Das Potential erneuerbarer Energien in der Europäischen Union

Die Nutzung der Windenergie kann im Gegensatz zu anderen Solarenegie-technologien auf eine lange Tradition zurückgreifen. Ganz abgesehen von den historischen Windmühlen, wurden in Dänemark bereits um die Jahrhundertwende ernsthafte und erfolgreiche Versuche unternommen, die Windenergie zur Erzeugung von elektrischer Energie einzusetzen. In den zwanziger Jahren — und später nochmals während des zweiten Weltkrieges — gab es in Dänemark eine größere Anzahl stromerzeugender Windkraftanlagen, die in ländlichen Gebieten eine echte Versorgungsaufgabe erfüllt haben.

Die technische Funktionsfähigkeit der Stromerzeugung aus Windenergie kann heute nicht mehr ernsthaft in Frage gestellt werden. Auch die Wirtschaftlichkeit, das heißt zumindest die Stromerzeugungskosten gemessen an den Verbrauchspreisen, ist an guten Windstandorten nicht mehr strittig. Diese Tatsachen werden heute auch von den Kritikern der Windenergienutzung zur Kenntnis genommen.

Das Windenergiepotential in der Europäischen Gemeinschaft soll genutzt werden. Dieser Zielsetzung schließen sich, zumindest verbal, fast alle Interessengruppen an. Die Gemeinschaftseinrichtungen, wie auch nahezu alle nationalstaatlichen Institutionen, fördern die Technologie und die Nutzung der Windenergie mit vielfältigen Fördermaßnahmen. Dennoch, gemessen an den ökologischen Notwendigkeiten und dem vorhandenen Potential ist der Ausbau der Windenergienutzung — und damit der Ersatz konventioneller Energieträger noch viel zu gering. Welche Hindernisse einem zügigen Wachstum der Windenergienutzung entgegenstehen, aber auch welche Vorteile damit verbunden sind, stellen die folgenden Überlegungen zur Diskussion:

Der politische Handlungsbedarf für die Beschleunigung der Markteinführung liegt vor allem

Die Produktionsmengen von photovoltaischen Leistungsmodulen haben in den letzten fünf Jahren eine jährliche Steigerungsrate von 20 % zu verzeichnen. Die photovoltaische Stromnutzung wird sich langfristig aufgrund ihrer universellen Einsatzbarkeit und wegen ökologischer Vorzüge nach der Auffassung der Autoren verstärkt durchsetzen. Es sind jedoch noch gravierende Hemmnisse zu überwinden, damit sie innerhalb eines kürzeren Zeitraumes einen ihrem Potential angemessenen Anteil an einer umweltfreundlichen Energieversorgung übernehmen kann.

Der Photovoltaische Effekt wurde 1839 von dem französischen Physiker A. E. Bequerel entdeckt. Dieser Effekt ermöglicht die direkte Umwandlung solarer Strahlungsenergie in elektrische Energie. Er wird seit 1954 erforscht, weil Satelliten eine nachschubunabhängige dauerhafte wartungsfreie Energieversorgung benötigen. Seit dem ersten Weltraumeinsatz photovoltaischer Zellen faszinierte der Gedanke, mit diesen Elementen auch auf der Erde Strom zu erzeugen. Erst in den letzten zwanzig Jahren wurde die Forschung auf diesem Gebiet intensiviert. Durch eine Verbesserung der Wirkungsgrade und eine Kostensenkung konnten schon verschiedene Marktsegmente für photovoltaische Systeme erschlossen werden. Es wurden größere Demonstrationsanlagen gebaut und Kostenabschätzungen durchgeführt, die einen großtechnischen Einsatz ins Auge fassen.

