Energiestrategie

  • Energiestrategie

    Energieversorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Ökologie bilden nach wie vor das Zieldreieck jeder Strategie zu Erzeugung und Umgang mit Energie. Das gilt auch für die Ausrichtung und Umsetzung der eingeleiteten Energiewende für den Umstieg auf die Energienutzung erneuerbarer Energieträger. Dekarbonisierungsstrategie und der Ausstieg aus der Kernenergie stellen die Energiewirtschaft vor große Herausforderungen, denn rund 80 % des Primärenergieverbrauchs (PEV) basieren auf fossilen Energieträgern und bis 2022 müssen zusätzlich ca. 6 % der Kernenergie bzw. ca. 13 % der Nettostromerzeugung zur öffentlichen Stromversorgung ersetzt werden.

     

    Erneuerbare Ernergien, Energieeffizienz und Energieeinsparungen sollen es richten. Windenergie, Photovoltaik und Biomasse sind die Hauptvertreter der Erneuerbaren und stellen bereits 10,2 % des gesamten PEV und 77 % der Erneuerbaren, deren Anteil in den letzten 10 Jahren verdoppelt werden konnte. Der verstärkte Ausbau von Biomasse ist begrenzt durch die natürlichen Ressourcen, Windkraft und Photovoltaik besitzen einen geringen Nutzungsgrad und hohen Flächenbedarf und bedürfen wegen ihrer fluktuierenden Eigenschaften Energiespeicher und Anpassungen auf Mittel- und Niederspannungsebene. Es bedarf immenser energie-politischer,  gesellschaftlicher Anstrengungen und Veränderungen in der Energieversorgungs-struktur, um die Energiewende tatsächlich zu bewerkstelligen.

     

    Diese Wandlung bietet hinsichtlich einer zunehmenden Dezentralisierung der Energieversorgung auch Chancen für private Haushalte, Investoren und Unternehmen, welche durch den eigenen Betrieb von Stromerzeugungsanlagen und Blockheizkraftwerken (KWK) unabhängiger von erhöhten Energiemarktpreisen mehr Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Deckung ihres Energiebedarfs und wirtschaftliche Vorteile erzielen. Die Entwicklung innovativer Energie- und Speichertechnologien, wie z.B. Mikrogasturbinen, Brennstoffzellen, Power-to-Liquid, Power-to-Gas sind hierfür Grundvoraussetzung.

 
Planungsbüro für Umwelt und Energie
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Energienutzung

  • Energieträger

    Energieträger sind Stoffe deren Energiegehalt durch Umwandlungsprozesse nutzbar gemacht werden können. Primärenergieträger erstrecken sich auf natürliche Vorkommen (Sonne, Wind, Erdöl, Kohle Erdgas, Uran, Biomasse), Sekundärenergieträger entstehen erst aus der Umwandlung  zur direkten Nutzung (Benzin, Diesel, Ethanol, Wasserstoff, Methan).  Energieträger unterscheiden sich im Wesentlichen hinsichtlich ihres Energieinhalts und Nutzungsgrads, aber auch die Lagerungs- und Transportfähigkeit sind relevant. Als biogene fossile Energieträger bezeichnet man die durch natürliche Abbauprozesse im Laufe vieler Millionen Jahre aus abgestorbenen Pflanzen und Tieren entstandenen organischen Kohlenwasserstoffe, wie Kohle, Erdöl und Erdgas, die derzeit noch zu 85 % den Weltenergiebedarf decken. Diese fossilen Rohstoffe sind endlich, geografisch ungleich verteilt und tragen zur Umweltverschmutzung und zum verstärkten Klimawandel bei. Der problematische Energiehunger der zunehmenden Weltbevölkerung erfordert daher eine immense Reduktion des Natur- und Energieverbrauchs bei gleichzeitiger Erhöhung des Nutzungsgrades eingesetzter Primär-energierohstoffe. Den erneuerbaren Energien kommt hierbei eine entscheidende Rolle zu, da ihr Energieangebot quasi unerschöpflich und der Weltenergiebedarf hierdurch bei weitem gedeckt werden kann. Allerdings ist hierfür eine ganz andere Energiewirtschaft und entsprechende Infrastruktur erforderlich. Windkraft und Photovoltaik ermöglichen eine emissionsfreie Energieversorgung, Brennstoffe werden nicht benötigt. Neben den anfänglichen AnlagenInvestition fallen lediglich Kosten für Wartung und Instandsetzung an. Erneuerbare Energien fallen unstet an, ihre Erzeugungsleistung ist von meteorologischen Faktoren bestimmt, die Volllaststundenzahl gegenüber konventionellen Erzeugungsanlagen ist viel geringer und zum Ausgleich der schwankenden Erzeugung sind Speicher notwendig. Windenergie allein kann aufgrund der fluktuierenden Erzeugung und des Reservebedarfs bei Windflauten praktisch kein konventionelles thermisches Kraftwerk ersetzen. Für die Kurzzeitspeicherung können elektrische und elektrochemische Speicher eingesetzt werden, für Langzeitspeicher sind chemische Energiespeicher, wie z.B. Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe die einzige Option.

