Wirtschaftliche Perspektiven der Offshore - Windenergie

DIPLOMARBEIT
(mit drei Monaten Bearbeitungsdauer)
zur Erlangung des Grades eines Diplomökonom
am Fachbereich Wirtschafts- und Sozialwissenschaften
der Universität Lüneburg

eingereicht von

Björn Falenski

Hamburg, 29.11.2001

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis ... IV
Abkürzungsverzeichnis ... V

1. Einleitung ... 1

2. Rechtliche Faktoren ... 3
2.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ... 4
2.1.1 Vergütung von Offshore - Windenergie durch das EEG ... 4
2.1.2 Notwendigkeiten für die Vergütung durch das EEG ... 5
2.2 Förderung regenerativer Energien in anderen Ländern ... 5
2.2.1 Vergütung in Spanien ... 5
2.2.2 Vergütung in Großbritannien ... 6
2.2.3 Vergleich der Vergütungsmethoden ... 7
2.3 Sicherheit der Fördergesetze ... 8
2.3.1 Position der EU ... 8
2.3.2 Positionen in Deutschland ... 9
2.3.3 Kyoto - Ziele der EU und Deutschland ... 10
2.4 Liberalisierung des Strommarktes ... 10
2.5 Genehmigungsvorschriften in Deutschland ... 12

3. Betriebswirtschaftliche Betrachtung ... 13
3.1 Nötige Investitionen und Kosten von Offshore - WEA ... 14
3.1.1 Kosten für Windkraftanlagen ... 14
3.1.2 Kosten für Fundamente ... 16
3.1.2.1 Monopile - Fundament ... 16
3.1.2.2 Tripod - Fundament ... 17
3.1.2.3 Jacket - Fundament ... 18
3.1.2.4 Analyse der Fundamentskosten ... 19
3.1.3 Kosten für Netzanbindung ... 19
3.1.3.1 Interne Verkabelung des Windparks ... 20
3.1.3.2 Externe Verkabelung des Windparks ... 21
3.1.4 Planungskosten ... 23
3.2 Wind als Faktor der Wirtschaftlichkeit ... 24
3.2.1 Volllaststunde ... 24
3.2.2 Windpotenzialbestimmung ... 26
3.2.3 Beständigkeit der Jahresenergieerträge ... 26
3.3 Kapitalverzinsung ... 27
3.3.1 Was bedeutet "wirtschaftlich"? ... 28
3.3.2 Interne Zinsfuß - Methode ... 28
3.3.3 Kapitalwert-Methode ... 29
3.3.4 Eignung der verschiedenen Methoden ... 30
3.3.5 Bewertung der Methoden ... 32
3.4 Windpark Borkum Riffgrund - West ... 32
3.4.1 Investitionsprognose ... 33
3.4.2 Erlösprognose ... 34
3.4.3 Betriebskostenprognose ... 34
3.4.4 Finanzierungsprognose ... 35
3.4.5 Weitere Kosten und Einflüsse ... 35
3.4.6 Renditeerwartungen ... 36
3.5 Wirtschaftlichkeit unter verschiedenen Prämissen ... 37
3.5.1 Veränderung der Windverhältnisse ... 37
3.5.2 Veränderung der Küstenentfernung ... 38
3.5.3 Veränderung der Wassertiefe ... 40
3.5.4 Analyse der Kostenfaktoren ... 40
3.6 Economy of scale und mögliche Kostenentwicklung ... 41
3.6.1 Möglichkeiten zur Kostenreduktion ... 42
3.6.2 Auswirkungen der Anlagengröße auf die Wirtschaftlichkeit ... 43
3.6.3 Kostenreduktion durch größere Windparks ... 44
3.7 Berechnungsmodell für Offshore - Windparks ... 46
3.7.1 Einflüsse auf die Wirtschaftlichkeit ... 47
3.7.2 Analyse der Einflüsse ... 48
3.8 Analyse der betriebswirtschaftlichen Betrachtung ... 48

4. Volkswirtschaftliche Betrachtung von Offshore - Windenergie ... 50
4.1 Offshore - Potenziale in Deutschland und Europa ... 50
4.1.1 Technische Potenziale in Deutschland und Europa ... 51
4.1.2 Marktpotenziale von Offshore - Windenergie ... 53
4.2 Effekte auf den Arbeitsmarkt ... 54
4.3 Subventionen bei Wind, Atom und Kohle ... 57
4.3.1 Zahlen und Fakten zu den Subventionen ... 57
4.3.2 Analyse des Subventionsvergleiches ... 58
4.4 Auswirkungen der Windenergienutzung auf den Tourismus ... 59

5. Ökologische Faktoren ... 62
5.1 Flächenverbrauch von Windparks ... 62
5.2 Klimarelevante Auswirkungen ... 63
5.3 Stellungnahmen der Umweltschutzverbände ... 65
5.3.1 Stellung von Greenpeace ... 65
5.3.2 Stellung des NABU ... 67
5.3.3 Analyse der Stellungnahmen ... 67