Die Tabelle zeigt wesentliche EU-Länderdaten (s. nächste Seite)

Photovoltaik-Leistungsmodule werden heute im wesentlichen in sich wirttragenden Nischenmärkten, Pilotanlagen und geförderten netzgekoppelten Anlagen eingesetzt. Eine jährliche Produktionssteigerung von 20 % ist seit längerer Zeit bei Leistungsmodulen festzustellen. Dies hat bisher noch nicht zum Aufbau einer Großserienproduktion geführt. Der sehr große Markt der netzfernen PV-An-wendungen in Entwicklungs- und Schwellenländern kann zur Zeit kaum erschlossen werden. Dies liegt zum Ersten an den hohen Modulkosten, zum Zweiten an der mangelnden Vorbildfunktion im Bereich der PV-Anwendungen in den Industrieländern und zum Dritten in unzureichenden örtlichen Kreditstrukturen zur Vorfinanzierung von PV-Anlagen (29).

Die Photovoltaik hat im Bereich der Produktion und in der Entwicklung ihrer Komponenten einen Reifegrad erreicht, der einen Einstieg in einen großflächigen Einsatz rechtfertigt. Sie kann durch ihre im Betrieb schadstofffreie Stromerzeugung langfristig einen wesentlichen Anteil zur CO₂-Reduktion beitragen. Die Solarstromerzeugung wird sich in jedem Fall langfristig durchsetzen. Allerdings ist es sehr fraglich, ob dies angesichts der Herausforderung durch den Treibhauseffekt ohne politische Weichenstellung schnell genug geschieht.

Unter solarthermischen Anwendungssystemen werden Anlagen verstanden, welche die solare Einstahlung in Nieder-, Mittel- und Hochtemperatur umwandeln. Grundsätzlich werden passive und aktive Systeme unterschieden. Passive Anlagen verwenden keine aktiven Elemente wie Pumpen, Ventile, Kontrollgeräte oder dergleichen, der Energiefluß erfolgt auf natürlichem Wege, also durch Konvektion, Strahlung und Wärmeleitung. Aktive Systeme werden unterschieden in konzentrierende und nicht-konzentrierende Systeme. Konzentrierende solarthermische Anlagen bündeln die Sonnenstrahlen auf einem Absorber und können so Prozeßtemperaturen bis 1000°C erreichen. Bei nicht konzentrierenden Systemen wird die Sonnenstrahlung direkt von dem Absorber in Wärme umgewandelt. Sie eignen sich für Anwendungen im Niedertemperaturbereich bis 100°C.

Das theoretische Potential solarthermischer Energiesubstitution ergibt sich im Gegensatz zu den Potentialen anderer regenerativer Energien nicht direkt aus solaren Einstrahlungsdaten, sondern aus der Bedarfsstruktur an Niedertemperaturwärme. Mit einem hinreichend großen Kollektor, einem großen Speicher und einem sanierten oder neu nach solaren Gesichtspunkten gebauten Gebäude ist eine volle solare Versorgung der Gebäude mit Niedertemperaturwärme möglich. Begrenzungen dieses Potentials sind die gegenseitigen Verschattungen von Gebäuden, die Gebäudestruktur, die teilweise keine adäquate Sanierung zuläßt, die vorhandenen Flächen, die zur Nutzung als Kollektorflächen zur Verfügung stehen.

Im folgenden sind die Beiträge der passiv-solaren und wärmetechnischen Maßnahmen für die zwei Szenarien und am Ende der drei Dekaden dargestellt.

Der politische Handlungsbedarf konzentriert sich vor allem

Biomasse ist im globalen Maßstab eine der wichtigsten Energiequellen. Ihre Nutzung ist jedoch regional sehr unterschiedlich und von einem enormen Gefälle zwischen den industrialisierten und den nicht industrialisierten Staaten geprägt. Da Biomasse bisher gößtenteils als ein „nicht-kommerzieller“ Energieträger behandelt wird, liegen genaue Daten nur in Einzelfällen vor:

