Energia renovável

Exemplos de uso de fontes renováveis ​​de energia : biogás, energia fotovoltaica e energia eólica
Consumo mundial de energia primária de acordo com as fontes de energia (fóssil, renovável e nuclear) em TWh.
Participação das energias renováveis ​​no consumo final de energia (2015)

Como energia renovável (também muito importante: energia renovável ) ou energias renováveis são fontes de energia que têm no horizonte de tempo humano para o fornecimento de energia sustentável são praticamente inesgotáveis ​​disponíveis ou renovam-se com relativa rapidez. Isso os diferencia das fontes de energia fóssil que são finitas ou apenas se regeneram ao longo de um período de milhões de anos. As fontes renováveis ​​de energia são, para além do uso eficiente da energia, o pilar mais importante de uma política energética sustentável ( English Sustainable energy ) e da revolução energética . Estes incluem bioenergia ( potencial de biomassa ), energia geotérmica , energia hidroeléctrica , energia dos oceanos , energia solar e energia eólica . Eles obtêm a sua energia a partir da fusão nuclear do sol , que é de longe a mais importante fonte de energia, a partir da energia cinética de rotação da Terra e movimento planetário e do calor da terra .

Em 2018, as energias renováveis ​​cobriram 17,9% do consumo global de energia final . A biomassa tradicional, usada para cozinhar e aquecer nos países em desenvolvimento, representou a maior parcela, 6,9%. Seguido por biomassa moderna e energia solar e geotérmica (4,3%), energia hidrelétrica (3,6%), outras energias renováveis ​​modernas, como sobretudo a energia eólica e fotovoltaica (juntas 2,1%) e biocombustíveis (1%). A expansão das energias renováveis ​​está sendo promovida em muitos países ao redor do mundo. A parcela do consumo global de energia final aumenta apenas lentamente, em média 0,8% ao ano entre 2006 e 2016.

Fontes de energia renováveis

Os termos “energias renováveis” e “fontes de energia” não devem ser entendidos no sentido da física , porque de acordo com a lei da conservação da energia, a energia não pode ser destruída nem criada, mas apenas convertida em diferentes formas. As fontes secundárias de energia obtidas a partir de energias renováveis (eletricidade, calor, combustível) são frequentemente designadas de forma imprecisa como energias renováveis. O termo calor renovável também é usado para designar a energia térmica obtida de geotérmica, solar térmica ou bioenergia, e para o uso indireto da energia solar por meio da arquitetura solar . A eletricidade de fontes renováveis ​​também é conhecida como eletricidade verde e eletricidade verde .

Nesse sentido, seria correto falar de fontes renováveis ​​de energia primária que se alimentam de processos duradouros. A base das energias renováveis ​​são as três conversões de energia de fusão nuclear no sol , decadência radioativa no interior da Terra com energia geotérmica profunda e, no caso das forças das marés, o movimento dos corpos celestes no campo gravitacional . De longe, a forma mais produtiva é a energia solar, cujo suprimento anual de energia na Terra é de 3.900.000 EJ ( exajoules ). A energia geotérmica fornece 996 EJ, enquanto a gravidade fornece 94 EJ.

A energia solar irradiada para a Terra corresponde a mais de dez mil vezes a necessidade atual de energia humana . A energia geotérmica e a força das marés fazem contribuições significativamente menores, mas altas, em comparação com as necessidades humanas. Do ponto de vista puramente físico, isso significa que há um múltiplo da energia disponível que será necessária em um futuro previsível, mesmo que o potencial teórico aqui mencionado seja reduzido por questões técnicas e ecológicas. As tecnologias e os conceitos necessários para realizar um fornecimento sustentável de energia também são considerados disponíveis.

A Agência Internacional de Energia (AIE) assume no WEO 2020 que quase 40% das necessidades de eletricidade do mundo serão cobertas por energias renováveis ​​até 2030, com a energia fotovoltaica como motor central (crescimento estimado de 13% a.a. de 2020-2030). De acordo com um relatório do IPCC de 2012, sob suposições otimistas, 77% da oferta mundial de energia primária poderá vir de energias renováveis ​​até 2050.

Energia solar (energia de radiação)

O sol emite grandes quantidades de energia que chegam à Terra na forma de radiação solar ( onda eletromagnética ). A energia irradiada do Sol para a Terra é de aproximadamente 174 PW ( Petawatt ). Cerca de 30% da radiação é refletida, de modo que cerca de 122 PW atingem a Terra (casca e superfície terrestre). Isso equivale a cerca de 1.070 EWH (Exawattstunden) no ano e, atualmente, cerca de 7.500 vezes as necessidades anuais de energia do mundo .

A energia solar pode ser usada direta ou indiretamente de várias maneiras. O uso direto ocorre tanto com sistemas fotovoltaicos quanto com aquecimento solar . Além disso, a energia solar absorvida pela atmosfera e pela superfície terrestre "fornece" energia mecânica, cinética e potencial . A energia potencial surge quando a água é transportada para altitudes mais elevadas por meio de processos atmosféricos. A energia solar também gera ventos na atmosfera por meio de processos meteorológicos. Esses ventos (= massas de ar em movimento) contêm energia cinética ( energia eólica ); eles geram ondas ( energia das ondas ) nos oceanos . As plantas absorvem a radiação durante a fotossíntese e a fixam na biomassa , que pode ser usada para conversão de energia. O uso de calor ambiente por meio de bombas de calor com coletores geotérmicos próximos à superfície ou bombas de calor ar-ar também conta como energia solar.

Em princípio, além do uso direto, a energia solar também pode ser utilizada indiretamente na forma de bioenergia, energia eólica e hidrelétrica. As possíveis formas de uso são:

Necessidade de espaço teórico para coletores solares a fim de gerar a demanda de eletricidade do mundo , Europa (UE-25) ou Alemanha em centrais térmicas solares

Energia geotérmica

Usina geotérmica em Krafla, Islândia

O calor armazenado no interior da Terra vem, por um lado, do calor residual da época em que a Terra foi formada . Por outro lado, os processos de decomposição nuclear dos radionuclídeos primordiais e o atrito entre a crosta terrestre sólida e o núcleo da Terra líquida causados pelas forças das marés geram continuamente calor adicional. Pode ser usado para fins de aquecimento (especialmente energia geotérmica próxima à superfície ) ou para gerar eletricidade (principalmente energia geotérmica profunda ) .

Na Alemanha, Áustria e Suíça, existem principalmente depósitos de baixa entalpia . Nestes depósitos, no entanto, o calor das camadas mais profundas não flui na mesma medida em que é extraído por um sistema geotérmico, de modo que a área do ponto de extração esfria e a extração só é possível durante um período limitado de um algumas décadas, após as quais uma regeneração do reservatório de calor é necessária. Sistemas próximos à superfície podem, entretanto, ser preenchidos com energia térmica de processos de resfriamento no verão, invertendo a direção do transporte de energia. Projetos geotérmicos requerem exploração e análise cuidadosas das condições geológicas, pois as intervenções na estrutura da camada podem ter consequências graves.

Movimentos Planetários e Gravitação

A força atrativa ( gravidade ) do sol e da lua (e outros corpos celestes) dá a entrada e a nas marés giratórias da Terra , a velocidade de rotação da Terra é gradualmente desacelerada por esta conversão de energia. As correntes induzidas por isso podem ser usadas como energia mecânica em usinas de energia das marés e usinas de correntes oceânicas . Essas forças de atração também levam a deformações do corpo terrestre e, portanto, ao atrito na terra sólida e no núcleo líquido da terra , o que adiciona mais calor ao interior da terra. A potência de atrito é da ordem de 2,5 TW ( terawatts ), o potencial economicamente aproveitável é estimado em cerca de 9% desta potência. Nesse contexto, a energia mecânica também surge por meio da interação com o clima , cuja energia é utilizada indiretamente por usinas hidrelétricas e eólicas.

Integração de energias renováveis ​​no sistema de energia

Na rede elétrica , a geração corresponde ao consumo em todos os momentos, uma vez que a rede não armazena energia elétrica . Desequilíbrios locais levam inicialmente a pequenos desvios da tensão nominal, o que não só causa fluxos de energia de equilíbrio entre as sub-redes, mas também uma frequência de rede decrescente, visto que máquinas elétricas rotativas fornecem mais eletricidade ou consomem menos eletricidade do que corresponde ao acionamento ou carga torque (em usinas ou para consumidores). Graças à rede de controle de rede ativa e ao fornecimento de energia de controle , as sub-redes em fase e a frequência permanecem constantes dentro de limites estreitos. Em relação à expansão das energias renováveis, a necessidade de poder de controle é motivo de controvérsia.

A fim de possibilitar altas proporções de eletricidade proveniente de energias renováveis ​​no fornecimento, várias medidas podem ser utilizadas individualmente ou em combinação. Estudos, por exemplo, por Fraunhofer IWES em nome do BEE (dezembro de 2009), mostram que tal fonte de alimentação confiável é possível.

Essas medidas incluem B. a estabilização da geração de eletricidade a partir de energias renováveis, a expansão das redes elétricas, a criação de estruturas inteligentes de geração e consumo, bem como a (expansão) do armazenamento de eletricidade. Embora algumas medidas, como a expansão da rede elétrica, façam sentido mesmo quando a proporção de geradores flutuantes é comparativamente baixa, outros meios, como B. a construção de centrais de armazenamento para evitar perdas e custos desnecessários de energia só é aconselhável quando as quotas são elevadas.

Também é necessária uma combinação de diferentes fontes de energia renováveis, uma vez que diferentes energias renováveis ​​se complementam. Por exemplo, existe um potencial de mais de 1000 GW para energia fotovoltaica na Alemanha, que poderia produzir cerca de 1000 TWh de energia elétrica por ano; significativamente mais do que a atual demanda de eletricidade alemã. No entanto, como isso produziria grandes excedentes, especialmente nas horas de almoço dos dias ensolarados, e enormes capacidades de armazenamento teriam que ser construídas, uma expansão tão forte de apenas uma tecnologia não faz sentido e a combinação com outras energias renováveis ​​é muito mais conveniente. Na Alemanha, a energia eólica e a fotovoltaica têm o maior potencial de geração de eletricidade, com a biomassa seguindo a uma distância considerável.

Mudança no sistema de energia

Exemplo de fornecimento descentralizado de eletricidade e calor: a usina de cogeração de biomassa Mödling na Baixa Áustria

A mudança do fornecimento de energia convencional para energias renováveis ​​está mudando maciçamente a estrutura da indústria de energia . A geração de eletricidade em grandes usinas de energia (usinas de energia nuclear, linhita e carvão) estagna ou diminui; a geração em sistemas com alguns quilowatts (por exemplo, fotovoltaicos) para alguns megawatts aumentou. Além disso, dentro de um curto período de tempo (desde cerca de 2012), um movimento de desinvestimento muito influente surgiu no debate público , que tenta alcançar a mudança para fontes de energia neutras para o clima vendendo participações em empresas de energia fóssil e, portanto, fundamentalmente quebrando o sistema de energia convencional.

