Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis   4

Tabellenverzeichnis   5

Abk  ürzungsverzeichnis  6

1  Einleitung  7

1.1  Zielsetzung und Fragestellung der Arbeit.  7

1.2  Aufbau der Arbeit  8

2  Begriffsabgrenzung.  9

2.1  Fossile / nicht regenerative Energien und Atomkraft  9

2.1.1  Erdöl  9

2.1.2  Erdgas  10

2.1.3  Kohle  11

2.1.4  Atomkraft  12

2.2  Erneuerbare / regenerative Energien  13

2.2.1  Windenergie  14

2.2.2  Sonnenenergie  15

2.2.3  Wasserenergie.  16

2.2.4  Meeresenergie.  18

2.2.5  Geothermie  18

2.2.6  Bioenergie  19

3  Allgemeine Grundlagen der Energiepolitik.  20

3.1  Ziele der Energiepolitik.  20

3.2  Rahmenbedingungen für den Einsatz von energiepolitischen  

Instrumenten.................................................................................................   23

3.3  Instrumente der Energiepolitik.  25

3.3.1  Monetäre Instrumente.  27

3.3.1.1  Ausschreibungsmodelle  28

3.3.1.2  Einspeisevergütungen.  29

3.3.1.3  Quotenmodelle ohne und mit Zertifikationshandel  30

3.3.1.4  Ökologische Finanzreformen  32

2

3.3.1.5  Förderung fossiler Energien mit verringerten Emissionen.  34

3.3.1.6  Investitionskostenzuschüsse für Privathaushalte  34

3.3.1.7  Vergünstigte Darlehen für gewerbliche Investoren.  35

3.3.1.8  Das Erneuerbare-Energie-Gesetz (EEG) als Modell.  36

3.3.2  Ordnungsrechtliche Instrumente.  36

3.3.3  Flankierende Maßnahmen.  37

3.3.4  Bewertung ausgewählter Förderinstrumente  38

4  Dominanz fossiler Energieträger am Beispiel von Erdöl  43

4.1  Globale Erdölreserven / Ressourcen und deren Verteilung  43

4.2  Gewinnungskosten sowie Preisbildung und- entwicklung des Erdöls  45

4.3  Abhängigkeit des Industriestaates Deutschland vom Erdöl.  49

4.4  Zukünftige Entwicklung und Probleme der weltweiten Erdölförderung  51

5  Chance für erneuerbare Energien am Beispiel von Windenergie  52

5.1  Nutzung der Windenergie in Deutschland  52

5.2  Stromgestehungs-Kosten und Preisentwicklung für Windenergie.  54

5.3  Zukünftige Entwicklung und Probleme der Windenergie-Nutzung  56

6  Europäische Energiepolitik im Rahmen der internationalen Klimapolitik  59

6.1  Internationale Klimapolitik  59

6.2  Europäische Energie-(Außen)politik.  61

6.3  Anforderungen an die künftige Energiepolitik.  64

7  Ökonomische Realität im Konflikt zu energiepolitischen Ambitionen.  66

8  Fazit  69

Anhang   71

Literaturverzeichnis   75

3

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Funktionsweise eines Druckwasserreaktors.  

Abbildung  2: Bestandteile einer Windkraftanlage  

Abbildung  3: Energiepolitisches Dreieck  

Abbildung  4: Instrumente zur Förderung von erneuerbaren Energien am  

Beispiel  von Ökostrom  

Abbildung  5: Funktionsweise preisorientierter Fördermodelle  

Abbildung  6: Funktionsweise mengenorientierter Fördermodelle.  

Abbildung  7: Dominierende Instrumente zur Förderung erneuerbarer Energien  

in  der EU  

Abbildung  8: Bewertung der Umsetzbarkeit von Förderinstrumenten  

Abbildung  9: Regionale Verteilung des Gesamtpotenzials vom Erdöl 2007.  

Abbildung  10: Aufsuchungs- und Entwicklungskosten, Förderkosten und  

spezifische  Gesamtgewinnungskosten von FRS-Gesellschaften.  

Abbildung  11: Rohöl-Weltmarktpreise in den Jahren 2008,2009,2010.  

Abbildung  12: Anteile an der Rohölversorgung Deutschlands in  

Abbildung  13: Übersicht und Prognose zur weltweiten Ölförderung.  

