Leid & Freud - REICH

© Animus ARM – Hieronymus Bosch: Die Heilung vom Wahnsinn (Die Steinoperation).

Wo “Freud“ – mittlerweile –

IST
ist “£€ID“:-...

In...
Folge...

EWIG-
...ER...
...Ego...
...B€$$€®
...Pisserei:-...

©

0 Lesern gefällt dieser Text.

Beschreibung des Autors zu "Leid & Freud - REICH"

Empfehlung: BerndSenf.de


Lieber Wilhelm...)...REICH.!.(
anstatt:


[BI-GOTTE.:-..............-:.]

erneuerbare Energien,
regenerative Energien, Alternativenergien, regenerierbare, das heißt sich erneuernde und im Gegensatz zu fossilen Energieträgern und Kernbrennstoffen - in menschlichen Zeiträumen gemessen - nicht erschöpfbare Energieformen. Sie gelten zudem als klima- und umweltverträglich, da mit ihrer Nutzung in der Regel geringere Umweltbelastungen verbunden sind und mit Ausnahme der vorgelagerten Prozesskette (z. B. Anlagenherstellung) keine klimarelevanten Spurengase freigesetzt werden.

Das Energieangebot der erneuerbaren Energien basiert auf drei verschiedenen Energiequellen, der Wärmeenergie im Inneren der Erde, der Rotationsenergie der Erde und den Kernfusionsprozessen in der Sonne. Die im Erdinnern aus der Entstehungszeit der Erde gespeicherte Energie kann heute ebenso wie die aus radioaktiven Zerfallsprozessen eines Teils der Erdelemente resultierende Wärme als geothermische Energie (Erdwärme) nutzbar gemacht werden. Die Rotationsenergie der Erde führt im Zusammenspiel mit der Gravitationswechselwirkung zwischen Erde und Mond beziehungsweise Sonne zu der Entstehung der Gezeiten. Der Tidenhub zwischen Ebbe und Flut lässt sich in Gezeitenkraftwerken zur Stromerzeugung nutzen. Schließlich setzen die Kernfusionsprozesse in der Sonne Strahlungsenergie frei, die direkt zur Strom- oder Wärmeerzeugung auf der Erde beitragen kann oder in umgewandelter Form als Windenergie, Wasserkraft, Wellenenergie, Meeresströmungsenergie, Wärmeenergie von Luft, Wasser und Erdreich sowie durch die durch sie getriebenen Wachstumsprozesse von Pflanzen oder als Biomasse zur Energiebereitstellung ein nutzbares Potenzial bietet.

Durch das umfangreiche und verschiedenartige natürliche Energieangebot ergeben sich zahlreiche technische Nutzungsmöglichkeiten der erneuerbaren Energien, die seit Beginn der 1990er-Jahre in Deutschland zunehmend genutzt werden. Lag der Primärenergieanteil der erneuerbaren Energien 1990 noch bei deutlich unter 2 %, trugen sie 2003 in Deutschland insgesamt bereits zu rund 3,1 % zur Deckung des Primärenergiebedarfs bei (dieser Berechnung liegt die heute üblicherweise verwendete Wirkungsgradmethode zugrunde, nach der früher häufig verwendeten Substitutionsmethode würde sich ein Anteil von rund 4,6 % ergeben). An der Deckung des Strombedarfs waren sie bereits zu mehr als 8 % beteiligt, wobei der weitaus größte Anteil davon zu etwa gleichen Teilen auf die Wasserkraft und die Windenergie entfällt. Ihre Bedeutung nimmt damit stetig zu. Für die Zukunft wird insbesondere infolge weltweit zunehmender Bemühungen zum Klimaschutz eine weitere verstärkte Ausschöpfung der bestehenden Potenziale erwartet.

In den 1990er-Jahren wurden in Deutschland vor allem die klassischen erneuerbaren Energien zur Energiebereitstellung genutzt. Dazu gehören Wasserkraft, Klärschlämme und Müll (in der Energiestatistik wird Müll häufig unter den erneuerbaren Energien eingeordnet, obwohl Müll im klassischen Sinne kein erneuerbares Energieangebot darstellt) sowie Abfallhölzer. Von geringerer Bedeutung waren demgegenüber die so genannten neuen erneuerbaren Energien (z. B. Windenergie, Geothermie, Sonnenenergie, Fotovoltaik). Dies gilt aus energiewirtschaftlicher Perspektive und ist ihrem geringen anfänglichen Ausbauniveau geschuldet, nicht aber technologiepolitisch, denn die jährlichen Zuwachsraten im zweistelligen Prozentpunktebereich über mehr als ein Jahrzehnt sind sehr beachtlich. Der Anteil der neuen erneuerbaren Energien am derzeit genutzten erneuerbaren Energieangebot hat sich dementsprechend von rund 7 % (1995) über 20 % (2000) auf knapp 40 % (2003) erhöht. Dies ist insbesondere auf das dynamische Wachstum der Windenergie zurückzuführen. In nur fünf Jahren (1995-2000) hat sich die in Windkraftwerken installierte Leistung von 1 126 MW auf 6 113 MW erhöht. Von 2000 bis Ende 2003 gab es noch einmal einen Sprung auf 14 609 MW. Zu diesem Zeitpunkt waren 15 387 Anlagen in Deutschland installiert. Das daraus resultierende Stromerzeugungspotenzial der Windenergie lag Ende 2000 bei 11,9 Mrd. kWh, was bereits 2,4 % der gesamten Nettostromerzeugung Deutschlands entspricht. Die Bedeutung der neuen Nutzungsformen wird sich - Prognosen zufolge - in der Zukunft weiter erhöhen. Bereits heute zeigt sich auch außerhalb der Windenergie in einigen Bereichen eine ausgeprägte Wachstumsdynamik (z.B. Fotovoltaik), während die Potenziale der klassischen Nutzungsarten bereits zu größeren Teilen ausgeschöpft sind. Wachstumsfördernd wirken dabei die in den letzten Jahren durchgeführten bundespolitischen Maßnahmen, von denen die Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG), das 100 000-Dächer-Fotovoltaikprogramm und das Marktanreizprogramm die wichtigsten sind.

Während die Ursprungsfassung des EEG vom April 2000, das als Weiterentwicklung des bereits 1991 in Kraft getretenen Stromeinspeisungsgesetzes eine Abnahmepflicht zu fixen Vergütungssätzen für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien für bis zu 20 Jahre vorschreibt, v. a. beschleunigend auf den Ausbau der Windenergie wirkte, werden von der zum 1. 8. 2004 in Kraft getretenen Novellierung des EEG in erster Linie verstärkte Impulse für die Biomasseverstromung und die Geothermie erwartet.