Outro aspecto importante da oferta descentralizada de energia é o encurtamento das rotas de transporte ou a prevenção de transportes (de combustíveis como óleo para aquecimento, gás natural, carvão). Várias infraestruturas, como oleodutos e gasodutos, ou não são necessárias ou são em menor escala. Isso se aplica em particular ao uso de biomassa, que pode ser fornecida no local ou localmente. Além disso, as pequenas centrais elétricas facilitam a chamada produção combinada de calor e energia (CHP), em que a geração de eletricidade é combinada com o uso de calor residual, por exemplo, para fins de aquecimento, aumentando assim a eficiência geral . Em grandes usinas de energia, por outro lado, o calor residual geralmente não é usado. O fornecimento descentralizado de energia também fortalece a economia regional ao gerar empregos na instalação, operação e manutenção dos sistemas.

Uma grande vantagem da transição energética descentralizada é que ela pode ser implementada mais rapidamente. Como as usinas são menores e, portanto, não requerem grandes investimentos, seus proponentes acreditam que uma expansão mais rápida das energias renováveis ​​é possível do que uma transição energética baseada em estruturas de grande escala. Ao mesmo tempo, haveria mais competição no mercado de energia por parte dos diversos participantes. Uma vez que grandes projetos, por outro lado , teriam que ser construídos principalmente por empresas bem financiadas, como os grupos de energia estabelecidos , que, devido à situação competitiva com as usinas existentes, não tinham interesse em uma rápida expansão das energias renováveis, nenhuma conversão rápida do fornecimento de energia era esperada deste lado.

No entanto, nem todas as regiões têm potencial para autossuficiência energética. Por outro lado, em algumas regiões a produção, por exemplo de eletricidade com turbinas eólicas no norte da Alemanha, temporariamente ou muitas vezes supera a demanda local, de modo que as redes de eletricidade têm que ser expandidas para os consumidores.

Os conceitos de fornecimento de energia totalmente autossuficiente são particularmente criticados . É dada ênfase particular à segurança do abastecimento através de redes extensas através das quais o excesso de oferta e a escassez em diferentes regiões podem ser equilibrados. Por exemplo, um excedente de energia solar seria fornecido dos países mediterrâneos no verão, enquanto a energia eólica do norte e oeste da Europa poderia ser usada no inverno. Muitos proponentes de um fornecimento descentralizado de energia, como Canzler e Knie, presumem que o autoconsumo e as soluções descentralizadas desempenharão um papel importante no futuro, mas que a autossuficiência raramente será alcançada.

DESERTEC : Esboço de uma possível infraestrutura para um fornecimento de energia sustentável na Europa, Oriente Médio e Norte da África

A conversão do abastecimento de energia em sustentabilidade não significa necessariamente abastecimento exclusivamente descentralizado. Alguns conceitos, como parques eólicos offshore e usinas solares , também contam com geração central e distribuição em larga escala de energias renováveis. Um exemplo de tal projeto de grande escala foi o projeto DESERTEC planejado de 2009 a 2014 . Estudos do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) mostraram que, com menos de 0,3% das áreas desérticas disponíveis no Norte da África e no Oriente Médio, as usinas térmicas solares geram eletricidade e água potável suficientes para a crescente demanda nesses países e na Europa. ser. Só nos países ribeirinhos do Mediterrâneo, o quádruplo da geração mundial de energia no final da década de 1990 poderia ser produzida em 500 mil km², o que corresponde a 6% da área desses países. O uso dos ventos alísios no sul do Marrocos tem como objetivo complementar a geração de energia solar. O plano, segundo o qual os desertos da África deveriam dar uma contribuição considerável para o fornecimento de eletricidade da Europa, só está sendo perseguido em menor escala pela Desertec.

Outros projetos estão sendo planejados e podem contribuir para a proteção do clima. Exemplos disso são Gobitec , onde a energia solar e eólica da Mongólia deve ser fornecida às áreas densamente povoadas e industrialmente desenvolvidas do leste da China, Coreia e Japão, e a proposta da Universidade Nacional Australiana em Canberra, Sudeste Asiático, para fornecer energia solar do norte da Austrália. São também avaliados os conceitos para a implantação de uma rede elétrica global (Global Grid), com o objetivo de atenuar a geração flutuante de energias renováveis ​​e as diferentes demandas de eletricidade, minimizando assim os requisitos de armazenamento necessários. No caso da transmissão de energia com tecnologia HVDC e tensão de 800 kV, ocorrem perdas inferiores a 14% em distâncias de transporte de 5.000 km. Os custos de investimento para as próprias linhas de energia são estimados em 0,5 a 1 ct / kWh.

Hoje, presume-se que o futuro fornecimento de energia provavelmente consistirá em uma mistura de conceitos descentralizados e centralizados. É certo que a conversão do fornecimento de energia não pode ocorrer nem exclusivamente por meio de pequenos sistemas locais, nem por meio de grandes estruturas, mas uma combinação de ambas as variantes é necessária.

Acoplamento setorial

Ligar as várias áreas de fornecimento de energia (eletricidade, calor e transporte) abre outras opções de design para geração e fornecimento de energia.

Em vez de desacelerar a expansão das energias renováveis, uma expansão acelerada é necessária para poder fornecer quantidades adicionais de eletricidade para os setores de transporte e aquecimento, embora o acoplamento do setor não deva ser equiparado a 100% de eletrificação. Por exemplo, o armazenamento de calor e o consumo inteligente e oportuno de energias renováveis ​​de calor (solar térmica, geotérmica, bioenergia) podem contribuir para o ajuste temporal da demanda de eletricidade à geração flutuante.

Em 2017, 10,1% do consumo final de energia no setor do aquecimento, 3,3% no setor dos transportes e 26,4% no setor da eletricidade foram abrangidos por energias renováveis. A eletricidade renovável teve uma participação de 1,9% no setor de aquecimento e 0,3% do consumo final de energia no setor de transportes.

Para os setores de fornecimento de eletricidade e calor, o Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar ISE calculou em 2012 em um cenário por volta do ano 2050 que os custos totais para a construção, manutenção e financiamento de um sistema elétrico baseado em 100% de energias renováveis ​​e calor abastecimento na Alemanha não são superiores aos custos de abastecimento de hoje.

Armazenamento de energia

Quanto maior for a participação das energias renováveis, maior será a importância das opções de armazenamento para ajustar as flutuações na geração de energia às flutuações no consumo de energia e, assim, criar segurança no abastecimento. Na literatura especializada, presume-se que a partir de uma parcela de energia renovável de aproximadamente 40%, as instalações de armazenamento adicionais são necessárias em maior extensão; o valor de 70% também é mencionado em casos isolados. Armazenamento de longo prazo, como B. a tecnologia power-to-gas só é exigida de uma parcela de 70–80%. Abaixo de 40% de energias renováveis, a compensação por meio de termelétricas e uma ligeira redução dos picos de geração de energias renováveis ​​representam uma forma mais eficiente de compensação.

Em seu relatório especial sobre fornecimento de energia 100% renovável até 2050: amigável ao clima, seguro e acessível a partir de maio de 2010, o Conselho Consultivo do Governo Federal Alemão para Questões Ambientais afirmou que as capacidades em usinas de armazenamento bombeado v. uma. na Noruega e na Suécia são de longe suficientes para compensar as flutuações no fornecimento de energia - especialmente de turbinas eólicas. Deve-se notar, no entanto, que isso requer a construção de linhas de alta potência (coloquialmente referidas como rodovias de energia) em uma extensão muito maior do que está atualmente previsto no plano de desenvolvimento da rede .

O desenvolvimento de usinas de armazenamento econômicas está, em alguns casos, ainda em um estágio inicial. As opções de armazenamento incluem:

  • As usinas hidrelétricas bombeadas usam eletricidade para armazenar eletricidade para bombear água morro acima. Se a eletricidade for necessária novamente, a água flui de volta e aciona um gerador. As usinas hidrelétricas reversíveis são atualmente utilizadas como sistemas de grande escala devido ao seu preço relativamente baixo. A Noruega, em particular, tem um grande potencial de expansão, o que significa que pode desempenhar um papel importante no armazenamento de eletricidade na Europa, desde que linhas de energia de baixa perda ( HVDCs ) adequadas sejam instaladas na Europa.
  • Acumuladores : Acumuladores e células de fluxo redox armazenam eletricidade eletroquimicamente. Os preços estão caindo muito, o que torna essas lojas cada vez mais interessantes. As áreas potenciais de aplicação são em residências, por ex. B. na forma de baterias solares , as centrais de armazenamento de baterias em grande escala entram em questão. Os primeiros sistemas já estão sendo usados ​​para o fornecimento de serviços de sistema de curto prazo.
  • Armazenamento de calor : a água é aquecida com o calor do sol ou a água é bombeada para camadas quentes sob a terra com excesso de eletricidade para aquecê-la naturalmente. Isso pode ser usado para aquecer edifícios, que podem usar o calor do dia à noite ou do verão no inverno, ou para geração de energia retardada em usinas térmicas solares , que são capazes de gerar eletricidade 24 horas por dia. Para produzir energia solar .
  • Power-to-gas : Por meio de eletrólise , possivelmente complementada por metanação , hidrogênio ou metano pode ser gerado a partir do excesso de eletricidade temporariamente , que pode mais tarde ser usado para gerar eletricidade ou calor, se necessário. O gás ER pode ser armazenado em instalações de armazenamento subterrâneo de gás natural existentes , cuja capacidade já seria suficiente para um abastecimento regenerativo completo. A eficiência do armazenamento de hidrogênio é maior do que a da metanação. Com o armazenamento de hidrogênio, eficiências elétricas gerais (eletrólise → armazenamento → reconversão) de 49 a 55% podem ser alcançadas. Com a metanação, a eficiência geral ao converter eletricidade de volta em eletricidade em uma usina de ciclo combinado é de 39%. Se o calor e a energia combinados forem usados ​​na produção e reconversão de gás , eficiências gerais de mais de 60% são possíveis.
  • Power-to-Heat : O excesso de eletricidade é usado diretamente para gerar calor para sistemas de aquecimento ou água quente, substituindo assim os combustíveis fósseis. Uma conversão de volta em energia elétrica só faz sentido sob certas condições.
  • Armazenamento termodinâmico: Em usinas de armazenamento de ar comprimido , o ar é pressionado para dentro das cavernas. Se necessário, o ar escapa novamente, pelo que a pressão do ar aciona um gerador. Em usinas de armazenamento de ar comprimido adiabático, o calor liberado durante a compressão é temporariamente armazenado em sistemas de armazenamento de calor e liberado novamente durante a expansão. Um aumento na eficiência pode ser alcançado.
  • Armazenamento do volante : o armazenamento do volante também pode ser usado para armazenamento de curto prazo e para serviços do sistema. Os volantes são acionados por um motor para absorver energia. O volante é novamente freado por um gerador para gerar energia elétrica. O número muito alto de ciclos é vantajoso devido ao pouco desgaste e desgaste durante a operação. A desvantagem, entretanto, é a autodescarga comparativamente alta, razão pela qual os volantes são usados ​​para estabilizar as redes de energia e para equilibrar as energias renováveis ​​por um período de um dia.

