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Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.1
E. Waffenschmidt
Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.
21. Feb. 2008
Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.2
Gestern standen wir am Abgrund...
Klima-wandel
Peak-Oil
Heute sind wir einen großen Schritt weiter.
Klima-wandel
Peak-Oil
Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.3
Nachhaltige Energienutzung
Größte technische Herausforderung unserer Zeit
Umstellung auf 100% Erneuerbare Energien ist einzige Lösung
Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.4
Geht „100% Erneuerbare“?
Studien z.B.: Enquete-Kommission des Deutschen
Bundestag 2002 LTI-Research Team, 1998 V. Quaschning, 2000 (100% Strom) Unser Beispiel für Deutschland
Ja!Ja!
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Bei uns ? Mit heutigen Mitteln ?
Wie sieht eine Energieversorgung mit
100% Erneuerbaren Energien aus?
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Übersicht
Heutiger Verbrauch
Einsparmöglichkeiten
Erneuerbare Energien
Heutiger Verbrauch
Einsparmöglichkeiten
Erneuerbare Energien
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Begriffserklärungen
Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#
Energie als technischer Begriff, z.B. für: Wärme Bewegung Licht
Für Strom,Wärme,Treibstoff
Primär-energie End-
energieVerluste
Nicht-energetisch
4000 Mrd kWh
2400 Mrd kWh
60%60%
29%29%
11%11% Pro Kopf:
31000 kWh
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Wofür „verbrauchen“ wir Energie?
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
HeutigerBedarf
Elektrische Anwendungen Licht Maschinen Information
Verkehr Autos Lastwagen Eisenbahn Flugzeuge Schiffe
Prozess-Hitze Temperaturen > 200°C Überwiegend in der Industrie Bsp: Glasherstellung,
Metalle Schmelzen, BackenWärme
Hauswärme Warmwasser Niedertemperatur Prozesse,
z.B. Trocknen
El.Anwendungen
Einsparungen
VerkehrProzess-HitzeWärme
Gesamter heutiger Strombedarf
Quelle: AG Energiebilanzen
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Übersicht
Heutiger Verbrauch
Einsparmöglichkeiten
Strom-Sparen
Effizienz im Verkehr
Hausisolierung
Erneuerbare Energien
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Vertrauen auf Einsicht ist blauäugig
Einsparungen durch andere Rahmen-bedingungen
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Energieeinsparung
-50% Treibstoffdurch 3-Liter/100km-Autos und
2/3 Güterfernverkehr auf die Bahn
-10% Stromdurch effiziente Beleuchtung und Verzicht auf Stand-By
-66% Heizwärme durch Altbau-Wärmedämmung nach Neubauverordnung
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Energieeinsparung
Stell Dir vor: Licht und Standby 3 l/100km-Autos und 2/3 der Fern-Güter auf die Bahn Alle Häuser wärmedämmen
Sparen 45% des Energieverbrauchs
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Heutiger Bedarf
Zukünftiger Bedarf
Licht + Stand By VerkehrEinsparungHausisolierung
Quellen: AG Energiebilanzen,Enquett Comm. 2002
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Übersicht
Heutiger Verbrauch
Einsparmöglichkeiten
Erneuerbare Energien
Solarenergie Windkraft Wasserkraft Geothermie Bio-Wertstoffe
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Solarenergie
Kritischer Parameter: Fläche, Sonneneinstrahlung Mit Photovoltaik pro m² im Jahr:
ca.100 kWh Stromerzeugung
Quelle: SFV
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Flächenbedarf für Solarenergie
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Fläche / km²
Gebäude- + Freifl. VerkehrsflächeBesiedelte Fläche
42000km²
Gesamte Energie Bedarf:25700km²
Elektr. EnergieBedarf: 5000km²
Solar-Dachflächenund –Fassaden
2100km²
Quelle: R.Bischof, Stat. Bundesamt, DEBRIV
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Solarenergie
Stell Dir vor: Solaranlagen auf allen geeigneten Dächern und
Fassaden
Erzeugen fast die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Zukünftiger Bedarf
Zukünftiges Angebot
El. Strom Thermisch
Einsparungen
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Windkraft
Heute 20000 Windräder in Deutschland 1MW mittlere Leistung 20% mittlere Auslastung (auch im Binnenland) 33 Mrd. kWh pro Jahr
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Windkraft
Heute
Offshore110 Mrd kWh
Summe270 Mrd kWh
7 / 100km²x 1 MW:33 Mrd kWh
Morgen
