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Diplomarbeit
Gliederung
01 Thema
02 Einleitung
03 Energieverbrauch
04 Windkraft
05 Photovoltaik
06 Sonnenkollektoren
07 Geothermie
08 Sterlingmotoren
09 Biomasse
10 Inselsysteme
11 Solararchitektur
12 Umfrage
13 Förderungen
14 Danksagung
15 Anhang
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Diplomarbeit
Einleitung
2.1 Was sind regenerative Energien?

Unter regenerativen (erneuerbaren) Energiequellen versteht man im allgemeinen Energieformen, die sich - gemessen an einem sehr langen Zeitraum - nicht erschöpfen (Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme, ...), oder sich in einem relativ kurzen Zeitraum ständig und nachhaltig erneuern (Holz, Biomasse, ...)[1].

2.2 Warum regenerative Energien?

"Es kann die Menschen nicht gleichgültig lassen, daß sich als Folge unseres Handelns die Atmosphäre fortlaufend erwärmt. Wenn wir hier nicht zu einer weltumspannenden Partnerschaft gelangen, werden dicht bevölkerte Landstriche untergehen, werden viele Millionen Menschen von bisher nicht erlebten Stürmen, Fluten oder Trockenheit bedroht ... "
Bundeskanzler Helmut Kohl am 16.10.95


Strombedarf:
Global gesehen wird der Energiebedarf zunehmen, da die Entwicklungsländer noch einiges aufzuholen haben: Abbildung 2-1 zeigt das Wachstum des Energiebedarfs: [2]

Anmerkung: Um eine kWh aus Steinkohle zu produzieren sind 320-330 Gramm notwendig. Die besten Kraftwerke schaffen 290 g/kWh. [3]

Abbildung 2-2 zeigt den Energieverbrauch in Mrd. Litern Rohöl und den dazugehörigen pro Kopf Verbrauch. Man erkennt, welch großes Potential entsteht, wenn die Entwicklungsländer den pro
Kopf Verbrauch in den Industrienationen anstreben: [4]
In der BRD und auch in Bayern nimmt der Strombedarf nicht so stark zu wie vor 5 Jahren, doch er wird leicht steigen. Prognosen gehen von einer Steigerung vom Jahr 1987 zum Jahr 2010 um ca. 24% aus [5].
Der Stromverbrauch von 1991 bis 1994 in der BRD blieb konstant und betrug ca. 437 TWh (siehe Abbildung 2-3).
Die Bayern verbrauchten seit 1991 bis 1994 ca. 67 TWh pro Jahr (siehe Abbildung 2-4).

Abbildung 2-3 zeigt die Entwicklung des Gesamt -Stromverbrauchs in Deutschland (ohne neue Länder); man erkennt einen leichten Rückgang seit 1991: [6] Abbildung 2-4 zeigt die Ent-wicklung des Gesamt - Strom-verbrauchs in Bayern seit 1970; man erkennt, wie auch in der obigen Abbildung
den Rückgang seit 1991: [7]
Bayern hat eine etwas andere Verteilung der Energieerzeugung als die BRD. Man erkennt die große Bedeutung des Mineralöls in Bayern.
Damit hat Bayern einen großen Anteil am CO2-Ausstoß in Deutschland und ist zudem noch stark abhängig von Importen aus dem Ausland, bzw. der Verfügbarkeit von fossilen Brennstoffen.

Abbildung 2-5 zeigt den Primärenergieverbrauch in Bayern 1993 nach Energieträgern: [8]

Rohstoffproblematik:

Die fossilen Brennstoffe werden nach derzeitigem Stand der Erkundung innerhalb der nächsten 30-50 Jahren aufgebraucht sein (siehe Abbildung 2-6). Um einen stetig wachsenden Energiebedarf der Weltbevölkerung zu decken müssen neue Technologien genutzt werden.
Abbildung 2-6 zeigt, wie lange wir noch konventionell Energie produzieren können (Die Werte sind Schätzungen): [9]
CO2-Problematik:

36 Inselstaaten der AOSIS (Alliance Of Small Insula States) haben sich im vergangenen Jahr anläßlich der Berliner Klimakonferenz in einem verzweifelten Appell an die Industrieländer gewendet, endlich mit dem Verbrennen von Kohle, Öl und Benzin Schluß zu machen, da die CO2-Abgase eine Zunahme der Orkane und einen Anstieg des Meeresspiegels bewirken.