Estabilização da geração de energia

De acordo com a EWE: Curso do consumo de eletricidade (carga) na primavera em diferentes dias da semana e uso de usinas de base, média e carga de pico no curso de carga nos dias de semana (esquema)
Geração de energia real na Alemanha em dois dias ensolarados e sem vento de maio de 2012

A demanda por eletricidade, o chamado perfil de carga , oscila fortemente ao longo do dia. Como a energia elétrica só pode ser armazenada com grande esforço e perdas, ela é fornecida pela administração da usina de acordo com a demanda. Na Alemanha, a carga de base até agora tem sido fornecida principalmente por lignita e usinas nucleares, enquanto a carga média é coberta por usinas de carvão duro . A carga de pico entregue no passado principalmente a gás e usinas de armazenamento bombeado , que agora particularmente a proporção de usinas de gás diminuiu com o aumento da oferta de energia renovável.

Com proporções crescentes de eletricidade proveniente de energias renováveis, é necessária uma mudança na gestão da usina. As usinas geotérmicas, hidrelétricas e usinas de biomassa são capazes de carga de base e podem ser reguladas como usinas convencionais, mas a geração de eletricidade a partir da energia solar e eólica está sujeita a fortes flutuações, que devem ser compensadas pelo uso controlável usinas de energia ou sistemas de armazenamento. Em alguns casos, no entanto, essas flutuações se correlacionam com o perfil de carga diário ou anual. Dessa forma, a eletricidade proveniente da energia solar é fornecida nos principais momentos de demanda. A eletricidade proveniente da energia eólica é cada vez mais gerada no semestre de inverno e pode compensar os rendimentos mais baixos dos sistemas solares da época, sendo que a combinação dessas duas fontes leva a uma produção estável quando se considera o curso sazonal. Ao considerar períodos de tempo mais curtos, no entanto, ocorrem grandes flutuações que devem ser compensadas.

Em usinas de biogás , a conversão de energia pode ser adiada por várias horas sem grandes perdas, e muitas usinas a fio d'água também podem reduzir sua produção em algumas horas por meio de operação de pico e, portanto, fornecer eletricidade principalmente em horários de alta demanda ou em épocas de baixa produção de energia eólica e solar. Os sistemas fotovoltaicos e de energia eólica podem ser estrangulados ou completamente desligados e colocados novamente em operação em cerca de 30 s (autoteste e inicialização de um inversor fotovoltaico ) a alguns minutos (sistemas de energia eólica maiores). Isso é até uma vantagem em relação às grandes usinas de energia a vapor e nucleares , que levam várias horas para atingir a potência máxima na inicialização. No entanto, ao desligar os sistemas fotovoltaicos ou eólicos, ao contrário dos sistemas de biogás e das centrais convencionais, nenhum combustível é economizado e, portanto, nenhum custo é evitado. A fim de fornecer saídas mais altas, as usinas de ciclo combinado também devem ser usadas cada vez mais , visto que podem reagir suficientemente a mudanças rápidas de carga.

Para amortecer as flutuações das quantidades de alimentação, usinas hidrelétricas e usinas de biogás podem ser operadas brevemente acima de sua produção média, que é limitada pelo fornecimento de água e biomassa. As usinas de biogás flexibilizadas, que podem oferecer um potencial de compensação disponível de cerca de 16.000 MW no total, são de particular importância. Em poucos minutos, esta capacidade pode ser reduzida em caso de excesso de oferta na rede ou aumentada em caso de aumento da procura. Para efeito de comparação: a capacidade das usinas de lignito alemãs é estimada pela Agência Federal de Redes em cerca de 18.000 MW. No entanto, devido à sua inércia técnica, essas usinas fósseis em grande escala poderiam fornecer apenas alguns milhares de megawatts para o equilíbrio de curto prazo da energia solar e eólica.

Ao tornar o sistema elétrico mais flexível, a superprodução pode ser amortecida mesmo que a parcela de energias renováveis ​​aumente drasticamente. Isso requer um alto grau de flexibilidade no sistema elétrico e, portanto, uma redução nas chamadas capacidades “obrigatórias”.

Para poder planejar o uso dos demais tipos de energia, é importante que a previsão de curto e médio prazo da energia eólica e solar esperada seja a mais precisa possível . A gestão da usina pode assim controlar melhor as usinas controláveis ​​de curto prazo e, acima de tudo, as usinas controláveis ​​de longo prazo.

Uso de usinas virtuais

Ilustração de uma Virtual Power Plant.png

Para testar se uma área maior pode ser abastecida parcial ou totalmente com eletricidade de energias renováveis, existem projetos-piloto que examinam a dinâmica e os possíveis usos das chamadas usinas combinadas ou usinas virtuais . Aqui, sistemas dos vários setores de energia renovável (água, vento, sol, biogás, etc.) são virtualmente combinados para formar uma usina e simulados para atender às necessidades precisas de eletricidade de uma grande cidade, por exemplo. Estudos realizados pela TU Berlin e BTU Cottbus mostram que essa rede inteligente de usinas de energia regenerativa descentralizada pode dar uma contribuição significativa para integrar de forma otimizada grandes quantidades de eletricidade flutuante na rede de abastecimento. Os estudos também mostraram que a demanda e a produção de eletricidade em uma grande cidade como Berlim podem ser bem coordenadas com a ajuda de um controle direcionado. Como resultado, o nível de rede mais alto pode ser aliviado e a necessidade de capacidades de reserva convencionais pode ser reduzida significativamente. Em outubro de 2013, o projeto de pesquisa “Usina Combinada 2” com um teste de campo e simulações regionais chegou à conclusão de que a estabilidade da rede pode ser garantida em um fornecimento de energia totalmente renovável e seguro.

Consumo de energia inteligente

O estabelecimento de redes de energia inteligentes, as chamadas redes inteligentes, desempenha um papel importante na reestruturação do fornecimento de eletricidade . Com a tecnologia da informação de hoje, é possível desligar ou desligar temporariamente os clientes de rejeição de carga , ou seja, consumidores de eletricidade que são flexíveis em termos de tempo, como fábricas de cimento, sistemas de resfriamento e aquecimento, usando gerenciamento do lado da demanda . Está a ser considerada uma regulação através de um preço de electricidade em tempo real, semelhante à chamada electricidade de tarifa baixa (electricidade nocturna). O preço seria reduzido se houvesse um excesso de oferta de eletricidade, mas aumentaria se houvesse falta de eletricidade. Consumidores de eletricidade inteligentes (por exemplo, máquinas de lavar roupa devidamente equipadas, máquinas de lavar louça, etc.) ligam quando o preço da eletricidade está baixo e desligam quando o preço da eletricidade é alto. Na indústria, os picos de geração de curto prazo podem ser armazenados temporariamente e usados ​​posteriormente. As flutuações na geração de eletricidade renovável podem, portanto, ser usadas no setor de aquecimento ou em instalações industriais e, portanto, suavizadas em vez de exportadas. Essa sincronização de consumo, estimulada pela dinamização de elementos de preço de eletricidade selecionados, pode reduzir significativamente a necessidade de pico de carga residual e energia segura. Em residências, as bombas de calor também podem ser usadas para conectar de forma inteligente os mercados de eletricidade e aquecimento. Ambos os sistemas com e sem armazenamento de calor adicional podem ser considerados.

Expansão das redes de energia

O aumento do uso de cabos subterrâneos também está sendo discutido .

Com a expansão dos parques eólicos longe dos centros de geração anteriores, a estrutura de alimentação da rede está mudando. Isso requer modernização e expansão das redes de energia. Isto aplica-se em particular à construção de parques eólicos offshore, que requerem a expansão de linhas de alta tensão. Ao conectar regiões com alta capacidade de geração de eletricidade a partir do vento com regiões com muitas hidrelétricas ou usinas hidrelétricas, os picos de energia também podem ser armazenados e a geração pode ser estabilizada. Com uma interconexão inteligente de várias fontes de energia renováveis ​​por meio de usinas virtuais e a implementação de redes inteligentes , a necessidade de linhas de transmissão de alta tensão adicionais pode ser reduzida.

A eletricidade também pode ser gerada em regiões remotas e transportada por longas distâncias até os centros de consumo, por exemplo, com turbinas eólicas offshore. A transmissão não ocorre, como de costume, em corrente alternada, mas com menor perda via transmissão em corrente contínua em alta tensão (HVDC). Com uma tensão de operação de 800 kV, essas linhas levam a perdas de menos de 14% em distâncias de transporte de 5.000 km. Os sistemas HVDC desempenham um papel importante na China, onde a linha HVDC Hami-Zhengzhou, a linha com a maior capacidade de transmissão até o momento (8.000 MW, corresponde à produção de aproximadamente 8–10 grandes blocos de usinas movidas a carvão) foi implementada .

Avaliação ecológica

As diferentes tecnologias de utilização de todas as formas de energia, incluindo as renováveis, têm sempre impacto na biosfera , ou seja, também nas pessoas e no ecossistema que lhes permite viver . Além das emissões diretas, o equilíbrio climático e o consumo de recursos, a construção e desmontagem das instalações (ciclo de vida do produto), a produção, a operação, o descarte etc. também devem ser considerados para uma abordagem holística. Esses efeitos devem ser compreendidos, quantificados e comparados com as alternativas. Só então ficam claros os benefícios e prejuízos no equilíbrio energético e de entropia , para a biodiversidade e as consequências sociais . As associações de conservação da natureza defendem uma maior expansão das energias renováveis.