Weltweit liegt der Deckungsanteil der erneuerbaren Energien am Primärenenergieverbrauch bei rund 10,9 %. Zur Stromerzeugung tragen erneuerbare Energien etwa 20 % bei. Neben der Wasserkraft im Strombereich sind hier besonders die traditionellen Brennstoffe Brennholz, Holzkohle sowie Dung und pflanzliche Rohstoffe von Bedeutung. Auch global sind Zuwächse in allen Bereichen der Nutzung erneuerbarer Energien absehbar. Spezifische Marktanreizprogramme in verschiedenen EU-Ländern (zum Beispiel Spanien), in Japan und den USA sind hierfür nur Beispiele, denn mittlerweile haben sich auch zahlreiche Entwicklungsländer glaubhaft zu einem weiteren Ausbau erneuerbarer Energien entschlossen. Die im Juni 2004 in Bonn durchgeführte internationale Konferenz für erneuerbare Energien (»renewables 2004«) hat diesen Prozess ebenso beschleunigt wie der sich aus perspektivisch weiter steigenden Ölpreisen bei tendenziell wachsendem Weltenergiebedarf ergebende Handlungsdruck. Dabei kommt es nicht nur auf eine weitere Zunahme der Nutzung erneuerbarer Energien an sich an, sondern auch auf ihre möglichst effiziente Nutzung, denn ein großer Teil der weltweiten Nutzung entfällt heute noch auf einfache Kochstellen mit zudem nicht selten schwerwiegenden Problemen, die sich daraus für die Luftbelastung ergeben (in vielen Ländern wird traditionell in sehr schlecht belüfteten Hütten gekocht). Entwicklungspolitisch kommt insbesondere der ländlichen Elektrifizierung eine besondere Bedeutung zu. Auch heute haben noch mehr als 2 Milliarden Menschen keinen direkten Zugang zu elektrischer Energie. Erneuerbare Energien sind dafür häufig das einzige Mittel der Wahl und können eine Mindestversorgung von Gesundheitsstationen, Wasseraufbereitungsstellen oder Schulen mit Energie ermöglichen.


Technische Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien

Sonnenenergie:
Bei der Umwandlung der Sonnenenergie unterscheidet man grundsätzlich zwischen der Stromerzeugung in Solarzellen (fotovoltaische Stromerzeugung) oder Solarkraftwerken und der Wärmebereitstellung in Sonnenkollektoren.

Die direkte Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie beruht auf dem fotoelektrischen Effekt. Einige Materialien (z. B. dotierte Halbleitermaterialien) setzen Elektronen frei, wenn sie mit Licht bestrahlt werden. In Solarzellen wird dieser (fotovoltaische) Effekt zur Stromerzeugung genutzt. Als Ausgangsmaterial hat sich insbesondere Silicium (Si) als geeignet erwiesen. Daher werden heute v. a. mono- und polykristalline, zunehmend aber auch amorphe Siliciumzellen eingesetzt. Im Labor erreichen diese Zellentypen Wirkungsgrade zwischen 18 und 23 % (mono-Si), 15 und 18 % (poly-Si) und 10 und 16 % (a-Si). Kommerzielle Solarzellen dieser Typen können Wirkungsgrade von 14 bis 16 % (mono-Si), 12 bis 13,5 % (poly-Si) und 5 bis 8,5 % (a-Si) erzielen. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von anderen Zellentypen im Einsatz beziehungsweise befinden sich noch in der Entwicklung oder Erprobung. Hierzu gehören insbesondere die verschiedenen Formen der Dünnschichtsolarzellen (z. B. GaAs, CdTe) und der Tandemzellen (z. B. Tandem-CIS). Neben einer Verbesserung des Wirkungsgrades, einer Verringerung des Materialbedarfs und einer signifikanten Kostensenkung erhofft man sich durch neue Entwicklungen (z. B. Grätzelzelle) v. a. eine Reduzierung des erforderlichen energetischen Aufwandes für die Herstellung, die heute noch zum Teil hochreine und damit sehr aufwendig herzustellende Materialien erfordert. Dabei sind hier in den letzten Jahren bereits signifikante Verbesserungen erreicht worden. So liegt die energetische Amortisationszeit für die meisten Zellentypen heute schon bei unter 3 Jahren (Tabelle 1).

Solarzellen werden bereits seit einigen Jahrzehnten für die Energieversorgung von Weltraumsatelliten kommerziell genutzt. Außerdem kommen sie v. a. in netzfernen Regionen zur dezentralen Stromerzeugung zum Einsatz oder dort, wo sich ein Anschluss an das Netz nicht lohnt (z.B. in Berghütten, Wetter- und Luftmessstationen, an Autobahnen, Parkscheinautomaten). In Deutschland werden Fotovoltaikanlagen aber vorrangig an das öffentliche Netz angeschlossen. Dies erfolgt sowohl in zahlreichen kleineren Anlagen auf Dächern oder an Fassaden von Häusern als auch zunehmend in auf größeren Freiflächen installierten Solarzellenkraftwerken und in größeren gebäudeintegrierten Anlagen (Tabelle 2).

Die zunehmende Nutzung von Freiflächen wird dabei durchaus kritisch gesehen, da sie zur Flächenversiegelung beiträgt. Vorteilhaft wirkt sich der mit diesen Anlagen aufgrund der hohen Stückzahlen erreichbare Kostensenkungseffekt von bis zu 50 % gegenüber Kleinanlagen aus. In Deutschland waren Ende 2000 bereits mehr als 20 000 Kleinanlagen und auch zahlreiche größere Anlagen mit einer Gesamtleistung von etwa 96,5 MW installiert. Ende 2003 lag die installierte Leistung, stark gefördert durch das EEG, bereits bei 388 MW. Der Marktanteil Deutschlands in Europa für installierte Solarzellen liegt damit bei 90 %. Im energiewirtschaftlichen Sinn ist die Fotovoltaik zwar immer noch wenig bedeutsam, im Vergleich zu den anderen Techniken der Stromerzeugung auf der Basis erneuerbarer Energien weist sie aber die höchsten Wachstumsraten auf. Dabei ist nicht nur bemerkenswert, dass sich die installierte Fotovoltaikleistung in nur acht Jahren vervierundzwanzigfacht hat. Zudem sind in Deutschland in den letzten Jahren eine Vielzahl von neuen Produktionsstätten errichtet worden, die nun eine weitgehend selbstständige Versorgung des heimischen Marktes ermöglichen. Die technische Verfügbarkeit der fotovoltaischen Stromerzeugung kann heute als hoch bezeichnet werden. Die Lebensdauererwartung von Solarzellen liegt zurzeit bei mindestens 25 Jahren.

Solarkraftwerke arbeiten auf der Basis konzentrierender Kollektoren. Dabei wird die Solarstrahlung gebündelt und auf ein Wärmeträgermedium übertragen. Über eine Dampfturbine wird die Wärme letztlich in elektrische Energie umgewandelt. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen den Solartürmen (solarthermisches Turmkraftwerk) und Solarfarmen (solarthermisches Parabolrinnenkraftwerk). Beim Solarturm bündeln viele Spiegel (so genannte Heliostaten) die Solarstrahlung auf einen punktförmigen Absorber an der Spitze eines Turmes und erzielen damit eine 300- bis 500-fach höhere Strahlungsintensität. Den Wärmetransport zum Dampferzeuger übernimmt ein flüssiges Salzgemisch. Bei Parabolrinnenkraftwerken erfolgt eine 40- bis 80-fache Konzentration der Solarstrahlung mit rinnenförmig angeordneten, parabolförmig gebogenen Spiegeln und einem öldurchflossenen Absorberrohr im Mittelpunkt. Den Solarkraftwerken werden außerdem die sehr robusten und wenig störanfälligen Aufwindkraftwerke zugeordnet. Hier erhitzt sich unter einem Zeltdach Luft, die vergleichbar den Effekten in einem Schornstein aufsteigt und dabei eine im Luftkanal angeordnete Windturbine antreibt. Der notwendige Luftkanal kann dabei bei mittelgroßen Anlagen (200 MW) schon eine Höhe von bis zu 1 000 m erreichen.