Abbildung  14: Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland.  

Abbildung  15: Installierte Leistung Windenergieanlagen Off- und Onshore  

Abbildung  16: Höhe der Stromerzeugungskosten in Deutschland nach  

Energietr  ägern.  

Abbildung  17: Prognose des Primärenergieverbrauchs in Europa im  

Jahresvergleich  2007 und 2035  

4

Tabellenverzeichnis   

Tabelle 1:  Arten von Wasserkraftwerken.  17

Tabelle 2:  Ziele der Energiepolitik  23

Tabelle 3:  Klassifizierung der preis- und mengenorientierten Fördermodelle.  28

Tabelle 4:  Darstellung von direkt- und indirekt wirkenden Instrumenten  37

Tabelle 5:  Vergleich unterschiedlicher Bewertungen an Erdöl 2007  45

Tabelle 6:  Spezifische Aufsuchungs- und Entwicklungskosten, sowie  

Gesamtgewinnungskosten  für FRS-Gesellschaften  47

Tabelle 7:Stärken-Schwächen  Analyse (SWOT) von Windkraftanlagen  58

5

Abkürzungsverzeichnis

AEUV Vertrag über die Arbeitsweise der Europäischen Union BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe BMU Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BNK BNK Petroleum Inc. International tätiges Energieunternehmen welches sich auf die Produktion von Shale Gas konzentriert BP British Petroluem, international tätiges Energieunternehmen mit Hauptsitz in London CCS Carbon Dioxide Capture and Storage, die Abscheidung von CO 2 in

CSP Concentrated Solar Power EEG Erneuerbare-Energie-Gesetz EnBW Energie Baden-Württemberg AG ist ein börsennotiertes Energie-versorgungsunternehmen mit Sitz in Karlsruhe E.ON die Holding eines Energiekonzerns mit Sitz in Düsseldorf EU Europäische Union EWG Energy Watch Group GuD Gas- und Dampfturbinen GUS Gemeinschaft Unabhängiger Staaten LNG Liquefied Natural Gas OECD Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung OGJ Oil & Gas Journal OPEC Organization of Petroleum Exporting Countries ORC Organic Rankine Cycle Verfahren des Betriebs von Dampfturbinen mit einem anderen Arbeitsmittel als Wasserdampf ppm Parts per million (zu Deutsch „Teile von einer Million“) RWE bis 1990 Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG mit Haupt-

SER Strategic Energy Review

6

1 Einleitung

1.1 Zielsetzung und Fragestellung der Arbeit

„Die Mehrkosten für erneuerbare Energien von heute sind gesicherte Energie, vermiedene Umweltschäden und niedrige Energiekosten von morgen.“ ¹ Nicht nur seitens der Wissenschaft, sondern auch der Politik werden die derzeit bestehenden Strukturen, gründend auf einer zentralistischen Energieversorgung mit fossilen Brennstoffen, angezweifelt. Deshalb erscheint es offensichtlich, dass in naher Zukunft fundamentale Veränderungen vorgenommen werden im Hinblick auf eine umweltbewusstere Handlungsweise. ² Aus diesem Grund ist es unbedingt notwendig, die Energiepolitik so zu gestalten, dass im Rahmen des energiepolitischen Dreiecks neben der Gewährleistung der Umweltverträglichkeit auch noch die Versorgungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit aufrechterhalten bleiben. Es ist allerdings ungewiss, ob die Versorgungssicherheit langfristig garantiert werden kann, da manche fossile Energieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle) in nur wenigen und zum Teil politisch unsicheren Regionen vorkommen. Darüber hinaus ist die Gewährleistung eines gemeinsamen Zugangs zu Rohstoffquellen für alle Wettbewerber eine politische Herausforderung. Um diesem und anderen Risiken entgegenzuwirken, versucht man den Anteil der erneuerbaren Energieträger am gesamten Primär-Energieverbrauch auszubauen. Die künftige Entwicklung der einzelnen erneuerbaren Energieträger hängt davon ab, ob ordnungspolitische und andere Maßnahmen es möglich machen, eine wettbewerbskonforme Marktdurchdringung zu erreichen. Aus Gründen des Klimaschutzes ist eine wirtschaftliche Förderung von erneuerbaren Energien zu empfehlen. Fraglich ist jedoch, inwieweit alle erneuerbaren Ressourcen eine ökonomisch tragfähige Energieversorgung künftig sicherstellen können. ³ Im Mittelpunkt der Analyse stehen folgende Forschungsfragen: Wie wird die bevor-

