Erneuerbare Energien

Vom Boutiquemaßstab zum Industriestandard

(industrietreff) - Der Markt für Erneuerbare Energien hat in den vergangenen Jahren eine beispiellose Dynamik entfaltet und sich zu einem signifikanten Wirtschaftsfaktor entwickelt. Viele Länder wollen den Anteil Erneuerbarer Energien vor allem für die Stromerzeugung auf lange Sicht deutlich steigern. Aber ein solches Wachstum bringt auch große Herausforderungen mit sich. Weltweit liegen große Hoffnungen auf den Erneuerbaren Energien. Sie sollen den wachsenden Energiehunger decken, eine heimische Alternative zum Import von Gas und Öl bieten und vor allem das Klima schützen. Vor diesem Hintergrund haben zum Beispiel die europäischen Mitgliedsländer einen weitreichenden Ausbau der Erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2020 beschlossen.

Seit dem Jahr 2000 verzeichnet der Sektor Wachstumsraten von jährlich über 20%. In Europa stammten Ende 2009 etwa 20% des Stroms aus Erneuerbaren Energien, in Deutschland waren es 16%. Die Erneuerbaren Energien bilden damit einen wichtigen Wachstumsfaktor: im Jahr 2009 machten sie über 60% der neu installierten Kraftwerkskapazitäten in Europa aus.

Es ist faszinierend, wie sehr sich die Technik weiterentwickelt hat: 1980 hatte eine Windturbine eine Leistung von 30 Kilowatt und war bis zur Blattspitze 45 Meter hoch. Heutige große Anlagen haben mit 5 Megawatt (MW) Leistung und sind über 180 Meter hoch. Eine 5 MW-Windturbine erzeugt im Jahr Strom für 3.000 Haushalte. Die 60 Meter langen Rotorblätter überstreichen dabei mit der Geschwindigkeit eines Formel 1-Rennwagens eine Fläche von der Größe eines Fußballfeldes.

Windenergie - Wachstumsmotor der „neuen“ Erneuerbaren
Die Wasserkraft leistet als die „klassische“ Erneuerbare Energie seit einem Jahrhundert ihren kontinuierlichen Beitrag, bietet aber in Europa nur noch geringe Ausbaumöglichkeiten. So wurde die Windenergie der Wachstumsmotor der „neuen“ Erneuerbaren Energien. Der Ausbau findet längst nicht mehr nur in Deutschland oder Europa, sondern auf der ganzen Welt statt.

Das weltweite Wachstum der Windenergie hat sich seit Anfang des Jahrzehnts auf jährlich 38.000 MW verzehnfacht. Weltweit waren Ende 2009 160.000 MW installiert, davon 25.000 MW in Deutschland. Mit einem jährlichen Zubau von 2.000 MW liegt Deutschland hinter China, USA und Spanien.

Die USA bieten an vielen Stellen deutlich bessere Windverhältnisse als europäische Standorte. In Texas konnte E.ON in nur zwei Jahren den weltgrößten Windpark Roscoe mit über 600 Windturbinen und fast 800 MW Leistung bauen. Bis zu sechs Jahre dauert hingegen in Europa die Realisierung deutlich kleinerer Projekte mit höchstens 50 MW. Es wird gerade in Deutschland immer schwerer, geeignete Gebiete für neue Windparks zu finden.

Herausforderung auf hoher See
Viele Hoffnungen ruhen daher auf der Offshore-Windenergie, der Nutzung des Windes auf dem Meer. Hier gibt es noch viel verfügbare Fläche, der Wind weht stärker und gleichmäßiger. Eine Windturbine kann auf See doppelt soviel Strom erzeugen wie an Land. Dementsprechend wollen vor allem Deutschland, Großbritannien, die Niederlande und Dänemark diese Potenziale vor der eigenen Küste nutzen. Insgesamt belaufen sich ihre Pläne auf mehr als 30.000 MW bis zum Jahr 2020, heute sind erst 2.000 MW installiert.