Im Gegensatz zu Solarzellen können Solarkraftwerke nur die direkte Sonneneinstrahlung nutzen. Ihr Einsatzbereich ist daher auf den Sonnengürtel der Erde (im Allgemeinen bezeichnet man damit die Länder zwischen dem 30. Breitengrad nördlicher und dem 30. Breitengrad südlicher Breite) beschränkt. Um auch außerhalb der strahlungsreichen Zeit voll betriebsbereit zu sein, können sie mit einer fossilen Zufeuerung ausgerüstet werden (Hybridkraftwerk). Während Parabolrinnenkraftwerke in Kalifornien seit einigen Jahren kommerziell zur Anwendung kommen (dort ist insgesamt eine elektrische Leistung von rund 350 MW installiert), beschränkt sich die Nutzung von Turmkraftwerken bis heute im Wesentlichen auf Demonstrations- und Pilotanlagen. In sonnenreichen Gegenden stehen Solarkraftwerke aber an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit. Sie können unter den gegebenen Bedingungen die elektrische Energie deutlich kostengünstiger bereitstellen als Solarzellen. Weltweit liegen derzeit mehr als 50 Machbarkeitsstudien für derartige Kraftwerke vor, die auf ihre Realisierung warten (zum Beispiel in Indien und Marokko).

Die Errichtung von solarthermischen Kraftwerksanlagen ist am konkretesten derzeit für Spanien geplant. Hier sollen in wenigen Jahren bis zu drei Anlagen in Betrieb gehen. Wesentliche Impulse dafür kommen aus der in Spanien gültigen Einspeiseverordnung, die einen hinreichend sicheren wirtschaftlichen Betrieb ermöglicht.

Darüber hinaus können neben den Großkraftwerken auf Turm- oder Farmbasis auch so genannte »Dish-Stirling-Anlagen« auf dezentraler Ebene zur Anwendung kommen. Bei derartigen Anlagen wird mithilfe beschichteter Membranhohlspiegel aus dünnem Stahlblech im Brennfleck ein Stirlingmotor mit Generator angetrieben. Die typische Leistung solcher Anlagen liegt bei einigen 10 kW. Typische Anwendungsbereiche sind v. a. in der Dorfversorgung von Entwicklungsländern zu sehen, Kombinationen mit anderen Versorgungseinrichtungen (zum Beispiel Biomasse-Feuerung) sind möglich.

Im Bereich der Solarkraftwerke gibt es darüber hinaus eine Vielzahl von Entwicklungslinien. So wird z. B. die Einbindung von Solarstrahlung in den hocheffizienten Gas- und Dampfturbinenprozess (GuD-Kraftwerke) durch die Verwendung von keramischen Receivern bei Solarturmanlagen ebenso untersucht wie neue Anwendungsfelder. In Empoli (Italien) wird derzeit zum Beispiel ein kleines Solarturmkraftwerk zur dezentralen Versorgung eines Krankenhauses mit Strom, Wärme und Kälte gebaut. Das System ist modular erweiterbar und prinzipiell auch inselfähig auslegbar.

Sonnenkollektoren werden heute v. a. als Flach- und Vakuumkollektoren ausgeführt. Sie dienen im Wesentlichen zur Wärmebereitstellung im Niedertemperaturbereich (< 100 °C) einzelner Gebäude. Dabei decken sie im Allgemeinen nur den Grundlastbedarf ab und werden zu Zeiten hoher Nachfrage durch konventionelle Heizkessel unterstützt. Darüber hinaus gewinnen solare Nahwärmesysteme mit saisonaler Speicherung zur Versorgung ganzer Wohnkomplexe zunehmend an Bedeutung. In unterirdischen Langzeitspeichern wird das bis auf 95 °C erwärmte Wasser in Zeiten geringerer Nachfrage gesammelt und gespeichert und in Zeiten hoher Nachfrage und unzureichenden Solarstrahlungsangebots zur Warmwasserbereitung genutzt. Hierdurch wird ein ganzjähriger Beitrag des solaren Systems zur Energiebereitstellung ermöglicht.

Solarthermische Kollektoranlagen werden nicht nur in Deutschland eingesetzt. Bezogen auf die Bevölkerung sind in anderen Ländern (zum Beispiel Griechenland) durchaus deutlich höhere Belegungsraten zu finden. Der größte Produzent für derartige Anlagen ist derzeit China. Neben der solaren Wärmebereitstellung können Sonnenkollektoren in Kombination mit Absorptionskälteanlagen auch zur Klimatisierung oder zu Kühlzwecken eingesetzt werden. Entsprechende Anlagen sind mittlerweile im kommerziellen Einsatz. Der Vorteil dieser Anwendungsform ist die meteorologisch bedingte weitgehende Gleichzeitigkeit von Energieangebot und Energienachfrage.

Windenergie:
Die Nutzung der Windenergie hat eine lange Tradition und bereits einen hohen technischen Standard erreicht. Windkraftwerke bremsen die bewegten Luftmassen ab und wandeln einen Teil der kinetischen Energie in mechanische und über einen mechanisch-elektrischen Energiewandler in elektrische Energie um. Sie arbeiten nach dem Widerstands- oder Auftriebsprinzip. Während in den 1980er-Jahren v. a. Windkraftwerke aus dem Leistungsbereich unterhalb von 100 kW zur Anwendung kamen und Mitte der 1990er-Jahre vorzugsweise Anlagen mit 500-600 kW elektrischer Leistung installiert wurden, hat sich die Konvertertechnik oberhalb von 1 MW installierter Leistung mittlerweile voll etabliert.

Die ersten Anlagen der 5-MW-Kategorie stehen heute an der Schwelle zur Umsetzung. Für die Aufstellung an Land dürfte mit diesem Maschinentyp bei Turmhöhen von mehr als 100 m gegebenenfalls eine natürliche Grenze erreicht sein, was die zunehmenden Widerstände in der Bevölkerung auch zeigen. Vorrangiges Anwendungsgebiet für diese Großanlagen wird daher die Errichtung auf See sein.

Die dem Wind entziehbare Leistung steigt proportional zur dritten Potenz der Windgeschwindigkeit und linear mit der Querschnittsfläche des Rotors. Eine windtechnische Stromerzeugung ist daher auf windhöffige Standorte begrenzt. Günstige Bedingungen liegen bei Standorten mit einer Windgeschwindigkeit von mehr als 4 m/s im Jahresmittel vor. In Deutschland sind dies im Wesentlichen die Küstengebiete sowie die Mittelgebirgslagen. Die neue Generation der Windenergiekonverter mit hohen Türmen ermöglicht aber auch zunehmend eine windtechnische Stromerzeugung in windschwächeren Regionen des Binnenlandes. Darüber hinaus werden Windkraftwerke zum Teil bereits der Küste vorgelagert im Meer installiert (so genannte Offshoreanlagen im Gegensatz zu Onshoreanlagen auf der Landfläche), die das dort vorliegende, gegenüber den Landflächen deutlich günstigere Windenergieangebot nutzen können. Hier werden Volllaststunden (Verhältnis aus erzeugter Jahresarbeit und installierter Leistung) von 4 000 Stunden und mehr pro Jahr erreicht, im Vergleich zu den auf Land üblichen 1 500 bis 2 500 Stunden pro Jahr. Zu den Pionieren auf diesem Gebiet zählen v. a. Dänemark, die Niederlande und Großbritannien.

