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Erneuerbare Energien

Windenergie, Solarenergie und Biokraftstoffe als notwendige Voraussetzung für eine langfristige Energieversorgung der Europäischen Union

Hausarbeit (Hauptseminar) 2008 27 Seiten

Politik - Internationale Politik - Thema: Europäische Union

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

I. Einleitung

2. Voraussetzungen und Möglichkeiten erneuerbarer Energien
2.1. Windkraft
2.2. Solarenergie
2.3. Biokraftstoffe
2.4. Umsetzbarkeit bzw. Grenzen erneuerbarer Energien

3. Erneuerbare Energien in der EU
3.1. Energiepolitische Zielsetzungen
3.2. Förderungsmodelle regenerativen Stroms
3.3. Bisher erreichte Fortschritte

4. Schlussfolgerung

Bibliografie

I. Einleitung

Der ständig steigende Rohölpreis[1] ist nur der erste Bote eines neuen Zeitalters, in welchem auf mittel- bzw. langfristige Zeit eine Energieversorgung der Weltbevölkerung mit konventionellen fossilen Energieträgern nicht mehr gewährleistet werden kann. Starkes Bevölkerungswachstum und zunehmende Industrialisierung während der letzten Jahrzehnte haben zu einem vermehrten globalen Energiebedarf geführt, mit dem ein noch schnelleres Aufbrauchen der fossilen Energiereserven einhergeht. Zugleich sind bereits heutzutage spürbare Umwelt- bzw. Klimaveränderungen entstanden, welche die nachfolgenden Generationen noch stärker belasten werden als die unsere. Auch eine gesteigerte Nutzung von Kernenergie, die zwar nahezu vollständig CO2 neutral ist, stellt aufgrund von potentiellen terroristischen Attacken und nicht ausgeschlossenen technischen Zwischenfällen keine sichere Alternative dar. Hinzu kommen die Probleme der Endlagerung der Restprodukte und die damit verbundenen gesundheitlichen Belastungen. Ein Umdenkprozess bezüglich der Energieversorgung ist daher zwingend erforderlich, wobei der Schlüssel zu dieser Problematik in der Nutzung von erneuerbaren Energien liegt. Diesen Schritt hat Deutschland bereits im Jahr 2000 mit der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) vollzogen, das nach einigen Änderungen im August 2004 neue Gültigkeit erhielt. Netzbetreiber sind nun verpflichtet, eine geregelte Vergütung an Stromerzeuger zu zahlen, welche Strom aus erneuerbaren Energien herstellen und diesen ins Netz einspeisen. Den europäischen Gesamtrahmen dazu bildet nach wie vor die EU Richtlinie 2001/77/EG. Die vorliegende Untersuchung wird sich mit dem derzeitigen technischen Entwicklungsstand und den Einsatzmöglichkeiten erneuerbarer Energien, unter besonderer Berücksichtigung von Windenergie, Sonnenenergie und Biokraftstoffen, beschäftigen, um deren unabdingliche Zweckmäßigkeit für eine langfristige und unabhängige Energieversorgung der EU herauszufiltern. Speziell werden die Zielsetzungen und Fördermaßnahmen erneuerbarer Energien innerhalb der EU betrachtet, um an vor kurzem erschienenden Zwischen- bzw. Fortschrittsberichten deren dauerhaften Nutzen für die Energieerzeugung aus alternativen Energiequellen und Bedeutung für die Energiepolitik zu beurteilen.