¹ Scheer H.,Kampagne erneuerbare Energie statt Atomkraft,

http://www.eurosolar.de/de/images/stories/pdf/Kampagne_Erneuerbare_statt_Atomkraft_sep04.

pdf (Stand: 24.10.2010)

² Vgl. Geitmann S., Erneuerbare Energie, 2005, S. 11.

³ Vgl. Schwanhold E. / Kummer B., Energiepolitik, 2006 S. 24f.

7

stehende Entwicklung ausgewählter fossiler Brennstoffe und erneuerbarer Energieträger aussehen?

Mithilfe welcher energiepolitischen Rahmenbedingungen, Instrumente und Maßnahmen ist diese Entwicklung zu steuern, um die vorgegebenen Ziele zu erreichen?

1.2 Aufbau der Arbeit

Bevor die aufgeworfenen Fragen beantwortet werden können, sind die einzelnen Energieträger erst einmal ihrer Art nach zu differenzieren. In den Blickpunkt rücken die fossilen Energieträger, wobei der Hinweis von Aufschluss ist, dass Uran zwar nicht dazu gehört, aber ebenso wenig ein regenerativer Energieträger ist, womit Uran unter den Energieträgern eine Sonderstellung einnimmt. Danach sind die erneuerbaren Energieträger zu beleuchten. Um einen theoretischen Einblick in die Energiepolitik zu gewinnen, wird diese zu definieren sein, was eine Beschäftigung mit deren Zielen, Rahmenbedingungen, Instrumenten und Maßnahmen mit einschließt. Die Bewertung der ausgewählten Instrumente wird ebenfalls Gegenstand der Debatte sein. Daraufhin ist die dominierende Rolle der fossilen Brennstoffe im Allgemeinen und des Erdöls im Besonderen zu erörtern. Abgesehen von der Darstellung der Kosten und Preise als auch der Nutzung des Erdöls in Deutschland, ist ein erstes Fazit in Hinblick auf Problematik und künftige Entwicklung zu ziehen. Es folgt die Windenergie, die wie das Erdöl nach ähnlichen Gesichtspunkten unter die Lupe zu nehmen sein wird. Anzumerken bleibt, dass aufgrund der mangelnden Detailrecherche in Bezug auf jede einzelne Energiequelle der Anspruch auf eine allumfassende Betrachtung entfallen muss. Dann ist die europäische Energiepolitik samt ihren Strategien, Zielen und Maßnahmen zu skizzieren und zwar nicht alleine im Rahmen der globalen Klimapolitik, sondern ebenso im Fokus des Kyoto-Protokolls.

Den Abschluss bildet eine kritische Betrachtung der Energieversorgung im Spannungsfeld von politischen Vorgaben und unternehmerischen Zielen.

8

2 Begriffsabgrenzung

2.1 Fossile / nicht regenerative Energien und Atomkraft

„Fossile Energieträger sind das Produkt von Ablagerungen organischen Pflanzenmaterials unter Überschichtung mit anorganischen Erdkrustenmaterialien. Abhängig von der Ablagerungsgenese und der weiteren erdgeschichtlichen Umwandlung, die im Wesentlichen durch Bedingungen wie Temperatur und Druck geprägt wurden, entstanden Lagerstätten.“ ⁴ Dahingegen ist die im Atomkraftwerk produzierte Energie nichtfossilen Ursprungs. Denn Uran, dessen heute bekannten und erfassten Vorkommen für mindestens 200 Jahre reichen ⁵ , ist, was seine Entstehung anlangt, anderen Ursprungs. Doch ist dieser Energieträger auch nicht den erneuerbaren Energien zuzurechnen. Energie, gewonnen aus Uran, ist, wie eingangs zitiert, weder fossiler noch regenerativer Natur.