Seit 1990 hat sich die installierte windtechnische Leistung in Deutschland von 62 MW auf 6 095 MW Ende 2000 fast verzehnfacht. Bis Ende 2003 waren 15 387 Anlagen in Betrieb (Tendenz steigend). Während die Windenergie im bundesdeutschen Mittel ihren Stromerzeugungsanteil auf über 4 % erhöhen konnte, liegt dieser Anteil in den Küstenländern, in denen die überwiegende Zahl der Windkraftwerke installiert ist, deutlich höher. Der potenzielle Jahresstromanteil (unterstellt man, dass alle Anlagen bereits zu Jahresbeginn in Betrieb gewesen wären) beträgt derzeit in Deutschland insgesamt 5,6 %, in Schleswig-Holstein liegt dieser Anteil bereits bei 31,5 % (Tabelle 3).

Deutschland ist weltweit das Land mit der höchsten installierten windtechnischen Leistung. An zweiter Stelle liegt Spanien, gefolgt von den USA und Dänemark. Ende des Jahres 2002 stand etwa jede dritte Windenergieanlage weltweit in Deutschland.

Sehr hohe Potenziale der Windenergie und zunehmende Wachstumsraten sind auch in vielen Schwellen- und Entwicklungsländern vorhanden. Die meisten Windenergieanlagen sind dort in Indien installiert (1 702 MW Ende 2002). Windkraftwerke können gerade in diesen Ländern dazu beitragen, das bestehende Leistungsdefizit ökologisch verträglich zu senken.

Bis zum Jahr 2002 stieg die jährlich installierte Leistung jedes Jahr an. Im Jahr 2003 gab es erstmals einen Rückgang, den in 2002 zugebauten 3 247 MW folgten 2003 lediglich 2 644 MW. Für die nächsten Jahre ist zu erwarten, dass sich dieser Trend fortsetzen wird. Maßgeblich hierfür sind die zunehmend ausgeschöpften Potenziale an Land und die steigenden Widerstände gegen diese Nutzungsform erneuerbarer Energien. Für die Hersteller wird es darauf ankommen, neue Anwendungsgebiete zu erschließen, wobei in erster Linie das Repowering (Ersatz alter Anlagen an bestehenden Standorten durch effizientere Neuanlagen), die Offshorenutzung und der Ausbau des Exportmarktes sowie gegebenenfalls die Errichtung eines Secondhandmarktes zu nennen sind.

Wasserkraft:
Die Sonneneinstrahlung hält auf der Erde einen Wasserkreislauf in Gang. Wasser verdunstet und fällt als Regen wieder auf die Erdoberfläche zurück. Aufgrund der relativen Höhenunterschiede der einzelnen Landflächen führt dies zu einer nutzbaren potenziellen Energie, die in Wasserkraftwerken ausgeschöpft wird.

Wasserkraftwerke werden weltweit und seit langer Zeit im großtechnischen Maßstab und mit hoher Zuverlässigkeit betrieben. Der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung liegt mit 2 650 Milliarden kWh heute weltweit bei etwa 19 %. In Deutschland sind derzeit rund 300 größere Wasserkraftwerke (> 1 MW) und etwa 4 500 kleine Wasserkraftwerke installiert. Die korrespondierende Stromerzeugung lag 2001 bei 23,5 Mrd. kWh und damit bei rund 4,5 % der gesamten deutschen Stromerzeugung. Die Wasserkraft war damit in Deutschland die bedeutendste Form der Nutzung erneuerbarer Energien. Für 2004 ist zu erwarten, dass sie erstmals von der Windenergie überholt werden wird. Im Unterschied zu vielen anderen Nutzungsoptionen der erneuerbaren Energien ist eine Wirtschaftlichkeit an den meisten Standorten vorhanden. Die hohen Anfangsinvestitionen in eine Wasserkraftanlage werden durch die lange Lebensdauer der Anlagen und das weitgehend kontinuierliche Energieangebot kompensiert.

Das technische Potenzial der Wasserkraftnutzung ist in Deutschland bereits zu mehr als 75 % ausgeschöpft. Die Errichtung neuer, größerer Wasserkraftwerke trifft, infolge der Eingriffe in das Fluss- und Landschaftssystem, zunehmend auf Widerstände. Jedoch können zahlreiche in der Vergangenheit stillgelegte Anlagen reaktiviert und modernisiert sowie neue Klein- beziehungsweise Kleinstwasserkraftwerke gebaut werden.

Ausbauchancen ergeben sich auch durch die Modernisierung und Erweiterung großer Kraftwerke (zum Beispiel Kraftwerk Rheinfelden). Hierfür sind mit der Novellierung des EEG im Jahr 2004 zusätzliche Anreize geschaffen worden.

Neben den Laufwasserkraftwerken können zusätzlich auch Speicherwasserkraftwerke (mit natürlichem Zulauf) zur Stromerzeugung beitragen. Außerdem werden Pumpspeicherkraftwerke zur Speicherung von elektrischer Energie im großen Umfang genutzt. In diesen Kraftwerken wird elektrische Energie in Zeiten geringer Nachfrage als potenzielle Energie (Hochpumpen von Wasser) gespeichert, die dann in Zeiten größerer Nachfrage wieder zur Verfügung gestellt wird (Stromerzeugung über Wasserturbinen).

Aufgrund der hierfür benötigten großen Speicherkapazitäten und Höhenunterschiede sind solche Anlagen vornehmlich in den Alpen lokalisiert, wobei hier eine grenzüberschreitende Zusammenarbeit zwischen Deutschland, Österreich und der Schweiz seit langer Zeit üblich ist.

Wellen- und Gezeitenenergie, Meereswärme:

Die Nutzbarkeit von Wellen- und Gezeitenenergie zur Energiebereitstellung ist stark von den örtlichen Gegebenheiten abhängig und nur an einzelnen Standorten möglich. Die Potenziale für die Gezeitenenergie sind weltweit insgesamt sehr begrenzt. In Deutschland scheidet die Nutzung der Gezeitenenergie aufgrund des zu geringen Tidenhubes aus. Dagegen könnte die Wellenenergie zukünftig lokale Bedeutung erlangen. Neue Technologien sind hier in der Entwicklung und Erprobung. Die Meereswärme kann mit Kreislaufprozessen auf der Basis von bei geringen Temperaturen siedenden Flüssigkeiten genutzt werden (so genannte Organic Rankine Cycle), die Wirkungsgrade sind allerdings vergleichsweise gering.

Biogene Energieträger:
Biogene Energieträger fallen in vielfältiger Form als Reststoffe (in der Forst- und Landwirtschaft als organische Müllfraktionen, Klärschlämme und Deponiegase) an beziehungsweise können über den Anbau von energiereichen Pflanzen gewonnen werden. Für die einzelnen biogenen Energieträger ist eine Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten verfügbar, die durch eine mehr oder weniger effiziente Energieausnutzung gekennzeichnet sind.