7 / 100km²x 3 MW100 Mrd kWh
7 / 100km²x 3 MW60 Mrd kWh
20000 Windräder in Deutschland 1MW mittlere Leistung
30000 Windräder + Offshore 3MW mittlere Leistung
Quellen: DEWI, BMU
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Windkraft
Stell Dir vor: Ersatz von Altanlagen Ausbau in Süddeutschland Offshore-Windparks
Decken mehr als die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Zukünftiger Bedarf
Zukünftiges Angebot
Einsparungen
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Wasserkraft
Stell Dir vor:
Alte Wasserkraftwerke werden reaktiviert
Damit lässt sich die Energieerzeugung mit Wasserkraft um die Hälfte erhöhen
Dann hat die Wasserkraft einen Anteil von 7% an der elektrischen Stromerzeugung
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Zukünftiger Bedarf
Zukünftiges Angebot
Einsparungen
Quelle: Enquett Comm. 2002
Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.22
Tief in der Erde Über 100°C Fernwärme Erzeugt Strom Beschränkt: ~7000 Jahre
Geothermie Erdwärme An der Oberfläche ca. 12°C Wärmepumpen dezentral Benötigt Strom Unbeschränkt
Erdwärme
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Stell Dir vor: Fernwärme mit Geothermie aus der Tiefe Dezentrale Wärme mit Wärmepumpen Erzeugen einen Großteil des zukünftigen
Wärmebedarfs
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Zukünftiger Bedarf
Zukünftiges Angebot
Einsparungen
Erdwärme
Quelle: TAB
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Biomasse Waldholz
Brennholz Resthölzer
Reststoffe Abfall (aber: Receycling hat Vorrang!) Exkremente (z.B. Gülle, Klärschlamm) Bio-Reste (z.B. Stroh, Gartenabfälle)
Landwirtschaftlicher Anbauprodukte 20% der landwirtschaftlichen Fläche
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Biomasse: Anbaufläche EU-Stilllegungsfläche
10% der landwirtschaftlichen Fläche Freigegeben zum Energiepflanzenanbau
Verzichtbare Flächen 20…30% der landwirtschaftlichen Fläche Selbstversorgungsgrad > 100%
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Biomasse als TreibstoffRapsöl ca. 1700l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 1.7 kWh/m²) Nur ca. 10% des Treibstoffbedarfs auf 20% der landw. Fläche Hoher Energieaufwand zur Erzeugung Nachhaltige Bodenbewirtschaftung schwierig
BTL ca. 2000-4000l Treibstoff pro Hektar im Jahr ( 2…4 kWh/m²) Mäßige Energie-Effizienz (10…40%), keine Kraft-Wärme-Kopplung Zentrale Großanlagen -> Transportaufwand Keine nachhaltige Bodenbewirtschaftung
Biogas ca. 5500l Treibstoffäquivalent pro Hektar im Jahr ( 5.5 kWh/m²) Akzeptable Energie-Effizienz (50%), Kraft-Wärme-Kopplung möglich Dezentrale Anlagen -> geringer Transportaufwand Nachhaltige Bodenbewirtschaftung vorstellbar
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Biomasse
Stell Dir vor: Waldholz Reststoffe Landwirtschaftliche Anbauprodukte
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Zukünftiger Bedarf
Zukünftiges Angebot
Müssen umgewandelt werden
Decken den zukünftigen Treibstoffbedarf
Quellen: BMU, Öko Inst., Wuppert. Inst.
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Verwendung
Fazit: In Summe mehr als 100% vorhanden Wie verwenden wir die Energien?
0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Zukünftiger Bedarf
Zukünftiges Angebot
El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärmeEinsparungen
Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-WertstoffeVerluste
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0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Bedarf
Energie-Quellen
Elektr. Anwendungen
Verkehr
Einsparungen
Energie-Angebot
Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-Wertstoffe
Verwendung
El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärme
El. StromTreibstoffeAbwärme
Prozess-Hitze
Wärme
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Gestern standen wir am Abgrund...
Klima-wandel
Peak-Oil
Klima-wandel
Peak-Oil
Heute sind wir einen großen Schritt weiter.
Klima-wandel
Peak-Oil
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0 500 1000 1500 2000 2500
Energie / Mrd kWh
Zukünftiger Bedarf
Zukünftiges Angebot
El.AnwendungenVerkehrProzess-HitzeWärmeEinsparungen
Solar-StromSolar-ThermieWindkraftWasserkraftGeothermie Bio-WertstoffeVerluste
Infos unter: www.sfv.de oder www.waffenschmidt.homepage.t-online.de
100%Erneuerbare Energien
100%Erneuerbare EnergienSind möglich!Sind möglich!