2. Voraussetzungen und Möglichkeiten erneuerbarer Energien

2.1. Windkraft

Im Grunde genommen aus Rotor, Getriebe, Sicherheitseinrichtungen und Generator bestehend, können Windkraftanlagen die Strömungsenergie des Windes direkt in elektrische Energie umwandeln und ins Stromnetz einspeisen. Die technische Weiterentwicklung der Anlagen ist in den letzten 20 Jahren enorm vorangetrieben worden. Betrachtet man den Zeitraum von 1985 bis 2005, so ist eine 60-fache Leistungssteigerung und 180-fache Ertragssteigerung nachvollziehbar. Im Vergleich zu den Anlagen der frühen 1990er Jahre mit einer Leistung von ca. 50 kW, sind heutzutage bereits Anlagen mit einer Generatorleistung von 6 MW in der Testphase.[2] Grundsätzlich wird bei der Installation von Windanlagen zwischen On-Shore- (auf dem Land) und Off-Shore-Anlagen (vor der Küste) unterschieden. Der Aufbau von On-Shore-Anlagen ist prinzipiell einfacher – das Fundament kann ohne Probleme im Boden verankert werden und der Aufbau erfolgt ebenfalls mühelos. Auf der anderen Seite sind auf dem Binnenland nur begrenzte Bauareale verfügbar. Nicht überall herrschen ausreichende Windgeschwindigkeiten vor, um Windkraftanlagen profitabel arbeiten zu lassen, und auch Baugenehmigungen werden, beispielsweise aufgrund von Landschaftsschutzgebieten oder ähnlichen, nicht immer erteilt. Besonders in Deutschland und Dänemark finden aufgrund fast vollständig ausgenutzter Aufstellflächen an Land so genannte Repowering Prozesse, d.h. der Austausch veralteter Anlagen durch effizientere Anlagen mit höheren Leistungen, statt.[3] Doch auch dieser Vorgang ist nicht gerade unproblematisch – mit dem Abriss einer alten Anlage kann beispielsweise die Baugenehmigung erlöschen und damit der Anspruch auf den Wiederaufbau einer neuen Anlage nicht mehr gegeben sein. Die Vorteile der Off-Shore-Anlagen dagegen belaufen sich auf die Nutzung von konstant bleibenden Windgeschwindigkeiten und die scheinbar unbegrenzt nutzbaren freien Flächen auf offenem Meer. Problematisch hingegen wird die rechtliche Frage, sobald Windparks außerhalb der 12-Meilen-Zone erbaut werden sollten. Eine rechtliche Sicherheit wäre hierbei nicht mehr zu gewährleisten, da die Anlagen sich dann nicht mehr auf dem jeweiligen Staatsgebiet befinden würden. Doch kann die Planung für die Errichtung von Off-Shore-Windparks nicht immer realisiert werden. Faktoren wie ausgewiesene Vogelschutzgebiete, Fischereigründe[4], stark befahrene Schiffsrouten, Übungs-gelände der Marine oder einfach nur eine unvorteilhafte Beschaffenheit des Meeresbodengrundes beeinflussen diese maßgeblich. Der Aufbau von Off-Shore-Anlagen ist wesentlich kostspieliger, da die aus Stahlträgern bestehenden Fundamente je nach Anlage 10 bis 30 Meter tief im Meeresboden verankert werden müssen und die Fertigmontage nur mit Hilfe von Schwimmkränen erfolgen kann. Auf längere Sicht ist die Materialabnutzung aufgrund der Witterungseinflüsse (Salzwasser) ebenfalls sehr stark. Demzufolge wurden bis 2003 lediglich 13 Off-Shore-Projekte realisiert, davon 4 in Dänemark, 5 in Schweden und jeweils 2 in den Niederlanden und Großbritannien. Trotz allem sind etwa 70 Off-Shore-Windparks in Planung.[5] Zuversichtliche Studien rechnen damit, dass bis 2030 durch die Nutzung von Off-Shore-Windparks in der Ost- und Nordsee bis zu einem Drittel des in Deutschland geforderten Stroms bereitgestellt werden könnten.[6] Dennoch wird der Off-Shore-Ausbau in den nächsten Jahren, u. a. aufgrund hoher Kosten und nicht vollständig ausgereifter Technik, eine Nische bleiben. Der Marktanteil lag 2007 gerade mal bei einem Prozent.[7] Nichtsdestoweniger bietet die Windenergiebranche durchaus interessante ökonomische Möglichkeiten. In der BRD ist der Windenergiemarkt größtenteils abgedeckt bzw. lohnen sich weitere Investitionen angesichts des geringen Preisniveaus nur bedingt. Andererseits öffnen sich die ausländischen Märkte zunehmend. Um ihren riesigen Energiehunger, der durch konventionelle Energieträger nicht gesättigt werden kann, zu stillen, setzten beispielsweise China und Indien verstärkt auf Windkraft. Auch in den USA hat ein Umdenkprozess in einigen Bundesstaaten (z.B. Kalifornien[8] ) stattgefunden, sodass die Nachfrage nach Windkraftanlagen ansteigt. Selbst Spanien, das 2007 die weltweite Nummer 3 bezüglich der installierten Leistung von Windkraft war[9], kann den eigenen Bedarf nicht befriedigen und importiert daher Windanlagen. Diese Lücken werden u. a. von dänischen Unternehmen (Vestas, NEG Micon) bedient – die Exportrate von Windanlagen liegt in Dänemark bei ca. 80%. Im Vergleich dazu exportieren deutsche Unternehmen nur 20% ihrer Windkraftanlagen, doch die Tendenz ist spürbar steigend.[10] Die Nordex AG hat beispielsweise im Januar 2008 mit einem enormen Ausbau seiner Rostocker Produktionsstätten begonnen und verdreifacht damit seine Kapazitäten für Europa. Das Unternehmen reagierte damit auf die starke Nachfrage und wird seinen Umsatz in den nächsten zwei Jahren schätzungsweise verdoppeln.[11]