Auch um den Treibhauseffekt bekämpfen zu können, müssen die CO2-Emissionen gesenkt werden, dessen Folge eine Klimaveränderung wäre. Die nachfolgenden Graphiken verdeutlichen
den Anstieg der Durchschnittstemperatur der Erde infolge der CO2-Emissionen und die einhergehende Zunahme der CO2-Emissionen (40% der CO2-Emissionen in der BRD verursacht
die Stromwirtschaft).

Abbildung 2-7 zeigt
die globale Durchschnitts-
temperatur der Erdoberfläche: [10]

Abbildung 2-8 zeigt den CO2-Gehalt der Luft: [11]
Dabei haben die industrialisierten Länder den Löwenanteil an der Verschmutzung der Erdatmosphäre mit CO2. Sie versuchen jedoch durch Energieeinsparmasnahmen den Ausstoß zu verringern.


Umwandlungssysteme:

Doch wie können wir auf eine umweltfreundliche Art Energie gewinnen? Durch erneuerbare Energien wird die Energieversorgung auch in sehr weiter Zukunft gewährleistet sein. Wasserkraft, Windkraft, Photovoltaik, und Erdwärme werden dabei unsere Primären Energielieferanten sein. Dabei ist zu beachten, daß alle diese Energiequellen auf die Sonnenkraft zurückgehen. Die Wasserkraft entsteht durch verdampfendes Wasser aus den Weltmeeren, die ohne die Sonne nicht verdampfen könnten, oder Winde, welche ohne Temperaturunterschiede (Sonne) nicht entstehen würden. Biomasse kann ohne Sonnenlicht nicht wachsen. Demnach kann man sagen, daß Steinkohle, Braunkohle und Öl Biomasse sind, doch Sie entstehen für menschliche Verhältnisse leider zu langsam.
Abbildung 2-9 zeigt die Umwandlungssysteme der erneuerbaren Energien und der daraus erzeugten Energie: [12]

Über die Potentiale der erneuerbaren Energien gibt es verschiedene Meinungen:


Andere Energiequellen sind vorhanden. Eine Dissertation über die Potentiale von erneuerbaren Energien in Deutschland ist von Andreas
Wiese erstellt worden.
Abbildung 2-10 zeigt die Potentiale der erneuerbaren Energien In den einzelnen Bundesländern: [13]
Chance für die dritte Welt:

Für die Entwicklungsländer sind erneuerbare Energien aus politischer, wirtschaftlicher und ökologischer Hinsicht ein sich anbietender
Weg aus der Energiekrise. Durch die großen Entfernungen in den Staaten der 3. Welt bieten sich große Inselsysteme als Energieversorger an. Das Land wird weniger verwundbar, als wenn nur wenige, teure und große zentrale Kraftwerke entstehen. Bei politischen Unruhen sind Inselsysteme überlebensfähiger. Die Unabhängigkeit von den Industriestaaten und deren Know-how über die Kraftwerke ist gegeben. Die teuer verdienten Devisen müssen nicht mehr für fossile oder atomare Brennstoffe ausgegeben werden. Die Umwelt wird bei den sowieso nicht sehr hohen Umweltstandards in den 3. Welt - Staaten entlastet.

Entwicklungsminister Spranger und Forschungsminister Riesenhuber erinnerten daran, daß der Energiebedarf in den Entwicklungsländern allein durch das Bevölkerungswachstum bis zum Jahr 2000 um 65 Prozent steigen wird. Schon heute sind 2,8 Milliarden Menschen - das sind 55 Prozent der Weltbevölkerung - auf Holz und Holzkohle als Brennstoff der Armen angewiesen. Der Holzbedarf wird mit dem Energiebedarf wachsen, damit jedoch auch die Umweltprobleme. Nach dem Eindruck Sprangers erkennen die Entwicklungsländer zunehmend die Vorteile erneuerbarer Energien. Allerdings wird deren Wettbewerbsfähigkeit häufig noch durch die Subventionierung der Strompreise behindert. Von 1974 bis zum laufenden Jahr (1992) haben die Ministerien für Forschung und Entwicklungshilfe insgesamt etwa 3,4 Milliarden DM für entwicklungsbezogene Vorhaben im Bereich erneuerbare Energiequellen ausgegeben. [14]