Offshore-Windenergie ist eine große technische und logistische Herausforderung: Windturbinen so hoch wie der Kölner Dom, 200 Meter lange Kranschiffe, die sich auf Stelzen aus dem Wasser heben können, und Spezialisten, die bei zwei Metern Wellengang ein 700 Tonnen schweres Fundament millimetergenau auf dem Meeresboden platzieren. Und die Windtur binen müssen über 20 Jahren den rauen Bedingungen trotzen können, obwohl der Zugang für Wartungsarbeiten und Reparaturen häufig wegen zu hoher Wellen oder zu starkem Wind nicht möglich ist. Die Offshore-Windenergie bietet aber auch die große Chance, eine neue „High-Tech“-Industrie aufzubauen und Standorten an der Küste eine neue Perspektive als Basis für OffshoreProjekte zu bieten.

In deutschen Gewässern sollen bis zum Jahr 2020 etwa 10.000 Megawatt Offshore-Windenergie zur Erreichung der Klimaziele beitragen. Dies entspricht der Installation von 2.000 Windturbinen der großen 5 Megawatt-Klasse. Allerdings können in Deutschland Offshore-Windparks nur weiter vom Festland entfernt und in deutlich tieferem Gewässer als in anderen Ländern realisiert werden.

Mit dem Pilotprojekt alpha ventus, einem weltweit einzigartigen Offshore-Windpark mehr als 45 Kilometer vor der deutschen Küste in 30 Meter Wassertiefe, ist jetzt der erste deutsche Offshore-Windpark in Betrieb gegangen. Der Windpark besteht aus 12 Windturbinen der 5 Megawatt-Klasse, die auf 50 Meter hohen und 700 Tonnen schweren Stahlfundamenten stehen. Die beteiligten Unternehmen E.ON, EWE und Vattenfall Europe haben mehr als 250 Millionen Euro in dieses Testfeld investiert, um wichtige Erkenntnisse für die Realisierung zukünftiger Projekte zu sammeln. Die jüngst verzeichneten technischen Ausfälle gehören dabei zum leidvollen Lernprozess bei diesem anspruchsvollen Pilotprojekt.

Neue Technologien - auch jenseits des Windes
Aber auch andere grüne Technologien bieten große Potenziale. Bei der Solarenergie - d.h. Photovoltaik und solarthermische Kraftwerke - wird mit einem ca. 10jährigen Zeitverzug ein ähnlich starkes Wachstum wie bei der Windenergie erwartet. Auch wenn Deutschland momentan der größte Absatzmarkt für Photovoltaik ist, die besten Einsatzmöglichkeiten gibt es vor allem in den sonnenreichen Regionen in Südeuropa und Äquatornähe, wo bis zu 50% mehr Sonneneinstrahlung „geerntet“ werden kann. Hier kommt auch die Technik der solarthermischen Kraftwerke zum Einsatz, wo durch Hohlspiegel gebündeltes Sonnenlicht Dampf für den Antrieb einer Dampfturbine erzeugt. Auch im Desertec-Projekt soll mit dieser Technologie „Wüstenstrom“ in Nordafrika erzeugt werden, der dann vor Ort genutzt oder nach Europa exportiert werden könnte.

Feste Biomasse (z.B. Holz) ist ein klassischer „grüner“ Brennstoff für Kraftwerke. Während in Deutschland die Potenziale jedoch weitgehend ausgeschöpft sind, bieten einige Länder, z.B. in Osteuropa, Skandinavien, USA oder Kanada, noch gute Potenziale. Aus Biomasse kann aber auch Gas erzeugt werden. Durch Vergärung von Energiepflanzen (z.B. Mais), landwirtschaftlichen Reststoffen oder Gülle entsteht Biogas. Dieses kann zu Bio-Erdgas aufbereitet werden und in das Erdgasnetz eingespeist werden, was die effiziente Nutzung in Kraftwerken, Heizungen oder als Kraftstoff ermöglicht. Bis 2030 könnten damit 10% des Erdgasverbrauchs in Deutschland gedeckt werden, im Einklang mit Naturschutz und landwirtschaftlicher Erzeugung.