Basicamente, pode-se dizer que as energias renováveis ​​apresentam um melhor equilíbrio ambiental em relação às formas convencionais de uso de energia. Isso se expressa, principalmente, nos custos externos significativamente mais baixos das energias renováveis, que, no setor de energia, são principalmente causados ​​por danos ambientais, de saúde e climáticos (ver abaixo). As energias renováveis ​​são, portanto, frequentemente chamadas de energia limpa . Por outro lado, no caso das energias não renováveis, a combustão de combustíveis fósseis em particular é altamente poluente local e globalmente devido aos resíduos da combustão e aos gases com efeito de estufa que surgem . Ao mudar o fornecimento de energia para um sistema de energia regenerativo, a poluição ambiental causada pelo setor de energia pode ser reduzida.

energia solar

Fotovoltaico

O tempo de retorno de energia dos sistemas fotovoltaicos é atualmente (a partir de 2013) de acordo com a pesquisa de Peng et al. globalmente entre 0,75 e 3,5 anos, dependendo da localização e da tecnologia fotovoltaica utilizada. O valor médio oscila na faixa de aproximadamente 1,5 a 2,5 anos. Isso significa que durante este período o sistema fotovoltaico voltou a trazer a energia que foi consumida durante todo o seu ciclo de vida. A fabricação dos sistemas, seu transporte, construção, operação e desmontagem ou reciclagem são, portanto, levados em consideração . As emissões calculadas de CO 2 dos sistemas fotovoltaicos são, dependendo da tecnologia e da localização, entre 10,5 e 50 g CO 2 / kWh, com médias na faixa de 35 a 45 g CO 2 / kWh. O estudo considerou 30 anos para módulos baseados em células de silício cristalino e 20-25 anos para módulos de filme fino como vida útil, e 15 anos para a vida útil dos inversores. A operação de sistemas de armazenamento de energia ou usinas de backup, que podem ser necessárias do ponto de vista geral do sistema, não é levada em consideração.

São necessários cerca de cinco quilos de silício por quilowatt de capacidade instalada (células monocristalinas e policristalinas). Além disso, como acontece com todos os componentes eletrônicos, às vezes existem metais pesados tóxicos . Com as tecnologias de silício e CIGS , no entanto, essas substâncias permanecem em grande parte na fábrica. O módulo solar acabado em si não contém quaisquer substâncias tóxicas ou perigosas e é um material reciclável.Os módulos à base de telureto de cádmio contêm metais pesados ​​tóxicos, mas também são recicláveis.

Painéis solares

Metais como cobre e alumínio são usados ​​em coletores solares térmicos solares . O período de amortização energética de um sistema solar térmico é de 12 a 24 meses, ou seja, Em outras palavras, durante este tempo os coletores forneceram ao sistema de aquecimento a mesma quantidade de energia que deveria ser usada para a produção, etc. do sistema. A vida útil dos coletores é de pelo menos 30 anos.

Energia hidrelétrica

A construção de barragens e barragens é uma intervenção massiva no meio ambiente. A água represada inunda terras que antes poderiam ser usadas para outros fins. Se as pessoas viviam lá, elas teriam que se mudar. Em muitos projetos de reservatório, houve mudanças no ecossistema, uma vez que as flutuações sazonais do nível de água dos rios e o transporte de sedimentos pelos rios foram interferidos. Um exemplo particularmente conhecido é o Lago Nasser (Nilo / Egito).

Em regiões com falta de água, há conflitos de uso entre as áreas a montante e a jusante. Por exemplo, Tajiquistão barragens o Syr Darya (e afluentes) no verão para gerar electricidade no inverno. O Cazaquistão , localizado a jusante, precisa de água para sua agricultura no verão. Outro exemplo é o Projeto Sudeste da Anatólia (22 represas, 19 usinas hidrelétricas e sistemas de irrigação ao longo dos dois rios Eufrates e Tigre ), veja Projeto Sudeste da Anatólia # Problemas com os países vizinhos .

Até as usinas hidrelétricas interferem no "seu" rio. No entanto, a maioria dos rios europeus são represados para navegação interior e para outros fins de qualquer maneira (evitar inundações e vazantes, garantindo quantidades de água de resfriamento suficientes para grandes usinas de energia, por exemplo, usinas de energia nuclear e usinas de energia fóssil, etc.).

Energia eólica

Os parques eólicos são vistos de forma crítica pela proteção da paisagem e conservação da natureza . Em certos locais, pode haver risco para pássaros ou morcegos (erupções de pássaros e morcegos) . De acordo com o NABU , cerca de mil pássaros morrem a cada ano na Alemanha ao colidirem com uma turbina eólica, o que corresponde a cerca de 0,5 pássaros por sistema e ano. Em contraste, existem cerca de cinco a dez milhões de aves mortas pelo tráfego rodoviário e linhas de energia. Séries de dados confiáveis ​​para espécies de aves ameaçadas de extinção, como a pipa vermelha e a cegonha-branca, mostram populações estáveis ​​desde a década de 1990, apesar da expansão considerável da energia eólica.

O desenvolvimento de ruído e infra-som pode, em princípio, ser estressante; No entanto, nas distâncias maiores prescritas por lei, as emissões de ruído são geralmente abafadas pelo ruído de fundo, que é amplamente determinado pelo tráfego e pela indústria, bem como pelo vento local. O “efeito disco” provocado pelo reflexo do sol nas turbinas eólicas agora é completamente evitado aplicando cores mate nas pás do vento, mas o sombreamento das pás do rotor também pode ser percebido de forma negativa. Os sistemas de desligamento controlados por tempo e pelo sol são usados ​​para minimizar as sombras, o que as limita à duração máxima permitida sob a Lei de Controle de Immissão de teoricamente 30 horas por ano (correspondendo a cerca de 8 horas em termos reais) e 30 minutos por dia.

Em certos tipos de turbinas eólicas, o neodímio é usado como material de construção para o gerador. A mineração desse metal raro ocorre predominantemente na China e ali com métodos que agridem tanto o meio ambiente quanto os trabalhadores. Os fabricantes alemães de turbinas eólicas REpower Systems e Enercon enfatizam que não usam neodímio em suas turbinas eólicas.

Bioenergia

A bioenergia compreende a utilização de fontes de energia biogênica sólida, líquida e gasosa, principalmente madeira, produtos agrícolas ( culturas energéticas ) e resíduos orgânicos.

A combustão da biomassa pode representar um risco para a saúde humana se for realizada a céu aberto ou em fornos sem sistema de filtragem, pois são gerados poluentes atmosféricos como óxidos de nitrogênio , dióxido de enxofre e poeira fina . Na Alemanha, o uso em fogões, chaminés e outros sistemas é regulamentado na portaria sobre sistemas de combustão de pequeno e médio porte (1ª BImSchV) e prescreve valores-limite e várias medidas, como sistema de filtragem. (veja também o artigo aquecimento a lenha )

O espaço disponível para o cultivo de biomassa é limitado. Ao mesmo tempo, a eficiência espacial da biomassa é extremamente baixa (menos de um décimo da energia fotovoltaica). Isso leva à tensão entre o cultivo de alimentos e a proteção da natureza e da paisagem (por exemplo, proteção da biodiversidade ). Por exemplo, embora o uso de resíduos e resíduos agrícolas seja geralmente considerado não problemático, o cultivo intensivo de culturas alimentares ou a reserva de áreas de cultivo para plantas adequadas (por exemplo, milho e cana-de-açúcar ) para a produção de combustíveis têm sido criticados. O óleo de palma , em particular, está sob fogo, pois as florestas tropicais , que são ricas em espécies e atuam como estoques de carbono , são desmatadas para as plantações de dendê e o carbono armazenado é liberado novamente como CO 2 durante o corte e a queima . (ver competição de artigos por terra ou uso e competição por alimentos )

Os benefícios dos biocombustíveis também são discutidos. Para a produção de óleo de colza , por exemplo , são utilizadas grandes quantidades de fertilizantes sintéticos (fertilizantes minerais) e pesticidas , que poluem as pessoas e o meio ambiente. Até agora, também tem sido uma questão de disputa o quão grande é a contribuição para a proteção do clima, uma vez que, por exemplo , as emissões do forte gás de efeito estufa (gás hilariante) (cerca de 300 vezes mais forte do que o CO 2 ) causadas pela fertilização com nitrogênio são difícil de quantificar. A Academia Alemã de Cientistas Naturais Leopoldina certifica que os biocombustíveis de culturas arvenses não apresentam vantagem em termos de emissões de CO 2 em comparação com os combustíveis fósseis. Com os requisitos legais ( Diretiva da UE 2009/28 / CE (Diretiva de Energias Renováveis) e sua implementação na legislação alemã com a Portaria de Sustentabilidade dos Biocombustíveis ), a produção mais sustentável de biocombustíveis deve ser garantida.

Espera-se que os biocombustíveis de segunda geração que ainda estão em desenvolvimento , como celulose-etanol e combustíveis BtL, atinjam melhores equilíbrios ecológicos, uma vez que usam plantas inteiras e resíduos e podem, assim, proporcionar rendimentos por área maiores do que as plantas oleaginosas atualmente dominantes . No entanto, o processo de fabricação é significativamente mais complexo do que os biocombustíveis de primeira geração .

A biomassa também é adequada para a produção de hidrogênio em uma economia de hidrogênio .

Energia geotérmica

Impactos ambientais negativos também podem ocorrer com energia geotérmica. Quando os trocadores de calor subterrâneos são estimulados, eventos sísmicos podem ocorrer, mas eles estão principalmente abaixo do limite perceptível (dezembro de 2006, Basileia, magnitude 3,4). Até agora, nem ferimentos pessoais nem danos estruturais aos edifícios foram causados ​​em qualquer lugar do mundo. No entanto, em Basileia, os danos menores no valor total de 3 e 5 milhões de francos (cerca de 1,8 a 3,1 milhões de euros) foram indemnizados pelas companhias de seguros com base no goodwill. O projeto foi descontinuado. O engenheiro responsável foi inicialmente acusado, mas depois absolvido.
Sob certas condições geológicas que contêm camadas de rocha contendo anidrita , e presumivelmente execução inadequada do trabalho de perfuração em projetos geotérmicos próximos à superfície, podem ocorrer elevações significativas em pequena escala da superfície da terra, como aconteceu em 2007 em Staufen .

Razões para mudar para energias renováveis

Proteção climática

Geração de eletricidade a partir de linhita na usina de Jänschwalde

O uso energético de combustíveis fósseis emite grandes quantidades de dióxido de carbono (CO 2 ). O efeito estufa causado pelo homem é causado principalmente pelo aumento do consumo de combustíveis fósseis. Como as energias renováveis ​​geralmente emitem quantidades significativamente menores de gases de efeito estufa , muitos países ao redor do mundo estão promovendo a expansão das energias renováveis ​​com metas ambiciosas. Com a expansão das energias renováveis ​​e da economia de combustível fóssil como resultado, as emissões de dióxido de carbono causadas pela atividade econômica humana devem ser reduzidas.