2.1.1 Erdöl

Wie beim Erdgas sind die Ölvorkommen vom Land und vom Wasser aus über Bohrplattformen erreichbar. Das Erdöl befindet sich bis zu 3000 Meter unter der Erdoberfläche. In der Lagerstätte entsteht Gebirgsdruck, der zusätzlich verstärkt wird durch dort enthaltene Kohlenwasserstoffe in Form von Gas. Mithilfe dieser Drücke wird das Öl an die Oberfläche getrieben. In den meisten Lagerstätten wird Öl nach diesem primären Prinzip (Primärförderung) zu Tage gefördert. Wenn der Druck in der Lagerstätte allerdings zu niedrig ist, muss man ihn erst erzeugen. Das geschieht durch künstliches Einpumpen von Wasserdampf oder Kohlendioxid. In diesem Fall spricht man von Sekundärförderung. Wenn Chemikalien noch dazu zu gegeben sind, um die Viskosität des Erdöls zu vermindern, spricht man von Tertiärförderung. Erdöl ist ein komplexes Gemisch diverser Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Molekülgröße. Sie sind entweder ketten- oder ringförmig strukturiert. Hier greift die Gesetzmäßigkeit, wonach der Verarbeitungsaufwand mit dem Anteil der längeren Ketten steigt, weil dadurch

⁴ Rebhan E., Energiehandbuch, 2002, S. 112.

⁵ Vgl. Altner G., Ökologie, 2006, S. 150.

9

auch das Gewicht des Erdöls steigt. Leichte Rohöle sind auf dem Weltmarkt deshalb begehrt und entsprechend teurer. Beispiele für leichte Öle sind die Qualität Brent der Nordsee oder Arabian Light Spezifikation aus Saudi Arabien. Rohöl an sich bietet technisch gesehen nur geringe Einsatzmöglichkeiten, erst in der Raffinerie werden aus Rohöl verwendungsfähige Produkte hergestellt. ⁶ Erdöl wird überwiegend als Brenn- und Kraftstoff eingesetzt, aber auch in der chemischen Industrie findet Erdöl Eingang zur Herstellung von Kleidung, Farben, Lebensmitteln, Dünger, Plastik, Baustoffen, Medikamenten etc. 7

2.1.2 Erdgas

Erdgas sowie Erdöl sind vor etwa zwei bis dreieinhalb Milliarden Jahren ent-standen. Am einstigen Entstehungsprozess beteiligt waren winzige Meereslebewesen, die man als tierisches und pflanzliches Plankton bezeichnet. Als diese Mikroorganismen abstarben, lagerten sie sich auf dem Grund flacher Meere ab. Im Laufe der Zeit schoben Flüsse Sand und Gebröckel darüber, so dass keine Luft mehr an das abgestorbene Plankton gelangen konnte. Dadurch entwickelte sich so genannter Faulschlamm. Dieser Faulschlamm verwandelte sich allmählich in Erdöl- und Erdgasmuttergestein. Bakterien haben die dort eingeschlossenen und abgestorbenen Kleinstlebewesen zersetzt. Genauso wie bei der Kohle dringt das Muttergestein durch weitere Überlagerungen von Gesteinsmaterial in größere Tiefen vor, wo hohe Temperatur und Druck dazu führen, dass sowohl Erdöl als auch Erdgas aus dem Muttergestein hinaus gepresst werden und nach oben steigen bis sie schließlich auf eine undurchlässige Gesteinsschicht, das Speichergestein, stoßen. Hier sammeln sich das begehrte Öl und Gas. 8

Genauso wie die Lagerstätten des Öls werden die des Erdgases sowohl Ons-hore als auch Offshore erschlossen. Große Lagerstätten befinden sich beispielsweise in Sibirien als auch in der Nordsee vor Norwegen. Eine weitere Pa-

⁶ Vgl. Wagner H.J., Energien des 21. Jahrhunderts, 2007 S. 41f.

