Die Anwendung des Energieplanungstools MESAP auf lokaler Ebene - Eine Studie am Beispiel der Gemeinde Nganda / Senegal

Inhaltsverzeichnis I

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis..................................................................................... III

Tabellenverzeichnis.......................................................................................... IV

  Abkürzungsverzeichnis  V

1  Einleitung 1  

1.1  Senegal 1  

1.2  Energiesituation im Senegal 3  

1.3  Das Projekt PERACOD 5  

1.4  Der Ansatz und die Zielstellung dieser Studienarbeit 5  

2  Vorgehensweise und Methodik 7  

2.1  Phasen der strukturierten Energieplanung 7  

2.2  MESAP Systemarchitektur 10  

2.2.1  Das Simulationsmodell PlaNet 11  

2.2.2  Das PlaNet Datenbanksystem NetWork 12  

2.2.3  Der Reportgenerator Analyst 13  

3  Modellierung des Energiesystems 14  

3.1  Analyserahmen 14  

3.1.1  Räumliche Systemgrenzen 14  

3.1.2  Zeitlicher Planungshorizont 14  

3.2  Das Referenzenergiesystem 15  

4  Modelldaten 19  

4.1  Demographie und Energieverbrauch 19  

4.2  Forstwirtschaft 21  

4.3  Landwirtschaft 22  

4.4  Der Zusammenhang zwischen Kaufkraft und der Verteilung von Energieträgern 24  

4.5  Auflistung und Beschreibung der gebräuchlichsten Herdtypen 27  

4.6  Karbonisierung 28  

Inhaltsverzeichnis II

5  Auswirkungen des Gaspreises auf das Verbraucherverhalten 30  

5.1  Prognosen bezüglich der Entwicklung des Energieträgers Gas in Nganda 31  

6  Karbonisierungsmethode 3 fûts 32  

7  Szenarien und Strategien 33  

7.1  Beschreibung der Szenarien 33  

7.2  Beschreibung der Strategien 34  

7.2.1  Karbonisierungsmethode 3 fûts 34  

7.2.2  Einführung von Gas 35  

7.2.3  Einführung verbesserter Herdtypen 36  

7.3  Zusammenführung von Strategien und Szenarien zu Hypothesen 36  

7.3.1  Referenz Hypothese Hypothese  1.................................................................36

7.3.2  Hypothese 3 futs Hypothese  2..................................................................37

7.3.3  Hypothese Positive Entwicklung Hypothese 3 37  

7.3.4  Hypothese Positive Entwicklung Einführung der Karbonisierungsmethode  3

  futs Hypothese  4..............................................................................................................38

7.3.5  Hypothese Negative Entwicklung Hypothese  5........................................38

8  Modellergebnisse 39  

8.2  Energieträgerverbrauch in Case Einführung der Karbonisierungsmethode 3 fûts  

  39  

8.3  Energieträgerverbrauch in Case Positive Entwicklung 40  

8.4  Energieträgerverbrauch in Case Positive Entwicklung Einführung der  

  Karbonisierungsmethode 3 fûts 40  

8.5  Energieträgerverbrauch in Case Negative Entwicklung 41  

9  Wirtschaftlichkeitsrechnung 43  

10  Zusammenfassung und Ausblick 46  

  Literaturverzeichnis..........................................................................................48  

