Welche Auswirkungen hat die Liberalisierung des Strommarktes auf die Nutzung regenerativer Energien?

Inhaltsverzeichnis

1 Die bestehende Situation

2 Arten regenerativer Energien
2.1 Der Energiebegriff
2.2 Regenerative Energieformen
2.2.1 Die Solare Strahlung
2.2.2 Die Windenergie
2.2.3 Die Wasserkraft
2.2.4 Die geothermische Energie
2.2.5 Die Biomasse

3 Die Rolle der regenerativen Energien auf dem europäischen Binnenmarkt
3.1 Die Ausgangsbedingungen
3.2 Die Regeln der europäischen Einigungsverträge
3.3 Der Liberalisierungsprozess gesteuert durch EU-Richtlinien
3.3.1 Erste Phase
3.3.2 Zweite Phase
3.3.3 Dritte Phase
3.3.4 Neuerungen zum Schwerpunktthema erneuerbare Energien
3.4 Das Marktkennzeichen: Dynamik

4 Förder- und Anreizinstrumente
4.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz und Ökosteuer
4.2 Forcierende Instrumente

5 Abschließende Bemerkungen

1 Die bestehende Situation

Wer in den letzten Jahren den Energiemarkt beobachtet hat, muss feststellen, dass sein heutiger Zustand in vielen Punkten grundlegend verschieden ist von dem vor ein paar Jahren. Die Schaffung neuer Rahmenbedingungen führte zu Wettbewerb und dieser zu dramatischen Umstrukturierungen der Energiewirtschaft in ganz Europa. Eine Folge ist die Erreichung aller Verbrauchergruppen und die Möglichkeit der freien Wahl des Energieanbieters. Dahinter verbergen sich vielfältige Möglichkeiten, denn durch die Eigenbestimmung der Energieversorgung kann der Kunde je nach Interesse und Wissen seine „Lieblingsenergie“ wählen. Er kann Geld sparen oder auch mehr ausgeben oder am sinnvollsten: Energie sparen. Die mögliche Auswahl der Anbieter ist meist nicht mehr regional beschränkt, denn durch die Liberalisierung wurden europaweite Märkte geschaffen. Bisher national auftretende Unternehmen nutzen die Chance und dominieren international in überschaubarer Anzahl den Markt. Die Herausbildung von fast freiem Wettbewerb hat außerdem starke Strompreissenkungen zur Folge. Allerdings stellt sich hier die Frage, ob diese Vorteile für den Kunden nicht durch die Belastung der steigenden Ökosteuer ausgeglichen werden. Denn der Staat besitzt nach wie vor regulierende Eingriffsmöglichkeiten und zwar genau dann, wenn es um die Preisbildung geht. Dominierend ist der Markt, doch erfolgen staatliche Eingriffe durch steuerliche Maßnahmen.

Die Liberalisierung des Elektrizitätsmarktes führt ökonomische Aspekte in den Mittelpunkt. Dabei dürfen jedoch Beschlüsse, die in Rio de Janeiro und Kyoto gefasst wurden, nicht aus den Augen verloren werden. Im Zentrum dieses möglichen Konfliktes steht die Energiepolitik. Ihre Aufgabe ist es, Vorgaben und Signale so zu setzen, dass die nach Profit strebende Energiewirtschaft strategische Entscheidungen gerade auch im Hinblick auf die Umwelt fällt. Die Energiepolitik hat mehrere Ziele. Auf der einen Seite muss sie die Versorgung der Bevölkerung sichern, dabei jedoch die Wirtschaftlichkeit nicht vernachlässigen. Auf der anderen Seite ist sie verpflichtet, umwelt- und klimaverträglich handeln zu lassen und Ressourcen zu schonen. Die Koordination dieser Ziele ist im Zuge der Liberalisierung und Internationalisierung unter Beachtung des Klimaschutzes und der Nachhaltigkeit zu gewährleisten. Das bestehende System in ökonomischer, sozialer und ökologischer Hinsicht funktionsfähig zu halten, kann durch die Sicherung guter Beziehungen zu den Energielieferanten, die Offenhaltung der nationalen Energiemärkte mit gleichzeitiger Option der Wahl der Energienutzung und des Energiebezugs unterstützt werden. Dabei sind

