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Das DESERTEC Konzept und die Studien
 
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Stand: 15. Januar 2008
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Die Situation
Nach allgemeiner Auffassung wird die Menschheit bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts einen Großteil der fossilen Rohstoffe der Welt verbraucht haben (mit der Außnahme von Kohle), um damit ihren Energiebedarf zu befriedigen (vgl. Peak Oil). Eine deutliche Reduzierung des weltweiten fossilen Energieverbrauchs ist derzeit nicht abzusehen, obwohl er für viele Umweltschädigungen und Klimaveränderungen (globale Erwärmung) als Hauptgrund gilt. Es zeigt sich auch, dass ein sparsamerer Umgang mit Energie das Problem der Ressourcenerschöpfung nicht grundlegend lösen kann, sondern diesen Prozess lediglich verzögert.
Eine nachhaltige Lösung dieser Energie- und Umweltprobleme bietet die Umstellung auf erneuerbare Energien. Für Europa gilt dabei: Der Kontinent hat zwar große Potenziale für Wasserkraft, Geothermie, Biomasse sowie Wind- und Solarenergie, doch ihre Nutzung ist im dicht besiedelten Europa in vielerlei Hinsicht eingeschränkt. Würden EUropa, der Nahe Osten (Middle-East) und Nord-Afrika ihre Ressourcen an erneuerbaren Energien gemeinsam nutzen, würde dies die EU-MENA Region in eine weitaus bessere Lage bringen, einen Wechsel zu einer sauberen und sicheren Energieversorgung schnell und wirtschaftlich vollziehen zu können.
 
Zwei Studien des DLR
TREC wurde mit dem Ziel gegründet, die Energieversorgung EU-MENA's mit erneuerbaren Energien durch eine Kooperation dieser Länder schnell und kostengünstig sicherzustellen. Dabei sieht TREC die Einspeisung von Wüstenstrom in das europäische Stromnetz als ergänzende Maßnahme zur Nutzung europäischer erneuerbarer Energieressourcen, um die Reduzierung von CO2-Emissionen zu beschleunigen und um die europäische  Energiesicherheit zu erhöhen. Für die Menschen im Nahen Osten und in Nord-Afrika (MENA) würde dies Arbeitsplätze, Einkommen, CO2-freie Meereswasserentsalzung und eine Verbesserung der Infrastruktur bedeuten.
TREC war beteiligt an der Durchführung von zwei Studien, die sich unter anderem mit den in MENA verfügbaren Ressourcen an erneuerbaren Energien, dem erwarteten Bedarf an Strom und Wasser in EU-MENA bis 2050 und dem Aufbau eines Stromverbundes zwischen der EU und MENA (EU-MENA-Connection) beschäftigt haben. Diese Studien wurden vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) in Auftrag gegeben und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitet. Sie wurden in den Jahren 2004 bis 2006 durchgeführt und tragen die Bezeichnungen ‘MED-CSP’ und ‘TRANS-CSP’. Eine `AQUA-CSP´ Studie über den Bedarf, das Potential und die Auswirkungen von solarer Meereswasserentsalzung in MENA wurde Ende 2007 fertiggestellt.
 
Das DESERTEC Konzept
Die auf Satellitendaten gestützten Studien des DLR ergaben, dass Solarthermische Kraftwerke auf einem Gebiet von weniger als 0,3 Prozent der Wüstenfläche MENA's genügend Strom und entsalztes Wasser für den steigenden Bedarf dieser Länder sowie für Europa erzeugen können. Die Nutzung von Windkraft, besonders in Marokko und am Roten Meer, könnte die solare Stromerzeugung ergänzen. Solar- und Windstrom kann mittels HVDC-Leitungen (High Voltage Direct Current = Hochspannungs-Gleichstromübertragung) in diesen Ländern verteilt und mit geringen Verlusten (10-15%) bis nach Europa übertragen werden. Der Club of Rome und TREC verfolgen dieses DESERTEC Konzept, das Technologie und Wüsten in die Dienste von Energie-, Wasser- und Klimasicherheit stellt. Länder wie beispielsweise Ägypten, Algerien, Jordanien, Libyen, Marokko und Tunesien zeigen bereits Interesse an einer solchen Kooperation.
 
