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Derzeitiger Stand und Potentiale der elektrischen Wind- und Solarenergienutzung

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Markteinführung von erneuerbaren Energien

Part of the book series: Studien zum internationalen Innovationsmanagement ((SIIM))

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Zusammenfassung

Eine differenzierte Darstellung der Potentiale der Wind- und Solarenergienutzung bildet den Ausgangspunkt für die Erörterungen dieser Arbeit. Dabei ist der Potentialbegriff jedoch in mindestens zweierlei Weise interpretierbar; einerseits bezieht er sich auf die Höhe, in der diese Energieformen einen Beitrag zur Energieversorgung leisten könnten. Diese technische Auffassung des Potentialbegriffs ist jedoch zu eng, um ein tiefreichendes Verständnis der Problematik der Förderung der Nutzung erneuerbarer Energien zu ermöglichen. Vielmehr ist sie einzubetten in eine Erörterung der technischen und ökonomischen Randwerte dieser Nutzung einerseits und ihrer ökologischen Effekte andererseits. Dies ist Gegenstand des vorliegenden Kapitels; im folgenden Kapitel 3 wird der Kreis nochmals weiter gezogen, indem auch die Entwicklungstendenzen des Gesamtsystems “Elektrizitätsversorgung” in die Betrachtung miteinbezogen werden. Wie die Erörterung von Ausriegelungseffekten33 deutlich machen wird, kann eine angemessene Antwort auf die eingangs gestellte Ausgangsfrage nur durch eine Einbeziehung des gesamten, soeben umrissenen Umfeldes erreicht werden.

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Literatur

  1. Vgl. Kap. 6.

    Google Scholar 

  2. Das Kapitel trägt aufgrund seiner Aufgabe, eine Grundlage für die folgenden Erörterungen zu bilden und den Leser in das Anwendungsfeld dieser innovationsökonomischen Arbeit einzuführen, einen den Stand der Forschung darlegenden Charakter; die verwendete Literatur setzt sich v.a. aus Fachbeiträgen ingenieurtechnischer Disziplinen zusammen.

    Google Scholar 

  3. Für die folgenden Ausführungen vgl. im wesentlichen MELISS/SANDTNER (1996, S. 15–18).

    Google Scholar 

  4. Z.B. für die Stromversorgung von Satelliten.

    Google Scholar 

  5. Vgl. GOETZBERGER et al. (1994, S. 18–93).

    Google Scholar 

  6. Vgl. KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 168f) für eine Darstellung der physikalischen Grundlagen des Photoeffektes.

    Google Scholar 

  7. Ein Beispiel für letztere stellt die Photovoltaikanlage der RWE Energie AG “Neurather See” dar ; vgl. IZE (1992, S. 6).

    Google Scholar 

  8. Vgl. Kap. 9.1.1.

    Google Scholar 

  9. Vgl. STAISS(1995,S. 1).

    Google Scholar 

  10. Beachte allerdings die differierenden Angaben in RÄUBER (1995, S. 28).

    Google Scholar 

  11. Vgl. zum Folgenden STAISS (1996, S. 12ff), GOETZBERGER et al. (1994, S. 137–189).

    Google Scholar 

  12. Vgl. JENSEN 1996.

    Google Scholar 

  13. Vgl. GOETZBERGER et al. (1994, S. 140ff).

    Google Scholar 

  14. Vgl. GOETZBERGER et al. (1994, S. 144ff).

    Google Scholar 

  15. Vgl. STAISS(1996, S. 13f).

    Google Scholar 

  16. Vgl. LAUERMANN (1996, S. 36).

    Google Scholar 

  17. Abgesehen von den auf anorganische Materialien zurückgreifenden Zelltechnologien sind auch organische Solarzellen Gegenstand der Forschung, werden jedoch bis auf weiteres nicht in größerem Maßstab nutzbar sein (vgl. REICHEL 1994).