Feste biogene Energieträger, z. B. Reststoffe aus der Forstwirtschaft (Waldrestholz) und aus der landwirtschaftlichen Bodennutzung (Stroh), Resthölzer aus der Industrie sowie Energiepflanzen, können in einfachen Kaminen, Einzelöfen und kleineren Kesseln zur Wärmeerzeugung verwendet werden. Ein effektiverer Einsatz ist in Hackschnitzelfeuerungsanlagen und in Heiz- beziehungsweise Blockheizkraftwerken möglich. Darüber hinaus können feste biogene Energieträger auch in bestehenden Kraftwerken (insbesondere in kohlegefeuerten Anlagen) mitverbrannt werden. In Großanlagen wird die Stromerzeugung auf der Basis biogener Energieträger bereits heute praktiziert, doch hat diese zumeist einen geringen elektrischen Wirkungsgrad. Eine deutliche Verbesserung ist durch die Weiterentwicklung und Markteinführung von Holz- und Strohvergasungssystemen zu erwarten, die eine Nutzung biogener Energieträger in kleineren dezentralen Kraft-Wärme-gekoppelten Anlagen mit hohen Anlagennutzungsgraden ermöglichen. Zahlreiche Demonstrationsanlagen sind bereits in Betrieb.

Organische Hausmüllfraktionen können durch anaerobe Zersetzungsprozesse (Fermentation) in den gasförmigen Zustand überführt werden (methanhaltiges Biogas). Im Vergleich zur Kompostierung, bei der ausschließlich Niedertemperaturwärme energetisch genutzt werden kann, bietet die Gaserzeugung die Möglichkeit des nachgeschalteten Einsatzes von Gasmotoren mit Abwärmenutzung. Über das organische (Haus-)Müllaufkommen hinaus sind auch andere gewerbliche organische Abfallprodukte (z. B. Frittierfette) als biogene Energieträger verwendbar. Ebenso können Klärschlämme und tierische Exkremente in Bioreaktoren zu Biogas umgewandelt werden.

In Deutschland waren Ende 1999 rund 1 271 Biomasseanlagen für die Stromerzeugung in Betrieb, die bei einer Leistung von knapp 510 MW etwa 1 405 Mio. kWh in das öffentliche Netz einspeisten. Im Bereich der Wärmebereitstellung waren fast 6 Mio. Heizkamine, Kachelöfen und Kaminöfen im Einsatz, die im energiewirtschaftlichen Sinne aber kaum nennenswerte Beiträge leisteten.

Letztlich können aus biogenen Energieträgern auch Kraftstoffe gewonnen werden. Dies betrifft den klassischen Biodiesel (Rapsmethylester) ebenso wie auf der Basis von Vergärungsprozessen (zum Beispiel aus Zuckerrüben) gewonnenes Ethanol. Darüber hinaus werden derzeit moderne Vergasungsverfahren erforscht, die Ausgangsprodukte für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen (zum Beispiel über die Fischer-Troppsch-Synthese) herstellen. Aufgrund der seit Beginn 2004 geltenden Steuerbefreiung kann Biodiesel derzeit günstiger getankt werden als herkömmlicher Diesel. Der Absatz, aber auch die Produktionsstrukturen sind in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Die Produktionskapazitäten lagen Ende des Jahres 2003 bereits bei über 1 Mio. t pro Jahr (Tabelle 4). Aufgrund der vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse bei zugleich begrenztem Potenzial besteht bereits heute eine hohe Nutzungskonkurrenz. Dies betrifft den Einsatz zur Stromerzeugung, Wärmebereitstellung und Kraftstoffproduktion ebenso wie die steigende Anzahl der Anwendungsbereiche von Biomasse als industriellem Rohstoff (zum Beispiel Faserverbundwerkstoffe). Zusätzlich wird das Potenzial, v. a. das Energiepflanzenpotenzial, durch Bestrebungen nach einer Extensivierung der Landwirtschaft und einer verstärkten Ausweisung von Natur- und Landschaftsschutzflächen weiter eingeschränkt.

Erdwärme:
Im Erdinneren sind die Temperaturen deutlich höher als an der Erdoberfläche. Je tiefer man in das Erdinnere vordringt, umso wärmer wird es; in Mitteleuropa nimmt die Temperatur durchschnittlich um 3° C pro 100 m Tiefe zu. Diese geothermische Energie kann unter bestimmten Bedingungen durch Bohrungen erschlossen und aufgrund ihres geringen Temperaturniveaus für die Warmwasser- und Raumwärmebereitstellung genutzt werden. Interessant sind dabei v. a. unterirdische Gesteinsschichten, die wasser- oder wasserdampfgefüllt sind und leicht erschlossen werden können.

Geothermische Vorkommen mit hohen Temperaturen (> 150 °C) können außerdem für die Stromerzeugung genutzt werden. Derartige Gegebenheiten liegen jedoch nur vor, wenn durch Bohrungen zugängliche Anomalien in den Erdschichten verfügbar sind (z. B. Magmaintrusionen vulkanischen Ursprungs). Das größte geothermische Kraftwerk mit einer Gesamtleistung von 900 MW befindet sich derzeit in Geysers (Kalifornien).

Neben der Erschließung von Erdwärmevorkommen natürlichen Ursprungs versucht man heute auch künstliche Hohlkörper im Erdinnern zu schaffen. Beim Hot-dry-Rock-Verfahren wird durch ein Bohrloch (Injektionsbohrung) in mehreren Tausend Metern Tiefe kaltes Wasser mit hohem Druck in den abzukühlenden Gesteinsbereich gepresst. Unter dem hohen Druck wird die Scherfestigkeit des Gesteins überschritten und das Gestein hydraulisch gebrochen. In den entstehenden zahlreichen Klüften und Spalten kann das Wasser dem Gestein die Wärmeenergie entziehen und über ein zweites Bohrloch (Produktionsbohrung) wieder an die Erdoberfläche transportiert werden. Aufgrund der selbst bei Bohrtiefen von bis zu 5 000 m noch geringen ausschöpfbaren Temperaturen von 100 bis maximal 180° C, die außerhalb geologischer Anomalien zu erreichen sind, können derartige Verfahren nicht mit dem klassischen Dampfkreislauf verbunden werden. Zum Einsatz kommen daher niedrig siedende organische Substanzen (zum Beispiel Ammoniak). Der Wirkungsgrad dieser ORC- Prozesse (Organic Rankine Cycle) liegt bei 8 bis 12 %.

Auch die erste Strom aus Erdwärme produzierende Anlage Deutschlands, die Ende 2003 in Neustadt-Glewe mit einer elektrischen Leistung von 210 kW in Betrieb genommen wurde, basiert auf einem ORC-Prozess. Grundlage ist hier warmes Thermalwasser von bis zu 97° C, das aus einer Tiefe von 2 200 m gewonnen wird.

In Deutschland wird derzeit an rund 34 Orten Erdwärme für die Warmwasserbereitung und Beheizung von Gebäuden herangezogen. Die erschlossene thermische Leistung betrug Ende 2003 rund 88 MW. Das Hot-dry-Rock-Verfahren wird in einem Forschungsbericht in Soultz-sous-Foret (Oberrheingraben, Frankreich) seit Mitte der 1990er-Jahre intensiv erforscht. Die Bohrtiefe beträgt hier 3 900 m. In Deutschland werden in Bad Urach in Baden-Württemberg und im Vulkangestein der norddeutschen Tiefebene weitere Versuche mit dem Hot-dry-Rock-Verfahren durchgeführt.