Informationen über langfristige Auswirkungen der Energienutzung und Klarheit über den zu wählenden energiepolitischen Kurs Pflicht.¹

Ein Teil der verbindlichen Aufgaben der Politik befasst sich mit der Schonung von Ressourcen. Im späteren Teil der Arbeit soll geklärt werden, inwieweit die Politik in der Lage bzw. gewillt ist, diesen Aufgaben nachzukommen. Im Umgang mit Ressourcen wird nur allzu oft vergessen, wie wichtig nachhaltiges Handeln ist. Künftige Generationen sollten ebenso die Möglichkeit erhalten, ihre Bedürfnisse zu befriedigen, wie die heutigen.

Unterschieden werden nichterneuerbare und erneuerbare Ressourcen. Dass nichterneuerbare Ressourcen seit langer Zeit den dominierenden Anteil der Mittel zur Bedürfnisbefriedigung für sich in Anspruch nehmen, steht außer Frage. Unterstrichen wird dies durch folgende Tabelle, in der die Verteilung der Anteile der Primärenergieträgerverbräuche in den Jahren 1995 und 1999 vergleichend dargestellt wurden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen - Vorläufige Angaben von 1999

Welche Möglichkeiten sich jedoch im Zusammenhang mit der Nutzung der erneuerbaren Ressourcen ergeben, scheint erst allmählich publik zu werden. Sie scheinen eine tatsächliche Alternative zu Kohle, Öl, Gas und Kernenergie.

Welche Arten regenerativer Energien unterschieden werden, wie sie genutzt werden können, wie ihre Positionen im europäischen Binnenmarkt bewertet werden können, inwieweit Förderprogramme hinsichtlich ihrer Nutzung bestehen und welche Impulse für die Wirtschaft entstehen, soll im Anschluss an die Erklärung grundlegender im Zusammenhang mit Energie verwendeter Begriffe dargestellt werden.

2 Arten regenerativer Energien

2.1 Der Energiebegriff

Energie² ist die Fähigkeit, physikalische Arbeit zu verrichten. In Anlehnung anKaltschmittundMarheineke³ bedeutet dies die Fähigkeit des Systems, äußere Wirkungen zu erzeugen. Unterschieden werden mechanische (Bewegungs- oder kinetische Energie), Wärmeenergie (thermische Energie), elektrische Energie, chemische Energie, außerdem Strahlungsenergie und Kern- und Fusionsenergie. Die Arbeitsfähigkeit von Energie zeigt sich in der praktischen Anwendung durch Kraft, Licht und Wärme. Arbeitsfähigkeit chemischer Energie, Kern- und Fusionsenergie und Strahlungsenergie stellt sich erst durch Umwandlung in mechanische oder thermische Energie dar. Die angeführten differenzierten Formen von Energie bedürfen eines Energieträgers. Dieser Träger ist ein Stoff, der in der Lage ist, unmittelbar oder durch Umwandlungen Nutzen zu schaffen. Je nach Grad dieser Umwandlung werden

- Primärenergie,
- Sekundärenergie,
- Endenergie und
- Nutzenergie unterschieden.

Unter der Primärenergie wird der nutzbare Energiegehalt der Energieträger und der Energieströme verstanden, die in der Natur vorkommen. Sie wurden noch nicht verändert, und aus ihnen können Sekundärenergie bzw. Sekundärenergieträger geschaffen werden. Zu den Primärenergieträgern zählen fossile Energieträger wie Steinkohle, Braunkohle, Erdöl und Erdgas und erneuerbare Energien wie Solarkraft, Windkraft, Wasserkraft, Gezeitenenergie und Erdwärme. Fossile Vorräte sind in evolutorisch langen Zeiträumen durch den Wechsel oder das Zusammenspiel biologischer und geologischer Prozesse entstanden und werden durch ihren Abbau aufgebraucht. Erneuerbare Energien dagegen sind nach menschlichem Ermessen unerschöpflich. Sie sind regenerationsfähig, erneuern sich ständig bzw. wachsen nach.