6. Schlussbetrachtung ... 68

Anhang ... 70

Quellenverzeichnis ... 74

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1 : Installierte WEA-Leistung 1998/99 in verschiednen EU - Ländern ... 7
Abb. 2 : Zusammenhang zwischen WEA - Größe und Kosten je kWh ... 15
Abb. 3 : Kosten von Monopile - Fundamenten ... 17
Abb. 4 : Kosten von Tripod - Fundamenten ... 18
Abb. 5 : Kosten von Jacket - Fundamenten ... 19
Abb. 6 : Schematischer Aufbau eines Windparks ... 21
Abb. 7 : Angaben der Siemens AG zu den entstehenden Kosten und Übertragungsverlusten ... 22
Abb. 8 : Volllaststunden in Relation zur mittleren Jahreswindreschwindigkeit in 60 m Höhe ... 24
Abb. 9 : Windverhältnisse in der Deutschen Bucht ... 25
Abb. 10 : Abweichung der Winderträge vom Durchschnitt seit 1974 ... 27
Abb. 11 : Investitionskostenprognose Borkum Riffgrund West-Pilotphase ... 33
Abb. 12 : Auswirkungen der Windverhältnisse auf die Wirtschaftlichkeit ... 38
Abb. 13 : Auswirkungen der Küstenentfernung auf die Wirtschaftlichkeit ... 39
Abb. 14 : Auswirkungen der Wassertiefe auf die Wirtschaftlichkeit ... 40
Abb. 15 : Entwicklung der durchschnittlich installierten Leistung je WEA in Deutschland ... 41
Abb. 16 : Einsparungen je Fundament für 2,5 MW - WEA gegenüber 5 MW - WEA ... 42
Abb. 17 : Auswirkungen der WEA - Größe auf die Wirtschaftlichkeit ... 43
Abb. 18 : Auswirkungen der Windparkgröße auf die Wirtschaftlichkeit ... 45
Abb. 19 : Stromerzeugungspotenziale für Deutschland und Europa ... 51
Abb. 20 : Erforderliche Fläche um 15 % des deutschen Stromverbrauches erzeugen zu können ... 52
Abb. 21 : Prognose der Entwicklung der installierten Offshore - Leistung in Deutschland ... 53
Abb. 22 : Prognostizierte Marktgrößen für Offshore - Windenergie bis 2030 ... 54
Abb. 23 : Entwicklung der Beschäftigtenzahlen durch Windenergienutzung in Deutschland ... 55
Abb. 24 : Verteilung der installierten Leistung auf die Bundesländer ... 56
Abb. 25 : Subventionsvergleich verschiedener Energieträger ... 58
Abb. 26 : Tourismus und WEA : Wirkungsmöglichkeiten, Folgen und Indikatoren ... 60
Abb. 27 : Spezifische Werte der Schadstoffemissionen ... 64

Abkürzungsverzeichnis

[...]

1. Einleitung

Diese Arbeit befasst sich mit den wirtschaftlichen Perspektiven eines neuen Feldes der Erzeugung regenerativer Energie, der Offshore-Windenergie. Gerade in Deutschland ist in den letzten Jahren ein wahrer Boom in der Windenergiebranche zu beobachten gewesen, mit jährlichen Wachstumsraten von über 20 %. Die zur Verfügung stehenden Flächen mit ausreichendem Wind für wirtschaftlich sinnvollen Betrieb nehmen dabei stetig ab, so dass ein Ausweiten dieser Technologie auf das offene Meer vernünftig erscheint. Hier herrschen durch stärkeren und gleichmäßigeren Wind, dem wichtigsten Faktor für ökonomischen Betrieb, andere Verhältnisse.
Gleichzeitig gibt es eine Reihe von Unwägbarkeiten, denn außer wenigen und kleinen Pilotprojekten liegen keine Erfahrungen vor. Windenergieanlagen (WEA) wurden und werden ständig in ihren Leistungen verbessert, welche für den Offshore-Betrieb notwendig sind. Die technischen Vorraussetzungen sind deutlich komplizierter, so dass neben erhöhten Einnahmen aus der Stromproduktion auch größere Ausgaben erforderlich sind.
In Kapitel 2 werden die Rahmenbedingungen der Windkraftnutzung in Europa und speziell in Deutschland erläutert. Es wird geklärt, welche gesetzlichen Grundlagen gelten, wie die Erzeugung von Energie aus Offshore-WEA politisch gesehen wird und das Gesetze bestehen, die den Betreibern von Windparks eine große Sicherheit für den Absatz des erzeugten Stroms ermöglichen. Das hierfür zuständige System der festen Einspeisevergütung wird mit anderen Möglichkeiten verglichen. Diese Darstellungen sind notwendig um zu zeigen, unter welchen Bedingungen geplant werden kann und welche Unwägbarkeiten für wirtschaftlichen Betrieb hierdurch ausgeschlossen werden können.
Der Hauptteil dieser Arbeit besteht in einer betriebswirtschaftlichen Analyse der Offshore-Windenergie. Die Errichtung und der Betrieb eines Windparks sind durch mehrere Kostenblöcke gekennzeichnet, die auf ihre Bedeutung und Beeinflussbarkeit hin untersucht werden. Zusammengenommen ergeben sie mit der Finanzierung der Investition die Ausgabenseite, der die Einnahmenseite gegenübersteht. Durch feste und beständige Vergütungen ist die Höhe der Einnahmen eines Windparks von den vor Ort herrschenden Windverhältnissen und der verwendeten Anlagentechnik abhängig. Damit kommt dem Windpotenzial eine immense Bedeutung zu, auf die speziell eingegangen wird. Die Frage der Wirtschaftlichkeit wird oft eine Frage des richtigen Standortes sein.