⁷ Vgl. Mineralienatlas (Hrsg.), Einsatzgebiet Erdöl,

http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Erd%C3%B6l (Stand: 05.09.2010)

⁸ Vgl. Entstehungsförderung, http://www.erdgas.info/erdgaswissen/entstehungfoerderung

(Stand: 04.09.2010)

10

rallele zwischen Erdöl und Erdgas besteht darin, dass sie aus den gleichen Teufen gefördert werden. Mithilfe von dem in den Lagerstätten herrschenden Druck steigt das Erdgas an die Oberfläche. Rohgas ist von unterschiedlicher Qualität und kann ähnlich wie Erdöl nicht unmittelbar vom Endverbraucher genutzt werden. ⁹ Man unterscheidet zwischen Naturgasen auf der einen Seite, dazu zählen Erdöl-, Gruben- und Klärgas, sowie verarbeiteten Gasen auf der anderen Seite, zu denen Raffinerie-, Flüssig-, Kokerei-, Hochofen- und Stadtgas gehören. Erdgas kommt jedoch die größte Bedeutung zu. 10

2.1.3 Kohle

Die Qualität der Kohle ist abhängig von Alter und Lagerstätte. Den Unterschied machen die beiden großen Gruppen der Braun- und Steinkohle aus. Braunkohle ist, wie ihr Name schon sagt, braun, darüber hinaus jünger als Steinkohle und nur in wenigen Regionen der Welt zu finden wie beispielsweise in Deutschland, das über große Braunkohlevorkommen verfügt. In manchen Gebieten liegt die Braunkohle bis zu 150 m tief unter der Erde. ¹¹ Die Beschaffenheit von Braunkohle kann je nach Herkunft und Flöz variieren. Braunkohle besteht zu etwa 55 % aus Wasser, 5 % aus Asche und 40 % aus Reinkohle. Die wasser- und aschefreie Rohkohle besteht zu ca. 60% aus Kohlen-, Wasser-, Stick- und Sauerstoff. Im Vergleich zu anderen fossilen Energieträgern hat Braunkohle einen geringeren Heizwert, weil sie viel Wasser enthält. ¹² Abgebaut wird mit großem Baggergerät. Transportiert aus dem Tagebau wird sie größtenteils auf Bandstraßen und kommt auf direktem Wege in die Kraftwerke. ¹³ Wie bereits erwähnt, ist Steinkohle entstehungsgeschichtlich älteren Datums. Es gibt verschiedene Sorten mit entsprechenden Eigenschaften. Der durchschnittliche Heizwert beträgt etwa das 2,5-fache von Braunkohle. Die Vorkommen der Steinkohle in den USA und Australien sind bezogen auf Größe und

⁹ Vgl. Wagner H. J., Energien des 21. Jahrhunderts, 2007, S. 45.

¹⁰ Vgl. Schiffer H. W., Energiemarkt Deutschland, 2002, S. 140.

¹¹ Vgl. Wagner H. J., Energien des 21. Jahrhunderts, 2007, S. 38.

¹² Vgl. Beschaffenheit Braunkohle, http://www.braunkohle-wissen.de/bwissen03.html

(Stand: 03.09.2010)

¹³ Vgl. Wagner H. J., Energien des 21. Jahrhunderts, 2007, S. 39.

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Flözdicke vergleichbar mit denen der deutschen Braunkohle. Die importiere Steinkohle hat auf dem europäischen Markt gegenüber der in Europa geförderten Steinkohle einen erheblichen Preisvorteil. Dadurch dass in Deutschland die Kohle bis zu 1700 m tief unter der Erdoberfläche liegt und die Flöze deshalb nur schwer zugänglich sind, ist ihr Abbau vergleichsweise kompliziert. Mithilfe hochentwickelter Mechanisierung jedoch konnten in Deutschland große Mengen gefördert und damit die Lohnkosten zur Deckung gebracht werden. Dennoch ist es ökonomisch günstiger, Steinkohle zu importieren als hierzulande abzubauen. Folge ist hoher politischer Druck auf den Steinkohlebergbau, was dazu führt, dass langfristig die Reduzierung der Fördermenge auf 16 Mio. Tonen pro Jahr angestrebt wird. 14