In technischen Anlagen entsteht aus Primärenergie Sekundärenergie. Sie existiert entweder in leistungsgebundener Form (Strom, Stadtgas, Fernwärme) oder in Form von Veredelungsprodukten (Benzin, Heizöl, Wasserstoff). Die Sekundärenergie kann weiter in andere Sekundärenergie oder Endenergie umgewandelt werden und steht so dem Verbraucher zur Verfügung.

Als Endenergie wird die Energie bezeichnet, die der Verbraucher beziehen kann, z. B. das Heizöl im Keller oder der Strom in der Steckdose. Aus ihr wird dann Nutzenergie, wenn der Verbraucher sie zu der Befriedigung seiner Bedürfnisse nutzt, z. B. Wohnung erwärmen, Essen zubereiten oder Auto fahren.

Bei der Umwandlung von Energien treten immer Umwandlungs- und Verteilungsverluste auf. So kann beispielsweise Wärme, die bei der Erzeugung von Licht durch eine Glühlampe entsteht, nicht genutzt werden. Durchschnittlich wird etwa nur ein Drittel der Primärenergie genutzt.⁴

2.2 Regenerative Energieformen

Nutzbare Energieströme entstehen aus drei differenzierbaren Primärquellen. Zum Ersten der Erdwärme, zum Zweiten der Gezeitenenergie und zum Dritten der Solarstrahlung. Durch die angesprochenen Umwandlungen entwickeln sich viele andere, völlig unterschiedliche Energieströme. So ist festzustellen, dass z. B. Windenergie und Wasserkraft der Sonnenenergie entstammende Formen der Energie sind. Die direkten oder indirekten Energieströme auf der Erde unterscheiden sich in erheblichem Maße hinsichtlich ihres räumlichen und zeitlichen Angebots und der Intensität ihres Aufkommens und sind somit nicht überall effektiv nutzbar.

Im Folgenden soll auf

- solare Strahlung,
- photovoltaische Stromerzeugung,
- Windenergie,
- Wasserkraft,
- geothermische Energie und
- Biomasse eingegangen werden.

Grundlage der Darstellungen soll das Buch vonKaltschmittundWiesesein. In diesem findet sich eine Zusammenstellung von Arbeiten verschiedener Autoren unter verschiedenen Aspekten, wie z. B. Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit oder Umwelteffekte im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien.⁵

2.2.1 Die Solare Strahlung

Die Sonne ist als Zentrum unseres Planetensystems der der Erde nächstgelegene Stern. Durch das Licht und die Wärme der Sonne ist Leben auf der Erde überhaupt erst möglich. Die auf die Oberfläche treffende Energie ist um ein Vielfaches größer, als die von uns benötigte Energie. Schon in der Atmosphäre wird der Energiestrahl abgeschwächt und dabei teilweise in andere Energieformen umgewandelt. Die Energie der Sonne hat an der gesamten umgesetzten Energie auf der Erde einen Anteil von fast 100 %.⁶ Die auf die Erdoberfläche treffende Strahlung wird empfangen und in nutzbare Energieformen umgewandelt.

Technische Verfahren werden unterschieden in solarthermische Wärmegewinnung und photovoltaische Stromerzeugung.

Zunächst soll auf erstere eingegangen werden. Die solarthermische Wärmegewinnung wird in passive und aktive Solarenergienutzung geteilt.