Umweltwärme:
Die Erdoberfläche wird durch die Sonneneinstrahlung auf einer bestimmten Temperatur gehalten. Diese Wärmeenergie in Luft, Erdboden, Fluss- und Grundwasser kann über Wärmepumpen zur Raumheizung und Warmwasserbereitung beitragen, indem sie auf ein höheres Temperaturniveau angehoben wird. Wärmepumpen arbeiten dabei nach dem (umgekehrten) Kühlschrankprinzip. Einem im Kreislauf geführten Arbeitsmittel wird Wärme aus der Umgebung zugeführt, wodurch es in die gasförmige Phase übertritt. In einem Verdichter wird das Gas erwärmt, in einem Kondensator kondensiert und dabei nutzbare Wärme freigesetzt. Wärmepumpen benötigen zum Betrieb mechanische Energie, die entweder über Gasmotoren oder elektrische Antriebe bereitgestellt werden muss. Daher können sie nicht vollständig den erneuerbaren Energien zugeordnet werden. Ihre Umweltverträglichkeit, d. h., wie viele Einheiten Wärmemenge pro elektrischer oder mechanischer Energieeinheit erzeugt werden können, muss noch geprüft werden. Gute Bedingungen für dieses als Arbeitszahl bezeichnete Verhältnis liegen vor, wenn sich Werte über 3,5 ergeben. Zur Begrenzung der notwendigen Hilfsenergie werden Wärmepumpen in der Regel mit Niedertemperaturverteilsystemen (zum Beispiel Fußbodenheizung) kombiniert. Zudem ist darauf zu achten, dass in Wärmepumpen keine Arbeitsmittel zum Einsatz kommen, die zu einer Schädigung der Ozonschicht beitragen (z. B. FCKW). Ersatzstoffe sind bereits erprobt und auf dem Markt verfügbar. - In Deutschland sind heute mehr als 70 000 Wärmepumpen in Betrieb.


Charakteristik des erneuerbaren Energieangebotes

Energieflussdichte und Flächenbedarf:

Die Energieflussdichte der erneuerbaren Energien, das heißt die Energiebereitstellungsmöglichkeit bezogen auf die genutzte Fläche, ist meist geringer als bei den herkömmlichen Formen der Energiebereitstellung. Dies führt häufig zu einem spezifisch hohen Flächenbedarf. Solarzellen benötigen unter den in Deutschland vorliegenden Einstrahlungsbedingungen je nach Zellentyp beispielsweise eine Fläche von 3 000 bis zu 10 000 m² für die jährliche Erzeugung von 1 Mio. kWh elektrischer Energie. Der Vergleichswert für ein Braunkohlekraftwerk liegt bei einem Flächenbedarf (Betriebsgelände des Kraftwerks sowie Flächenbedarf für Bergbau und Kohlehalden) bei unter 700 m²/Mio. kWh. Für die Windenergie schwankt der Flächenbedarf je nach Windverhältnissen und Konvertergröße zwischen 250 und 1 500 m²/Mio. kWh. Bei der Wasserkraftnutzung ist der Flächenbedarf mit 3-22 m²/Mio. kWh deutlich niedriger als etwa bei einem Kohlekraftwerk.

Verfügbarkeit und Versorgungssicherheit:

Bei der Betrachtung der Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien ist zwischen den Energieformen zu unterscheiden, die aufgrund der meteorologischen Gegebenheiten ein zeitlich deutlichen Schwankungen unterworfenes Energieangebot aufweisen, und denjenigen, die entweder über eine geringe Schwankungsbreite verfügen beziehungsweise ein flexibles (weil speicherbares) Energieangebot ermöglichen. Zu Ersteren gehören insbesondere die fotovoltaische und die windtechnische Stromerzeugung, die v. a. im Minuten- und Stundenbereich durch ausgeprägte Schwankungen gekennzeichnet sind. Darüber hinaus weist die Stromerzeugung aus Sonnenenergie einen deutlichen Tages- und Jahresgang auf.

Bezogen auf die installierte Leistung führen die Schwankungen im Energieangebot für diese Anlagen zu einer im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken geringeren Absicherung der Stromnachfrage. Die gesicherte Leistung, das heißt der so genannte Kapazitätseffekt liegt für beide Energieformen im Bereich einiger weniger Prozent. Im Gegensatz dazu weist die Wasserkraft eine gesicherte Leistung von 35 bis 70 % auf. Allerdings erhöht sich der Kapazitätseffekt signifikant, wenn man von der Betrachtung einzelner Anlagen abrückt und zum Beispiel Windparks oder sogar den großflächenmäßigen Verbund von Anlagen betrachtet.

Die Versorgungssicherheit der ein wechselndes Energieangebot aufweisenden Stromerzeugungsoptionen kann durch die Installation von Speichersystemen oder die Kombination mit anderen Stromerzeugungseinrichtungen (z. B. Dieselgeneratoren) deutlich erhöht werden. Während Speichersysteme für Strom heute einen großen Aufwand erfordern und zu hohen zusätzlichen Kosten führen, haben kombinierte Solar-Diesel- oder Wind-Diesel-Systeme insbesondere bei der dezentralen Stromerzeugung in nicht elektrifizierten Regionen der Erde eine hohe Bedeutung. Außerdem führen die Kombination unterschiedlicher erneuerbarer Energien und die regionale Verteilung der Anlagen aufgrund der jeweils unterschiedlichen Charakteristik zu spürbaren Ausgleichseffekten des Energieangebots und damit zu einer spezifisch höheren Versorgungssicherheit. In Deutschland speisen heute die meisten Anlagen den erzeugten Strom in das öffentliche Netz ein, das als Puffer für die Angebotsschwankungen wirkt. Die diesbezügliche Grenze der Aufnahmekapazität des bundesweiten Netzes wird auf rund 20 % Anteil fluktuierender Quellen geschätzt. Bis zu diesem Anteil, so die Erwartungen, sind keine großen Speichernotwendigkeiten gegeben.

Das fluktuierende Energieangebot stellt insbesondere für den Lastverteiler der großen Energieunternehmen eine große Herausforderung dar. Mittlerweile setzen alle Unternehmen Prognosesysteme ein, die mit relativ hoher Genauigkeit in der Lage sind, über eine 24-Stunden-, zum Teil auch 72-Stunden-Vorausschau die zu erwartende Windleistung einzuschätzen. Die Energieunternehmen können mit diesen Angaben planen und ihre konventionellen Kraftwerke entsprechend ansteuern. Zur Abdeckung des Prognosefehlers ist ähnlich wie bisher schon üblich, für Fehleinschätzungen bei der Nachfrageprognose schnell verfügbare Regelleistung (zum Beispiel in der Form schnell startbarer Kraftwerke) bereitzuhalten.

