Fossile Energieträger sind die Eckpfeiler der modernen Zeit. Sie erzeugen unseren Strom, heizen unsere Häuser, sind Kraftstoff für unsere Autos und lassen sich sogar zu Kunststoffen verarbeiten. Unser Leben wurde in vielfacher Hinsicht komfortabler. Doch die Reserven sind begrenzt. Der Gedanke einer zukünftig verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien und nachwachsender Rohstoffe soll allerdings nicht nur eine langfristige Versorgungssicherheit für Strom, Wärme und Kraftstoffe gewährleisten. Zunehmend setzt sich auch die Erkenntnis durch, dass fossiler Kohlenstoff inzwischen in einem solchen Ausmaß anthropogen emittiert wurde, dass sich das Klima gegenüber evolutionären Zeitspannen bereits rapide gewandelt hat - mit negativen Folgen für sowohl Ökologie wie Ökonomie.
Für den weiteren Ausbau regenerativer Energien ist vor allem die „Integration von Windenergieleistungen an Land und auf See in das elektrische Verbundsystem sehr wichtig, da Windenergie mittelfristig das größte Potential hat, um den Anteil Erneuerbarer Energien am Stromverbrauch zu erhöhen.“ Im Gegensatz zu den bislang relativ wenigen fossilen und atomaren Kraftwerken, die den Strom konstant in Abhängigkeit vom Stromverbrauch ein-speisen können, zeigt die mögliche Produktion von Windenergie im zeitlichen Verlauf jedoch starke Fluktuationen. Gleichzeitig sind Windkraftanlagen vor Ort zweifellos auch ein Eingriff in die dortige Umwelt und führen zum wachsenden Widerstand jener, die den Bau verhindern wollen.
Vor diesem Hintergrund soll in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass für einen weiteren Ausbau von Windenergie an Land die Struktur der Energieversorgung angepasst werden muss. Fragestellungen hierbei sind welche Möglichkeiten sich für die Integration einer Vielzahl von Windkraftanlagen in das Verbundsystem ergeben und wie sich ein möglichst hoher Anteil an Windenergie in der dezentralen Energiewirtschaft realisieren lässt.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
1 Aktueller Stand der Windenergie in Deutschland
1.1 Energieertrag, Verfügbarkeit, Potentiale
1.1.1 Offshore
1.1.2 Onshore
1.2 Erneuerbare Energien Gesetz
1.3 Liberalisierung des Energiemarktes
2 Entwicklung dezentraler Energiesysteme
2.1 Die Bedeutung der Netzintegration für die Windenergie
2.2 Anforderungen an die Struktur dezentraler Energieversorgung
2.2.1 Netzoptimierung
2.2.2 Lastmanagement
2.2.3 Stromspeicher
2.3 Wirtschaftliche Bewertung
2.3.1 Netzausbau
2.3.2 Kosten und Potentiale – Demand Side Management
2.3.3 Wirtschaftliche Bewertung von Speichertechnologien
3 Dezentrale Energiewirtschaft
3.1 Anlagekonzepte
3.2 Windkraftprojekte
3.2.1 Projektierung
3.2.2 Bau und Betrieb
3.2.3 Investitions- und Betriebskosten
3.3 Projektfinanzierung
3.4 Beteiligungsmodelle
4 Fazit und Handlungsbedarf
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die Masterarbeit analysiert die technologischen und wirtschaftlichen Perspektiven der dezentralen Energieversorgung durch Windkraft in Deutschland. Ziel ist es, aufzuzeigen, wie das bestehende Energieversorgungssystem angepasst werden muss, um eine verstärkte Integration volatiler Windenergie in das elektrische Verbundsystem zu ermöglichen und den Anteil regenerativer Energien wirtschaftlich und technisch optimiert zu steigern.
- Analyse des aktuellen Stands der Onshore- und Offshore-Windenergie
- Entwicklung von Strategien zur Netzintegration und Lastmanagement
- Untersuchung ökonomischer Potenziale und Speichertechnologien
- Bewertung von Projektfinanzierungs- und Beteiligungsmodellen
- Identifikation von Handlungsbedarfen für eine erfolgreiche Energiewende
Auszug aus dem Buch
1.1.2 Onshore
Die dezentrale Nutzung von Windkraft fokussiert in dieser Arbeit den Bereich der Onshore Windenergie, um Energie durch eine Vielzahl dezentral aufgestellter Windkraftanlagen zu erzeugen und ins Stromnetz einzuspeisen. An Land waren Schätzungen des deutschen Windenergie-Instituts zufolge Ende 2010 insgesamt etwa 21600 Windenergieanlagen mit einer Leistungskapazität von über 27 GW installiert. Real entsprach dies einem Energieertrag von 37,6 TWh. Im Vergleich zu den Neuinstallationen im Jahre 2009 gab es damit einen Rückgang des Leistungszubaus von 19%. Der Geschäftsführer des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau Torsten Herdan betont, dass sich der deutsche Markt damit wieder auf dem Niveau von 1999 befinde. Gründe für den Einbruch des Onshore-Marktes seien Spätfolgen der Finanzkrise für Großprojekte als auch Unsicherheiten bei Netzanforderungen für die Windkraftanlagen. Der Präsident des Bundesverbands der Windenergie Hermann Albers fügt hinzu, „dass trotz neuer Flächenausweisungen in einigen Bundesländern die Räume für Neuanlagen weiter beschnitten werden. Abstandsregelungen und Höhenbegrenzungen verhindern einen effizienten Ausbau der Windenergie an Land“.