Die passive Solarenergienutzung, auch als passive Solararchitektur bezeichnet, ist nicht immer eindeutig von der aktiven Solarenergienutzung zu trennen. Passive Nutzung der Solarenergie bedeutet, dass eine Umwandlung der Sonnenstrahlung in Wärme direkt durch die Gebäudestruktur, genauer durch durchscheinende Hüll- und massive Speicherbauteile erfolgt. Die Gebäudehülle wird als Kollektor und die Gebäudestruktur als Speicher genutzt, jedoch wird versucht, auf dazwischengeschaltete Wärmetransporteinrichtungen zu verzichten.⁷ Die aktive Solarenergienutzung erfolgt durch Energiesysteme, die Wärme durch Nutzung der solaren Strahlungsenergie zur Verfügung stellen und bei denen Aufgaben der Energieaufnahme, Umwandlung und Speicherung nicht zwingend über das Gebäude oder einzelne seiner Teile übernommen werden. Das Energiesystem besteht aus einem Sammler für Strahlungsenergie, dem Kollektor, außerdem aus einem flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgermedium, Leitungen zum Wärmetransport, einem Wärmespeicher, teilweise Pumpen zur Aufrechterhaltung des Wärmeträgerkreislaufes und notwendigen Mess- und Regeleinrichtungen. Unterschieden werden verschiedene Konzepte. So gibt es Anlagen ohne Umlauf, Naturumlaufanlagen und Zwangsumlaufanlagen. Weiterhin werden diese nach offenen und geschlossenen Systemen differenziert.⁸ Der detaillierte Aufbau und die genaue Funktionsweise der Konzepte sollen hier nicht weiter dargestellt werden, da es in dieser Arbeit vielmehr um deren mögliche Anwendungen in der Praxis gehen soll.

Solarthermische Anlagen finden ihre günstigste Anwendung in Freibädern, da Nachfrage nach Wärme und Angebot von Strahlung einander bedingen. Es besteht die Möglichkeit, mit relativ einfach aufgebauten Anlagen eine ausreichende Beheizung zu gewährleisten. Des Weiteren finden sie Anwendung in dezentralen Kleinanlagen, um Warmwasser zu bereiten. Ein Problem ergibt sich jedoch daraus, dass zwar die Warmwassernachfrage über das Jahr gleichmäßig verteilt ist, die Raumwärmenachfrage jedoch mit dem Strahlungsangebot antikorreliert. Sind Maßnahmen getroffen worden, die Gebäuden mit einem geringen Heizwärmeverbrauch eine verbesserte Wärmedämmung zukommen lassen, so ist es technisch und ökonomisch sinnvoll, solare Nahwärmesysteme zu errichten, und so mehrere Verbraucher durch eine Anlage zu versorgen. Anwendungen finden solarthermische Systeme dort, wo Wärme auf relativ geringem Temperaturniveau gebraucht wird und zusätzliche Nachfrage mit vorhandenem Strahlungsangebot befriedigt werden kann. Zu den vorher genannten zählen außerdem Duschanlagen in Sportanlagen, Campingplätze, Krankenhäuser und auch Alten- und Pflegeheime.

Eine tatsächliche Nutzung der Solarenergie erfolgt heute in Gebäuden, die mit einer verlusthemmenden Wärmeschutzverglasung ausgestattet sind, über die Fenster, so dass die Wärmenachfrage zu 15 bis 20 % gedeckt werden kann. In Einfamilienhäusersiedlungen sind oft auch Wintergartenbauten zu finden, welche jedoch meist nur der Wertsteigerung und nicht einer möglichen Energieeinsparung dienen. In Deutschland ist festzustellen, dass eine passive Solararchitektur, also eine transparente Wärmedämmung durch die Fassadenfläche, eher selten anzutreffen ist.

Das Potential einer aktiven Nutzung der Solarenergie ist enorm, jedoch wird es bisher in Deutschland nur zur Schwimm- und Freibadbeheizung und zur Brauchwasserbeheizung im Haushalt genutzt. Ende 1995 gab es in Deutschland eine Gesamtkollektorfläche von etwa 1,5 Millionen m².⁹

Die Kosten, die beim Bau transparent gedämmter Solarwärmesysteme entstehen, sind mit 600 bis 1.200 DM pro m² relativ hoch, jedoch bieten vereinzelt Hersteller den Bau wesentlich günstiger für cirka 350 DM pro m² an. Im Gegensatz zur Anschaffung fallen die jährlichen Betriebs- und Instandhaltungskosten mit 4 DM pro m² gering aus. Welche Förderungsmöglichkeiten hinsichtlich der Investitionen existieren, soll später dargestellt werden.