Umweltauswirkungen:
Die erneuerbaren Energien können im Vergleich zu den konventionellen Methoden der Strom- und Wärmebereitstellung als vergleichsweise umweltverträglich eingestuft werden. Die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien ermöglicht eine Verringerung der Umweltbelastung sowohl auf globaler Ebene (zum Beispiel Klimaveränderungen, Risiken der Kernenergie) als auch auf lokaler Ebene (z. B. Luftverschmutzung durch lokale Schadstoffbelastung, bergbauliche Schäden und Beeinflussung des Grundwasserhaushaltes durch den Tagebau, Veränderung des Mikroklimas durch Kühlturmschwaden). Als problematisch erweisen sich die zum Teil geringe Energiedichte der einzelnen erneuerbaren Energien und damit ihr spezifisch hoher Flächenbedarf. Für die negativen Auswirkungen der Windenergie wie Lärmbelästigung und Schattenwürfe wurden mittlerweile technische Lösungen gefunden beziehungsweise können genügende Abstandsflächen eine negative Beeinflussung ausreichend begrenzen. Auch die Beeinflussung von Brutverhalten und Vogelflug sowie die Eingriffe in das Landschaftsbild können durch eine optimierte Planung und Einpassung der Anlagen in die örtlichen Gegebenheiten minimiert werden. Letztlich bleibt die Installation eines Windkraftwerks aber ein Eingriff in das gewohnte Landschaftsbild, der von vielen Bürgerinitiativen heute sehr kritisch betrachtet wird. Für die Nutzung der Biomasse ist die lokale Schadstoffbelastung bei der Verbrennung biogener Brennstoffe zu beachten. Kritisch werden auch große Wasserkraftprojekte (zum Beispiel Drei-Schluchten-Staudamm am Jangtsekiang in China) gesehen, die mit massiven Umsiedlungen verbunden und deren ökologische Folgeschäden ungeklärt sind.

Abhilfe für negative Umweltauswirkungen können v. a. technische Neuerungen (zum Beispiel Schadstoffrückhaltesysteme bei der Verbrennung fester biogener Energieträger) und umsichtige Planungen (zum Beispiel Ausweisung von Tabu- und Vorrangflächen für die Windenergie auf lokaler und regionaler Ebene) unter Einbeziehung der beteiligten Akteure schaffen.


Technische Potenziale zur Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland

Die technischen Potenziale beschreiben die Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien, die in Deutschland gegeben sind, wenn alle verfügbaren, das heißt »geeigneten«, Flächen für die Energiebereitstellung herangezogen werden. Sie stellen damit die theoretische obere Grenze der Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien dar und lassen andere Bewertungsfaktoren (insbesondere die Wirtschaftlichkeit, aber auch Fragen der Akzeptanz) zunächst unberücksichtigt. Die technischen Potenziale der Stromerzeugung auf der Basis erneuerbarer Energien können in Deutschland je nach Abschätzung insgesamt die Größenordnung des inländischen Nettostromverbrauchs erreichen. Bezogen auf den Endenergiebedarf an Brennstoffen ermöglichen die Nutzungsoptionen erneuerbarer Energien zur Wärmebereitstellung eine Abdeckung von rund 50 bis 70 %. Damit sind Anteile an der Abdeckung des Primärenergiebedarfs von 45,5 % (Wirkungsgradmethode, die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wird dabei mit dem Faktor I bewertet) beziehungsweise 60 % (Substitutionsmethode) zu erreichen.

Die aufgeführten Potenziale geben die technisch möglichen Erzeugungspotenziale wieder. Die tatsächlich realisierbaren Endenergiepotenziale sind z. B. aufgrund von Transport- und Speicherverlusten, der erforderlichen Anpassung an den Nachfrageverlauf sowie der zum Teil auftretenden konkurrierenden Flächennutzungen (Belegung der Dachflächen mit Solarzellen oder mit Solarkollektoren, Nachfragen nach biogenen Primärenergieträgern für die Stromerzeugung, die Wärmebereitstellung und die Kraftstoffproduktion) sowie wirtschaftlichen Randbedingungen geringer. Andererseits können zukünftige technische Anlagen- und Komponentenverbesserungen zu einer Erhöhung des Potenzials führen.


Wirtschaftlichkeit der Nutzung erneuerbarer Energien

Obwohl der mögliche Beitrag der erneuerbaren Energien zur Minderung der CO2-Emissionen weitgehend anerkannt ist, sind neben strukturellen Problemen (z. B. andauernde Überkapazitäten und fehlende Investitionsanreize in der Stromwirtschaft) v. a. die zum Teil noch vergleichsweise hohen Kosten das wesentliche Hemmnis für ihre verstärkte Nutzung. Die Tabelle 5gibt einen Überblick über die derzeitige Kostensituation der Strombereitstellung.

Im Bereich der Stromerzeugung ist heute v. a. die Wasserkraftnutzung wirtschaftlich. Dies gilt insbesondere für die Reaktivierung und Modernisierung von bestehenden Altanlagen. Auch die windtechnische Stromerzeugung ist derzeit an günstigen Standorten konkurrenzfähig. Bei jahresmittleren Windgeschwindigkeiten von oberhalb 5 m/s liegen die durchschnittlichen Stromgestehungskosten häufig unterhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Einspeisevergütung (rund 8,7 ct/kWh im Jahr 2004). Demgegenüber ist die fotovoltaische Stromerzeugung heute noch um den Faktor 5 bis 10 teurer als eine konventionelle Stromerzeugung. Die Strombereitstellung aus Biogas kann heute vielfach bereits rentabel erfolgen beziehungsweise liegt an der Schwelle der Wirtschaftlichkeit. Auch die Wärmebereitstellung aus biogenen Brennstoffen ist ebenfalls vielfach schon konkurrenzfähig. Die wirtschaftliche Nutzbarkeit solarthermischer Systeme nimmt stetig zu und beschränkt sich nicht mehr nur auf Nischenbereiche (z. B. solare Schwimmbadbeheizung). Biogene Kraftstoffe sind derzeit aufgrund der Steuerbefreiung kostengünstiger als herkömmliche Antriebsstoffe. Zudem ist bei heute durchgeführten Kostenbewertungen der beträchtliche externe Nutzen (vermiedene Umweltschäden) ebenso noch nicht berücksichtigt wie die tendenziell weiter ansteigenden Preise konventioneller Energieträger.

Trotz der bereits in der Vergangenheit erreichten Kostensenkungen (bei der Windenergie haben sich die spezifischen Investitionserfordernisse innerhalb von 10 Jahren halbiert) wird es in Zukunft zu der aus Klimaschutzgründen notwendigen deutlichen Ausweitung der Nutzung von erneuerbaren Energien nur kommen, wenn die Kosten weiter verringert werden können. Die Möglichkeiten dazu sind gegeben. Hierzu bedarf es aber weiterhin einer konsequenten Ausgestaltung der staatlichen Rahmenbedingungen und der Durchführung von Förder- und Markteinführungsprogrammen. Die Bundesregierung hat sich insgesamt ehrgeizige Ausbauziele gesetzt. Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung soll bis zum Jahr 2020 auf 20 % erhöht (gegenüber rund 8 % im Jahr 2003) und bis zum Jahr 2050 ein Primärenergieanteil von 50 % erreicht werden.