2.1.4 Atomkraft

Durch Spaltung von Atomkernen und Beschuss mit Neuronen kann aus Kernkraft Strom erzeugt werden. Das radioaktive Schwermetall Uran, das aus uranhaltigem Erz gewonnen wird, dient als atomarer Brennstoff. ¹⁵ „Natururan enthält zu 99,3 Prozent das Uranisotop 238, das nicht spaltbar ist, und zu 0,7 Prozent spaltbares Uran 235. Das Uran 235 wird physikalisch vom Uran 238 getrennt, zum Beispiel in schnell rotierenden Gaszentrifugen.“ ¹⁶ Für die Herstellung von Brennelementen für Reaktoren müssen Uran 235 und Uran 238 wieder gemischt werden. Das Ergebnis ist angereichertes Uran, dessen Anteil an Uran 235 zwei bis vier Prozent beträgt. Erst danach wird eine Kettenreaktion von Kernspaltungen möglich. Uran 238 ist der wesentliche Bestandteil des Natururans und nicht spaltbar. Allerdings bildet es das Grundmaterial für die Herstellung von Plutonium, das selbst auch wieder spaltbar ist. ¹⁷ Die Voraussetzung für die Spaltung von Atomkernen ist geschaffen. Aus der resultierenden Energie wird Strom produziert. Vergleichbar mit einem Kochtopf in der Küche wird im Atomkraftwerk durch die freiwerdende Spaltenergie Wasser

¹⁴ Vgl. Wagner H. J., Energien des 21. Jahrhunderts, 2007, S. 40.

¹⁵ Vgl. Preuß O., Energie, 2005, S. 167.

¹⁶ Preuß O., Energie, 2005, S. 167.

¹⁷ Vgl. ebenda, S. 167.

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aufgeheizt. Dabei entsteht heißer Dampf, der unter enormem Druck steht und an eine Turbine weitergeleitet wird, die sich darauf zu drehen beginnt und dadurch einen mit ihr verbundenen Generator beschleunigt. Im Generator fließt schließlich Strom, welcher über das Netz zu den Verbrauchern gelangt. ¹⁸ Den Prozess der Energieerzeugung eines Druckwasserreaktors schematisiert Abbildung 1.

Quelle: http://www.greenpeace.de/themen/atomkraft/atomkraftwerke/artikel/wie_funktioniert_

ein_akw/ansicht/bild/ (Stand: 07.09.2010)

2.2 Erneuerbare / regenerative Energien

„Regenerative Energien, auch erneuerbare Energien genannt“ ¹⁹ , sind Energiequellen, die in der Natur vorkommen und aus menschlicher Perspektive betrachtet unendlich sind. ²⁰ Sonnenenergie ist die wichtigste der drei Hauptenergiequellen: Geothermie, Gezeitenkraft und solare Strahlung. Sie garantiert sowohl heute als auch in Zukunft die Bereitstellung der benötigten Nutzenergie-formen. ²¹ Solarthermische Kraftwerke und Solarzellen erzeugen aus Sonnenlicht elektrischen Strom. Solarkollektoren sorgen für Wärme in Privathaushalten, beim Gewerbe und in der Industrie. Ebenso gewinnt man aus Wind und Wasser

¹⁸ Vgl. Funktionsweise Druckwasserreaktor, http://www.kernenergie.ch/de/akw-

technik.html#anchor_JOEVUC (Stand: 05.09.2010)

¹⁹ Umweltdatenbank (Hrsg.), Regenerative Energie,

http://www.umweltdatenbank.de/lexikon/regenerative_energie.htm (Stand: 18.09.2010)

²⁰ Vgl. Wagner H. J., Energien des 21. Jahrhunderts, 2007, S. 49.

²¹ Vgl. Hennicke P. / Müller M., 2005, Weltmacht, S.173.

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Strom. (Anzumerken ist, dass Kapitel 5. der Windenergie eine gesonderte Darstellung zukommen lässt)

Die aus dem Erdinneren kommende Geothermie wird genutzt für Beheizung und Erzeugung von Strom. Mithilfe der Verbrennung der Biomasse kann man diese in gasförmige oder flüssige Brennstoffe umwandeln. ²² Wesentlich für den Ausbau der natürlichen Energien ist die Frage, inwieweit sich diese effizient vermarkten lassen, also die Frage nach deren Wirtschaftlichkeit.

Nachstehend sind die wichtigsten regenerativen Energiequellen im Einzelnen zu erläutern.