Die mit dem Bau eines aktiven Solarenergienutzungssystems verbundenen Kosten können sehr differenziert ausfallen. Unter der Annahme, dass die Hälfte der Warmwassernachfrage eines 4-Personen-Haushaltes, also pro Tag 200 Liter mit einer Temperatur von 45° C, durch diese gedeckt werden soll, ist davon auszugehen, dass Aufwendungen in Höhe von 10.000 bis 12.000 DM anfallen. Im Gegensatz dazu fallen die Selbstbaukosten mit 6.000 bis 10.000 DM deutlich geringer aus. Sollen ein Nahwärmesystem errichtet werden, muss bei einer angestrebten Leistung von 40 % der Gesamtnachfrage nach Warmwasser mit Kosten von 500 bis 1.000 DM pro m² gerechnet werden. Geht es zusätzlich darum, vorhandene Räume zu beheizen, muss von Gesamtinvestitionen von 900 bis 1.100 DM pro m² ausgegangen werden.

In dezentralen Systemen fallen jährliche Betriebs- und Instandhaltungskosten in Höhe von nur 80 bis 160 DM an. Für zentrale Systeme müssen für die jährlich anfallenden Kosten cirka

1 % der Investitionskosten eingeplant werden, also etwa 5 bis 11 DM pro m². Die mit dem Betrieb verbundenen Herstellungskosten schwanken je nach Anlage zwischen 18 bis 47 Pfennig pro kWh.

Wird die Entwicklungsperspektive der Solarenergienutzung betrachtet, so ist festzustellen, dass Technologiesprünge nicht zu erwarten sind, sondern eher einzelne Systemkomponentenverbesserungen, die zur Optimierung des Gesamtsystems und somit zu nachfolgenden Kostensenkungen führen.¹⁰

Hinter der photovoltaischen Stromerzeugung verbirgt sich die direkte Umwandlung der Solarenergie in elektrische Energie. Die dazu notwendigen Solargeneratoren sind in beliebiger Leistung installierbar. So finden sie in Uhren, Taschenrechnern, Notrufsäulen, der Satellitenversorgung, Bojen oder z. B. auch Häusern Anwendung. Kennzeichnend ist die zeitabhängige Leistung. So ist die Nachfrage meist dann hoch, wenn die Leistung eher gering ausfällt, also im Winter. Festzustellen ist, dass diese Möglichkeit der Stromerzeugung in Deutschland bisher zu wenig genutzt wird. So waren Ende 1996 erst etwa 20 MW Leistung netzgekoppelt installiert. Eine Änderung brachte ab 1991 das 1.000-Dächer-Programm, in dem es darum ging, in der gesamten Bundesrepublik 2.000 Photovoltaikanlagen mit jeweils 1 bis 5 kW installierter Leistung auf Gebäudedächern kleiner Häuser privater Bauherren zu fördern. Neben diesen Kleinanlagen kam es zum Bau von Photovoltaikkraftwerken durch Energieversorgungsunternehmen. Die installierte Leistung beträgt beispielsweise am Neurather See 360 kW oder in Kobern-Gondorf 340 kW. Das größte Kraftwerk dieser Art Europas befindet sich in Toledo in Spanien, wurde 1994 unter deutscher Beteiligung in Betrieb genommen und hat eine installierte Leistung von 1 MW.

