Bett, Andreas W.

Brödner, Romy

Gils, Hans Christian

Hauch, Jens

Krugel, Georg

Lim, Bianca

O'Sullivan, Marlene

Püttner, Andrease

Robinius, Martin

Schlatmann, Rutger

Wenske, Jan

Institute of Transport Research:Publications

1FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealErneuerbare Energie – Chancen einer industriellen Wertschöpfung in Europa Andreas Bett, Georg Krugel • Fraunhofer ISE Romy Brödner • DBFZ Marlene O‘Sullivan, Hans Christian Gils • DLR Jan Wenske • Fraunhofer IWESJens Hauch, Martin Robinius • FZ Jülich Rutger Schlatmann • HZB Bianca Lim • ISFH Andreas Püttner • ZSW2FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealEnergiesystem – gestern und morgenVergangenheitEnergieversorgung durch Großkraftwerke, verbunden mit CO2-Emissionen und Auswirkungen auf das Klima; regelbare Bereitstellung der EnergieZukunftEnergieversorgung basierend auf nachhaltigen Technologien; fluktuierende Bereitstellung der Energie3FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealEnergiesystem – gestern und morgenVergangenheit: Energieversorgung durch Großkraftwerke, verbunden mit CO2-Emissionen und Auswirkungen auf das Klima; Regelbare Bereitstellung der EnergieZukunft: Energieversorgung basierend auf nachhaltigen Technologien; Fluktuierende Bereitstellung der EnergieZiele des European Green Deal: 2030: Reduktion der Treibhausgas-emissionen um mindestens 55 Prozent 2050: keine Netto-Treibhausgas-emissionen große Chancen für die Wirtschaft4FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealAus der Energiesystemanalyse* lassen sich Marktvolumina abschätzen.Kumulierte Investitionskosten von Schlüsseltechnologien des Energiesystems (Deutschland, 2020-2050): Photovoltaik (~ 500 GWp*): ~ 200 Mrd € Windenergie (~ 260 GWp*) ~ 500 Mrd € Biomasse/-diesel/-gas (~ 70 GWp*): ~ 40 Mrd € Stationäre Batteriespeicher (~ 150 GWhel*), ~ 15 Mrd € Wasserstoff-Elektrolyse: (~ 45 GWel*), ~ 20 Mrd €Energiesystem der ZukunftMarktvolumina von Schlüsseltechnologien* P. Sterchele et al.: Paths to a Climate-Neutral Energy System, Fraunhofer ISE, Freiburg, February 2020 (Referenz-Szenario)https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/paths-to-a-climate-neutral-energy-system.html5FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealBeispiel: Schaffung von ArbeitsplätzenMillion JobsQuelle: IRENA, Renewable Energy and Jobs, Annual Review 2020Detaillierte Analyse zu Beschäftigungseffekten in der Erneuerbare-Energien-Branche in Deutschland: O’Sullivan, M. & Edler, D. (2020). Gross Employment Effects in the Renewable Energy Industry in Germany — An Input–Output Analysis from 2000 to 2018. Sustainability, 12(15), 6163.weltweit6FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealPhotovoltaik Silicium/Wafer-Produktion in Norwegen und Deutschland (Wacker) Praktisch keine Zellproduktion! Verteilte Modulproduktion mit geringen Kapazitäten (< 500 MW/a) Der Großteil der Produktion von PV-Zellen und Modulen erfolgt aktuell in Asien, insbesondere China.Industrielle Produktion: Aktuelle Situation in Europa7FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealHypothese: Aktuelle Entwicklungen sprechen für die Möglichkeit einer verstärkten Wiederansiedlung. Kostenverteilung hat sich stark verschoben: Logistik wird relevant CO2-Bepreisung erbringt Vorteile für europäische Produktion  Entwicklung neuer PV-Modultechnologien ermöglicht den Einstieg neuer Akteure Wissenschaftsstandort Deutschland ist in diesem Segment sehr stark, so dass eine breite Wissensbasis vorhanden istPhotovoltaikHaben die Standorte Deutschland und Europa eine Chance gegen die Produktion in Asien?8FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealPhotovoltaikKosten für Transport von Modulen werden relevanthttps://de.wikipedia.org/wiki/Containerschiff#/media/Datei:NYK_Virgo_(8154929586).jpg8,814%13,021%14,924%17,227%4,37%1,63%2,94%2014: 62,6 €ct/Wp3,011%5,720%5,118%9,133%1,87%0,72%2,69%2019: 28,0 €ct/WpSiliconWafer productionCell productionModule productionSG&A, R&D, etc.Profit MarginTransportBis zu 2 €ct/W Transportkosten Erwartbare Produktionskosten 2022: ~ 20 €ct/W9FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealPhotovoltaikEuropean Green Deal und Carbon Border TaxCO2-Fußabdruck für eine Cz-PERC-Modulproduktion