Den vermutlich nächsten Horizont bildet die ozeanische Energie aus Wellen und Gezeiten. Das physikalische Potenzial ist enorm, aber die praktische Anwendung steckt noch in den Kinderschuhen. Am bekanntesten ist der Pelamis-Generator, der wie eine 180 Meter lange rote Schlange auf dem Wasser der Bewegung der Wellen folgt und so Strom erzeugt.

Die weitreichende Perspektive
In Berlin und Brüssel hat bereits die Diskussion um die Perspektive bis 2050 begonnen. Allerdings gibt es sehr unterschiedliche Ansichten über den zukünftigen Energiemix, diskutiert werden Szenarien mit bis zu 100% Erneuerbare Energien. Fest steht schon jetzt: der Anteil der Erneuerbaren Energien wird auch über 2020 hinaus weiter deutlich wachsen. Damit verbunden sind aber auch große Herausforderungen.

Der Ausbau der Erneuerbaren Energien erfordert sowohl das Engagement im kleinen, dezentralen Maßstab, z.B. mit einer Hausdach-Solaranlage, als auch die Realisierung von Projekten im industriellen Maßstab. Um die öffentliche Akzeptanz zu gewährleisten, müssen jedoch die Kosten für die Erneuerbaren Energien weiter deutlich sinken. Dies erfordert die Optimierung über die gesamte Wertschöpfungskette: von der Entwicklung kostengünstiger Anlagentechnologie bis hin zum Bau und Betrieb der Anlagen. Der zunehmende Anteil an wechselnder Erzeugung aus Wind und Sonne erfordert auch eine erhebliche Anpassung der Netzinfrastruktur. Der Ausbau der Stromnetze ist erforderlich, um den grünen Strom zu den Verbrauchern zu transportieren. Langfristig werden neue Technologien wie intelligente Stromnetze, eine flexible Steuerung des Stromverbrauchs und vor allem neue Formen der Stromspeicherung einen wichtigen Beitrag leisten, um die Erneuerbaren Energien in vollem Umfang nutzen zu können.

Eine Herausforderung ganz anderer Art ist der große Bedarf an Spezialisten in dieser Branche. Die Tätigkeiten sind vielfältig: von der Fertigungstechnik für Anlagenkomponenten über die Finanzierung bis hin zum Projektmanagement milliardenschwerer Offshore-Projekte. Besonders hilfreich kann dabei eine zusätzliche Ausbildung als Seemann sein, um für die Arbeit im Zukunftsmarkt Offshore-Windenergie gewappnet zu sein.

Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Erneuerbaren Energien zu einem essentiellen Wirtschaftsfaktor entwickelt haben. Mit Wachstumsraten von über 20% nimmt ihre Bedeutung weiterhin stark zu. Motor dieser Entwicklung ist die Windenergie. Während Onshore-Windenergie längst dem Nischendasein entwachsen ist, bietet Offshore-Windenergie ein großes Potenzial - enormen technischen und logistischen Herausforderungen. Ein ähnliches Wachstum wie bei der Windenergie wird bei der Solarenergie erwartet, vor allem in den sonnenreichen Regionen. Ob Wind, Sonne oder auch Biogas und Gezeitenkraft: Der Ausbau der Erneuerbaren erfordert die Optimierung über die gesamte Wertschöpfungskette, den Ausbau der Netzinfrastruktur und nicht zuletzt Spezialisten, die für die Arbeit im Zukunftsmarkt gerüstet sind.

Dr. Frank Mastiaux, Vorsitzender der Geschäftsführung der E.ON Climate & Renewables GmbH, Düsseldorf

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Datum: 05.08.2010 - 14:55 Uhr
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