Im kommenden 21. Jahrhundert werden 2 Milliarden Menschen in den Entwicklungsländern ihren Strombedarf aus Diesel, Holz und Batterien bekommen. In diesen 400 Millionen Haushalten werden toxische Gase ein ernsthaftes Gesundheitsproblem darstellen. Familien werden gezwungen sein Einnahmeverluste hinzunehmen, da kein Licht mehr vorhanden ist. Ebenso können die Kinder bei Dunkelheit nicht mehr lesen und bleiben in der Schule zurück. Der Mangel an Strom wird viele Landbewohner in die ohnehin schon übervölkerten Städte treiben.
Viele Regierungen reagierten auf diesen Bedarf an Strom in den ländlichen Gebieten. Später schafften Sie es nicht, die Dörfer an das Leitungsnetz anzuschließen, da die Leitungskosten von 15.000,- DM/km zu hoch waren. Selbst wenn es gelingen würde, diese abgelegenen Orte an das Netz anzubinden, könnten die Einwohner den Strom nicht bezahlen und die Energievorräte der Welt würden schnell aufgebraucht sein. Eine Umweltkatastrophe stände in Aussicht. [15]

Betriebswirtschaftliche oder Volkswirtschaftliche Betrachtungsweise?

Eine betriebswirtschaftliche Betrachtungsweise lenkt die Unternehmen in einer marktwirtschaftlich orientierten Gesellschaft. Dabei werden als kalkulatorische Kosten nur direkt den Betrieb belasteten Ausgaben betrachtet. Folgekosten werden zumeist vernachlässigt, bzw. fallen als Volkswirtschaftliche Kosten an. Diese Kosten, die vom Produkt des Betriebes verursacht worden sind, werden dann von der Allgemeinheit getragen. Man könnte dies auch als versteckte Subvention für den Betrieb sehen.

In der Energiewirtschaft haben wir dazu ein klassisches Beispiel. Nehmen wir die umstrittenen Atomkraftwerke. Laut betriebswirtschaftlicher Rechnung der EVU´s kommt eine kWh aus einem Reaktor auf ca. 8 Pf/kWh. Doch welche Kosten werden hier angesetzt? - betriebswirtschaftliche Kosten, wie Investitionskosten, Wartung und Abbau. Durch den heftigen Widerstand in der
Bevölkerung gegen Kernkraftwerke entstehen Zusatzkosten, wie z.B. der „Castor-Transport“. Der Transport von Brennstäben hat damals den Steuerzahler 60 Millionen DM an Polizeieinsatzkosten belastet. Zusätzlich weiß niemand genau, welche wahren Kosten für die
Endlagerung des Atommülls auf spätere Generationen hinzukommen werden.

Die Gefahr eines Unfalles ist, auch wenn sie noch so klein ist, nicht von der Hand zu weisen. Greenpeace hat eine Studie über die Sicherheit der Deutschen Kernkraftwerke anfertigen lassen, die rein stochastisch gesehen auf einen Supergau alle 1666 Jahre kommt.
Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie der PROGNOS AG im Auftrag für das Bundeswirtschaftsministerium (1992). Hierbei wird bedingt durch die Freisetzung von Radioaktivität und der dadurch zu Tode gekommenen Personen ein volkswirtschaftlicher Schaden von 10,08 Billionen DM angenommen. Erkrankte Personen Kosten nur 0,39 Billionen DM und Sachschäden nur 0,23 Billionen DM. Damit ergibt sich ein resultierender gesamtvolkswirtschaft-licher Schaden von 10 700 Milliarden DM. [16] Jährlich ergeben sich Kosten von 6,42 Mrd. DM.
Werden diese Kosten auf die, von den 20 Reaktoren jährlich erbrachte elektrische Leistung von 149,4 TWh umgelegt, so entstehen Mehrkosten von 4,3 Pf/kWh. Unter Hinzurechnung der Verteuerung addieren sich diese Kosten zu ca. 130 Mrd. DM bis zum Jahre 2010.
Hieraus ergibt sich ein Barwert von ca. 67 Mrd. DM. Bei diesem wahren Preis für Strom aus einem Kernkraftwerk rechnen sich WKA, Sonnenkollektoren, Biomassse und in nächster Zeit auch Solarzellenstrom aus betriebswirtschaftlicher Hinsicht.

