]

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000Legend

Transition EconomiesLatin AmericaSouth AsiaAfricaChinaOECD PacificOECD EuropeOECD North America

2006 2030

Australia

FranceGermany

USACanada

South Africa

Namibia

Niger

Kazakhstan

RAR <130$/kt [3.297 kt reserves]

WEO 2006 requirement for reactors

Peak2020-2030

RAR: Reasonably Assured Resources

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Szenario - Fossile and Nuclear Fuels and WEO 2006

1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

Pro

du

cti

on

in [

Mto

e p

er

ye

ar]

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

LegendOilGasCoal bit+subbitCoal ligniteNuclear

Nuclear

Oil

Gas

Bituminous +subbituminous

Lignite coal

2006

WEO 2006

Peak2015-2025

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, 2007

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Szenarios of Renewable Energies

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

5,000

10,000

15,000

20,000

Ele

ctr

icit

y a

nd

he

at

pro

du

cti

on

in [

Mto

e]

5,000

10,000

15,000

20,000

LegendSolar_thBiomass_thGeothermal_thGeothermal_elSOT_elPV_elWind_elHydro_el

Geothermal thermal energy

Hydro power - electricity

Wind powerelectricity

Photovoltaic electricity

SOTelectricity

Biomass

Geothermalelectricity

Solar thermal collectors

2006 2030

WEO 2006all RES

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, 2007

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A Possible World Szenario including all Forms of Energy in Discussion

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090

5,000

10,000

15,000

20,000

Tota

l p

rim

ary

en

erg

y s

up

ply

in

[M

toe

]

5,000

10,000

15,000

20,000Legend

GeothermalHydroWindBiomassSolar collectorsSOTPVUraniumCoalGasOil

Geothermal

Hydropower

Wind power

Oil

SOT

Biomass

Solar collectors

2006 2030

PVGas

Coal

Uranium

WEO 2006

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, 2007

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Wasserstoff als Energiespeicher

…brauchen wir die Fähigkeit, Kraftstoffe aus Strom herzustellen, und nicht nur die Fähigkeit,Strom aus Kraftstoffen herzustellen!

Damit wir möglichst viel erneuerbare Energien nutzen können…

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Regenerative Forms of Energy

Quelle: LBST

Passive solar thermal collectors

Biomass, algae

Solar thermalpower Hydro

power

Photovoltaics

Wind power

Ocean thermal energy conversion (OTEC)

Wave power

H2

+ - Elektrolyzer

Saving and storing energy

Geo-thermie

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0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1980 1990 2000 10 20

IEA World Energy Outlook 1998

Reality 2002

GW

IEA World Energy Outlook 2002

Windforce 10 (202010 % electricity share)[1999]

1% share onworld electricity supply

Forecast: growth of wind energy

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14

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

GWForecast 1975

Forecast 1977

Forecast 1980

Forecast 1985

Forecast1998

Reality 2000

year

Past OECDForecast: The growth of nuclear power

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15

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Capaci

ty [

MW

]

Installed photovoltaic capacityin Germany

Source: Jahrbuch Erneuerbare Energien, IWR, Sonne Wind & Wärme; 2005 aus 1 HJ geschätzt

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Expectedmarketgrowth

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Unwahrscheinlichkeit weltweiter Systemlösungen

1) Formulierung gemeinsamer Ziele 2) Suchen einer optimalen Systemlösung

3) Realisierung

Politische Ziele:

Eigene VersorgungMacht über andere

(USA, Russland, Frankreich, ....) Großversorger

Ökonomische Ziele:Sicherung der ErträgeWachstum der Erträge

Konzentration als Machtbasis:

Großversoger

Soziale Ziele: Individuelle Bedarfe

erfüllbar, Versorgungssicherheit zu erschwinglichen Preisen,

ohne negativen Auswirkungen auf Umwelt

und Klima: Nachhaltig

Technik und Technologien: Viele, sehr ausgereifte Technologien, Vielzahl

klärungsbedürftiger neuer Konzepte. Einige wenige stark wachsend in der Anwendung

Marktorientiert aber Systemkomplexität, lokale

Varianten

Systemlösung

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Energieregionen der Zukunft: Größe Bedarfs-Struktur

Vorbild: Vernetzte Energieversorgung der zellulären Strukturen von Lebewesen, komplex aber zuverlässig, sehr

stabil und flexibel, umfasst große, langsame und kleine, schnelle Regelkreise (Bionik)

Regenerative und nicht-regenerative Energiequellen (zeitlicher Wandel)

Einsetzbare Energie-Formen,Energie-Wandler und Speicher

Verteilung oder Transport unter Minimierung von Verlusten

Flächenhafter Bedarf, dezentrale Erzeugung oder Bereitstellung,

Effiziente Regelung lokaler Quellen

Soziale Folgen (Eigenverantwortung)Strukturelle Folgen

(Freiheitsgrade)

Neue gesetzliche Aufgaben u. Regeln

Versicherungstechnische Bedarfe

Lokale verwaltungstechnische Aufgaben

Vielzahl neuartiger ArbeitsplätzeBeispiel: Vom Landwirt zum

Energiewirt

Die Energieregion denken und schaffen

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Langfristige Verantwortung ist wichtiger als kurzfristiger Profit

Nur mit Denken in Zeiträumen, die

weit über unsere eigene Lebenszeit und erst recht über

die Zeit des aktiven Berufslebens hinausgehen,nur

so werden wir unserer Verantwortung für die nach

uns kommenden Generationen gerecht.

Ludwig Bölkow1912 - 2003