CO2-Differenzkosten für eine Cz-PERC-Modul-produktion in Europa im Vergleich zu in China10FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealAktueller Stand der industriellen Fertigung: im (Wieder)AufbauChancen und Trends zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Anteil der Transportkosten steigt, was eine lokale Produktion begünstigt Aufbau der gesamten Wertschöpfungskette inkl. Zulieferindustrie Politische Rahmenbedingungen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Carbon-Border-Tax verstärkter Ausbau bei der Photovoltaik vergrößert den lokalen Markt Zu priorisierende FuE-Fragen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Transfer der neusten Photovoltaiktechnologien Prozess- und Qualitätskontrolle durch digitale Maßnahmen integrierte Photovoltaik wie Agri-PV, BIPV, VIPV erfordern angepasste Technologie höchsteffiziente Solarzellenarchitekturen und ModulfertigungPhotovoltaik© Fraunhofer ISE11FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealWindenergie – OnshoreAktueller Stand der industriellen Fertigung: Fertigungstiefe in Europa wird eher abgebaut Onshore-Windenergieanlagen haben sich zu einer Commodity entwickelt Heimatmarkt ist sehr stark eingebrochen (dauerhaft?!)  steigender Marktdruck durch asiatische AnbieterChancen und Trends zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: politisches Bekenntnis vorhanden (Green Deal) Flächenknappheit erzeugt hohen Innovationsdruckfür angepasste Anlagen (Verlassen der Commodity)Politische Rahmenbedingungen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: verlässliche Rahmenbedingungen und konkrete Maßnahmen (Planungs-, Genehmigungs-, Naturschutzgesetze)     regionale Vergünstigungen/Anreize für Anwohner durch Betreiber (von Anlagen und Netzen) - LastenausgleichZu priorisierende FuE-Fragen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Verbesserung der allgemeinen Akzeptanz durch smarte innovative Technologien (Vogel-Radar, Verringerung der Schall- und Störlichtemissionen usw.) Effizienzsteigerung mit dem Ziel Verringerung der notwendigen AnlagenzahlQuelle: O’Sullivan, M. (2020): Industrial Life Cycle: Relevance of national markets in the development of new industries for energy technologies –the case of wind energy. Journal of Evolutionary Economics, 14.05.2020.100%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%DK US DE IN ES CNmarket shareothersFRJPINESDECNUSDKlocal companyDas EU Cluster unter Druck12FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealWindenergie – OffshoreAktueller Stand der industriellen Fertigung: Europa derzeit bedeutender Standort der globalen Offshore-Windindustrie mit kompletter Wertschöpfungskette  besondere Synergien durch das sehr ausgeprägte Offshore-Know-how  Fertigungsstätten und Installationshäfen rund um die Ostsee und Nordsee  FuE wird derzeit vor allem durch DK und das norddeutsche Cluster vorangetriebenChancen und Trends zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Der Markt für offshore Windenergie ist weltweit aber auch innerhalb der EU stark wachsend. Große lokale (europäische) Investoren bauen ihr Engagement stark aus.  Die Akzeptanz für Offshore-Windenergie ist vergleichsweise hoch.Politische Rahmenbedingungen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Klares politisches Bekenntnis - Green Deal ermöglicht eine langfristig stabile Entwicklung für den EU-Heimatmarkt.Zu priorisierende FuE-Fragen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Integration länderübergreifendes Verbundnetz + Wasserstoff-Offshore-Produktion Floating Offshore-Windenergieanlagen Standortbewertung-/Installationstechnik Materialien und Systeme für Windenergieanlagen der nächsten GenerationDas „blühende“ EU ClusterFoto: SGRE13FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealBioenergieAktueller Stand der industriellen Fertigung: Anlagen in den Bereichen Biochemische Konversion, Thermo-chemische Konversion und BioraffinerienChancen und Trends zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Marktentwicklung durch Ausnutzung der Vorteile: Kopplung der stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse – vorrangiger Einsatz von Rest- und Abfallstoffen für Bioenergie Biomasse als Allrounder: Umwandelbar in feste, flüssige und gasförmige