Dióxido de carbono médio equivalente por quilowatt-hora para geração de eletricidade
(g CO 2 eq) / kWh
Usina de carvão duro 820
Central elétrica a gás de ciclo combinado 490
Usina de biomassa 230
Sistema fotovoltaico 41-48
Usina nuclear 12º
Turbina de vento 11-12

A liberação de gases de efeito estufa ocorre principalmente durante a produção e, em menor escala, durante o transporte dos sistemas, uma vez que, com a matriz energética atual , a energia proveniente de combustíveis fósseis ainda é utilizada para esse fim, e a operação em si é livre de emissões. No entanto, essas emissões são amortizadas várias vezes ao longo de sua vida útil , de modo que uma clara economia líquida de gases de efeito estufa deve ser contabilizada. Em 2019, as energias renováveis ​​na Alemanha economizaram 203 milhões de toneladas de CO 2 , de forma que a quantidade de equivalentes de CO 2 liberados foi reduzida para 805 milhões de toneladas.

Um caso especial é a bioenergia, cujo uso em usinas térmicas de biomassa , usinas de biogás ou como biocombustível em motores de combustão libera CO 2 . No entanto, isso foi previamente limitado durante o crescimento das plantas usadas no curso da fotossíntese , razão pela qual a bioenergia é, em princípio, neutra para o clima. Em termos líquidos, as emissões reais de CO 2 são, portanto, limitadas ao uso de energia fóssil para máquinas agrícolas e florestais ( óleo diesel ), produção de fertilizantes minerais e outras coisas . Porém, as emissões dos fortes gases de efeito estufa óxido nitroso e metano , que podem ser liberados com certos tipos de cultivo e uso de biomassa e que, neste caso, agravam o equilíbrio geral da bioenergia, também devem ser levadas em consideração.

Uma avaliação do ciclo de vida pode ser usada para determinar se as vantagens ecológicas esperadas se aplicam a casos individuais . No caso da bioenergia , por exemplo , efeitos negativos como consumo de terra, queima de floresta primitiva para cultivo de soja ou dendezeiros (e especialmente a redução associada da biodiversidade ), produção intensiva de energia de fertilizantes artificiais , uso de herbicidas e pesticidas , e o aumento do cultivo de monoculturas como por exemplo o milho , os efeitos positivos são contrastados.

Finitude de combustíveis fósseis e nucleares

Os depósitos de combustíveis fósseis são finitos. A crise do petróleo (choque do preço do petróleo) de 1973 deu uma primeira amostra dessa limitação, o que fez com que os pioneiros de fontes alternativas de energia, como Amory Lovins, recebessem surpreendente atenção. Como o sistema de energia fóssil é baseado no consumo de estoques limitados de recursos energéticos, ele não pode durar, pois os recursos energéticos se esgotarão após um certo período de tempo. A faixa de combustíveis fósseis foi em 2009 a 41 anos para o petróleo , 62 anos para o gás natural e 124 anos para o carvão apreciado. Em 2018, a Administração de Informação de Energia dos Estados Unidos assumiu que a produção convencional de petróleo já havia atingido o "platô" máximo da produção global de petróleo ( pico do petróleo ) em 2005 e que isso ainda ocorre hoje (2019). Em contraste, estima-se que o máximo de produção para a produção de petróleo não convencional, como fraturamento hidráulico , será alcançado entre 2050 e 2100.

De acordo com uma análise de produção do Energy Watch Group , de orientação ecológica , é provável que por volta de 2030 a produção global de petróleo caia cerca de 40 por cento em comparação com 2012. A produção europeia de gás tem diminuído desde 2000. Após o limite máximo de financiamento, espera-se que o volume de entrega diminua e a demanda global de energia aumente ao mesmo tempo . Isso se reflete no aumento dos preços. De acordo com um relatório do governo estadual de Schleswig-Holstein sobre a evolução dos preços da energia, por exemplo, os preços do óleo para aquecimento aumentaram cerca de 290% e os do gás natural 110% entre 1998 e 2012. Os preços da eletricidade aumentaram 50% no mesmo período.

O urânio e outros combustíveis nucleares também são limitados, razão pela qual a energia nuclear não é uma alternativa aos combustíveis fósseis devido aos seus recursos limitados. Supõe-se que, se o consumo das atuais usinas nucleares permanecer o mesmo, as reservas de urânio serão suficientes até cerca de 2070. Devido a essa limitação de recursos fósseis e nucleares, alternativas são necessárias no médio prazo. Esses recursos são conservados com o uso de fontes de energia renováveis. Uma expansão inicial das energias renováveis ​​estende a fase de transição e pode, assim, evitar uma espiral econômica descendente e conflitos de distribuição. Como a indústria química é fortemente dependente da matéria-prima petróleo bruto, a conservação dos recursos garante o abastecimento da matéria-prima no longo prazo.

Do ponto de vista histórico ambiental , a época industrial iniciada com a Revolução Industrial representa um sistema instável e insustentável no sentido físico-energético. As fases de crescimento exponencial (material), como ocorreram desde o início da industrialização, são basicamente possíveis apenas temporariamente, uma vez que o mundo tem limites físicos; o crescimento permanente é, portanto, fisicamente impossível. O sistema econômico de energia fóssil encontra-se, portanto, em uma “situação pioneira” de excedente relativo de energia, que por sua vez será substituído por escassez de energia após o término desta situação excepcional. O historiador econômico inglês Edward Anthony Wrigley também aponta para esta situação, historicamente curta e excepcional , que vê a dependência continuada dos combustíveis fósseis no contexto da natureza finita dos combustíveis fósseis e do aquecimento global causado por sua combustão como um “caminho para a catástrofe ”.

Avaliação econômica

Dependência de importação

A expansão das energias renováveis ​​justifica-se também com a redução da dependência das importações e, consequentemente, com o aumento da segurança de abastecimento, que também é acompanhada por um aumento do valor acrescentado interno. Dependências políticas de estados individuais (por exemplo, Rússia ), regiões instáveis ​​(por exemplo, o Oriente Médio ) ou corporações individuais ou cartéis com grande poder ( Gazprom , OPEP ) também devem ser alcançadas por meio de maior autonomia energética por meio de energias renováveis ​​e a diversificação associada da base de recursos. De acordo com a Organização Mundial do Comércio (OMC), as importações mundiais de combustíveis totalizaram 3.150 bilhões de dólares em 2014. Isso se reflete particularmente nas balanças comerciais dos países emergentes e em desenvolvimento. Em 2014, a Índia gastou cerca de um quarto de seus gastos de importação em combustíveis fósseis. No Paquistão, a participação era de 30%, na China 14% e na Alemanha 9%.

Crescimento econômico e criação de valor

Um estudo das Nações Unidas sob a direção de Caio Koch-Weser, ex-vice-presidente do Banco Mundial , concluiu em 2014 que a rápida expansão das energias renováveis ​​e outras medidas de proteção do clima fazem sentido econômico e estimulam o crescimento econômico.

Para a Alemanha, o Instituto Alemão de Pesquisa Econômica (DIW) mostrou que a expansão das energias renováveis ​​leva a um crescimento econômico mais forte e ao aumento do consumo. De acordo com isso, o produto interno bruto em 2030 ficará cerca de 3% acima do nível que seria alcançado sem a expansão das energias renováveis. O consumo privado deve ficar 3,5% e os investimentos fixos privados, 6,7% acima do nível que resultaria se não houvesse expansão das energias renováveis. No entanto, estes cálculos baseiam-se no pressuposto de que a mudança para as energias renováveis ​​não conduzirá a uma deterioração da competitividade internacional devido ao aumento dos preços da energia. Noutro cenário, em que se assumiu a competitividade internacional prejudicada, o PIB em 2030 encontra-se 1,0% acima do cenário zero, embora o estudo não forneça quaisquer informações sobre a dimensão presumida do prejuízo da concorrência sob a qual este resultado é obtido. O DIW examinou o saldo econômico líquido com um modelo que também retrata as interações macroeconômicas e as interdependências internacionais. A base para o cálculo dos números de expansão assumidos foi o cenário principal de 2009 do Ministério do Meio Ambiente Federal, que prevê uma participação das energias renováveis ​​no consumo final de energia da Alemanha de 32% em 2030.

mercado de trabalho

Cerca de 9,4 milhões de pessoas estavam empregadas no setor de energias renováveis ​​em todo o mundo em 2015 (aproximadamente 1,3 milhões a mais do que em 2016 e aproximadamente 2,9 milhões a mais do que em 2013). Em 2018, quase 11 milhões de empregos diretos e indiretos foram atribuídos às energias renováveis. Um em cada três está na indústria fotovoltaica, seguido por biocombustíveis e energia hidrelétrica. Cerca de 40% estavam na China, 12% cada na Europa e no Brasil, seguidos pelos EUA e Índia. 24,4 milhões de empregos são esperados até 2030.

Democratização do abastecimento de energia

A mudança para energias renováveis ​​também deve promover a democratização do abastecimento de energia. Uma forma de aumentar a participação social no fornecimento de energia é fundar cooperativas comunitárias de energia , como é o caso em alguns países ao redor do mundo. Nos últimos anos, cooperativas comunitárias de energia foram estabelecidas em vários países, notadamente Canadá , Estados Unidos , Reino Unido , Dinamarca e Alemanha . Normalmente, as cooperativas de energia dos cidadãos em todo o mundo seguem os sete princípios que foram adotados pela Aliança Cooperativa Internacional em 1995 : filiação voluntária e aberta, controle democrático de filiação, participação econômica dos membros, autonomia e independência, treinamento, treinamento avançado e informação, cooperação com outras cooperativas e provisão para a comunidade .

Contribuição para a manutenção da paz

Num estudo encomendado pelo Ministério Federal do Ambiente, Conservação da Natureza, Construção e Segurança Nuclear (BMUB) em 2007, o Instituto Wuppertal para o Clima, Ambiente, Energia e a Adelphi Consult assumem que as energias renováveis ​​apoiam o desenvolvimento para a paz . O Ministério Federal de Cooperação e Desenvolvimento Econômico (BMZ) também tem essa visão .

Economia e custos

Custos diretos

A competitividade das tecnologias individuais de conversão de energia depende em grande medida dos custos de produção de energia , que resultam dos custos de investimento e de financiamento incorridos durante a construção , bem como dos custos operacionais incluindo manutenção e possivelmente custos de combustível . Os custos externos (ver abaixo) não são levados em consideração no cálculo do custo nivelado da eletricidade , uma vez que a determinação do custo nivelado da energia envolve negócios, não custos econômicos. Enquanto os custos externos das usinas convencionais são comparativamente altos, as energias renováveis ​​são caracterizadas por baixos custos externos. Com exceção do uso de biomassa, a maioria das energias renováveis ​​tem custos de investimento bastante elevados e baixos custos operacionais.