Die Technologie
Solarthermische Kraftwerke (auch Concentrating Solar Thermal Power Plants, CSP-Plants genannt) eignen sich am besten, um mit Solarstrom eine  sichere Leistung zu erzeugen. Diese Kraftwerke nutzen Spiegel, um Sonnenlicht zu bündeln, in Hitze zu verwandeln und damit Dampfturbinen anzutreiben. Wärmespeicher (z.B. Flüssigsalztanks) können am Tage gewonnene Wärme aufnehmen und die Dampfturbinen nachts antreiben, oder bei Nachfragespitzen zusätzlichen Dampf erzeugen. Bei länger anhaltendem schlechtem Wetter kann eine fossile Zusatzfeuerung durch Öl, Erdgas oder Biomasse die Versorgungssicherheit gewährleisten, ohne dass man teure Ersatzkraftwerke bereithalten muss. Ein interessantes Nebenprodukt (und damit ein großer Nutzen für die regional ansässige Bevölkerung) kann die Entsalzung von Meereswasser und die Erzeugung von Kälte mittels der bei der Stromproduktion anfallenden Abwärme sein (Kraft-Wärme-Kopplung).
Die Übertragungsverluste durch Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HVDC) liegen bei nur 3% je 1000 km (was der ökonomisch sinnvollsten Auslastung der untersuchten Leitungen entspricht). Da in MENA das zweifache der Solarenergie gewonnen werden kann, wie mit den gleichen Anlagen im nördlicher liegenden Südeuropa, ist Solarstrom aus den Wüsten dank der relativ geringen Übertragungsverluste von insgesamt 10-15% wirtschaftlich klar im Vorteil. HVDC-Übertragung ist hierbei wesentlich effizienter als Produktion, Transport und erneute Verstromung von Wasserstoff, wie in früheren Konzepten betrachtet.
 
Die Versorgungsicherheit

Bis zum Jahre 2050 könnten etwa 10-25% des europäischen Strombedarfs aus den Wüsten gedeckt werden. Im TRANS-CSP Szenario liegt der heimische erneuerbare Energieanteil am europäischen Stromverbrauch bis 2050 bei etwa 65% und der MENA-Importanteil bei 17%. Jedes vernünftige Stromnetz verfügt über ausreichende Kapazitäten an Regelleistung (TRANS-CSP etwa 25%), um fluktuierende Energiequellen und unerwartete Ausfälle von Leitungen oder Kraftwerken kompensieren zu können. Eine übermäßige Abhängigkeit von einem Land oder von wenigen Kraftwerken kann durch die Vernetzung einer Vielzahl von Solarthermischen Kraftwerken (typische Größe: 200 MW) und Windkraftanlagen in vielen Ländern — und durch die Nutzung vieler HVDC-Leitungstrassen nach Europa vermieden werden. Die Versorgungssicherheit kann erhöht werden, wenn sich die Anlagen im Besitz vieler öffentlicher und privater Eigentümer befinden würden.

Brennstoffe wie Uran, Erdgas und Öl werden als politisch riskant bewertet, da deren globale Reserven stark schwinden und die Lagerstätten auf wenige Länder konzentriert sind. Dies führt zu steigenden Preisen, politischer Abhängigkeit und Lieferengpässen. Solarenergie ist dagegen im Übermaß und in vielen Ländern vorhanden, und die Kosten für ihre Erschließung sinken mit steigender Nutzung. Steigende Solarstromlieferungen nach Europa würden zu stärkerem Wirtschaftswachstum in MENA führen und diese Region selbst, wie auch ihre Beziehungen zu Europa  stabilisieren. Der internationale Handel mit erneuerbaren Energien würde die Anzahl der verfügbaren günstigen Quellen erhöhen und die internationale Zusammenarbeit verbessern. Arbeitsplätze in MENA würden entstehen beim Bau und im Betrieb der Kraftwerke sowie bei der Erzeugung von Strom und Trinkwasser für die regionale Bevölkerung. Die Möglichkeit, günstigen Wasserstoff durch sauberen Strom zu produzieren, könnte den Verkehrssektor langfristig von schwindenden fossilen Brennstoffen unabhängiger machen. Außerdem wäre ein verstärkter Einsatz von Biomasse auf dem Verkehrssektor, anstatt auf dem Stromsektor möglich.
 