    Google Scholar 

  18. Vgl. GOETZBERGER et.al. (1994, S. 219f).

    Google Scholar 

  19. Vgl. STAISS(1996, S. 18ff).

    Google Scholar 

  20. Vgl. ORTJOHANN et. al. 1993.

    Google Scholar 

  21. Vgl. Kap. 2.2.3.

    Google Scholar 

  22. Vgl. KALTSCHMITT und WIESE (1993; S. 70).

    Google Scholar 

  23. Vgl. Kap. 9.

    Google Scholar 

  24. Vgl. KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 17f).

    Google Scholar 

  25. Vgl. KUGELER/PHLIPPEN (1993, S. 15). Primärenergie (z.B. Sonnenlicht, Windenergie, Kohle) wird durch Umwandlung zu Sekundärenergie (z.B. Elektrizität), die jedoch noch transportiert und verteilt werden muß. Als Endenergie ist sie schließlich am Ort des Verbrauches nutzbar.

    Google Scholar 

  26. Vgl. ALBRECHT/RÄDE 1995 für einen detaillierteren Überblick über Studien zu den Potentialen der erneu- erbaren Energieträger in Deutschland.

    Google Scholar 

  27. Vgl. VDEW(1996a, S. 10).

    Google Scholar 

  28. Die gewählten Ansätze sind folgendermaßen zu beschreiben: Ansatz I: Auf der Basis der momentanen Charakteristik der Nachfrage nach elektrischer Energie sowie unter der Bedingung, daß die in einem Bundesland erzeugte Energie auch dort genutzt wird und die über die aktuelle Nachfrage hinausgehende regenerative Stromerzeugung entweder in Pumpspeicherkraftwerken mit einem Wirkungsgrad von 70% oder in Wasserstoffspeichern mit einem Wirkungsgrad von 40% zwischengespeichert wird. Ansatz II: Wie Ansatz I, jedoch unter der Voraussetzung, daß kein Speicherbedarf auftritt; Ansatz III: Wie Ansatz II, unter der zusätzlichen Annahme, daß jederzeit die Hälfte der minimalen im Jahr auftretenden stundenmittleren Last durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt wird.

    Google Scholar 

  29. Vgl. KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 215); o.V. (1998b, S. 24).

    Google Scholar 

  30. Für eine Beschreibung des 1OOO-Dächer-Programms vgl. Kap. 10.1.

    Google Scholar 

  31. Fehlende Angabe.

    Google Scholar 

  32. Zur Höhe der Stromerzeugungskosten fossiler und nuklearer Energiequellen vgl. KUGELER/PHLIPPEN (1993, S. 333ff). Die Höhe der kalkulatorischen Stromerzeugungskosten der Photovoltaik dagegen ergibt sich aus dem Quotienten der jährlichen Belastungen durch den Kapitaldienst für die getätigten Investitionen plus der Betriebskosten und der jährlichen Stromerzeugung. Auch unter geringen Verzinsungsannahmen und langen Abschreibungszeiträumen (jährliche Annuität in Höhe von rd. 9% der Investitionssumme bei rd. 8% Zins, 20 Jahren Abschreibungsdauer und 900 kWh/a Stromerzeugung) liegen diese Kosten bei rd. 1,80 DM/kWh.

    Google Scholar 

  33. Vgl. FISCHEDICK/HENNICKE (1996, S. 16).

    Google Scholar 

  34. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 110). Dieser Flächenverbrauch wird jedoch durch die ver- bleibenden landwirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten teilweise ausgeglichen.

    Google Scholar 

  35. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 111).

    Google Scholar 

  36. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 111).

    Google Scholar 

  37. Vgl. STAISS (1996, S. 100). Im besonderen ist das Gefährdungspotential auf die Beteiligung chlorchemischer Produktionsprozesse zurückzuführen.

    Google Scholar 

  38. Vgl. DRAKE (1996, S. 88).

    Google Scholar 

  39. Für PV-Anlagen werden amorphe, polykristalline und monokristalline Technologien unterschieden. Im Mo- dellfall 1 (MF1) werden Nutzungsdauern von 20, im Modellfall 2 (MF2) von 30 Jahren angenommen. Für konventionelle Stromerzeugungstechnologien werden Erdgas-GuD(Gas-und-Dampf)-Krafrwerke sowie der Strommix des Jahres 1987 beschrieben.