EnergieträgerPolitische Rahmenbedingungen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Beseitigung von Wettbewerbsverzerrungen zugunsten fossiler Energieträger  Übereinkunft zu ökologischen Standards für die Erzeugung, Verarbeitung und Verwendung von Biomasse Einigung über die Nutzung von BECCS/BECCU-Technologien (bioenergy with carbon capture andstorage/utilization) notwendigZu priorisierende FuE-Fragen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Konzepte zur weiteren Flexibilisierung der Strom- und Wärmebereitstellung Verbreiterung der Rohstoffbasis (Rest- und Abfallstoffe) und Effizienzsteigerung der Bioenergiebereitstellung Steigerung der Kohlenstoffnutzungseffizienz und Emissionsminderung© Paul Trainer (DBFZ)14FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealBatteriezellenAktueller Stand der industriellen Fertigung: Batteriezellproduktion derzeit in Europa im Aufbau befindlichChancen und Trends zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Elektromobilität führt zu stark ansteigender Nachfrage der Automobilindustrie Produktion in Europa bietet Vorteile in Bezug auf Logistikkosten und Transportrestriktionen (Gefahrgut), aber auch den strategischen Vorteil der Technologiesouveränität zunehmende Nachfrage nach stationären Speichersystemen im Zuge steigender EE-AnteilePolitische Rahmenbedingungen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Kriterien/Anforderungen für nachhaltige Rohstoffgewinnung für Batteriezellen Green Deal setzt klare Ziele auch für die Energiewende im VerkehrZu priorisierende FuE-Fragen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Erhöhung der Energiedichten und Zyklenfestigkeit sowie weitere Kostenreduktion und Reduktion des ökologischen Fußabdrucks Ersatz kritischer Materialien (Kobalt, Nickel, Lithium) bzw. Entwicklung umwelt- und sozialverträglicherer Gewinnung zur Steigerung der Akzeptanz insbesondere von ElektromobilitätFormierung von Batteriezellen © ZSW15FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealElektrolyseAktueller Stand der industriellen Fertigung: Überwiegend händische Einzelfertigung im Manufakturbetrieb Herstellverfahren auf Komponentenebene teilweise automatisiertChancen und Trends zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Schlüsseltechnologie der Sektorenkopplung, für die Speicherung von Energie sowie die Defossilierung von Industrieprozessen weltweite Vorreiterrolle Europas möglich mit hohem Export-potenzial, siehe europäische Wasserstoffstrategie (2x40GW)Politische Rahmenbedingungen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Anpassung der regulatorischen Rahmenbedingungen für die Installation und den Strombezug von Elektrolyseuren (z. B. Senkung bzw. Streichung von Umlagen auf erneuerbaren Strom) Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit von grünem Wasserstoff, z. B. durch Carbon Contracts for Difference Aufbau von Beziehungen zu potenziellen Partnerländern (Import von Wasserstoff, Technologieexport)Zu priorisierende FuE-Fragen zur Stärkung einer industriellen Wertschöpfung in Europa: Erhöhung der Leistungsdichte und Lebensdauer durch angepasste Zellmaterialien (bei gleich bleibender Effizienz) Senkung des Bedarfs an kritischen Materialien Automation der Produktion von Elektrolyseuren sowie Erhöhung der Leistung von Einzelmodulen (Stack)© Agfa16FVEE – Jahrestagung 2020: Forschung für den European Green DealZusammenfassung Der weltweit zunehmende Umbau hin zu Energiesystemen die auf Erneuerbaren Energien basieren, bietet große Chancen für die europäische Wirtschaft und Gesellschaft: hohe Investitionsvolumina verlässliche Absatzmärke industrielle Arbeitsplätze industrielle Produktionsfähigkeit im Energiebereich sichert die Technologiesouveränität und reduziert politische Abhängigkeiten  Um diese Chancen ergreifen zu können, müssen die politischen Rahmenbedingungen adäquat gesetzt werden. FuE in Schüsseltechnologien ist essenziell zur Unterstützung der europäischen Wirtschaft und der industriellen Produktion

Erneuerbare Energie: Chancen einer industriellen Wertschöpfung in Europa

https://elib.dlr.de/140454/1/2020_11_03_FVEE_ABett_v21_final.pdf

Erneuerbare Energie: Chancen einer industriellen Wertschöpfung in Europa

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