Müßte die Energiewirtschaft ihre Atomkraftwerke selbst gegen Kernschmelzeunfälle versichern, würde der Preis für Atomstrom DM 3,60/kWh betragen. [17]

Ein weiteres Problem der Atomkraft ist die noch nicht gelöste Frage der Endlagerung von Atommüll und deren Kosten. Der Atommüll bleibt der Menschheit noch lange erhalten. Schätzungen gehen von 10.000 Jahren aus. Und der Müll wird immer mehr ...
Abbildung 2-11 zeigt die Kumulierung des Atommülls: [18]

Bei den konventionellen Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, verhält es sich ähnlich. CO2-Emissionen und Klimaveränderung, Raubbau etc. Sollen hier nur als Schlag-worte dienen, denn rund 40% der CO2-Emmissionen in der BRD werden aus Kraftwerken der Stromwirtschaft verursacht.

Eine Zusammenstellung der Münchner Rück verdeutlicht, wie die Gesamtvolkswirtschaftlichen Schäden durch o.g. Problematik zunehmen (Abbildung 2.2-i).
Abbildung 2-12 zeigt die Volkswirtschaftlichen Schäden: [19]
Auch interessant dazu die Schädigung von Bauten durch Luftschadstoffe:



Abbildung 2-13 zeigt die Schädigung von Bauten durch Luftschadstoffe: [20]

Aktuelle Leistung aus regenerativen Energien:

In Deutschland sind 1996 1130 MW aus Windkraft installiert. Im Jahr 1993 waren 8 MW Leistung aus Photovoltaikanlagen installiert. Dabei hat die Wasserkraft 4,1% zur Energieversorgung der BRD beigetragen, Klärgas, Müllverbrennung, Windenergie etc. zusammen mit 3%.


2.3 Stromeinspeisegesetz

Grundlage für die Vergütung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energiequellen ist das Stromeinspeisegesetz:

Gesetz über die Einspeisung vom Strom aus erneuerbaren Energien in das öffentliche Netz (Stromeinspeisegesetz) vom 7. Dezember 1990 (BGBl. I S.2633): [21]

§ 1. Anwendungsbereich. Dieses Gesetz regelt die Abnahme und die Vergütung von Strom, der ausschließlich aus Wasserkraft, Windkraft, Sonnenenergie, Deponiegas, Klärgas oder aus Produkten biologischen Rest- und Abfallstoffen der Land- und Forstwirtschaft gewonnen wird, durch öffentliche Elektrizitätsversorgungsunternehmen.

Nicht erfaßt wird Strom
1. aus Wasserkraftwerken, Deponiegas- oder Klärgasanlagen mit einer installierten Generatorleistung über 5 Megawatt sowie

2. aus Anlagen, die zu über 25 vom Hundert der Bundesrepublik Deutschland, einem Bundesland, öffentlichen Elektrizitätsversorgungsunternehmen oder Unternehmen gehören, die mit ihnen im Sinne des § 15 des Aktiengesetzes verbunden sind, es sei denn, daß aus diesen Anlagen nicht in ein Versorgungsgebiet dieser Unternehmen eingespeist werden kann.

§ 2. Abnahmepflicht. Die Elektrizitätsversorgungsunternehmen sind verpflichtet, den in ihrem Versorgungsgebiet erzeugten Strom aus erneuerbaren Energien abzunehmen und den eingespeisten Strom nach § 3 zu vergüten.

§ 3. Höhe der Vergütung. (1) Die Vergütung beträgt für Strom aus Wasserkraft, Deponiegas und Klärgas sowie aus Produkten oder biologischen Rest- und Abfallstoffen der Land- und Forstwirtschaft mindestens 75 vom Hundert des Durchschnittserlöses je Kilowattstunde aus der Stromabgabe von Elektrizitätsversorgungsunternehmen an alle Letztverbraucher. Bei einem Wasserkraftwerk, einer Deponiegas- oder einer Klärgasanlage mit einer Leistung über 500 Kilowatt gilt dies nur für den Teil des eingespeisten Stroms des jeweiligen Abrechnungsjahres, der dem Verhältnis von 500 Kilowatt zur Leistung der Anlage in Kilowatt entspricht; dabei bemißt sich die Leistung nach dem Jahrsmittel der in dem einzelnen Monaten gemessenen höchsten elektrischen Wirkleistung. Der Preis für den sonstigen Strom beträgt mindestens 65 vom Hundert des Durchschnittserlöses nach Satz 1.

(2) Für Strom aus Sonnenenergie und Windkraft beträgt die Vergütung mindestens 90 vom Hundert des in Absatz 1 Satz 1 genannten Durchschnittserlöses.

(3) Der nach Absatz 1 und 2 massgebliche Durchschnittserlös ist an der Statistik des Bundes jeweils für das vorletzte Kalenderjahr veröffentliche Wert ohne Ausgleichsabgabe nach dem Dritten Verstromungsgesetz und Umsatzsteuer in Pfennigen pro Kilowattstunde. Bei der Berechnung der Vergütung nach Absatz 1 und 2 ist auf zwei Stellen hinter dem Komma zu runden.

