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Erneuerbare Energien

Die Entwicklung der erneuerbaren Energien in den letzten 20 Jahren kann als eine weltweit beispiellose Erfolgsstory betrachtet werden. Gerade im Bereich der Stromerzeugung beläuft sich der Zuwachs auf rund 600% von 17 Terawatt-Stunden (Milliarden Kilowattstunden) 1990 bis zu 123 Terawatt-Stunden 2011. Politisch begleitet durch das Stromeinspeisungsgesetz (StrEG, 1991) und vor allem das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG, 2000) fand eine derartige Dynamisierung statt, dass inzwischen Stromerzeugungsanlagen aus erneuerbaren Energien eine installierte Leistung von 65 Gigawatt aufweisen. Zudem konnten allein 2011 durch den Einsatz erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung Treibhausgas-Emissionen von 86,3 Millionen Tonnen vermieden werden. Rechnet man Wärme- und Kraftstoffbereitstellung dazu, liegt der Wert bei 130 Millionen Tonnen. In Bezug auf Klimaschutz bilden die erneuerbaren Energien somit die wichtigste Säule bei der Erreichung der Klimaziele.


 
Die folgende Tabelle zeigt, dass auch im Bereich Wärmebereitstellung und Kraftstoffverbrauch kräftig zugelegt wurde.

Die Energiepolitik der Bundesregierung hat dazu beigetragen, dass mit den erneuerbaren Energien ein vitaler und leistungsfähiger Wirtschaftszweig entstanden ist. Investitionen in die Errichtung neuer Anlagen von 20,1 Milliarden Euro im Strombereich und 22,9 Milliarden Euro in erneuerbare Energien hatten Umsätze aus dem Betrieb von EEA-Anlagen von 13,8 Milliarden Euro zur Folge. Vorrangregelung und Vergütungsanspruch schufen verlässliche Investitionsbedingungen. 2011 arbeiteten 381.600 Menschen im Wirtschaftszweig Erneuerbare Energien. International ist Deutschland federführend in diesem Sektor, was sich vor allem in ständig steigenden Exportquoten zeigt.

Im Gegensatz zur konventionellen Energieversorgung, die in erster Linie auf den Import fossiler Energieträger angewiesen ist (Erdöl, Erdgas, Kohle), stammen erneuerbare Energieträger aus heimischen Quellen. Somit vermeidet ihr Einsatz Importabhängigkeiten, erhöht die Versorgungssicherheit und minimiert wirtschaftliche Risiken durch Energiepreissteigerungen. Im Jahr 2006 konnten so knapp 1 Milliarde Euro an Kosten für die deutsche Volkswirtschaft eingespart werden. Ein Jahr später waren es bereits etwa 1,3 Milliarden Euro. Je nach Preisentwicklung werden für die jährliche Vermeidung fossiler Brennstoffimporte bis zum Jahr 2020 deutschlandweit Einsparungen in Höhe von bis zu 6,2 Milliarden Euro prognostiziert.

Die durch die Finanzkrise ausgelösten schwierigen wirtschaftlichen Zeiten verlangen für weitere Investitionen im Bereich erneuerbare Energien langfristig verlässliche Rahmenbedingungen von Politik und Finanzwesen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz bietet mit seiner für 20 Jahre garantierten Einspeisevergütung (15 Jahre für große Wasserkraft) ein Instrument für verlässliche Kalkulationen von Investoren. Auch die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) trägt in Zusammenarbeit mit der Bundesregierung durch umfangreiche Kreditprogramme zur Finanzierung von Projekten aus dem EE-Bereich zu dieser Entwicklung bei. Das EEG gehört zu den erfolgreichsten Förderprogrammen weltweit und spielt eine wesentliche Rolle als Auslöser, Impulsgeber und Wachstumsmotor für die Energiewende in Deutschland. Durch regelmäßige Überprüfung der tatsächlich eingetretenen Entwicklung und einer im Bedarfsfall neuen Anpassung des EEG kann eine dauerhafte Effizienz der Förderung erzielt werden, bei zudem minimalen Übergangskosten für die Volkswirtschaft.