2.2.1 Windenergie

Die hierfür erforderliche Windenergieanlage wandelt die Strömungsenergie des Windes in elektrische Energie um. Ein Rotor bzw. Windrad wird von der zuströmenden Luft in Drehung versetzt. ²³ Wenn der Wind beispielsweise eine Geschwindigkeit von 2 m/s erreicht, empfängt der Computer ein Signal, der die Anlage nach dem Wind ausrichtet. Der Wind übt nun Druck auf die Blätter aus und der Rotor setzt sich in Bewegung, da die Aerodynamik des Profils der Blätter sowohl Überdruck als auch Unterdruck erzeugt. Eine Antriebswelle verbindet den Rotor mit einem mehrstufigen Getriebe, um die Rotordrehzahl an die Drehzahl des Generators anzupassen. Vorausgesetzt die Drehzahl des Generators erreicht die für die Stromerzeugung benötigte Leistung, wird dieser auf Netzbetrieb geschaltet und der gewonnene Strom ins Energieversorgungs-Netz eingespeist. Abhängig vom Typ der Anlage kann eine entsprechende Nennleistung bei Windgeschwindigkeiten zwischen 11m/s und 15 m/s erreicht werden. ²⁴ In Abbildung 2 sind die Bestandteile einer Windkraftanlage detailliert aufgezeigt.

²² Vgl. ebenda S. 173.

²³ Vgl.Hennicke P. / Bodach S., Energie Revolution, 2010, S. 79.

²⁴ Vgl. Funktionsweise Windenergieanlage, http://www.energieroute.de/wind/wind2.php

(Stand: 07.09.2010)

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Abbildung 2: Bestandteile einer Windkraftanlage

Quelle: http://asgnawi10.wikispaces.com/file/view/Windkraftanlage.gif/75243255/

Windkraftanlage.gif (Stand: 08.09.2010)

2.2.2 Sonnenenergie

Sonnenstrahlung kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden. Beispielsweise solarthermische Kraftwerke können nur bei direkter Sonneneinstrahlung arbeiten, weshalb sie in sonnenreichen Gebieten gebaut werden. In weniger sonnenreichen Ländern können Solarkollektoren und photovoltaische Stromerzeugung die benötigte Wärme bereitstellen. Das Funktionsprinzip einer Solarzelle beruht auf dem photovoltaischen Effekt und sorgt für die Umwandlung von Licht in Strom. ²⁵ Unterschiedliche Halbleitermaterialien werden zu einer Solarzelle zusammengefasst. Die Hauptfunktion der Halbleitermaterialien und deren Stoffe bestehen in der Zunahme ihres Isolationsvermögens bei tiefen Tempera- ²⁵ Vgl.HennickeP. / Bodach S., Energie Revolution, 2010, S. 70.

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turen während der Erzeugung von Elektrik, wenn Licht oder Wärme zugeführt werden. Eine Solarzelle besteht überwiegend aus Silizium. Das ist insofern vorteilhaft, als Silizium als zweithäufigstes Element in großen Mengen im Erdinneren verfügbar und seine Verarbeitung nicht umweltschädlich ist. ²⁶ Die Photovoltaik-Zelle hat mindestens vier Schichten, wobei die positiv- bzw. negativleitenden Schichten (p-Schicht und n-Schicht) nur aus einem Halbleiter bestehen. Die Herstellung einer Solar- bzw. Photovoltaik-Zelle erfordert eine Dotierung des Halbleitermaterials. Der Typ des Dotierstoffes entscheidet über die Art und Größe der Leitfähigkeit des Halbleiters. In der Solarzelle eingebaute Halbleiter aus Metall ermöglichen das Abgreifen der gewonnen Spannung. Durch den endgültigen Endverbrauch schließt sich ein Stromkreis von selbst, wobei Gleichstrom fließt, der gemessen werden kann. ²⁷ Abbildung 3 veranschaulicht vereinfacht die Funktionsweise einer Solarzelle:

Abbildung 3: Prinzip einer Solarzelle

Quelle: http://www.sotech.de/images/solarzelle.jpg (Stand: 08.09.2010)

2.2.3 Wasserenergie

Von allen Arten der erneuerbaren Energien ist die Ausbeutung der Wasserkraft die herkömmlichste Variante. Heutzutage dient sie primär der Erzeugung von

²⁶ Vgl. Molitor P., Photovoltaik-Anlagen, 2009, S. 35.

²⁷ Vgl. ebenda S. 36.

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