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Anhang
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Referenzen100%-Studien
• "Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen der Globalisierung und Liberalisierung", Bericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages, 2002, Drucksache 14/2687. Auch im Internet unter: http://www.bundestag.de/parlament/gremien/kommissionen/archiv14/ener/index.html
• The LTI-Research Group, "Long-Term integration of renewable energies into the European energy system", Physica Verlag Heidelberg, 1997, ISBN 3-7908-1104-1.
• Volker Quaschning, "Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung in Deutschland für das 21. Jahrhundert", Fortschritt-Berichte VDI, Energietechnik, Reihe 6, Nr. 437, Düsseldorf: VDI Verlag 2000, ISBN 3-18-343706-6, auch im Internet unter: http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html
Energie Verbrauch
• Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., "Energiebilanz der Bundesrepublik 2002", Excel-Datei, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#
• Statistisches Bundesamt, http://www.destatis.de/
Solar Eenergie
• Solardatenbank des Solarenergie-Fördervereins, http://www.pv-ertraege.de/cgi-bin/pvdaten/src/bundes_uebersichten.pl
• Ralf Bischof, "Möglicher Beitrag der Photovoltaik zur elektrischen Energieversorgung einer Stadt", Diplomarbeit am Institut für Elektrowärme der Universität Hannover, Juni 1993
• "Braunkohle in Deutschland - Profil eines Industriezweiges", DEBRIV, Bundesverband Braunkohle, 2005, http://www.braunkohle.de/schule/medien/debriv02_ge.pdf
Wind Energie
• Deutsches Windenergie-Institut, http://www.dewi.de/Jahresbericht 2006: http://www.dewi.de/dewi/index.php?id=66&tx_ttnews[tt_news]=4&tx_ttnews[backPid]=47&cHash=33d778569f
• "Entwicklung der erneuerbaren Energien 2005 - aktueller Sachstand", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006. http://www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/ ee_aktuellersachstand.pdf
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3. "Erneuerbare Energien in Zahlen - nationale und internationale Entwicklung", Info des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006, http://www.erneuerbare-energien.de/files/erneuerbare_energien/downloads/application/pdf/broschuere_ee_zahlen.pdf
Geothermie
• H. Paschen, D. Oertel, R. Grünwald, "Möglichkeiten geothermischer Stromerzeugung in Deutschland - Sachstandsbericht", TAB-Arbeitsbericht, Deutscher Bundestag Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung, A-Drs. 15(17)70, Feb. 2003, http://www.tab.fzk.de/de/projekt/zusammenfassung/ab84.pdf
Biomasse
• "Die Flächenstilllegung im Rahmen der Agrarpolitik - Konzept, Perspektiven und agrarpolitischer Handlungsbedarf aus Sicht von Naturschutz und Jagt", Lebensraum Brache, 18.9.2003. http://www.cic-wildlife.org/uploads/media/Positionspapier_ger.pdf
• Dr. Daniela Thrän, Michael Weber, Anne Scheuermann, Nicole Fröhlich, Prof. Jürgen Zeddies, Prof. Arno Henze, Prof. Carsten Thoroe, Dr. Jörg Schweinle, Uwe Fritsche, Dr. Wolfgang Jenseit, Lothar Rausch, Klaus Schmidt: "Nachhaltige Biomassenutzungsstrategien im europäischen Kontext, Analyse im Spannungsfeld nationaler Vorgaben und der Konkurrenz zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Bioenergieträgern", Institut für Energetik und Umwelt, November 2005, auch im Internet unter: http://www.bmu.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/36715.php
• Öko-Institut e.V. und Partner: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse. Forschungsvorhaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Endbericht. Darmstadt, Mai 2004, http://www.bmu.de/erneuerbare/energien/doc/5961.php
• Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH, "Biomasse als Energieträger„ Online Artikel: http://www.wupperinst.org/FaktorVier/praxisbeispiele/miscanthus.html
Variable Stromtarif
• Walter Schittek, "Strom - fit für die Zukunft? Weniger Kraftwerke durch dynamischen Strompreis", Verlag Görich & Weiershäuser, Marburg, April 2007, ISBN 978-3-89703-706-9 http://www.staff.uni-marburg.de/~schittek/buch_strom.html
Referenzen forts.
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Warum Erneuerbare Energien? Endliche Rohstoffe bewahren Klimawandel vermeiden Import-Abhängigkeit reduzieren Konfliktpotential vermeiden Langfristig kostengünstig Ungefährlich und ungiftig
Je mehr, desto besser!
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Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.37
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Zeit t / Jahr
Ene
rgie
pro
Jah
r / T
Wh
Quelle: BMU
Wie lange dauert es?
