Desertec

Die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC)^[1] ist eine Initiative des Club of Rome, des Hamburger Klimaschutz-Fonds und des Jordanischen Nationalen Energieforschungszentrums (NERC) auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien.

Ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern, Politikern und Experten auf den Gebieten der erneuerbaren Energien und deren Erschließung bilden den Kern von TREC. Die etwa 50 Mitglieder (unter ihnen z.B. Seine Königliche Hoheit Prinz El Hassan Ibn Talal von Jordanien) informieren Regierungen und private Investoren kontinuierlich über die Möglichkeiten der kooperativen Nutzung von Solar- und Windenergie und regen konkrete Projekte auf diesem Gebiet an.

TREC wurde 2003 gegründet und hat das DESERTEC Konzept zur Nutzung der Wüsten für die Energie-, Wasser- und Klimasicherheit in EUropa, dem Nahen Osten (the Middle-East) und Nord-Afrika (EU-MENA) entwickelt. TREC hat es sich zur Aufgabe gemacht, dieses Konzept nun zusammen mit Vertretern aus Politik, Industrie und Finanzwelt zur Umsetzung zu bringen. Das DESERTEC Konzept sieht vor, in MENA mit Hilfe von Solarthermischen Kraftwerken und Windparks die Wasserentsalzung und Stromerzeugung voranzutreiben und den sauberen Strom dann mittels HVDC-Leitungen (High Voltage Direct Current = Hochspannungs-Gleichstromübertragung) in diese Länder und ab 2020 (mit insg. nur 10-15% Übertragungsverlust) bis nach Europa zu leiten.

Situation

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

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 und der Nahe Osten/Nord-Afrika (MENA) 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.

Studien

**EU-MENA-Connection** mit existierenden und geplanten Leitungen vor 2020 (blau) und drei vom DLR untersuchte Trassen (orange)

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 ist in Arbeit. Sofern nicht anders angegeben beziehen sich die folgenden Ausführungen auf diese Studien (Links siehe unter Literatur).

Das DESERTEC Konzept

Theoretischer Platzbedarf für Solarkollektoren, 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)

Die auf Satellitendaten gestützten Studien des DLR ergaben, dassSolarthermische 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. Länder wie beispielsweise Ägypten, Algerien, Jordanien, Libyen, Marokko und Tunesien zeigen bereits Interesse an einer solchen Kooperation.^[2]

Technologie

Skizze eines Parabolrinnenkollektors. (Eine technisch weniger aufwändige Alternative zu Parabolrinnen bieten so genannte Fresnelspiegel.)

Solarthermische Kraftwerke (auch Concentrating Solar Thermal Power (CSP)-Plants genannt) eignen sich ideal, 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.

Versorgungssicherheit

Vergleich einer Strategie mit erneuerbaren oder nuklear-fossilen Energien
(TRANS-CSP Studie; Seite 118; Tabelle 4-4)

Der Import von Brennstoffen wie Uran, Erdgas und Öl wird 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 Stromlieferungen nach Europa würden zu stärkerem Wirtschaftswachstum in MENA führen und diese Region selbst, wie auch ihre Beziehungen zu Europa stabilisieren. Eine übermäßige Abhängigkeit von einem Land oder von wenigen Kraftwerken kann, wie in den Schaubildern verdeutlicht, durch die Vernetzung einer Vielzahl von Solarthermischen Kraftwerken und Windkraftanlagen in vielen Ländern — und durch die Nutzung mehrerer HVDC-Leitungstrassen nach Europa vermieden werden. Die Versorgungssicherheit kann erhöht werden, wenn sich die Anlagen im Besitz vieler öffentlicher und privater Eigentümer befinden würden.

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 dahin bei etwa 65% und der MENA-Importanteil bei 18%. 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.