Auf der anderen Seite werden kritische Stimmen bezüglich der Umweltbeeinflussung von Windanlagen laut. Besonders Ornithologen beklagen den Rückgang der Anzahl brütender Vögel in der Umgebung von Windanlagen als auch die Veränderung der Flugrouten von Zugvögeln, welche Windkraftanlagen als Hindernis wahrnehmen und dementsprechend auf andere Routen ausweichen. Teilweise beklagen Anwohner, welche in der Nähe von Windanlagen leben, die Belästigung durch Geräusche, Schattenwurf und Lichtreflexionen sowie gelegentliche Störungen des Fernseh- bzw. Funkempfangs. Vertreter der Tourismusbranche hingegen sind über die Veränderung des Landschaftsbildes durch den Bau von Windanlagen (und besonders Windparks) besorgt und befürchten Umsatzeinbußen. Relativierend muss allerdings gesagt werden, dass bisher keine Langzeitstudien vorhanden sind, die diese Befürchtungen bzw. Negativeffekte beglaubigen könnten.[12] Fakt ist jedenfalls, dass Windkraftanlagen, trotz verhältnismäßig hohem Energieaufwand bei der eigentlichen Herstellung, nur geringfügig die Umwelt belasten. Die energetische Amortisationszeit, d.h. die Erwirtschaftung der Energie, welche zur Eigenproduktion notwendig war, ist bereits nach 4 bis 8 Monaten erreicht. Geht man von einer 20-jährigen Nutzungszeit einer Windanlage aus, so ist es möglich, dass ungefähr 40mal soviel Energie erworben werden kann, wie für die Anlagenproduktion notwendig gewesen ist.[13]