Wasserkraft

Wasserkraft wurde schon genutzt, als von erneuerbaren Energien noch keine Rede war. Sie ist damit die am längsten genutzte erneuerbare Energie. Die Förderung der erneuerbaren Energien brachte anfangs lediglich Impulse zur Modernisierung und Reaktivierung alter Kleinanlagen, da sich ein Neubau von Anlagen trotz Stromeinspeisevergütung wirtschaftlich nicht rechnete. Erst nach Anpassung des EEG im Jahre 2004 wurden auch große Anlagen mit einer Leistung von mehr als 5 Megawatt gefördert. 2009 wurden die Vergütungen nochmals erhöht. Bei Modernisierungen werden jedoch nur die zusätzlich erzeugten Strommengen gefördert. Die Vergütungssätze sind abhängig von der Leistung und betragen bei Neuanlagen bis 0,5 Megawatt Leistung 12,67 Cent pro Kilowattstunde, von 0,5 bis 2 MW 8,65 Cent/kWh und von 2 bis 5 MW 7,65 Cent/kWh. Neue und erneuerte Anlagen über 5 MW erhalten zwischen 3,5 und 7,29 Cent/kWh.

Der Anteil der Wasserkraft am Bruttostromverbrauch bewegt sich seit 2003 um 3 Prozent. 2011 erzeugten 4.401 Megawatt installierte Leistung 18.074 Gigawattstunden Strom.

Große Wasserkraftwerke sind in der Regel Pumpspeicherwerke.

Zum Vergleich: Das größte deutsche Atomkraftwerk Isar 2 – Essenbach hat eine elektrische Bruttoleistung von 1.485 Megawatt.

Windenergie

Die durch Windenergie erzeugte Strommenge wird im Jahr 2013 die 50-Terawattstunden-Grenze überschreiten. Sie ist damit unter allen erneuerbaren Energien mit einem Anteil an der Stromerzeugung von 8,11% (2011, EE gesamt: 20,44%) führend. Ende 2012 waren mehr als 23.000 Windenergieanlagen mit einer installierten Leistung von etwa 30 Gigawatt installiert. Vor allem nach Verabschiedung des EEG im Jahre 2000 nahm der Ausbau Fahrt auf, sodass innerhalb von nur vier Jahren 12 Gigawatt Windleistung neu installiert wurden. Seitdem hat sich der Ausbau auf einen Wert von etwa 2 Megawatt pro Jahr eingependelt. 2011 hielten die Bundesländer Niedersachsen, Brandenburg und Sachsen-Anhalt einen Anteil an der installierten Windenergieleistung von mehr als 50%.

Bei Windenergieanlagen wird zwischen Onshore- (an Land) und Offshore-Anlagen (im Meer) unterschieden. In den ersten Jahren nach Einführung der Förderung boomte vor allem der Ausbau der Onshore-Anlagen. Die durchschnittlich installierte Leistung einer Windenergieanlage beträgt an Land etwa 2 Megawatt. Die leistungsstärkste Anlage der Welt, die von einer einzelnen Windenergieanlage erreicht wird, ist die ENERCON E-126 in Magdeburg-Rothensee mit einer Leistung von 7,5 Megawatt. Die höchste Windkraftanlage der Welt ist mit 205 Metern die in Laasow.

Aufgrund hoher Investitionskosten rückten Offshore-Anlagen erst seit ein paar Jahren in den Fokus der Windkraftbetreiber. Vor allem die großen Energieversorger (E.ON, RWE, Vattenfall, EnBW) engagieren sich zunehmend in Offshore-Anlagen. Größte Offshore-Anlage ist derzeit die BARD Offshore 1 in der Nordsee mit einer Leistung von 200 Megawatt und einer geplanten Endleistung von 400 Megawatt. Der Vergütungssatz bei Offshore-Anlagen liegt zwischen 15 und 19 Cent/kWh.
 

Fotovoltaik

Noch 2003 erzeugten gerade mal 435 Megawatt installierte Leistung 313 Gigawattstunden Strom. Das entsprach einem Anteil an der Stromerzeugung in Deutschland von 0,052 Prozent. Bis Ende 2012 erfolgte ein Zubau von nahezu 30.000 Megawatt, die den Anteil an der Stromerzeugung mit 28 Terawattstunden auf 5,3% anhoben. Allein von 2010 bis heute wurden 20.000 Megawatt Leistung installiert.

Die Solarindustrie stellte 2011 mit 32,8% den größten Anteil der Arbeitsplätze im Bereich erneuerbare Energien. Im gleichen Jahr wurden insgesamt 22,9 Milliarden Euro in die Errichtung von EE-Anlagen investiert, davon allein 15 Milliarden Euro in Fotovoltaikanlagen (65,5%).

Ab 1. Mai 2013 werden für Fotovoltaik-Anlagen, die bis zum 1. April 2012 in Betrieb gegangen sind, je nach Leistung und Montageort zwischen 10,82 und 15,68 Cent/kWh. Dabei ist die Vergütung bei der Errichtung auf oder an Gebäuden oder Lärmschutzwänden höher, als bei der Errichtung auf Freiflächen.