Cientistas das Universidades de Stanford e Davis calcularam em um plano para um mundo livre de emissões até 2030 que a mudança global para a energia eólica, hídrica e solar custaria cerca de US $ 100.000 bilhões, com usinas geotérmicas e maremotrizes, hidrelétricas e das ondas sob a energia eólica são listados. Este cálculo inclui custos para usinas de armazenamento e medidas para consumo inteligente de eletricidade , mas não a infraestrutura para distribuição de eletricidade. Os custos de aderir às energias fósseis-atômicas seriam significativamente maiores, de acordo com cálculos do Energy Watch Group . De acordo com isso, entre 5.500 e 7.750 bilhões de dólares foram gastos em todo o mundo em energias fósseis e nucleares em 2008; um aumento de 20% nos preços da energia empurraria os gastos para quase US $ 10.000 bilhões por ano.

LCOE e competitividade

Fonte de energia Custos de geração de eletricidade

em ct / kWh

Carvão marrom 4,59-7,98
Carvão duro 6,27-9,86
Ciclo combinado de gás natural 7,78-9,96
Usina de turbina a gás natural 11.03-21.94
Poder nuclear 3,6-8,4
Vento / onshore 3,99-8,23
Vento / offshore 7,49-13,79
Biogás (sem extração de calor) 14/10/14,74
Telhado de sistema fotovoltaico pequeno 7,23-11,54
Telhado de sistema fotovoltaico em grande escala 4,95-8,46
Grande espaço aberto de usina fotovoltaica 3,71-6,77

Por muito tempo, as energias renováveis ​​foram consideradas significativamente mais caras do que as energias convencionais. A energia fotovoltaica, em particular, há muito tempo é considerada a forma mais cara de geração de eletricidade usando energias renováveis; uma visão que entretanto se tornou obsoleta devido às reduções de custo significativas nos componentes do sistema.

A partir de 2018, tanto a energia eólica onshore quanto os sistemas fotovoltaicos em grande escala são igualmente baratos ou mais baratos do que as usinas de linhita ou carvão e usinas de gás de ciclo combinado, enquanto os sistemas fotovoltaicos de pequena escala e os parques eólicos offshore são ainda mais caros. Espera-se que o custo da maioria das energias renováveis, com exceção do biogás, continue caindo e que a geração de energia fóssil e nuclear tenda a se tornar cada vez mais cara. As turbinas eólicas onshore, em particular, desempenham, portanto, um papel importante em amortecer o aumento dos preços da eletricidade. A gama de custos de produção de eletricidade das energias renováveis ​​é relativamente alta: a forma mais barata de geração de eletricidade é muitas vezes a conversão de energia a partir de energia hidrelétrica , que, portanto, foi estabelecida há muito tempo. Os novos edifícios atuais têm custos de produção de eletricidade de 2 a 8,3 ct / kWh, com a faixa inferior sendo alcançada apenas por grandes usinas.

Em março de 2018, o Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar publicou um estudo atualizado sobre os custos de produção de eletricidade de usinas regenerativas e convencionais. Consequentemente, os custos de produção de eletricidade de pequenos sistemas fotovoltaicos na Alemanha ascendem a 7,23 a 11,54 ct / kWh e de grandes sistemas de telhado a 4,95 a 8,46 ct / kWh. Os sistemas autônomos chegam a 3,71 a 6,77 ct / kWh, o que os torna mais baratos do que as usinas convencionais de combustível fóssil. Em regiões com maior radiação solar do que na Alemanha, valores mais favoráveis ​​também são alcançados. Isso significa que os custos de produção de eletricidade dos sistemas fotovoltaicos estão bem abaixo do preço da eletricidade do cliente final, que na Alemanha era uma média de 29,23 ct / kWh em 2017, o que significa que a paridade da rede foi alcançada. A competitividade dos aerogeradores onshore em relação às convencionais já foi alcançada em boas localizações, segundo laudo pericial. Os custos de produção de eletricidade em terra estão entre 3,99 ct / kWh e 8,23 ct / kWh e, portanto, na faixa de usinas de lignito e abaixo dos custos de produção de eletricidade em usinas movidas a gás. As usinas offshore, por outro lado, são significativamente mais caras devido aos maiores custos de financiamento e operação, apesar de mais horas de plena carga ; seus custos de produção de eletricidade em 2018 são de 7,49 a 13,79 ct / kWh. Usinas de energia térmica solar com armazenamento de calor integrado para produção estável de eletricidade podem produzir eletricidade por 8,09 a 10,12 ct / kWh no cinturão solar da Terra e são atualmente mais caras do que os sistemas fotovoltaicos. Os custos de produção de eletricidade das usinas de biogás estão entre 10,14 e 14,74 ct / kWh. O estudo assume que os custos da maioria das energias renováveis ​​continuarão a diminuir até 2035, com a energia fotovoltaica e a energia eólica offshore, em particular, ainda com grande potencial de redução de custos. As reduções de custos também são esperadas para a energia eólica onshore por meio de horas de carga total mais altas e sistemas de baixo vento, enquanto apenas o potencial de redução de custos é esperado para o biogás. No caso de usinas convencionais, os autores vão entre outras coisas. antecipou um aumento significativo nos custos nivelados de eletricidade devido à redução da utilização da capacidade em 2035.

Um estudo da Prognos encomendado pela Agora Energiewende para comparar os custos das tecnologias de baixo carbono descobriu no início de 2014 que a eletricidade das usinas fotovoltaicas e eólicas é agora até 50% mais barata do que as novas usinas nucleares. O fator decisivo aqui são as altas reduções de custos das energias renováveis ​​de até 80% desde 2009. As análises são baseadas nas tarifas para novas usinas nucleares na Inglaterra e nas tarifas de eletricidade verde de acordo com a Lei de Fontes de Energia Renovável Na Alemanha. A geração de eletricidade a partir de novas usinas movidas a carvão com captura e armazenamento de CO2 é, portanto, consideravelmente mais cara do que os investimentos em energias renováveis ​​e em um nível semelhante ao das usinas nucleares. Além dos custos de geração de eletricidade, o estudo também estimou os custos de um sistema de geração de eletricidade em que a alimentação do vento e do sol, dependente do clima, é compensada por usinas de reserva movidas a gás. Nesse cenário, o fornecimento de energia por usinas eólicas e solares combinadas com usinas a gás é 20% mais barato do que o fornecimento de energia a partir da energia nuclear.

De acordo com a DIW, os custos das energias renováveis ​​foram freqüentemente superestimados no passado e caíram muito mais rápido do que o esperado no passado. Por exemplo, em um relatório publicado em 2013, a Comissão da UE assumiu o custo de capital em 2050, que já estaria subestimado em alguns casos hoje.

Evitar custos externos

Custos externos na geração de eletricidade na Alemanha a 180 € / tCO2 eq (2019)
Fonte de energia ct / kWh
Carvão marrom 20,81
Carvão duro 18,79
gás natural 8,59
óleo 20,06
Energia hidrelétrica 0,30
Energia eólica 0,28
Fotovoltaico 1,64
Biomassa 7,71

Quando os custos externos são desvalorizados, “que um terceiro por meio de um projeto, muitas vezes são acrescentados ao público em geral sem que a pessoa envolvida seja indenizada”. Na economia, esse termo foi introduzido há cerca de 100 anos por Arthur Cecil Pigou . No setor de energia, as primeiras investigações abrangentes foram realizadas por Olav Hohmeyer por volta de 1990 ; Desde então, a consideração dos custos externos na conversão de energia tem sido um componente central das considerações de política ambiental e energética. No entanto, sua quantificação exata ainda causa problemas.

Do ponto de vista teórico e econômico, ao avaliar diferentes tecnologias, devem ser considerados todos os custos e benefícios que a sociedade incorre com seu uso. Além dos custos diretos de geração, a geração de energia também incorre em custos externos, ou seja, custos que não são liquidados por meio do preço da energia, mas que devem ser arcados pelo contribuinte ou por outras partes da sociedade. Incluem-se, por exemplo, os custos decorrentes das emissões de poluentes e de dióxido de carbono ou os custos decorrentes dos riscos do uso da energia nuclear. No setor de energia, os custos externos são causados ​​principalmente por danos ambientais, de saúde e climáticos. Basicamente, os custos do fornecimento convencional de energia não refletem os custos externos efetivamente causados ​​por essa forma de uso da energia. Embora os custos externos também surjam com o uso de energias renováveis, eles são significativamente mais baixos do que com o uso de fontes de energia convencionais. Isso distorce a competição econômica entre as energias renováveis ​​e as fontes convencionais de energia em detrimento das energias regenerativas.

Se, como é o objetivo da liberalização , o mercado é encontrar o modo de produção mais economicamente eficiente, então é imperativo que todos os fatores que distorcem a concorrência sejam evitados e que os verdadeiros custos sejam estabelecidos pela internalização de todos os fatores externos. Se isso não acontecer, as vantagens de eficiência de um mercado liberalizado podem ser anuladas por efeitos negativos no meio ambiente. As opções para produzir este custo verdadeiro são impostos de incentivo, como B. um imposto sobre o CO2 ou um sistema operacional de comércio de emissões . Esses mecanismos necessários estabelecem limites para um mercado de energia totalmente livre. Até agora (abril de 2014), esses efeitos externos foram internalizados apenas em pequena medida; a internalização total não é previsível. Por se tratar de uma falha de mercado, a internalização geralmente requer a intervenção do Estado, pelo que tanto a economia de mercado quanto as medidas regulatórias são postas em causa.

De acordo com o estudo Ecofys em nome do Comissário de Energia da UE Günther Oettinger, os custos externos do fornecimento de energia na UE ascendem a 150 a 310 bilhões de euros em 2012, incluindo a Alemanha com 42 bilhões de euros, que é em grande parte (45%) o alto carvão -geração de energia com fogo. O carvão tem custos externos de acompanhamento de 140 euros por megawatt-hora, gás natural 60 euros, energia solar 20 euros, biomassa 25 euros, energia eólica perto de zero.

Em 2011, as energias renováveis ​​nos setores da eletricidade, do combustível e do aquecimento evitaram custos externos de cerca de 8,9 mil milhões de EUR e evitou-se a importação de combustíveis no valor de 2,9 mil milhões de EUR. Com cerca de 8 bilhões de euros, a maior evasão de custos externos ocorreu no setor elétrico.

Efeito de redução de preços na troca de energia elétrica

A precificação da troca de eletricidade não é baseada nos custos de produção de eletricidade, mas nos custos marginais das usinas que a oferecem, i. H. pelos respectivos custos variáveis. Os custos marginais são os custos adicionais que surgem de um aumento na produção . Na maior parte, eles resultam dos custos de combustível de uma usina e dos custos dos direitos de emissão . O conceito de custo marginal vem dos estudos de negócios e atua no contexto da ordem de mérito (inglês para ordem de desempenho / ganhos ) designada sequência de uso das usinas para produção de eletricidade para energia renovável, um papel significativo. Determinar o valor exato dos custos marginais de uma usina é problemático, uma vez que os custos marginais dependem em grande parte do grau de utilização de uma usina.