Realisierbarkeit

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. Den Auftrag zum Bau eines 5GW HVDC Systems in China erhielt Siemens im Juli 2007. Auf dem World Energy Dialogue 2006 der Hannover Messe bestätigten Sprecher beider Unternehmen, dass die Umsetzung eines Europa-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. Die Erzeugungskosten liegen aktuell, je nach Standort und Technologie, bei 9-22 EuroCent/kWh. Werden solarthermische Kraftwerke in den nächsten Jahren im großen Stil gebaut, sind nach Berechnungen des DLR Erzeugungskosten von etwa 4-5 EuroCent/kWh zu erwarten.

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 attraktiver machen (siehe folgender Abschnitt). Eine genaue Kosten-/Leistungsprognose für das TRANS-CSP Szenario wurde vom DLR erstellt (Abb. rechts).

Maßnahmen zur Realisierung des DESERTEC

Der Bau neuer Solarthermischer Kraftwerke hat in Spanien und in den USA begonnen (Andasol 1 & 2, Solar Tres, PS10, Nevada Solar One). Es gibt bereits Kraftwerksprojekte in Ägypten, Algerien und Marokko und weitere Projekte sind in Jordanien und Libyen in Planung. Marokko hat ein Einspeisegesetz insbesondere für Windkraft eingeführt, in der EU laufen Diskussionen um ein HVDC-Supernetz für Europa (Euro-Supergrid) und die Planungen für Offshore-Windkraftanlagen in Nord-Europa nehmen ebenfalls Gestalt an.

Um den Bau von Solar- und Windkraftanlagen in MENA weiter zu beschleunigen, könnte die EU eine Informationskampagne starten, um Regierungen in MENA darüber zu informieren, dass diese Anlagen über ihre gesamte Betriebsdauer schon jetzt im Vergleich zu Öl- und Gaskraftwerken die günstigere Alternative sind. So können die immer teurer werdenden fossilen Brennstoffe eingespart und/oder auf dem internationalen Markt verkauft werden, während man die eigenen Wüsten nutzt, um sauberen Strom für den eigenen Gebrauch und für den Export zu produzieren.

Während sich der Bau von Solarthermischen Kraftwerken in MENA bereits rechnet, sind weitere Kostensenkungen nötig, um Solarstrom aus MENA zu einer gewinnbringenden Exportoption zu machen. Dies wäre durch eine Beschleunigung der Kostensenkung für diese Technologie durch deren forcierten Ausbau und durch finanzielle und planerische Beteiligungen der EU am Euro-Supergrid und der EU-MENA-Connection durchaus bis 2020 möglich. Die EU kann dieses Ziel unterstützen, indem sie Beratungsleistungen für die Einführung von (und eventuell auch Beteiligungen an) Einspeiseregelungen in MENA nach dem Vorbild der deutschen und spanischen Gesetze zur Förderung Erneuerbarer Energien unternimmt. Internationale Bürgschaften für lokale Einspeise- oder Stromabnahmeverträge würden den Bau von Solar- und Windstromanlagen im MENA Bereich beschleunigen.

Von höchster Dringlichkeit ist der Beginn von Gesprächen über ein Euro-Supergrid mit einer EU-MENA-Connection, das die optimale Einbindung aller erneuerbarer Energien in Europa und in MENA ermöglicht. Der Bau der EU-MENA-Connection für den Transport von sauberem Strom aus den Wüsten nach Europa, würde in MENA einen Investitionsboom auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien auslösen und Europa den Zugang zu billigem, sauberem und unerschöpflichem Strom ermöglichen. Der Bau von HVDC-Leitungen für die ersten 10 GW, wie im TRANS-CSP Szenario des DLR beschrieben, würde etwa 5 Milliarden Euro kosten. Wenn die EU-MENA-Connection im Jahre 2020 mit der Stromübertragung beginnen soll, müssen die Gespräche möglichst bald innerhalb der EU und mit den Regierungen in MENA (z.B. im Rahmen des Barcelona Prozesses) beginnen.

Bis zum Jahre 2050 müssten insgesamt ca. 45 Mrd. Euro in die EU-MENA-Connection investiert werden. Die volkswirtschaftliche Ersparnis durch billigen Strom aus den Wüsten könnte 2050 jährlich ca. 10 Mrd. Euro betragen (vgl. Grafik ‘Prognostizierte zukünftige Stromkosten´). Dies entspricht einer Rendite um 20%. Die EU-MENA-Connection würde sich für die beteiligten Staaten also auch finanziell rentieren.