Die Jahresbilanz für 2011 Ende Januar diesen Jahres zeigt wiederum einen Zuwachs von 30 %, mit einem klaren Aufwärtstrend hinsichtlich der ans Netz angeschlossenen Leistung und einer nunmehr kumulierten Gesamtleistung von über 29 GW. Auch der Ersatz alter Windkraftanlagen durch neue, leistungsstärkere und größere Anlagen sei unter anderem aufgrund neuer Vergütungsregeln attraktiver geworden. Mit diesem sog. „Repowering“ wird mit geringerer Zahl von Anlagen somit eine deutlich höhere Strommenge produziert. Die derzeit in der 2 MW Leistungsklasse typischen Anlagen können mittlerweile durch Leistungen von bis zu 6 MW ersetzt werden.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik fossiler Abhängigkeiten und die Notwendigkeit der Integration volatiler Windenergie in das deutsche Stromnetz ein.
1 Aktueller Stand der Windenergie in Deutschland: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Strommix, die Potenziale der Windenergie sowie die Rahmenbedingungen durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz.
2 Entwicklung dezentraler Energiesysteme: Das Kapitel behandelt technische Lösungsansätze zur Netzoptimierung, zum Lastmanagement und zur Rolle verschiedener Speichertechnologien für eine stabile Versorgung.
3 Dezentrale Energiewirtschaft: Hier werden konkrete Anlagekonzepte, Projektierung, Finanzierungsstrategien und gesellschaftliche Beteiligungsmodelle diskutiert.
4 Fazit und Handlungsbedarf: Dieses abschließende Kapitel fasst die zentralen Erkenntnisse zusammen und leitet daraus notwendige politische sowie unternehmerische Handlungsoptionen ab.
Schlüsselwörter
Windenergie, Onshore, Offshore, Netzintegration, Lastmanagement, Demand Side Management, Speichertechnologien, Pumpspeicher, Projektfinanzierung, Beteiligungsmodelle, Energiewende, Stromnetze, Repowering, Wirtschaftlichkeit, Erneuerbare Energien Gesetz.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie der Ausbau der Windenergie in Deutschland dezentral und effizient in das bestehende Stromversorgungssystem integriert werden kann.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die Schwerpunkte liegen auf technischer Netzoptimierung, Lastmanagement-Strategien (DSM), Speichertechnologien und ökonomischen Modellen für Windkraftprojekte.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist es, Möglichkeiten zur strukturellen Anpassung des Energiesystems aufzuzeigen, um einen möglichst hohen Anteil an Windenergie bei gleichzeitiger Versorgungssicherheit zu erreichen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine fundierte Literaturanalyse, Auswertungen von Studien (u.a. der dena), technische Modellierungen sowie Analysen wirtschaftlicher Finanzierungsstrukturen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technologische Entwicklung dezentraler Systeme (Kapitel 2) und die wirtschaftliche sowie organisatorische Realisierung von Windkraftprojekten (Kapitel 3).
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Dezentrale Energiewirtschaft, Demand Side Management, Projektfinanzierung und technisches Repowering.
Welche Rolle spielen Speichertechnologien für die Windenergie?
Speichertechnologien sind für den langfristigen Ausgleich bei Windflauten notwendig, wobei die Arbeit insbesondere Pumpspeicher, Druckluftspeicher und Power-to-Gas-Konzepte bewertet.
Wie bewertet der Autor die Rolle von Bürgerenergiegenossenschaften?
Genossenschaften werden als wichtiger Faktor für die regionale Wertschöpfung und die Erhöhung der gesellschaftlichen Akzeptanz bei Windkraftvorhaben hervorgehoben.
- Citar trabajo
- Stefan Reinhardt (Autor), 2012, Technologische und wirtschaftliche Perspektiven der dezentralen Energieversorgung durch Windkraft in Deutschland, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/199933