    Google Scholar 

  40. Vgl. DRAKE (1996, S. 87).

    Google Scholar 

  41. Daher wird in Kap. 9 die Lernkurvenermittlung auf die Entwicklung des deutschen Marktes bezogen.

    Google Scholar 

  42. Ermittelt nach RÄUBER (1998, Abb. 3), RÄUBER (1995, S. 30) und STAISS (1996, S. 1).

    Google Scholar 

  43. Vgl. auch Kap. 5.3.

    Google Scholar 

  44. Vgl. RÄUBER (1995, S. 30).

    Google Scholar 

  45. Nach GASCH (1996, S.9) wurden in Mesopotamien bereits 1700 v. Chr. Windmühlen zur Bewässerung ein- gesetzt. Für einen Überblick über die nachfolgende Geschichte der Entwicklung von Windrädern vgl. GASCH (1996, S. 9–21).

    Google Scholar 

  46. Vgl. KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 56–61) für eine Darstellung der Entstehung von Windsystemen.

    Google Scholar 

  47. Vgl. G ASCH (1996, S.21).

    Google Scholar 

  48. Vgl. GASCH (1996, S. 23–27), KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 233–235).

    Google Scholar 

  49. Vgl.GASCH(1996,S.22).

    Google Scholar 

  50. GROWIAN ist ein Akronym für “Große Windenergie-Anlage”. Die Entwicklung des GROWIAN wird in HAUSCHILDT (1993, S. 201–205) beschrieben und dient dort als Beispiel eines mißglückten Innovationsmanagements v.a. aufgrund einer mangelhaften Zielbildung, zu der noch eine Vielzahl von Umsetzungsfehlern hinzutraten.

    Google Scholar 

  51. Vgl. GASCH (1996, S. 38).

    Google Scholar 

  52. Vgl. MELISS/SANDTNER 1996.

    Google Scholar 

  53. Diese Kenngröße bezeichnet das Verhältnis der Blattspitzenumlaufgeschwindigkeit zur ungestörten Windgeschwindigkeit (Vgl. GASCH (1996, S. 58).

    Google Scholar 

  54. Vgl. GASCH (1996, S. 58).

    Google Scholar 

  55. Vgl. GASCH (1996, S. 59). Nach KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 239f) sind nur rd. 10% der in Deutsch- land installierten Konverter mit zwei Rotorblättern und nur 1% der Anlagen mit lediglich einem Blatt ausgestattet.

    Google Scholar 

  56. Vgl. KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 238–248).

    Google Scholar 

  57. Vgl. KALTSCHMITT/WIESE (1995, S. 270f); die Schwankungsbreite der angegebenen Zahlen resultierten aus verschiedenen Annahmen über die Größe der eingesetzten Anlagen, d.h. die installierte Leistung je Anlage. Da als größte An lagen le istung 1 MW angesetzt wurde, gegenwärtig jedoch bereits Anlagengrößen von 1,5 MW konstruiert werden, ist anzunehmen, daß das angegebene technische Stromerzeugungspotential noch höher angesetzt werden kann.

    Google Scholar 

  58. Vgl. VDEW(1996a, S. 10).

    Google Scholar 

  59. Vgl. KALTSCHMITT/WIESE (1993, S. 79f).

    Google Scholar 

  60. Jahresmittlere Windgeschwindigkeit in 10m Höhe über Grund.

    Google Scholar 

  61. Ansatz I: Auf der Basis der momentanen Charakteristik der Nachfrage nach elektrischer Energie sowie unter der Bedingung, daß die in einem Bundesland produzierte Energie auch dort genutzt wird und die über die aktuelle Nachfrage hinausgehende regenerative Stromerzeugung entweder in Pumpspeicherkraftwerken mit einem Wirkungsgrad von 70% oder in Wasserstoffspeichern mit einem Wirkungsgrad von 40% zwischengespeichert wird. Ansatz II: Wie Ansatz I, jedoch unter der Voraussetzung, daß kein zusätzlicher Speicherbedarf auftritt. Ansatz III: Wie Ansatz II, unter der zusätzlichen Annahme, daß jederzeit die Hälfte der minimalen im Jahr auftretenden stundenmittleren Last durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt wird.