Rein rechnerisch ersetzt Solarstrom an sonnigen Tagen 15 bis 20 Großkraftwerke.

Das Fritz-Walter-Stadion in Kaiserslautern bezieht seinen Strom seit 2010 aus einem Fotovoltaik-Kraftwerk mit einer Leistung von 1,35 Megawatt.

Biomasse

Die Biomasseverordnung regelt, welche Stoffe der Biomasse zuzuordnen sind. Unterschieden wird zwischen Fest- (Holz, Stroh, biogener Anteil des Abfalls) und Flüssigbrennstoffen (Biodiesel, Pflanzenöl, Bioethanol) sowie biogenen Gasen (Biogas, Klärgas, Deponiegas). Damit ist Biomasse der vielseitigste Energieträger unter den Erneuerbaren.

In den Jahren 2005 bis 2007 war ein deutlicher Aufschwung bei der Verstromung von Biomasse zu verzeichnen, der sich in einer Verdreifachung der installierten Leistung von 0,9 auf 2,6 Gigawatt ausdrückte. Dies war in erster Linie Biogasanlagen auf der Basis nachwachsender Rohstoffe geschuldet, die durch die Nivellierung beim EEG 2004 eine verstärkte Förderung erfuhren. Steigende Agrarrohstoffpreise im Jahr 2008 verlangsamten diese Entwicklung, sodass sich von 2008 bis 2011 die installierte Leistung nur noch verdoppelte. 

Biomasse leistet vor allem im Bereich Wärmebereitstellung große Dienste. Der Anteil am gesamten Endenergieverbrauch im Bereich Wärme lag 2011 bei 10,1 Prozent (EE Gesamt 11%). 2009 wurde im Bereich Wärmebereitstellung erstmals die magische Grenze von 100 Terawattstunden überschritten. 2011 lag der Wert bei 123,97 TWh (ohne biogenem Anteil des Abfalls). Innerhalb von zehn Jahren stieg die Anzahl von Pelletheizungen von 3000 (2000) auf 155.000 (2011). Dabei stand 2011 der Produktion von 1,88 Millionen Tonnen Pellets ein Bedarf von 1,4 Millionen Tonnen gegenüber.

Allein durch Biomasse konnten 2011 66,2 Millionen Tonnen Treibhausgas-Emissionen vermieden werden (EE Gesamt: 130 Mio. Tonnen).

Auch in der Stromerzeugung lag Biomasse 2011 mit einem Anteil von 5,3% noch vor der Solarenergie (3,21%). Fünf Gigawatt installierte Leistung produzierten knapp 32 Terawattstunden Strom.

Die Investitionen in die Errichtung von Biomasseanlagen beliefen sich 2011 auf 880 Millionen Euro im Bereich Wärmeerzeugung und 2 Milliarden Euro im Bereich Stromerzeugung. Am Gesamtumsatz aus dem Betrieb von Erneuerbaren-Energie-Anlagen von insgesamt 13,8 Milliarden Euro (2011) beteiligte sich Biomasse mit 10,17 Milliarden Euro (Strom & Wärme 6,5 Mrd. €, Kraftstoffe 3,67 Mrd. €). Diesen Umsatz erzielten 124.400 Beschäftigte.

Das größte Biomassekraftwerk in Deutschland ist das von der Zellstoff Stendal GmbH betriebene in Arneburg (Sachsen-Anhalt). 2004 in Betrieb genommen, kommt es bei 100 Megawatt elektrischer Bruttoleistung auf eine Fernwärmeleistung von 600 Megawatt. Ein weiteres Vorzeigeprojekt ist das Müllheizkraftwerk in Kempten. Zwei Verbrennungsanlagen (Holz- und Müllheizkraftwerk) versorgen 18.000 Haushalte mit Strom und 8.600 Haushalte mit Wärme. Durch den Betrieb wird laut Betreiber jährlich ein Ausstoß 29.000 Tonnen Kohlenstoffdioxid vermieden.

2011 lag der Anteil von Biodiesel, Bioethanol und Pflanzenöl am Kraftstoffabsatz (ohne Flugbenzin) bei 5,94%. Dabei steigt der Verbrauch von Biodiesel auch dann, wenn an Tankstellen herkömmlicher Diesel getankt wird, da seit 2009 bis zu 7% Biodiesel beigemischt wird (Bezeichnung: B7). Der Jahresverbrauch an Biodiesel belief sich 2010 auf etwa 3,255 Millionen Tonnen.