Abbildungsverzeichnis III

Abbildungsverzeichnis

  Abbildung 1-1: Die 10 Regionen des Senegal  

  Abbildung 1-2: Anteile der Primärenergieträger im Senegal  

  Abbildung 1-3: Endenergieverbrauch aufgeteilt nach Energieträgern  

  Abbildung 1-4: Endenergieverbrauch aufgeteilt nach Sektoren  

  Abbildung 1-5: Die räumliche Ausdehnung des betrachteten Systems  

  Abbildung 2-1: Ablauf des Energieplanungsprozesses  

  Abbildung 2-2: Prinzipskizze eines RES  

  Abbildung 3-1: RES Teil  1

  Abbildung 3-2: RES Teil  2

  Abbildung 4-1: Prozentuale Verteilung der zum Kochen verwendeten Energieträger  

  Nganda  2003

  Abbildung 4-2: Prozentuale Verteilung der zum Kochen verwendeten Energieträger  

  Nganda  2020

  Abbildung 4-3: Verteilung der Haushaltseinkommen in Nganda 2003 in FCFA Monat  

  Abbildung 4-4: Verteilung der Haushaltseinkommen in Nganda 2020 in FCFA Monat -  

  nach positiver Einkommensentwicklung  

  Abbildung 5-1: Entwicklung des Gasangebotes im Senegal  

  Abbildung 6-1: Aufbau einer Karbonisierungsanlage 3 fûts  

  Abbildung 7-1: Entwicklung des Bevölkerungswachstums in Nganda  

  Abbildung 8-1: Kumulierter Energieträgerverbrauch in Case Referenz  

  Abbildung 8-2: Kumulierter Energieträgerverbrauch in Case Einführung der  

  Karbonisierungsmethode 3 fûts  

  Abbildung 8-3: Kumulierter Energieträgerverbrauch in Case Positive Entwicklung  

  Abbildung 8-4: Kumulierter Energieträgerverbrauch in Case Positive Entwicklung  

  Einführung der Karbonisierungsmethode 3 fûts  

  Abbildung 8-5: Kumulierter Energieträgerverbrauch in Case Negative Entwicklung  

  Abbildung 9-1: Energieträgerkosten der Cases 1  5

  Abbildung 9-2: Gesamt Energieträgerkosten pro Einwohner  

  Abbildung 9-3: Kumulierter Holzverbrauch (Brennholz Holzeinsatz für Kohleherstell )  

Tabellenverzeichnis IV

Tabellenverzeichnis

Tabelle 4-1:  Demografische Fakten  

Tabelle 4-2:  Prozentuale Verteilung der einzelnen Energieträger in Bezug auf die  

  Zubereitung aller Mahlzeiten (Case Referenz)  2003

Tabelle 4-3:  Intensität eines Haushaltes  

Tabelle 4-4:  Forstdaten  

Tabelle 4-5:  Landwirtschaftliche Produktion an Gütern und Abfällen ENEA  

Tabelle 4-6:  Anteil der einzelnen Nutzpflanzen an der Gesamtackerfläche  

Tabelle 4-7:  Ertrag von Landwirtschaftsgütern Produktion von Bioabfällen  

Tabelle 4-8:  Produktionspotential von Biokohle  

Tabelle 4-9:  Auflistung der Herdtypen  

Tabelle 4-10:  Karbonisierung von Biomasse (ausser Holz)  

Tabelle 4-11:  Karbonisierung von Holz  

Tabelle 7-1:  Case Referenz - Daten  

Tabelle 7-2:  Case Einführung der Karbonisierungsmethode 3 fûts - Daten  

Tabelle 7-3:  Case Positive Entwicklung - Daten  

Tabelle 7-4:  Case Positive Entwicklung Einführung der Karbonisierungsmethode 3 fûts -  

  Daten  

Tabelle 7-5:  Case Negative Entwicklung - Daten  

Abkürzungsverzeichnis V

Abkürzungsverzeichnis

BMZ Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit

DE Direction de l´Energie

DEFCCS Direction des Eaux et Fôrets, Chasses et de la Conservation des Sols

ENEA Ecole Nationale d´Economie Appliquée

GTZ Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit

IER Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung

KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau

LEA Labaratoire d´Energétique Appliquée

MESAP Modular Energy System Analysis and Planning

PERACOD Promotion de l´Electrification Rurale et de l´Approvisionnement

Durable en Combustibles Domestiques

PREDAS Programme Régional de Promotion des Energies Domestiques

PSACD Projet sénégalo-allemand Combustibles Domestiques

RES Referenzenergiesystem

SEMIS Servis de l´Energie en Milieu Sahélien

SENELEC Société Nationale d´Electricité du Sénégal

1 Einleitung 1

1 Einleitung

Die bedeutendsten Energieträger in den Entwicklungsländern sind in erster Linie Holz und Holzkohle. Im Senegal nimmt Holz einen Anteil von 60 % am Primärenergieverbrauch ein. Zusammen mit einem hohen Bevölkerungswachstum verschärft sich so der Druck auf die existierenden Waldflächen.

Ein Ziel im Projekt PERACOD (Promotion de l´Electrification Rurale et de l´Approvisionnement Durable en Combustibles Domestiques) ist die nachhaltige Energieversorgung der ländlichen Regionen Senegals. In dieser Studie soll exemplarisch der Einsatz des Energieplanungstools MESAP demonstriert werden. Aus den Ergebnissen lassen sich im Idealfall Rückschlüsse auf weiterführende Maßnahmen ziehen. Solche wären zum Beispiel der Einsatz von innovativen Technologien oder die Kommerzialisierung vorhandener Ressourcen.