2.2. Solarenergie

Die Sonnenenergie ist die ertragreichste Energiequelle, welche der Menschheit zur Verfügung steht. Ihr Potential ist enorm, da sie Tag für Tag ungefähr die 15000fache Menge des täglichen Energiebedarfs der globalen Bevölkerung liefert. Dementsprechend vielfältig sind die technischen Nutzungsmöglichkeiten von Sonnenenergie. Im Wesentlichen wird zwischen Solarthermie, der Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme bzw. deren Speicherung, und Photovoltaik, der Umwandlung von Lichtenergie in Elektrizität, unterschieden. Die Nutzung der Solarthermie erfolgt über Kollektoren, welche prinzipiell aus Kollektorfeld, Leitungssystem, Regler und einem Speicher bestehen. Das System gleicht einem Kreislauf, wobei durch eine frostsichere Wärmeträgerflüssigkeit die auftreffende Wärme abtransportiert, durch eine Heizpumpe umgewandelt und anschließend im Wärmespeicher aufbewahrt wird. Die Einsatzmöglichkeiten sind äußerst vielseitig – Warmwasseraufbereitung und Beheizung in den unterschiedlichsten Bereichen sind problemlos realisierbar. Selbst in mitteleuropäischen Ländern (BRD, Österreich, Schweiz), wo die natürliche Sonneneinstrahlung weniger günstig[14] ist als beispielsweise in Südeuropa, ist ein Einsatz von Solarkollektoren, die in der Regel auf Dächern installiert werden, immer noch mehr als rentabel. Lediglich im Winter müssten hier zusätzliche Heizgeräte in Betrieb genommen werden. Andererseits sind die Anschaffungspreise relativ hoch – die Kosten belaufen sich je nach Kollektorart zwischen 500 bis 2000 € pro m². Dennoch ist Deutschland der größte Markt für Solarthermie-Anlagen innerhalb Europas mit einer Gesamtbaufläche von 1,9 Mio. m². Nach Rückgang der installierten Leistung von 2001 bis 2004, ist die Tendenz heute, u. a. aufgrund lukrativer Förderprogramme, wieder steigend. Seit Jahresbeginn 2008 wurden allein in Deutschland über 20000 Solarheizungen installiert, wobei die neu installierte Kollektorfläche im Zeitraum Januar bis März um 20% im Vergleich zum Vorjahreszeitraum angestiegen ist.[15] Auch der europäische Markt boomt – 2006 war in Frankreich ein Marktwachstum von 80% zu verzeichnen, in Spanien immerhin 60%.[16] International führend sind Japan, welches in den 90er Jahren eifrig deutsche Solartechnikpatente erworben hat, und die USA.[17] Betrachtet man die Entwicklung von solarthermischen Kraftwerken (Parabolrinnenkraftwerke), wobei die auftreffende Wärme absorbiert, in einem Wasser-Dampf-Kreislauf abgegeben und dann mit Hilfe von Dampfturbinen und Generator in Elektrizität umgewandelt wird, so ist hier ein enormer technischer Entwicklungsschritt vollzogen worden. Die ersten Anlagen, die in der Mojave-Wüste Kalifornien eingesetzt wurden, haben sich durchaus bewährt.[18] Inzwischen ist die Technik zur zweiten Generation herangereift – das erste gewerbliche europäische Parabolrinnenkraftwerk („Andasol 1“) mit einer Leistung von 50 MW wird voraussichtlich noch diesen Sommer in Südspanien in Betrieb genommen werden. In Kombination mit der Salz-Speicher-Technik kann ein vollastiger Betrieb bis zu 8 Stunden nach Sonnenuntergang ermöglicht werden. Aus gesamteuropäischem Interesse heraus unterstützt die BRD seit neuestem Projekte für den Bau solarthermischer Kraftwerke in den MENA-Ländern (Middle East and North Africa) in Verbindung mit dem „Desertec-Konzept“[19], da in diesen Gebieten die doppelte Menge der Sonnenenergie gewonnen werden kann als beispielsweise im Vergleich zu Südeuropa.[20] Der dort erzeugte Strom aus erneuerbaren Energiequellen soll dann an die Abnehmer in Europa geliefert werden. Ein weiterer Vorteil sind dabei die geringen Übertragungsverluste, welche im Zuge der Hochspannungs-Gleichstromübertragung bei lediglich 3% auf 1000km liegen würden. Die Ausweitung von solarthermischen Kraftwerken gilt als beschlossen. Experten gehen davon aus, dass in etwa 10 Jahren der dabei erzeugte Strom wettbewerbsfähig sein wird.[21] Photovoltaische Anlagen hingegen basieren auf der monokristallinen („Wafer“) bzw. polykristallinen Siliziumzellentechnik. Dabei wird die auftreffende Sonnenenergie, welche im Silizium ein Elektron aus der Atomhülle herauslöst, in Gleichstrom umgewandelt und anschließend per Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt.[22]

[...]


[1] Aufgrund dessen ist z.B. die Erdölnachfrage der USA so auffällig wie seit 26 Jahren nicht mehr zurückgegangen. Im ersten Halbjahr 2008 verringerte sich der Bedarf um 800000 bbl pro Tag im Vergleich zum Vorjahreszeitraum. Vgl. http://www.spiegel.de/wirtschaft/0,1518,571704,00.html (12.08.08).

[2] Vgl. Hennicke, P. / M. Fischedick: Erneuerbare Energien. Mit Energieeffizienz zur Energiewende, bpb, Bd. 676, Bonn, 2007, S. 51.

[3] Durch Repowering wird die Leistung von Windanlagen an Land von ca. 13000 MW im Jahr 2003 bis auf schätzungsweise 20000 MW im Jahr 2010 allein in Deutschland zunehmen. Der dänische Windanlagen Hersteller NEG Micon hingegen investierte in Repowering-Prozesse in Amerika. Vgl. Geitmann, Sven: Mit neuer Energie in die Zukunft. Erneuerbare Energien & Alternative Kraftstoffe, 4. Aufl., Kremmen, 2005, S. 140f.