Geothermie

Bei der Geothermie (Nutzung der Wärme im Erdinneren) wird zwischen tiefer Geothermie und oberflächennaher Geothermie unterschieden. Ihr Anteil am Gesamtstromverbrauch lag 2011 bei 0,003 Prozent. Dabei erzeugten 7,5 Megawatt installierter Leistung einen Strom von 18 Gigawattstunden. Bei den Wärmegewinnungsanlagen erzeugten geothermische Anlagen 340 (tiefe Geothermie) und 5.980 Gigawattstunden, was immerhin einem Anteil von 4,4 Prozent entsprach.


 
Die Nachbesserung des EEG im Jahre 2004 bewirkte eine deutliche Anhebung der Vergütungen im Bereich von geothermischen Anlagen unter 20 Megawatt elektrischer Leistung. Seit 2009 beträgt die Grundvergütung für Anlagen bis 10 Megawatt 16 Cent/kWh. Hinzukommt ein Wärmenutzungsbonus von 3 Cent/kWh und ein Technologiebonus für petrothermale Techniken (Nutzung von heißem Gestein statt hydrothermaler Quellen) von 4 Cent/kWh. Damit waren solche Projekte erstmals wirtschaftlich rentabel. Dem bis dahin einzigen Vorzeigeprojekt in Neustadt-Glewe (Mecklenburg-Vorpommern) mit 230 Kilowatt Bruttoleistung folgten zwei weitere geothermische Kraftwerke in Landau (6 MW Bruttoleistung) und Unterhaching (3,36 MW).

Mehr als 150 von den Behörden genehmigte Aufsuchungserlaubnisse lassen auf weitere Projekte vor allem in Süddeutschland hoffen. Wesentlicher wirtschaftlicher Faktor ist dabei das Bohrrisiko durch Vorfinden unerwarteter Verhältnisse. Die verstärkte Suche nach fossilen Energieträgern (Erdöl) hat zudem die Preise für Bohrgeräte spürbar ansteigen lassen. 

Solarthermie

Thermische Solaranlagen gehören nicht zur Solarenergie (Fotovoltaik) und tauchen in Statistiken immer gesondert auf. Sie machen die Wärme aus der Sonneneinstrahlung zur Wärmeaufbereitung oder Stromerzeugung in thermischen Solarkraftwerken nutzbar. Im Bereich Wärme wurden 2011 durch solarthermische Anlagen 5,6 Terawattstunden Leistung erreicht, was einem Anteil von 3,9% entspricht. Der Anteil am gesamten Endenergieverbrauch liegt bei 0,4%.


 
Die Investitionen in die Errichtung von solarthermischen Anlagen betrugen 2011 1,05 Milliarden Euro. Der Betrieb solcher Anlagen erzielte einen Umsatz von 230 Millionen Euro.

Der Ausstoß von Treibhausgas-Emissionen verringerte sich 2011 durch Solarthermie um 1,2 Millionen Tonnen (EE Gesamt: 130 Mio. t). Das war immerhin noch ein Anteil von 1%.

Der verbreitetste Anwendungsbereich der Solarthermie liegt in der Trinkwasser-Erwärmung und Heizungsunterstützung.

Deponiegas, Klärgas, Grubengas

Grubengas gehört nicht zur Gruppe erneuerbarer Energien. Trotzdem wurde es 2000 in das EEG-Vergütungsprogramm aufgenommen, um das bis dahin ungehindert in die Atmosphäre entweichende Methan energetisch zu nutzen. Bei gleichzeitiger Senkung seiner schädigenden Wirkung auf das Klima konnte Grubengas so zur Energiegewinnung und zum Vermeiden von CO2-Emissionen beitragen.

Die Nutzung von Deponiegas ist durch das Verbot der Deponierung thermisch unbehandelter Abfälle rückläufig. Sein Beitrag bei der Endenergiebereitstellung lag 2011 bei 0,6 Terawattstunden im Strombereich und 0,3 TWh im Wärmebereich.

Auch bei der Nutzung von Klärgas blieb die Entwicklung auf Modernisierung und Austausch alter Anlagen beschränkt. Ihr Einsatz kommt vor allem in Blockheizkraftwerken zur Geltung. Hier lag der Beitrag bei der Endenergiebereitstellung 2011 bei jeweils 1,1 Terawattstunden im Strombereich wie auch im Wärmebereich. Klärgasanlagen bis 500 Kilowatt Leistung werden mit 7,11 Cent/kWh vergütet. Bei höherer Leistung beträgt die Vergütung 6,16 Cent/kWh.

Autor: Martin Brosy