1.1 Senegal

Die Republik Senegal liegt an der äußersten Westspitze Afrikas und erstreckt sich zwischen dem 12° und 17° nördlicher Breite. Mit dem Atlantischen Ozean als natürliche Grenze im Westen des Landes bilden die Nachbarstaaten Mauretanien, Mali, Guinea und Guinea-Bissau den territorialen Rahmen Senegals. Der Staat Gambia wird von Senegal beinahe vollständig umfasst.

Im Jahre 1960 wurde die ehemalige französische Kolonie politisch unabhängig und steht seit 2000 unter der Führung von Präsident Abdoulaye Wade. Der Regierungssitz befindet sich in der Hauptstadt Dakar. Die Gesamtfläche des Landes mit 196.722 km² ist in zehn Verwaltungsdistrikte aufgeteilt. Die Bevölkerungszahl wurde für Mitte des Jahres 2001 mit 9,8 Mio. Einwohnern angegeben. Dies entspricht einer durchschnittlichen Bevölkerungsdichte von 49 Einwohnern pro km². Die Bevölkerung ist sehr ungleichmäßig auf die einzelnen Regionen verteilt und konzentriert sich im Wesentlichen auf die westlichen Landesteile, namentlich die Ballungsräume Dakar und Saint Louis. Die jährliche Wachstumsrate wird für das Jahr 2000 auf 3 % für ganz Senegal beziffert /The World Bank Group, 2002/. Die Bevölkerung setzt sich hauptsächlich aus acht ethnischen Gruppen zusammen. Neben der Amtssprache Französisch wird in weiten Teilen des Landes die zweite Amtssprache Wolof gesprochen.

Senegal ist in drei klimatische Zonen unterteilt: Sahel, Trockensavanne und Feuchtsavanne. Die nördliche Hälfte des Landes liegt in der vegetationsarmen Sahelzone, die den Übergangsbereich zur Sahara bildet. Niederschlagsmengen liegen hier bei 400 – 600mm/a. Südlich schließt sich die etwas feuchtere Trockensavanne mit Niederschlagsmengen von 700 – 1000mm/a an. Sie erstreckt sich ungefähr bis zur Grenze zu Gambia. Innerhalb dieser

1 Einleitung 2

Region dominiert in der landwirtschaftlichen Nutzung der Anbau der Erdnusspflanze. Zwischen Gambia und der Grenze zu Guinea befindet sich die Feuchtsavanne mit einer deutlich höheren Luftfeuchtigkeit und höheren Niederschlagsmengen bis zu 1400mm/a / Wiese, 1995/. Abbildung 1-1 zeigt die geographische Lage Senegals und die Einteilung der zehn Verwaltungsregionen.

Abbildung 1-1: Die 10 Regionen des Senegal /Waiblinger, 2003/

Ca. 60 % der Erwerbstätigen sind in der Landwirtschaft tätig und erarbeiten rund ein Viertel des Bruttoinlandsproduktes. Kleinbetriebe mit Mischanbau von Nahrungsfrüchten wie Hirse, Mais, Reis, Bohnen und Bananen sowie dem Anbau von Exportprodukten wie Baumwolle oder Erdnüsse bilden die Mehrheit. Wegen nicht ausreichender Ertragsmengen ist der

1 Einleitung 3

Senegal auf Importe von Lebensmitteln, in erster Linie Reis, angewiesen. Bis zur Weltwirtschaftskrise in den 80er Jahren gehörte der Senegal zu den wirtschaftlich höher entwickelten Staaten. Dennoch wurde der Senegal in die Liste der „Least Developed Countries“ aufgenommen /Stevens, 2001/.

Die Viehwirtschaft ist vor allem für die Savannengebiete des Nordens charakteristisch. Größere wirtschaftliche Bedeutung hat der Fischfang, der sowohl in Binnengewässern als auch im Meer betrieben wird. Neben der Nahrungsproduktion haben die Düngemittelindustrie und die Zementherstellung in der Region Kap Verde Bedeutung. Daneben werden Kalzium – und Aluminiumphosphatvorkommen abgebaut. Vorkommen von Gold, Eisen – und Titanerz sind bisher noch nicht bergbaulich erschlossen / Wiese, 1995 /. Öl – und Gasvorkommen existieren vereinzelt, sind jedoch oftmals wirtschaftlich nicht nutzbar. Im Jahre 1960 wurde im Grenzgebiet zu Guinea-Bissau das „Drome Flore – Feld“ mit einer Kapazität von 700Mio. bbl entdeckt / IEA, 2000 /.