Biomasse ist der Sammelbegriff für die Gesamtmenge aller durch Photosynthese erzeugten organischen Materie. Dem Begriff der „erneuerbaren Biomasse“ ist eine zeitliche Komponente hinzugefügt, die sich auf den Kohlenstoffkreislauf der organischen Materie bezieht. Erneuerbar ist Biomasse, wenn ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf von der Kohlenstoffbindung über die Kohlenstoffreisetzung bis zur erneuten Bindung in überschaubaren, sich wiederholenden Zeiteinheiten vorliegt. So kann Biomasse zu Kohle, Erdöl und Erdgas abgegrenzt werden, deren Kohlenstoffbindungsprozeß Jahrmillionen zurückliegt.

Biomasse ist ein Sonnenenergieträger gewaltigen Umfangs, der weltweit und zeitlich unbegrenzt zur Verfügung steht, wenn er bestandserhaltend genutzt wird. Der Energiewert des jährlichen globalen Zuwachses an Biomasse, d. h. dem Teil, der ohne Eingriff in den Biomassen-Bestand jedes Jahr geerntet werden könnte, entspricht etwa dem Zehnfachen des derzeitigen Weltenergiebedarfs (2).

Anhand der Potentialkoeffizienten, die im obigen Abschnitt berechnet worden sind, kann nun eine Abschätzung der in der EG erzielbaren Energiemengen aus nachwachsenden Rohstoffen erfolgen. Dabei wird wieder zwischen der Verwertung von Abfall- und Restprodukten und der Anlage von Energieplantagen unterschieden:

Der wirtschaftlich sinnvolle Nutzungsgrad des Biomassepotentials ist abhängig von der Wettbewerbsfähigkeit der Bio-Energien im Verhältnis zu anderen Energieprodukten. Vergleichsmaßstab ist der zur Zeit preisgünstigste Energieträger Rohöl, das in Rotterdam zu etwa US-$ 20 pro Barrel angeboten wird. Zur Frage steht, zu welchem Preis Biomasse bei gegebener optimaler Konversionstechnik zur Verfügung stehen muß, um mit dem Rohölpreis konkurrieren zu können, bzw. ob Ernte und Anbau von Biorohstoffen zu diesem Preis wirtschaftlich vertretbar ist.

Die Ausführungen zum wirtschaftlich nutzbaren Biomassepotential treffen eine Aussage zur Markteinführungsreife, auf Basis des technologischen Entwicklungsstandes und der aktuellen Preissituation auf dem Energiemarkt. Die Verdoppelung bis Verdreifachung der aktuellen Biomassenutzung in der EG, die aufgrund dieser Parameter innerhalb eines Jahrzehnts möglich erscheint, hängt aber von weiteren Faktoren ab. Dazu gehören vor allem

Eine substantielle Ausweitung der energetischen Nutzung des europäischen Biomassepotentials ist nach den Ergebnissen dieser Studie technisch und wirtschaftlich möglich, strukturpolitisch sinnvoll und umweltpolitisch wünschenswert.

Das nutzbare Potential erneuerbarer Energien reicht theoretisch aus, um die gesamte herkömmliche Energieversorgung in der EU auch mit heimischen erneuerbaren Energiequellen zu substituieren. In dieser Studie wird anhand der Potentiale der Photovoltaik und der Windkraft zur Stromerzeugung, der Biomasse und der solarthermischen Wämeerzeugung untersucht, welchen Beitrag diese Quellen bis zum Jahr 2020 leisten könnten, wenn dafüur politische Initiativen ergriffen werden, den eine Mobilisierung der Marktkräfte unter dem Gesichtspunkt der betriebswirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit mit herkömmichen Energieträgern sicherstellen bzw. absehbar versprechen. Nicht behandelt werden Potential erneuerbarer Energienutzung, die sich zusätzlich ergeben köten (solarthermische Stromerzeugung in Südeuropa, Wellenenergie, Gezeitenenergie zusätzlicher Beitrag der Kleinwasserkraft.