Über diese direkten Unterstützungen hinaus, schlägt TREC die Realisierung von zwei Großprojekten vor, welche die Kostensenkung bei Solarthermischen Kraftwerken beschleunigen würden und zugleich drängende soziale und politische Probleme entschärfen könnten. Erste Machbarkeitsuntersuchungen zeigen die technische Realisierbarkeit dieser Projekte, jedoch benötigen sie finanzielle und politische Unterstützung:

Gaza Solar Power & Water Project: Der Bau von Solarthermischen Kraftwerken (insgesamt ca. 1 GW) für die Erzeugung von Trinkwasser und Strom. Die Anlagen könnten, als Teil eines internationalen Wiederaufbauprogramms für Gaza, auf ägyptischem Gebiet angesiedelt werden und 2-3 Millionen Menschen im Gazastreifen durch Strom- und Wasserleitungen versorgen. Dieses Projekt könnte zu einer Kehrtwende in der derzeitigen katastrophalen Entwicklung der Gaza-Region beitragen, sowohl in Bezug auf deren ökonomischen und sozialen Probleme und deren Konflikte um Trinkwasser, als auch auf den stagnierenden Friedensprozess zwischen Israel und Palästina. Die Gesamtinvestitionen würden sich auf etwa 5 Milliarden Euro belaufen.

Sana'a Solar Water Project: Hier geht es um eine auf Solarenergie gestützte Meerwasserentsalzung am Roten Meer und den Bau einer Pipeline in die Hauptstadt des Jemen (Sana’a),deren Trinkwasserreserven in etwa 15 Jahren erschöpft sind. Dieses Projekt würde ein drohendes humanitäres Desaster und soziale Unruhen im Jemen abwenden sowie zur Rettung eines Weltkulturerbes beitragen. Da die alternative Umsiedlung von 2 Millionen Menschen etwa 30 Mrd. Euro kosten würde, wäre die Investition von 5 Milliarden Euro in Solarthermische Kraftwerke und in eine Pipeline auch eine weitaus wirtschaftlichere Lösung.

Bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts könnten die MENA Länder ihre Wüsten zu unerschöpflichen Quellen sauberer Energie ausbauen und den Ländern Europas sauberen Strom verkaufen, damit diese ihre Treibhausgasemissionen aus der Stromerzeugung um etwa 70% senken und gleichzeitig aus der Kernkraft aussteigen können – und das bei langfristig sinkenden Strompreisen.

Kritik

Der Import von Strom ist mit einem politischen Risiko behaftet, sobald der Anteil einen gewissen Prozentsatz übersteigt. Außerdem ist die politische Hürde für eine Umsetzung des Konzeptes relativ hoch, denn es wäre eine Kooperation der europäischen Staaten (Frankreich setzt z. B. eher auf Kernenergie) und der Staaten der MENA-Region erforderlich. Innerhalb eines Staates (z. B. Australien oder den USA) wäre eine Umsetzung des Konzeptes um einiges unkomplizierter.

Literatur

Publikationen:

Studie MED-CSP über die Solarstromgewinnung und den Transfer – Studie des DLR für das BMU aus dem Jahr 2005
Studie TRANS-CSP über einen interkontinentalen Stromtransfer – Studie des DLR für das BMU aus dem Jahr 2006
Download eines Berichts von Greenpeace: Concentrated Solar Thermal Power – Now! (PDF, 1,3 MB, englisch)
Download eines Memorandums über solarthermische Kraftwerke und ihr Potential (PDF, 1,4 MB) (auch in englisch oder spanisch)

Weblinks

Quellen

[TREC-1] Homepage von TREC (Der gesamte Inhalt des Internetauftrittes steht unter der Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5 Lizenz)

[Interesse-2] Diese Länder unterzeichneten eine Absichtserklärung für den Export von Sauberem Strom. Beleg für das Beispiel Marokko

[1]

[2]