Zukünftige Bedeutung der erneuerbaren Energien

Seit Beginn der Industrialisierung wächst der Energieverbrauch stetig an, und zwar deutlich rascher als die Anzahl der Menschen. Wenngleich in einigen Ländern (zum Beispiel Deutschland) Primärenergieverbrauch und Bevölkerungs- beziehungsweise Wirtschaftsentwicklung voneinander entkoppelt werden konnten, gilt dies im Weltmaßstab nicht. Während die Weltbevölkerung von 1870 bis heute um das Vierfache auf 6 Milliarden Menschen stieg, erhöhte sich der Energieverbrauch und damit vor allem der Einsatz der fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas bis zum Jahr 2000 um das Sechzigfache auf derzeit 424 EJ/a (davon 9,2 EJ in Deutschland; 1EJ entspricht einer Trillion Joule, 1kWh umfasst 3 600 kJ). Folgt man den Entwicklungen der letzten Jahre, dann wird sich der Energieverbrauch weltweit weiter erhöhen. Ausgehend von dem heute erreichten Niveau könnte er sich nach Schätzungen des Weltenergierates (englisch World Energy Council, Abkürzung WEC) bis zum Jahr 2050 etwa verdoppeln (»Szenario B«). Andere Prognosen (zum Beispiel von Shell oder vom Wissenschaftlichen Beirat der Bundesregierung für globale Umweltveränderung, WBGU) kommen zu ähnlichen Einschätzungen. Mit einer derartigen Entwicklung könnten insbesondere die Forderungen der Klimawissenschaftler, die sich weltweit im Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) zusammengeschlossen haben, nach einer Halbierung des Ausstoßes von Kohlendioxid (CO2) bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts nicht erfüllt werden. Im Gegenteil, die CO2-Emissionen würden weiter ansteigen und im Jahr 2050 - je nach Randbedingungen - bis zu doppelt so hoch sein wie heute. Eine Begrenzung der hiermit verbundenen Klimaveränderungen auf ein für die Ökosysteme der Erde verträgliches Maß wäre dann nicht mehr möglich.

Wie zahlreiche Analysen heute zeigen, ist eine derartige Entwicklung grundsätzlich aber noch umkehrbar. Die Vermeidung katastrophaler globaler Klimaveränderungen und der Umstieg in ein risikoarmes und dauerhaftes Energiesystem erfordern jedoch eine Strategie der forcierten Effizienzsteigerung und die konsequente Markteinführung erneuerbarer Energien. In seinem »Szenario C1« hat der Weltenergierat Ende der 1990er-Jahre skizziert, wie eine langfristige Strategie des Klimaschutzes auch dann noch möglich ist, wenn mittelfristig auf die Nutzung der Kernenergie verzichtet wird. Die Umsetzung dieser Strategie wird vom WEC als ebenso realisierbar eingeschätzt wie die anderen von ihm beschriebenen Szenarien. Aus ökonomischer Sicht weist das risikominimierende WEC-Szenario C1 sogar eher Vorteile auf.

Der Anteil der erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch, der im Vergleich zu den Trendbedingungen außerdem durch die Durchführung umfangreicher Energiesparmaßnahmen deutlich reduziert werden muss, liegt danach nach der statistischen Zuordnung des WEC ausgehend von 17,7 % im Jahr 1995 im Jahr 2020 bei 21 % und im Jahr 2050 bei knapp 40 %. Langfristig, das heißt etwa bis zum Ende diesen Jahrhunderts muss er auf 80 % steigen, um die globale Erwärmung in tolerablen Grenzen halten zu können. Einige jüngere Untersuchungen (zum Beispiel das Szenario »Solare Energiewirtschaft« des Deutschen Forschungszentrums für Luft- und Raumfahrt) gehen davon aus, dass eine derartige Steigerung unter günstigen Bedingungen auch schon schneller zu erreichen sein dürfte. Im Gegensatz dazu erhöht sich der Anteil der erneuerbaren Energien an der Bedarfsdeckung unter Trendbedingungen nur geringfügig gegenüber dem heutigen Niveau (rund 22,2 % im »Szenario B« des WEC im Jahr 2050). Die Realisierbarkeit eines derartigen Prozesses wurde auch für Deutschland in verschiedenen Szenarioanalysen beschrieben. In dem für das Umweltbundesamt entwickelten Nachhaltigkeitsszenario wird z. B. dargestellt, dass nicht nur unser Energiebedarf bis zum Jahr 2050 um rund 40 % gesenkt werden kann, sondern dass die verbleibende Energienachfrage auch zu mehr als 40 % dann durch den Einsatz erneuerbarer Energien gedeckt werden kann. Nur dann wird es gelingen, die Vorgabe der Klima-Enquete-Kommissionen des Deutschen Bundestages zu erfüllen, nämlich den CO2-Ausstoß bis zur Mitte dieses Jahrhunderts in Deutschland um 80 % zu reduzieren.

Grundsätzlich gilt in technischer sowie in ökonomischer Hinsicht: Die forcierte Erhöhung der Umwandlungswirkungsgrade auf der Nachfrage- und Angebotsseite sowie die Verringerung des Nutzenergiebedarfs bei der Bereitstellung von Energiedienstleistungen (z. B. durch Wärmedämmung) schafft für die erneuerbaren Energien den erforderlichen Handlungsspielraum und reduziert damit auch die Kosten sowohl für den Einsatz heute noch teurer Technologien als auch die damit verbundenen Infrastrukturmaßnahmen (zum Beispiel Anschluss der Offshorewindenergie an das Verbundnetz). Umgekehrt kann auch der verstärkte Ausbau der erneuerbaren Energien vor Ort zu einer Effizienzsteigerung beziehungsweise zu einer Energieeinsparung beim Anwender führen. Dies haben empirische Untersuchungen z. B. für die Installation von Fotovoltaikanlagen in Deutschland nachgewiesen.

Die technischen Potenziale für den erforderlichen Ausbau der erneuerbaren Energien sind hoch genug. Ihre Ausschöpfung scheitert heute aber noch an einer Vielzahl von strukturellen, ökonomischen und institutionellen Hemmnissen. Diese können mittelfristig nur über eine konsequente Energie- und Klimaschutzpolitik überwunden werden, indem sektor- und zielgruppenspezifische Markteinführungs-, Anreiz-, Informations-, Beratungs- und Weiterbildungsprogramme für erneuerbare Energien und Energieeinsparung aufgelegt werden, die in einem effektiven Klimaschutzpfad untrennbar zusammengehören. Den erneuerbaren Energien kann damit sowohl technologisch als auch ökonomisch zum Durchbruch und Deutschland zu einer Spitzenposition in diesem Technologiebereich verholfen werden. Dabei steht Deutschland (neben den anderen Industrieländern) auch in der Verantwortung gegenüber den Ländern des Südens, die aufgrund der Klimaproblematik ihren zukünftigen Energieverbrauch zu wesentlichen Teilen auf der Basis erneuerbarer Energien decken müssen. Dies werden sie nur dann tun können, wenn die Einsatzreife, Modernität und Finanzierbarkeit dieser Techniken in den Industrieländern demonstriert wurde.

Für Deutschland ergibt sich hierdurch die Chance, sich international eine gute Ausgangsbasis für die Erschließung dieser Zukunftsmärkte zu sichern und zusätzliche qualifizierte und innovative Arbeitsplätze zu schaffen. Bis heute sind in diesem Wirtschaftszweig etwa 130 000 Arbeitsplätze geschaffen worden. Damit sind die erneuerbaren Energien heute schon mit mehr Beschäftigten verbunden als etwa Kernenergie- oder Braunkohlewirtschaft. Diese Chancen werden derzeit von der Energiepolitik und der Energiewirtschaft zwar verstärkt, aber für das Erreichen der gesetzten Ziele noch nicht ausreichend wahrgenommen.

(c) Brock-$-AU$ 007

Diesen Text als PDF downloaden

Kommentare zu "Leid & Freud - REICH"

Möchten Sie dem Autor einen Kommentar hinterlassen? Dann Loggen Sie sich ein oder Registrieren Sie sich in unserem Netzwerk.