Die mit der Errichtung verbundenen Kosten variieren je nach Größe. So kostet eine kleine Dachanlage mit einer Leistung von 1 kW cirka 15.000 DM. Eine größere Anlage mit einer Leistung von 20 kW kostet pro kW nur noch 10.000 DM. Die mit dem Bau eines Kraftwerkes verbundenen Aufwendungen betragen bei einer Leistung von 1.000 kW etwa 9.850 DM

pro kW. Die Gestehungskosten betragen bei Dachanlagen 78 bis 138 Pfennig pro kWh und bei Kraftwerken 67 bis 80 Pfennig pro kWh. Die Technik ist trotz aller Fortschritte in der Nutzung durch ein großes Entwicklungspotential gekennzeichnet. So gilt als oberstes Ziel, Kosten zu reduzieren und somit diesen Strom preiswerter zu machen. Die technische Lebensdauer der Anlagen ist bereits auf einem sehr hohen Niveau.¹¹

Die direkte Nutzung solarer Strahlungsenergie durch solarthermische Wärmegewinnung oder photovoltaische Stromerzeugung ist mit geringen Auswirkungen auf die Umwelt verbunden. So sind Beeinträchtigungen des Klimas vernachlässigbar gering und Auswirkungen auf das Umfeld höchstens durch visuelle Änderungen zu erwarten. Vielmehr bietet die Nutzung eine Reihe von Vorteilen. So ist ihr eine wesentlich höhere Akzeptanz in der Bevölkerung im Vergleich mit der Nutzung fossiler Energien sicher. Die Energie wird im eigenen Land produziert, ist somit krisensicher und immer verfügbar. Kapital wird im eigenen Land investiert und verbessert die Handelsbilanz. Außerdem entsteht durch die Weiterentwicklung der Techniken ein starkes Exportpotential.¹²

Durch die auf die Erde eingestrahlte Energie der Sonne entstehen teilweise andere Energieformen, so z. B. die Windenergie.

2.2.2 Die Windenergie

Die im Wind enthaltene Energie kann durch Windkraftkonverter nutzbar gemacht werden. Sie wandeln die kinetische Energie der strömenden Luftmassen um. Mit Hilfe des Rotors einer Windkraftanlage werden die Luftmassen gebremst und so in kinetische Energie des Rotors umgewandelt. Die Nutzbarmachung erfolgt nach dem Widerstands- oder dem Auftriebsprinzip. Die Bauformen von Windkraftanlagen sind sehr unterschiedlich. So können sie nach der Stellung der Rotorachse (horizontal oder vertikal), der Anzahl der Rotorblätter, der Schnellläufigkeit, der Rotordrehzahl u. a. Kriterien unterschieden werden.

[...]

¹ Vgl.Eckerle, K. u.a., Entwicklung der Energiemärkte, 1999, S. K-1.

² Energie wird in der Einheit Joule als Produkt von Zeit und Leistung gemessen. Ein Joule (J) entspricht einer Wattsekunde (Ws), demnach enspricht 1 Kilojoule (kJ) 0,000278 Kilowattstunden (kWh).

³ Vgl.Kaltschmitt, M./Marheineke, T., Einführung und Aufbau, 1997, S. 8 ff.

⁴ Vgl. auchEnergie von A bis Z, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie.

⁵Kaltschmitt,M./Wiese,A., Erneuerbare Energien, 1997.

⁶ Vgl.Wiese, A., Energiebilanz der Erde, 1997, S. 43.

⁷ Vgl.Wiese, A. u.a., Solarthermische Wärmenutzung, 1997, S.118 ff.

⁸ Vgl.Wiese, A. u.a., a.a.O., S.124 ff.

⁹ Vgl.Wiese, A.. u.a., a.a.O., S.145 ff.

¹⁰ Vgl.Wiese, A. u.a., Solarthermische Wärmenutzung, 1997, S.167 ff.

¹¹ Vgl.Kaltschmitt, M. u.a., Photovoltaische Stromerzeugung, 1997, S. 177 ff.

¹² Vgl.Wiese, A.. u.a., Solarthermische Wärmenutzung, 1997, S. 159, auchKaltschmitt, M. u.a., Photovoltaische Stromerzeugung, 1997, S. 224 ff.