1.2 Energiesituation im Senegal

Der Primärenergiebedarf im Senegal wird für das Jahr 1996 mit 2,6 Mio. toe angegeben /WEC, 2003/. Bei den Energieträgern dominiert nach wie vor Holz, wenngleich dessen Anteil zugunsten von Gas in den letzten Jahren merklich abgenommen hat. Beinahe 60 % des Gesamtenergieverbrauchs werden mit Holz gedeckt. Abbildung 1-1 zeigt die Anteile verschiedener Energieträger am Primärenergieverbrauch.

Primärenergieverbrauch Senegal 2,6 Mio toe (1996)

Öl

Biomasse

60%

2%

Abbildung 1-2: Anteile der Primärenergieträger im Senegal /DE, 2000/

Vor allem in ländlichen Gebieten ist Holz der typische Haushaltsbrennstoff. Im städtischen Bereich dominieren dagegen Holzkohle und Gas, letzteres wurde durch staatliche Subventionen stark gefördert Elektrizität leistet, mit einem Anteil von 2% am Endenergieverbrauch des Haushaltssektors nur einen geringen Beitrag zur Energieversorgung /DE, 2000 /. Der Bedarf an Elektrizität in urbanen Haushalten steigt dagegen jährlich um 3%.

1 Einleitung 4

Abbildung 1-2 und 1-3 zeigen die Verbrauchsstrukturen für Endenergie im Senegal.

Endenergieverbrauch aufgeteilt nach Energieträgern 2,0 Mio. toe (1996)

Holz

40%

Abbildung 1-3: Endenergieverbrauch aufgeteilt nach Energieträgern /DE, 2000/

Endenergieverbrauch aufgeteilt nach Sektoren

Dienstleistungen

Transport

20% 58%

Abbildung 1-4: Endenergieverbrauch aufgeteilt nach Sektoren /DE, 2000/

Im Jahre 2000 lag der Elektrizitätsbedarf bei 1,2 TWh und wurde zum großen Teil mit fossilen Energieträgern aber auch mit Wasserkraft gedeckt. Dabei nimmt der

Energieversorger „Société Nationale d´Electricité du Sénégal“ (SENELEC) eine Monopolstellung ein.

1 Einleitung 5

Mit beinahe 60 % Anteil am gesamten Endenergiebedarf beläuft sich der Energieverbrauch des Haushaltssektors auf mehr als 1Mio. toe. In diesem Sektor dominieren die Endenergieträger Holz (66 %) und Holzkohle (26 %). Mit einem Wachstum der Bevölkerung ist ein steigender Bedarf an Haushaltsbrennstoffen verbunden. Ohne einen Eingriff in das nationale Energiesystem würde damit der Druck auf die verbleibenden Waldflächen weiter steigen. Der jährliche Rückgang der Waldfläche belief sich im Zeitraum von 1990 – 2000 auf

45.000 ha / FAO, 2002 /. Jedoch ist nicht nur der Bedarf an Holz für diesen Rückgang

verantwortlich, sondern auch Waldbrände und eine landintensive Agrarwirtschaft. Zu den schlimmsten direkten Folgen dieser Entwicklung gehört die Desertifikation.

1.3 Das Projekt PERACOD

PERACOD (Promotion de l´Electrification Rurale et de l´Approvisionnement Durable en

Combustibles Domestiques) ist ein GTZ – Projekt im Rahmen der senegalesisch – deutschen Kooperation und wird über das BMZ (Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit) finanziert. Die globalen Ziele sind:

- Die nachhaltige Bereitstellung von Elektrizität und von

- Haushaltsbrennstoffen

für die ländliche Bevölkerung in den drei Hauptregionen

- Casamance

- Erdnussbecken

- Flussregion

Projektpartner sind sowohl staatliche Einrichtungen („Direction de l´Energie“ , „Direction des Eaux, Forêts, Chasse et de la Conservation des Sols“) Universitäten (Universität Dakar,

IER - Universität Stuttgart) als auch andere Organisationen (ENDA, CSE) zu nennen.

1.4 Der Ansatz und die Zielstellung dieser Studienarbeit

PERACOD sieht ein allgemeines Interventionsschema vor, welches auf die meisten Dörfer

im Senegal anwendbar ist, um die unter 1.3 genannten globalen Ziele zu erreichen. Als Energieplanungstool ist MESAP (Modular Energy System Analysis and Planning). Bestandteil dieses Interventionsschemas. Die Zielsetzung dieser Studienarbeit ist es, MESAP

auf lokalem Niveau anzuwenden. Gleichzeitig ist es wichtig, erforderliche Daten für die Simulation zu determinieren und deren Verfügbarkeit zu überprüfen.