    Google Scholar 

  62. Vgl. REHFELDT(1997, S. 15).

    Google Scholar 

  63. Vgl. KUGELER/PHLIPPEN (1993, S. 323).

    Google Scholar 

  64. Vgl. REHFELDT/SCHWENK (1997, S. 64).

    Google Scholar 

  65. Vgl. REHFELDT/SCHWENK (1997, S. 4); die Indizierung von Währungsbezeichnungen mit Jahreszahlen bezeichnet den jeweiligen Nominalwert des entsprechenden Jahres.

    Google Scholar 

  66. Vgl. STATISTISCHES BUNDESAMT (1995, S. 634), STATISTISCHES BUNDESAMT 1997.

    Google Scholar 

  67. Vgl. KLEINKAUF (1997, S. 108).

    Google Scholar 

  68. Nach REHFELDT/SCHWENK (1996, S. 38); diese verteilen sich mit etwa 7% auf die Fundamentierung, 16% auf die Netzanbindung, 2% auf die Geländeerschließung und nochmals etwa 2% auf die sonstigen Kosten. Als Windenergieanlagenpreise wurden die Netto-Stücklistenpreise angesetzt.

    Google Scholar 

  69. Kosten ab Werk.

    Google Scholar 

  70. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 50).

    Google Scholar 

  71. Vgl. REHFELDT/SCHWENK (1996, S. 38).

    Google Scholar 

  72. Vgl. KUGELER/PHLIPPEN (1993, S. 333ff).

    Google Scholar 

  73. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 59ff).

    Google Scholar 

  74. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 61).

    Google Scholar 

  75. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 61f)

    Google Scholar 

  76. Vgl. KALTSCHMITT/FISCHEDICK (1995, S. 62).

    Google Scholar 

  77. In diesem Fall sind dies die mit der Herstellung verbundenen kumulierten Emissionen.

    Google Scholar 

  78. Während die jährliche Strahlungsmenge in Deutschland nur geringfügig variiert, varrieren die mittleren Windgeschwindigkeiten lokal z.T. erheblich. Da der (kumulierte) Energieaufwand bei Windkraftanlagen (wie bei PV-Anlagen) weitgehend bis zur Installation auftritt, ist die kumulierte Kohlendioxidemission je produzierter kWh umgekehrt proportional zu der in der Lebensdauer produzierten Elektrizitätsmenge.

    Google Scholar 

  79. Vgl. REHFELDT (1997, S. 24).

    Google Scholar 

  80. So zuletzt die Firma Tacke Windtechnik GmbH&Co.KG (nach o.V. 1997b).

    Google Scholar 

  81. Während dieser 1994 noch 4% betrug, steigerte er sich bis 1996 auf rd. 25%; vgl. REHFELDT (1997, S. 25).

    Google Scholar 

  82. Vgl. o.V. 1996b.

    Google Scholar 

  83. Zum Begriff des technologischen Regimes vgl. Kap. 5.1.; zur Untersuchung der Hemmnisse technologischer Innovation, insb. von Regimewechsel, dagegen die Ausführungen in Kap. 5.7. und 6. Zu der aufgestellten ökonomischen Problematik vgl. z.B. WEISS (1989, S. 63ff).

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  1. Markus Reichel
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Reichel, M. (1998). Derzeitiger Stand und Potentiale der elektrischen Wind- und Solarenergienutzung. In: Markteinführung von erneuerbaren Energien. Studien zum internationalen Innovationsmanagement. Deutscher Universitätsverlag, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-663-08123-4_2

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-663-08123-4_2

  • Publisher Name: Deutscher Universitätsverlag, Wiesbaden

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