Da diese Arbeit die Perspektiven der Offshore-Windenergie behandelt, werden im Rahmen der betriebswirtschaftlichen Betrachtung verschiedene Vergleiche angestellt, um die Standortfrage sowie die Effekte durch Economies of scale zu erörtern. Die angesprochene technische Weiterentwicklung ermöglicht bessere und größere Anlage mit denen Wirtschaftlichkeit unter veränderten Bedingungen geschaffen werden kann. Die Frage wann und wodurch dieser Effekt eintritt, wird daraufhin untersucht.
Um die betrachteten Daten zu konkretisieren, wird der sich in Planung befindende Windpark der Firma EnergieKontor AG, der Park Borkum-Riffgrund West betrachtet. Hier stellt sich das Problem der Wirtschaftlichkeitsfrage in der Realität, bei teilweise noch in Erfahrung zu bringenden Parametern. Dieses Beispiel wird für Berechnungen zu Grunde gelegt, an denen gezeigt wird, welche konkreten Auswirkungen sich ergeben, wenn sich Daten wie Windpotenzial oder bestimmte Investitionskosten verändern.
Es ist anzunehmen, dass ein Berechnungsmodell für Offshore-Windparks entwickelt werden kann, dass auf der Basis relevanter Daten die mögliche Wirtschaftlichkeit vorhersagen kann. Dieses Modell muss sämtliche Kosten- und Einnahmefaktoren einbeziehen und aufeinander abstimmen. Ob ein derartiges Modell möglich und sinnvoll ist, wird darzulegen sein.
Die Auswirkungen der Erzeugung von Offshore-Windstrom auf die Volkswirtschaft sind ein weiterer wichtiger Bestandteil dieser Arbeit. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Potenzialen, die sich sowohl technisch als auch wirtschaftlich bieten. Auswirkungen eines Ausbaus der Windkraftindustrie auf den deutschen Arbeitsmarkt werden aufgezeigt. Dabei wird verstärkt auf die Frage eingegangen, ob feste Einspeisevergütungen in der vorliegenden Höhe nicht eine übermäßige Subvention darstellen. Durch einen Vergleich mit anderen Energieträgern, Kohle und Kernenergie, und deren Arbeitsmarkt- und Subventionsdaten wird dieses veranschaulicht.
Da sowohl Onshore- als auch Offshore-WEA in den Küstenregionen Deutschlands gebaut und geplant werden, muss die Frage gestellt werden, ob hierdurch eine Beeinflussung des regional wichtigen Wirtschaftsfaktors Tourismus entstehen könnte. Dabei werden Untersuchungen und Befragungen analysiert.
Den Abschluss der Arbeit bilden wichtige ökologische Fragen, die zu Bedenken gegen Offshore-Windparks führen könnten. Gerade in Deutschland haben NGO (Non-Govermental-Organizations) großen Einfluss in ökologischen Fragen. Konfliktfelder könnten zu Verzögerungen bei Bauvorhaben und Planung der Windparks führen, woraus wirtschaftliche Unsicherheiten resultieren könnten. Daher wird hier auf zwei wichtige Aspekte, den Flächenverbrauch und klimarelevante Auswirkungen, eingegangen. Die Stellung von Umweltorganisationen wird ebenfalls berücksichtigt.
Durch die Betrachtung dieser verschiedenen Felder wird eine umfangreiche Bearbeitung der wirtschaftlichen Perspektiven von Offshore-Windenergie erreicht, wobei der Schwerpunkt eindeutig auf die betriebswirtschaftlichen Aspekte gesetzt wird.

2. Rechtliche Faktoren

In diesem Kapitel werden rechtlich relevante Fragen der Offshore-Windenergienutzung behandelt. Innerhalb der letzten Jahre gab es wesentliche Änderungen, z.B. die Liberalisierung des europäischen Strommarktes sowie verschiedene Gesetze zur Förderung von Windenergie innerhalb mehrerer Staaten der EU, teilweise mit einer Unterscheidung zwischen an Land erzeugter Windenergie und Offshore-Windenergie. Ein Vergleich der verschiedenen Fördersysteme ist notwendig um deren Effizienz zu erkennen.
Genau wie WEA an Land können Offshore-Windparks nicht nach Belieben aufgestellt werden, sondern müssen je nach Standort und Küstenentfernung, von verschiedenen Institutionen genehmigt werden. Diese Frage welche Vorraussetzungen hiefür nötig sind, wird unter Betrachtung der deutschen Situation beantwortet.

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