  • Strom

    Der Anteil erneuerbarer Energien an der Nettostromerzeugung belief sich im Jahr 2017 auf rund 38 %, wobei der Großteil mit 18,8 % auf die Windkraft entfällt, die zum Ende 2017 mit einem Bestand von 28.675 Windenergieanlagen an Land und einer installierten Leistung von 50.777 MW aufwartet, gefolgt von Biomasse, die ihren Anteil zu 74 % durch Biogas und 25 % durch biogene Festbrennstoffe bereitstellt. Bis 2030 soll die Stromproduktion durch Erneuerbare Energien auf 50 % erhöht werden. Ausgegangen wird für 2030 von einer Nettostromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Höhe von 307,1 TWh (56,1 %), der Anteil der Windkraft entspricht hierbei 36 %, der von Photovoltaik (PV)12,8 % und der Biomasseanteil 7,3 %, was für einen erheblichen Zubaubedarf an Windenergie- und Photovoltaikanlagen spricht.

     

    Die Stromgestehungskosten von Windenergie und PV liegen teilweise bereits heute unter dem Niveau der Erzeugung aus fossilen Energien. Für PV kann noch mit weiteren Kostenreduktionen gerechnet werden und auch PV-Batteriesysteme werden zunehmend wettbewerbsfähig.

     

    Die Strompreisentwicklung der letzten 20 Jahre hat hinsichtlich der Produktions- und Bereitstellungskosten keine bedeutenden Erhöhungen zu verzeichnen, der Strompreis für die Haushalte hat sich aber aufgrund staatlicher Umlagen und Steuerlasten fast verdoppelt.

     

    Preisgeschehen und Dynamik werden marktbedingt jeweils durch Erzeugung, Speicherung und Verbrauch im zeitlichen Verlauf gebildet. Nutzungsgrad und Netzwerkmanagement entscheiden über Integration und Wirtschaftlichkeit verfügbarer Ressourcen. Darüber hinaus wird die Elektrifizierung des Verkehrs einen Wechsel des Energiesystems für Mobilität und Logistik vorantreiben und verstärken, hinsichtlich der eingesetzten Energieträger, deren Infrastruktur und Netzintegration, sowie der intelligenten Stromnutzung (Smart Grids).

     

  • Wärme

    Über die Hälfte des Endenergieverbrauchs entfallen auf die Bereitstellung von Wärme, rund 60 % hiervon auf den Gebäudebereich für Raumwärme und Warmwasser. Seit vielen Jahren verfolgt Deutschland das Ziel der Steigerung der Energieeffizienz im Gebäudebereich. Der gesetzliche Rahmen wird durch das Energieeinsparungsgesetz (EnEG) und der auf diesem Gesetz basierenden Energieeinsparverordnung (EnEV) gebildet. Neben der EnEV ist bei Neubauten zusätzlich das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) einzuhalten, das die Nutzung erneuerbarer Energien vorschreibt. Neben der Reduktion des Wärmeverbrauchs liegt der Fokus auf der Entwicklung eines klimaneutralen Gebäudebestands, womit die Dekarbonisierung und Vermeidung von THG-Emissionen gemeint ist. Die Dynamik an Gesetzesinitiativen sowie die baurechtliche und verwaltungstechnische Regelungsdichte hierfür, stellen heute komplexe und hohe energetische Anforderungen an den Bau und die Ausstattung von insbesondere neuen Gebäuden. Ihre Integration in ein einheitliches Anforderungssystem soll durch das Gebäudeenergiegesetz (GEG) getragen werden. Ohne die Berücksichtigung der Bestandsgebäude kann die Wärmewende aber nicht gelingen. Die Begrenzung der THG-Emissionen durch den Gebäudebestand bis 2050, bei gleichzeitiger steuerlicher Minderung bautechnischer Investitionen und gezielter Förderung technologischer Entwicklung, erscheint als der einfachere Weg und induziert potenziell  technologischen Vorsprung. 80 % des Prozesswärmebedarfs verteilt sich auf die Industrie, die an die 90 % des gesamten Wärmebedarfs für Prozesswärme aufwendet. Ungefähr 10% entfällt auf den Temperaturbereich unter 100°C, weitere 15% auf den Bereich zwischen 100°C und 500°C, genug Potenzial für die Integration erneuerbarer Energien in industrielle Prozesse. Hierbei sind diejenigen Branchen von besonderem Interesse, welche einen hohen Anteil ihres Prozesswärmebedarfs im Temperaturbereich bis 500°C aufweisen.

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Energiespeicher

  • Energiespeicher

    Wind- und PV-Strom fallen fluktuativ an

    Energiespeicherung ist bedeutende Option für die Flexibilität und Nutzung

     

    PV-Anlage mit Speicher bis über 60 % Ertrag (ohne 30 %)

     

    Bevor aus netztechnischen Gründen überschüssiger Strom abgeregelt wird, kann dieser chemisch gespeichert werden - Infrastruktur Gas ist dabei nutzbar

     

    Power-to-X Technologien ermöglich darüber hinaus erneuerbare Energieproduktion

     

    Energiespeicherlösungen für Transport und Verkehrsinfrastruktur

     

     

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