Walter Kroy Ludwig Bölkow Stiftung
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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
ludwig bölkowsystemtechnik
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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
ludwig bölkowsystemtechnik
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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
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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
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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
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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
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120
140
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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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0
100
200
300
400
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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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0
200
400
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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