Começando com os custos marginais mais baixos, as usinas com custos marginais mais altos são ligadas no mercado de eletricidade até que a demanda seja atendida. Além disso, no entanto, os custos marginais também dependem da duração da conexão iminente ou desconexão da operadora. Para uma grande parte das usinas de carga básica , no entanto, a ordem de uso não é determinada no mercado à vista , mas sim antecipada no mercado futuro , de modo que as usinas de carga básica continuam a alimentar uma produção comparativamente alta, mesmo em dias com alta alimentação de energia solar e eólica, apesar de seus custos marginais mais elevados. Em dias de sol e vento, o fornecimento de energia solar e eólica no mercado à vista não é compensado por uma demanda suficiente de eletricidade (porque já foi amplamente satisfeita no mercado de futuros). O excesso de oferta de eletricidade no mercado à vista pode levar a preços de câmbio negativos. Estes afetam quase exclusivamente a eletricidade de energias renováveis, mas não a eletricidade de usinas de carga de base anteriormente vendidas no mercado de futuros.

Uma vez que não há custos com combustível na geração de energias renováveis ​​e os custos de manutenção dificilmente aumentam com um uso "adicional" do sistema de geração de energia, os custos marginais das energias renováveis ​​tendem a zero. Apenas a combustão ou gaseificação de biomassa ou gás de armazenamento causa custos de combustível.

O preço da eletricidade na bolsa de eletricidade subiu continuamente até 2008 e em 2008 atingiu o máximo de 8,279 cêntimos / kWh. O preço da eletricidade caiu significativamente, entre outras coisas, devido ao aumento do uso de energias renováveis.

Expansão mundial das energias renováveis

Capacidade instalada de energia renovável
Área [unidade] 2003 2013 2017 2018 2019 2020
Setor elétrico [ GW ]
Energia hidrelétrica 715 1.000 1114 1135 1150 1170
EEs total sem energia hidrelétrica 85 560 1081 1252 1437 1668
Fotovoltaico 2,6 139 402 512 627 760
Energia eólica 48 318 539 591 651 743
Bioenergia <36 88 122 131 139 145
Usinas geotérmicas 8,9 12º 12,8 13,2 13,9 14,1
Usinas de energia solar térmica 0,4 3,4 4,9 5,6 6,2 6,2
Setor de aquecimento [GW th ]
Solar térmico (água quente) 98 326 472 495 504
Setor de transporte [milhões m³ / a]
Bioetanol 28,5 87,2 106 111 114 105
Biodiesel 2,4 26,3 31 47 53,5 46,5

Em muitos países, há atualmente uma forte expansão das energias renováveis. Além das áreas clássicas da hidroeletricidade e da bioenergia , afeta principalmente as áreas da energia eólica e solar, ainda insignificantes no século XX .

As duas instituições IEA e IRENA ocupam uma posição de destaque em relatórios internacionais sobre o papel e o potencial das energias renováveis . Embora a fundação da IEA em 1973 tenha sido uma reação à crise do petróleo, a conferência de fundação da IRENA não aconteceu em Bonn até o início de 2009, embora sua história comece com o relatório Brandt publicado em 1980 . Além dessas publicações, o fórum governamental REN21 publica regularmente relatórios de status sobre a expansão global das energias renováveis. O “Relatório de Status Global” anual é considerado o trabalho padrão da indústria de energia renovável.

Novos investimentos em energia renovável em todo o mundo (anualmente) em bilhões de dólares americanos

2010-2015

Capacidade instalada mundial de energia solar e eólica

A participação das energias renováveis ​​na demanda global de energia final foi de cerca de 16% entre 2010 e 2015. Com> 8%, quase metade disso foi responsável pelo uso tradicional de biomassa , enquanto as energias renováveis ​​modernas forneceram até 10%. O resto da energia final foi coberto por combustíveis fósseis e energia nuclear .

Os subsídios do governo global para energia renovável em 2012 foram de cerca de US $ 100 bilhões. Para efeito de comparação: no mesmo período, os combustíveis fósseis foram promovidos diretamente com 544 bilhões de dólares e indiretamente com a não tarifação dos danos ambientais e à saúde, segundo a Agência Internacional de Energia (IEA).
Os 10 maiores investidores mundiais em energia renovável em 2012 :

BrasilienSüdafrikaIndienVereinigtes KönigreichItalienJapanDeutschlandVereinigte StaatenVolksrepublik China

No setor elétrico , a participação das energias renováveis ​​em todo o mundo é estimada em 22,1% em 2013, enquanto 77,9% da energia elétrica foi produzida a partir de combustíveis fósseis e energia nuclear. A fonte de energia regenerativa mais importante era, portanto, a energia hidrelétrica, que cobria 16,4% da demanda mundial de eletricidade. A energia eólica forneceu 2,9% da eletricidade, a biomassa 1,8% e a fotovoltaica 0,7%, as outras energias renováveis ​​atingiram 0,4%. Em números absolutos, a geração de eletricidade renovável foi em torno de 5.070 TWh .

Em 2013, também, a expansão da capacidade da usina regenerativa foi limitada principalmente à energia hidrelétrica, energia eólica e fotovoltaica. Um terço da expansão deveu-se à energia hidroeléctrica (40 GW) e outro terço à energia fotovoltaica (39 GW), que pela primeira vez registou um aumento de capacidade superior ao da energia eólica (35 GW). Os países com maior capacidade instalada de geração de energia são China, Estados Unidos, Brasil, Canadá e Alemanha. Pela primeira vez em 2013, a capacidade recém-instalada de sistemas de energia renovável na China excedeu a de usinas nucleares e usinas de combustíveis fósseis. Em 2013, a capacidade recém-instalada de energias renováveis ​​na UE novamente excedeu a das usinas convencionais.

Os custos de produção de eletricidade de energias renováveis, como a energia eólica onshore e especialmente a fotovoltaica, caíram drasticamente nas últimas duas décadas (ver abaixo). Desde 2009, o custo da energia eólica diminuiu cerca de um terço e o da energia fotovoltaica em 80%. Nesse ínterim, turbinas eólicas e projetos solares podem ser implementados em vários países em condições favoráveis ​​sem ajuda financeira. Como resultado, o número de investimentos em energias renováveis ​​aumentou significativamente. Os preços das energias renováveis ​​caíram de forma mais rápida e forte do que o esperado nos últimos anos, especialmente para os fotovoltaicos. As energias renováveis ​​representaram 56 por cento da nova capacidade de geração de eletricidade em todo o mundo em 2013. Cerca de metade dos investimentos vieram de países emergentes e em desenvolvimento. Pela primeira vez em 2014, a China construiu mais capacidades no setor de energia renovável do que no setor de carvão. Na Índia, a capacidade de energia eólica aumentou dez vezes nos últimos dez anos, impulsionada por custos significativamente mais baixos.

De acordo com o Global Status Report , no início de 2014 pelo menos 138 países tinham metas políticas para a expansão das energias renováveis ​​ou regulamentos semelhantes, 95 dos quais eram países emergentes ou em desenvolvimento . Em 2005, eram 55 estados. Enquanto a energia eólica é usada atualmente em pelo menos 83 países ao redor do mundo, os sistemas fotovoltaicos estão instalados em mais de 100 países. Certas energias renováveis ​​são competitivas em algumas regiões desde 2012, no máximo, e podem produzir eletricidade mais barato do que os sistemas de combustível fóssil.

Os investimentos em energias renováveis ​​vêm aumentando em um ritmo cada vez maior há anos. Em 2015, US $ 329,3 bilhões foram investidos em energias renováveis ​​em todo o mundo. Apesar dos preços mais baixos do petróleo e do gás e dos custos das energias renováveis, os investimentos aumentaram 4% em relação ao ano anterior. Além disso, 30% mais energia eólica e solar foram instaladas do que em 2014. 65% de todos os investimentos globais na indústria de energia foram em energias renováveis. Apenas na Europa os investimentos voltaram a entrar em colapso em 2015. Os novos investimentos globais em energias renováveis ​​já ultrapassaram os investimentos no setor convencional em 2014. Só no setor elétrico, o dobro foi investido em energia solar, eólica e hidrelétrica no ano passado (cerca de 265 bilhões de dólares) do que em novas usinas de carvão e gás combinadas (cerca de 130 bilhões de dólares). Ao mesmo tempo, com 7,7 milhões de empregos, eles contribuíram mais para o emprego global do que as energias convencionais. A Alemanha ficou em 5º lugar em termos de investimentos (2014). A China e o Japão investiram principalmente em sistemas solares, a Europa em parques eólicos offshore . Em 2013, um total de US $ 1,6 trilhão foi investido no setor de energia em todo o mundo, dos quais mais de US $ 1 trilhão foram para combustíveis fósseis e usinas de energia e US $ 250 bilhões para energias renováveis. Durante todo o período de 2000-2013, cerca de 57% dos investimentos mundiais foram feitos no setor de energia renovável, enquanto 40% foram para usinas de combustível fóssil e 3% para usinas nucleares. De acordo com o Allianz Climate & Energy Monitor 2016 , os países do G20 precisarão de investimentos de cerca de 710 bilhões de dólares americanos anualmente até 2035 para cumprir as metas climáticas da ONU estabelecidas em Paris . Os países mais atraentes para investidores são Alemanha, Grã-Bretanha, França e China.

Cerca de 147 gigawatts (GW) de energias renováveis ​​foram recentemente instalados em 2015 - o maior aumento em um ano até agora - e cobrem um total de 19 por cento das necessidades de energia do mundo. Os maiores aumentos de capacidade foram registados para a energia eólica (63 GW), fotovoltaica (50 GW) e hidroeléctrica (28 GW).

Previsões

Olhando para trás, os prognósticos e cenários feitos nas últimas décadas subestimaram sistematicamente o potencial das energias renováveis, muitas vezes de forma muito severa. Além de criticar a transição energética, os defensores muitas vezes subestimaram o crescimento das energias renováveis.

As previsões da União Europeia (UE) e da Agência Internacional de Energia (AIE) divergem particularmente fortemente do desenvolvimento real. Os valores assumidos para 2020 no estudo “Primes” da UE apresentado em 1994 já foram significativamente ultrapassados ​​em 2008. Em seu World Energy Outlook 2002, a IEA esperava um aumento nas capacidades de produção de energia eólica para 100 GW em 2020. Em 2008, alguns anos após a publicação da previsão, a capacidade instalada real ultrapassava este valor em mais de 20% e no final de 2014 já era de 369 GW. Um estudo publicado em 2015 pelo Energy Watch Group e pela Lappeenranta University of Technology descobriu que a IEA subestimou regularmente o crescimento da energia fotovoltaica e eólica entre 1994 e 2014. As projeções para a energia fotovoltaica fornecidas pela IEA em 2010 para 2024 foram, portanto, já realizadas em janeiro de 2015 (180 GW), o que supera a previsão da IEA para 2015 por um fator de três. Da mesma forma, a IEA regularmente superestima a importância do carvão, do petróleo e da energia nuclear. Apesar de um declínio na energia nuclear, a IEA continua esperando um crescimento anual de cerca de 10 GW na próxima década.