Betrachtung Wind und Solar
?30%/a
60%
/a
WindSola
rSchlussfolgrung Relevanter Beitrag
Erneuerbarer innerhalb der kommenden Dekade
Wachstumsraten der letzten 10 Jahre
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Versorgung rund um die UhrInherent Korrelation zum Verbrauch Kompensation unterschiedlicher Quellen Kompensation durch Abstand
Regelbar Last-Verschiebung Regelbare Erzeugung Speicherung Im- und Export
Regelung durchvariable Strompreise auch für Endkunden
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Variable Strompreise
Geringe Nachfrage: Billiger Strom Speicher aufladen Energy gebrauchen
Große Nachfrage: Teurer Strom Speicher entladen, Energieverbrauch verschieben
Bewirkt: Dezentrale Speicher Verschmierte Spitzenleistung Verteilte Lastverschiebung
für Endkunden
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Vorschlag SFVGesetzgebung:
Stromtarif für Endkunden abhängig von “Angebot und Nachfrage”.
Einspeisung von “regelbarem” Strom durch jedermann wird wie “Regelenergie” bezahlt.
Netzgebühren werden zurückerstattet, wenn Speicherenergie eingespeist wird.
Details sind zu diskutieren
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Energie-Speicher
Relevant für elektrische Energie Europäischer Stromverbund reduziert Speichergröße Zeitliche Verschiebung des Verbrauchs Speicher*:
3% der jährlich erzeugten Energie als Speichergröße16% der installierten Leistung als momentane Aufnahmeleistung
18 % der jährlich erzeugten Energie wird zwischengespeichert
* Nach: Volker Quaschning, „Systemtechnik einer klimaverträglichen Elektrizitätsversorgung [...]“, VDI Verlag, 2000, ISBN 3-18-343706-6, http://www.quaschning.de/volker/publis/klima2000/index.html
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100%-Regionen
Zum Beispiel Güssing, Österreich Freiamt (100% Strom) Lücho-Dannenberg bis 2015 Traunstein bis 2020 Fürstenfeldbruck bis 2030
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Krisenregion Güssing
50 Jahre Grenzregion zu Ungarn Keine Gewerbe- und
Industriebetriebe Wenig Arbeitsplätze 70% Wochenpendler nach Wien Hohe Abwanderungsrate
Klein strukturierte Landwirtschaft Keine Verkehrsinfrastruktur
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100%-Region Güssing
Über 50 neue Betriebsansiedlungen Mehr als 1000 neue Arbeitsplätze Nettoeinkommen 9 Mio. €/Jahr Holzverbrauch 20 000 t/Jahr
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Energie-Ströme
In Mrd. kWh321 271
33
705 400
279
271
33
25 306
316
608-61 181
120
100
294
299
1628.4 34
19
20
43
150
214
250
193
0
935
0
15
-294-338
-210 -537
680
39
Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.48
Begriffserklärungen: Einheiten für Energie
Einheit Bedeutet Zum Vergleich der Größenordnung
J Joule Joule 1 Joule = 1 sec lang 1 Watt verbrauchen: z.B. Streichholz anzünden
kJ Kilo-Joule TausendJoule
Batterie („Babyzelle“) (ca. 3 kJ)
MJ Mega-Joule MillionJoule
Eine Stunde kochen
3.6 MJ = 1kWh
GJ Giga-Joule MilliardenJoule
Stromverbrauch einer Person im Jahr (ca. 3GJ)
TJ Tera-Joule BillionenJoule
Stromproduktion eines Kraftwerks pro Stunde (ca. 3 TJ)
PT Peta-Joule BilliardenJoule
Jahres-Stromproduktion eines Kraftwerks (ca. 30 PJ)
Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.S.49
Einheit für Energie:
Beispiele 1 kWh:
1Std kochen auf mittlerer Kochplatte (1000 Watt)
10 Mrd kWh: Jahresproduktion eines Großkraftwerkes (etwa 1 Gigawatt)
1 PJ = 0.277 Mrd kWh
Kilowattstunde (kWh) oder Petajoule (PJ)
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Wofür „verbrauchen“ wir Energie?
Primärenergieverbrauch in 2002in Deutschland: 4000 Mrd kWh
Haushalt, elektrisch3,4%
Gewerbe etc., elektrisch
3,5%
Verkehr18,1%
Industrie, elektrisch5,2%
Haushalt15,3%
Gewerbe etc.7,2%
Industrie10,9%
Verluste für el. Strom24,7%
Verkehr, elektrisch0,4%
Andere Verluste u. nichtenergetisch
11,3%
El. Strom
37%
Aus: „Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., „Energiebilanz der Bundesrepublik 2002“, http://www.ag-energiebilanzen.de/daten/inhalt1.php#
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Wege zu 100% Erneuerbare
Erneuerbare Energien
Suf
fizie
nzE
ffiz
ienz
0
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