§ 4. Härteklausel. (1) Die Verpflichtungen nach den Paragraphen 2 und 3 bestehen nicht, soweit ihre Einhaltung eine unbillige Härte darstellen oder dem Elektrizitätsversorgungsunternehmen die Einhaltung seiner Verpflichtungen aus der Bundestarifordnung Elektrizität vom 18.Dezember 1989 (BGBl. I S.2255) unmöglich machen würde. In diesem Fall gehen die Verpflichtungen auf das vorgelagerte Elektrizitätsversorgungsunternehmen über.

(2) Eine unbillige Härte liegt insbesondere vor, wenn das Elektrizitätsversorgungsunternehmen seine Stromabgabepreise spürbar über die Preise gleichartiger oder vorgelagerte Elektrizitätsversorgungsunternehmen hinaus anheben müßte.

§ 5. Inkrafttreten. Dieses Gesetz tritt am 1.Januar 1991 in Kraft.

Vergütungssätze für Strom aus erneuerbaren Energien in Pf/kWh: [22]

  1991 1992 1993 1994 1995 1996*
Wind/Sonne 16,61 16,53 16,57 16,93 17,28 17,28
Wasser bis 499 KW 13,84 13,78 13,81 14,11 15,36 15,30
Wasser 500-4999 KW 11,99 11,94 11,97 12,23 12,48 12,48
*Vorläufige Werte

Dänemark hat bereits ein Stromeinspeisegesetz erlassen, in welchem 85% des geltenden Strompreises dem Einspeiser erstattet wird. Zusätzlich wurden die Betreiber der WKA von der Energie- und Kohlendioxidsteuer befreit. Sie erhalten somit ca. 0.561 DKK/kWh (0.144 DM/kWh). [23]

In den Niederlanden wird zur Zeit ein Stromeinspeisegesetz nach Deutschem und Dänischem Vorbild eingeführt. Die Vergütung wird ca. 0.165 NLG/kWh (0.154 DM/kWh) betragen. [24]

 
 

[1] Quelle: Hinweise zum Energiesparen - Einsatz erneuerbarer Energien,
      Merkblatt des Bayr. StM. [zurück]
[2] Quelle: SZ vom 10/6/96, Wirtschaftsteil [zurück]
[3] Quelle: Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie [zurück]
[4] Quelle: GEO 10/1996 [zurück]
[5] Quelle: Erneuerbare Energien in Bayern, Bayerisches Staatsministerium [zurück]
[6] Quelle: http://www.iwr.de [zurück]
[7] Quelle: http://www.iwr.de [zurück]
[8] Quelle: Energiebericht Bayern 1994/95 Tel: 089-2162-2303 Fax:089-2162-2760 [zurück]
[9] Quelle: Broschüre des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Verkehr und
      Technologie „Erneuerbare Energien in Bayern“ Seite 4 [zurück]
[10] Quelle: Prospekt Energie-Projekt Berg [zurück]
[11] Quelle: Prospekt Energie-Projekt Berg [zurück]
[12] Quelle: Erneuerbare Energien in Bayern, Bayerisches Staatsministerium [zurück]
[13] Quelle: Dissertation von Andreas Wiese [zurück]
[14] Quelle: Erscheinungsdatum 02.12.1992 Süddeutsche Zeitung NR. 278 vom 02.12.1992
      SEITE f28 [zurück]
[15] Quelle: http//solstice.crest.org/rene wables/solar-docs/rockefeller [zurück]
[16] Quelle: Greenpeace Energie Abteilung Hamburg [zurück]
[17] Quelle: Internalisierung von externen Kosten, Eberhard Moths, Bundesministerium für
      Wirtschaft, 2d International Conference of External Costs of Electric Power 1992 [zurück]
[18] Quelle: GEO 10/1996 [zurück]
[19] Quelle: GEO 10/1996 [zurück]
[20] Quelle: http://www.iwr.de [zurück]
[21] Quelle: http://emsolar.ee.tu-berlin.de/institut/ [zurück]
[22] Quelle: http://www.iwr.de [zurück]
[23] Quelle: http:// emsolar.ee.tu-berlin.de/institut/ [zurück]
[24] Quelle: http:// emsolar.ee.tu-berlin.de/institut/ [zurück]