[4] Die aquakulturelle Fischzucht gilt als zukunftsträchtige und viel versprechende Alternative zum konventionellen Fischfang, um Überfischung und Artensterben vorzubeugen. Inwiefern diese in Kombination mit Off-Shore-Windparks genutzt werden kann, siehe: Buck, B. H.: Open Aquaculture und Offshore Windparks. Eine Machbarkeitsstudie über die multifunktionale Nutzung der Offshore-Windparks und Offshore-Marikultur im Raum Nordsee, Berichte zur Polar- und Meeresforschung Nr. 412, Bremerhaven, 2002.

[5] Das Unternehmen E.on hat 2008 die Erlaubnis für die Errichtung des Off-Shore-Windparks „Rödsand II“ südlich von Lolland (Dänemark) erhalten. Nach Investitionen in Höhe von ca. 400 Mio. € wird der Windpark voraussichtlich 2010 fertig gestellt werden und eine Leistung von 200 MW fahren, um bis zu 200000 Haushalte mit Strom versorgen zu können. Vgl. Energiespektrum, Markt-Technik-Management, 23. Jahrgang, Gilching, Heft 6/2008, S. 8.

[6] Vgl. Geitmann, S. 142-146.

[7] Vgl. T. Richterich (Vorstandsvorsitzender der Nordex AG), in: Energiespektrum, S. 14.

[8] Kalifornien hat seit den 80er Jahren Energiesteuerbegünstigungen von 50% auf Windanlagen gewährt. Vgl. Cassidy, Edward S.: Prospects for Sustainable Energy. A Critical Assessment, Cambridge, 2000, S. 119f.

[9] Vgl. http://www.gwec.net/fileadmin/documents/test2/tabel.png (12.08.08).

[10] Vgl. Geitmann, S. 141.

[11] Nordex lieferte 2007 Starkwindturbinen mit einer Leistung von 143 MW nach Großbritannien und war damit zweitgrößter Markteilhaber. Außerdem wird mit einem Anteil von 10% im Jahr 2010 auf dem chinesischen Markt gerechnet – die Produktionskapazitäten werden sich in den chinesischen Nordex- Werken bis 2011 ungefähr vervierfachen. Vgl. Energiespektrum, S. 12-15.

[12] Vgl. Hauptberatungsstelle für Elektrizitätsanwendung (HEA): Regenerative Energien. Technik-Daten-Zahlen-Fakten, Dortmund, 1998, S. 159-164.

[13] Vgl. Geitmann, S. 137.

[14] Der Einstrahlwinkel der Sonne ist zwar kleiner als 90°, aber Sonnenkollektoren können in einem adäquaten Winkel montiert werden. Somit könnten im Raum München bis Hamburg ca. 60% der Energie für die Warmwasseraufbereitung eingespart werden. Vgl. Geitmann, S. 102.

[15] Vgl. Energiespektrum, S. 6.

[16] Vgl. http://www.solarportal24.de/nachrichten_11361_europaeischer_solarthermie-markt_legt_

weiter_zu.html (13.08.08).

[17] Vgl. Geitmann, S. 103-111.

[18] Vgl. Ehrenberg, Claus: Solarthermische Kraftwerke, Reihe Regenerative Energien, Bd. 6, Düsseldorf, 1997, S. 8ff.

[19] Dieses Vorhaben sieht länderübergreifend die Wasser-, Klima-, und Energiesicherheit in Europa, Nordafrika und dem Nahen Osten vor. Die Nutzung von solarthermischen Kraftwerken soll hierbei mit Windkraftanlagen kombiniert werden. Vgl. http://www.desertec.org/de/concept.html (13.08.08).

[20] Die Schott AG, ein bedeutender Produzent von Solarreceivern, unterstützt diese Initiative bereitwillig. Vgl. Energiespektrum, S. 46.

[21] Ebd., S. 47.

[22] Für eine detaillierte Beschreibung der Vorgänge siehe: Weik, Helmut: Expert Praxislexikon. Sonnenenergie und Solare Techniken, Renningen-Malmsheim, 2000, S. 166.

Details

Seiten
27
Jahr
2008
ISBN (eBook)
9783640546442
ISBN (Buch)
9783640546169
Dateigröße
569 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v144033
Institution / Hochschule
Universität Potsdam – Historisches Institut
Note
1,0
Schlagworte
erneuerbare Energien Solarenergie Windkraft Biokraftstoffe Energiepolitik regenerativer Strom

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