Die Realisierbarkeit des DESERTEC Konzeptes
Alle Technologien für die Realisierung des DESERTEC Konzeptes sind vorhanden und zum Teil seit Jahrzehnten im Einsatz. HVDC-Leitungen mit Kapazitäten bis 3 GW werden von ABB und Siemens seit vielen Jahren über weite Strecken gebaut. Im Juli 2007 erhielt Siemens den Auftrag zum Bau eines 5 GW HVDC Systems in China. Auf dem World Energy Dialogue 2006 der Hannover Messe bestätigten Sprecher beider Unternehmen, dass die Umsetzung eines Euro-Supergrid mit einer EU-MENA-Connection technisch ohne weiteres möglich ist.
Solarthermische Kraftwerke werden seit 1985 kommerziell im kalifornischen Kramer Junction eingesetzt. Neue Kraftwerke mit einer Gesamtkapazität von insgesamt über 2000 MW sind derzeit weltweit in Betrieb, im Bau oder in der Planung. Durch eine 25jährige gesetzlich garantierte Einspeisevergütung von rund 26 EuroCent/kWh hat Spanien geeignete Rahmenbedingungen geschaffen, um CSP im eigenen Land anzusiedeln. Aufgrund der höheren Sonneneinstrahlung lassen sich Stromabnahmeverträge an guten Standorten in den USA oder MENA bereits günstiger realisieren. Werden solarthermische Kraftwerke in den nächsten Jahrzehnten im großen Stil gebaut, ist nach Berechnungen des DLR eine Senkung der Erzeugungskosten auf bis zu 4-5 EuroCent/kWh möglich.
Um bis 2050 zusätzlich zum Eigenbedarf der MENA-Länder eine Exportkapazität von 100 GW (etwa der Strom von 100 Kernkraftwerken) aufzubauen, würden wenige staatliche Anschubhilfen  ausreichen, die den Bau der Kraftwerke und Leitungen für staatliche und private Investoren attraktiv machen (siehe folgender Abschnitt). Eine annähernde Kosten-/Leistungsprognose für das TRANS-CSP Szenario wurde vom DLR erstellt (Abb. rechts).
 
Maßnahmen zur Umsetzung des DESERTEC Konzeptes
 
    
 

Logo Club of Rome
TREC ist eine Initiative des Club of Rome, des Hamburger Klimaschutz-Fonds und des Jordanischen Nationalen Energie-forschungszentrums (NERC)
 
 
 
 
Skizze einer möglichen Infrastruktur für eine nachhaltige Stromversorung in EUropa, dem Nahen Osten (the Middle-East) und Nord-Afrika (EU-MENA)

Euro-Supergrid mit einer EU-MENA-Connection:
Skizze einer möglichen Infrastruktur für eine nachhaltige Stromversorung in EUropa, dem Nahen Osten (the Middle-East) und Nord-Afrika (EU-MENA)

 
 
 
 
EU-MENA-Connection mit  existierenden und geplanten Leitungen vor 2020 (blau) und drei vom DLR  untersuchte Trassen (orange)
EU-MENA-Connection mit existierenden und geplanten Leitungen vor 2020 (blau) und drei vom DLR untersuchten Trassen (orange)
 
 
 
 
Der durch die roten Quadrate markierte Platzbedarf für Solarkollektoren, würde theoretisch  genügen, um in Solarthermischen Kraftwerken den elektrischen Energiebedarf der Welt, Europas (EU-25) bzw.   Deutschlands zu erzeugen.
Zur Veranschaulichung: Der durch die roten Quadrate markierte Platzbedarf für Solarkollektoren, würde theoretisch genügen, um in Solarthermischen Kraftwerken den elektrischen Energiebedarf der Welt, Europas (EU-25) bzw. Deutschlands zu erzeugen.

(Daten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), 2005)
 
 
 
 
Skizze eines Parabolrinnenkollektors.
Skizze eines Parabolrinnen-kollektors. (Eine technisch weniger aufwändige Alternative zu Parabolrinnen bieten so genannte Fresnelspiegel.)
 
 
 
 
TRANS-CSP EU-Energiemix für Klimasicherheit
TRANS-CSP EU-Energiemix für Versorgungs- und Klima-sicherheit
 
 
 
 
TRANS-CSP EU-Energiemix für Klimasicherheit
TRANS-CSP MENA-Energiemix für Versorgungs- und Klima-sicherheit
 
 
 
 
Geschätzte zukünftige Stromkosten in Deutschland bei der Nutzung des Energiemix des Jahres 2000 oder bei der Nutzung des TRANS-CSP Mix mit Anteilen von importiertem Solarstrom.
Geschätzte zukünftige Strom-kosten z.B. in Deutschland bei der Nutzung des Energiemix des Jahres 2000 oder bei der Nutzung des TRANS-CSP Mix mit Anteilen von importiertem Solarstrom.
 
 
 
 
Mgl. Indikatoren der gesamten Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) und Concentrating Solar Thermal Power (CSP)-Plants von 2020 – 2050; entsprechend dem TRANS-CSP Szenario.
Kosten-/Leistungsprognose:
Mgl. Parameter der EU-MENA-Connection (Zeile HGÜ) und der Solarthermischen Kraftwerke für den Stromexport (Zeile CSP) von 2020 – 2050; entsprechend dem TRANS-CSP Szenario.