Globalmente, a Organização Internacional para Energias Renováveis (IRENA) espera que a participação das energias renováveis dobre até 2030. O analista financeiro Bloomberg New Energy Finance vê um chamado ponto de inflexão para a energia eólica e solar: os preços da energia eólica e solar são nos últimos anos e em janeiro de 2014 já estavam abaixo dos preços da geração de eletricidade convencional em algumas áreas ou partes do mundo. Os preços continuariam caindo. As redes de energia foram amplamente expandidas em todo o mundo, de modo que agora também podem receber e distribuir eletricidade de energias renováveis. As energias renováveis ​​também garantiram que os preços da eletricidade sofreram grande pressão em todo o mundo. As energias renováveis ​​também são recebidas com entusiasmo pelos consumidores. Essa mudança de sistema já deve ser evidente para um grande número de pessoas em 2014.

Em janeiro de 2014, o Deutsche Bank previu um forte crescimento em energia fotovoltaica. A paridade da rede foi alcançada em pelo menos 19 mercados em todo o mundo. Os preços da energia fotovoltaica continuariam caindo. Modelos de negócios além das tarifas feed-in prevaleceriam cada vez mais. O crescimento adicional se deve ao fato de que a energia fotovoltaica está se tornando cada vez mais competitiva.

O estudo Energy [r] evolution do Greenpeace International, Global Wind Energy Council (GWEC) e SolarPower Europe, desenvolvido em conjunto com o German Aerospace Centre (DLR), assume que é tecnicamente possível e financeiramente atraente e pode gerar milhões de novos empregos para converter completamente o fornecimento global de energia em fontes renováveis ​​até 2050. O estudo de modelagem publicado em abril de 2019 pelo Energy Watch Group e o grupo em torno de Christian Breyer na Universidade Técnica de Lappeenranta descreve um cenário de 1,5 ° C com um sistema de energia 100% renovável global intersetorial e econômico com base em uma alta variedade de tecnologias, o que não inclui tecnologias de emissão negativa de CO 2 . São consideradas as áreas de eletricidade, calor, tráfego e dessalinização da água do mar até 2050.

As energias renováveis ​​estão crescendo em muitos países em desenvolvimento. Em Serra Leoa, por exemplo, cerca de um quarto da eletricidade gerada deve vir de energias renováveis ​​até o final de 2016. O maior parque solar da África Ocidental será construído perto da capital, Freetown , com uma potência de 6 MW. A energia solar também está desempenhando um papel cada vez mais importante na iluminação pública, por exemplo em Koindu , em um estado com décadas de escassez.

A mineração de energia renovável será prejudicada com um aumento na demanda por energia renovável de proteção ambiental de acordo com um estudo estratégico pensado porque o planejamento necessário era. Os pesquisadores publicam um mapa-múndi para as áreas correspondentes, bem como estimativas da porcentagem de sobreposição de áreas com áreas de proteção ambiental.

Situação em estados individuais

Europa

As energias renováveis ​​desempenham um papel importante e crescente no sistema energético dos países e da União Europeia na Europa . A transição energética está sendo realizada de forma diferente em cada país . A participação da energia proveniente de fontes renováveis ​​no consumo final bruto de energia foi de 18% em 2018. Isso é o dobro da participação em 2004, com 8,5%.

Alemanha

Participação da energia eólica e fotovoltaica na geração de eletricidade alemã (logarítmico)

Na Alemanha, a expansão das energias renováveis ​​e seu uso eficiente são entendidos como parte da transição energética . Em 2019, a participação das energias renováveis ​​era de 17,4%. O setor elétrico em particular tem se convertido em energias renováveis ​​cada vez mais desde a virada do milênio. A energia eólica é responsável pela maior parte da geração bruta de eletricidade renovável.

França

Em julho de 2015, foi decidido na França fornecer opções de financiamento estatal para energias renováveis. Parques eólicos offshore e carros elétricos, por exemplo, serão financiados com um total de 400 milhões de euros. O governo francês pretende que 40% da eletricidade venha de fontes renováveis ​​até 2030 e que o consumo de energia seja reduzido à metade até 2050.

Áustria

Na Áustria, cerca de um terço do consumo final bruto de energia provém de fontes de energia renováveis. A energia hidrelétrica é a principal fonte renovável de eletricidade.

Suíça

Parcela de geração de eletricidade

A energia hidrelétrica tem sido usada intensamente na Suíça por décadas devido às suas bases naturais benéficas. As usinas hidrelétricas bombeadas suíças importam eletricidade barata para bombear água para os reservatórios e refiná-la a preços elevados. Grande parte dessa eletricidade vem de fontes não renováveis ​​de energia. As usinas hidrelétricas bombeadas não são declaradas como energias renováveis per se . A tarifa de alimentação que cobre os custos (KEV) para todas as fontes de energia renováveis ​​foi introduzida em 2009.

Geração de eletricidade na Suíça em GWh
ano
Produção de terra
Energia hidrelétrica Energia eólica Madeira Biogás Fotovoltaico
2019 71.894 40.556 56,4% 146 0,20% 313 0,44% 372 0,52% 2.178 3,03%
2018 67.558 37.428 55,4% 122 0,21% 290 0,43% 352 0,52% 1.945 2,88%
2017 61.487 36.666 59,6% 133 0,22% 322 0,52% 334 0,54% 1.683 2,74%
2016 61.616 36.326 59,0% 109 0,18% 223 0,36% 320 0,52% 1.333 2,16%
2015 65.957 39.486 59,9% 110 0,17% 184 0,29% 303 0,46% 1.119 1,69%
2014 69.633 39.308 56,5% 101 0,15% 273 0,39% 292 0,42% 842 1,21%
2013 68.312 39.572 57,9% 90 0,14% 278 0,41% 281 0,41% 500 0,73%
2012 68.019 39,906 58,7% 88 0,13% 251 0,37% 262 0,39% 299 0,44%
2011 62.881 33.795 53,7% 70 0,11% 193 0,31% 230 0,37% 168 0,27%
2010 66.252 37.450 56,5% 37 0,06% 137 0,21% 210 0,32% 94 0,14%
2009 66.494 37.136 55,8% 23 154 191 54
2008 66.967 37.559 56,1% 19º 131 179 37
2007 65.916 36.373 55,2% 16 92 193 29
2006 62,141 32.557 52,4% Dia 15 44 155 24
2005 57 918 32.759 56,6% 33 146 21
2000 65.348 37.851 57,9% 3 14º 149 11
1990 54.074 30.675 56,8% 0 80 1
aceitação

Na Suíça , 78% dos residentes de parques eólicos apoiam o uso da energia eólica, 6% a rejeitam. Mais de um terço dos oponentes (36%) são pessoalmente contra o uso da energia eólica (por exemplo, em uma iniciativa de cidadania ou com cartas de protesto), enquanto apenas 6% dos apoiadores lutam ativamente pelo seu uso. A aprovação aumenta com o melhor envolvimento da população na fase de planejamento. 76% dos residentes não se sentem nada ou apenas ligeiramente perturbados pela energia eólica, 18% moderada a forte, mas sem desenvolver sintomas de estresse. 6% disseram que sofriam de sintomas de estresse. A autorização para o uso da energia eólica foi maior entre os moradores de parques eólicos do que em locais com potenciais localizações, nos quais, no entanto, ainda não foram instaladas turbinas eólicas. A Estratégia de Energia 2050 foi adotada em referendo em 21 de maio de 2017 . Subsídios para promover sistemas de produção de energia sustentável foram pagos desde 2018 . Em 2019, esses subsídios totalizaram pouco menos de CHF 1,4 bilhão .

Promoção de sistemas solares na Suíça

Na Suíça, os operadores de sistemas fotovoltaicos são financiados pelo governo federal. O sistema de tarifa feed-in orientada para o custo (EVS) é financiado por uma sobretaxa de rede que é paga por todos os clientes para cada quilowatt-hora consumido. Desta forma, o SVE deve garantir a todos os produtores de eletricidade renovável um preço justo. Além disso, os operadores de sistemas fotovoltaicos têm a opção de receber um pagamento único fixo (EIV). A remuneração única é um auxílio ao investimento único para promover sistemas fotovoltaicos menores. Isso equivale a até 30% dos custos de investimento. É feita uma distinção entre a remuneração única para sistemas pequenos (KLEIV) e a remuneração única para sistemas grandes (GREIV).

Os fornecedores de energia também promovem sistemas fotovoltaicos por meio de tarifas feed-in. Operadores de sistemas fotovoltaicos menores, em particular, se beneficiam disso. Além disso, alguns cantões e municípios também oferecem financiamento.

Visão geral das medidas de financiamento de acordo com o tamanho da planta
Medir Tamanho da planta avanço
Tarifa feed-in que cobre os custos (KEV) de 10 kW 15 - 22 Rp / kWh (até 2022)
Sistema de tarifa feed-in orientado para o custo (EVS) de 100 kW Orientação para custos de produção
Remuneração única para sistemas pequenos (KL-EIV) até 100 kW até 30% dos custos de investimento
Remuneração única para grandes sistemas (GR-EIV) de 100 kW até 30% dos custos de investimento
Tarifa feed-in por E-Werk Não importa 5 - 23 Rp / kWh

Estados Unidos

Nos Estados Unidos da América, a participação das fontes renováveis ​​de energia na produção de energia primária gira em torno de 11% e 17% na produção de eletricidade. A hidrelétrica é atualmente o maior produtor de eletricidade renovável gerada no país e em 2016 cerca de 6,5% de toda a eletricidade do país.

China

Na China , pouco mais de 10% do consumo de energia primária vem de fontes renováveis ​​de energia. No comparativo global, a República Popular é a que mais investe no desenvolvimento das energias renováveis. Para acompanhar o rápido desenvolvimento do consumo de energia, o governo tem contado cada vez mais com energias renováveis ​​desde o início dos anos 2000.

Índia

Em 2015, o governo indiano anunciou que queria atingir 40% da produção de energia instalada de combustíveis não fósseis até 2030. Isso significa um aumento de quatro vezes em comparação com o nível atual.

Veja também

literatura

Livros

Ensaios e Estudos

Diretrizes políticas

Links da web

Commons : Energia Renovável  - Coleção de fotos, vídeos e arquivos de áudio

Evidência individual

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