Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften

Ehe uns in einer Palette von kurzen Vorträgen eröffnet werden wird, welche Möglichkeiten zur Deckung unseres künftigen Bedarfs an elektrischer Energie, kurz Strombedarfs, uns Wissenschaft und Technik einerseits und Wirtschaft in einem liberalisierten, europäischen Strommarkt andererseits eröffnen, aber auch beschränken, will ich eine Überlegung voranstellen, wieviel Strom wir in der Zukunft, etwa um das Jahr 2050, wohl brauchen werden, und eine Übersicht der Deckungsmöglichkeiten skizzieren.

Für die Bewertung einer Technologie zur Stromerzeugung spielt die Frage, welcher Primärenergieträger eingesetzt wird, eine große Rolle. Im wesentlichen besteht die Wahl zwischen dem Einsatz fossiler Energieträger, regenerativer Energieträger und der Verwendung von Kernbrennstoffen. Derzeit werden weltweit rund 90% des Energiebedarfs mit den fossilen Energieträgern Kohle, Öl und Gas gedeckt. Die Anforderungen an die Bereitstellung insbesondere von elektrischer Energie, aber auch von Wärme, sind hoch und bestehen im wesentlichen aus einer ständigen Verfügbarkeit in beliebiger Menge, geringen Kosten und einer gleichzeitigen hohen Umweltverträglichkeit. Alle Anforderungen gleichzeitig optimal zu erfüllen, ist sehr schwierig, wenn nicht sogar unmöglich. Daher muss ein Weg gefunden werden, die drei genannten Hauptanforderungen möglichst gut in einer jeweils für den Anwendungsfall passenden Technologie zu vereinen.

Today there are various types of wind energy converters in operation, (Figure 1 gives an overview). The most common device is the horizontal axis wind energy converter. This converter consists of only a few aerodynamically optimised rotor blades, which for the purpose of regulation usually can be turned about their long axis (Pitch-regulation). Another cheaper way to regulate it, consists in designing the blades in such a way that the air streaming along the blades will go into turbulence at a certain speed (Stall-Regulation).

Die Photovoltaik ist eine Energiequelle, die heute nur einen geringen Beitrag zur Stromerzeugung leistet. Sie wird heute vor allem wegen ihrer Zukunftsaussichten gefördert. Ich möchte in meinem Vortrag mit generellen Aspekten der Photovoltaik beginnen, dann kurz auf Technologien eingehen, des weiteren die Auswirkungen des neuen Einspeisegesetzes und schließlich auch die Kostenreduktionsaussichten und Potentiale der Photovoltaik erläutern. Ich beginne mit einer Zusammenstellung der Vorteile und Probleme der Photovoltaik.

Ein Solarthermisches Kraftwerk nutzt die Sonnenstrahlung, indem diese in einem Kollektor gesammelt wird, ein Medium aufheizt und die Wärmeenergie in einem thermodynamischen Prozess (Wärmekraftmaschine) in mechanische und anschließend in elektrische Energie umgewandelt wird. Wegen der geringen Energiedichte der Sonnenstrahlung kommt dem Kollektor eine besondere Rolle zu. Er muss über große Flächen ausgebreitet werden, um nutzbare Leistung einfangen zu können.

Im Bereich der öffentlichen Stromversorgung ist in Deutschland eine Kapazität von rund 100 GWel als Brutto-Engpassleistung installiert. Unter Einsatz dieser Kapazitäten werden jährlich rund 500 TWhel erzeugt. Etwa 30% der erzeugten elektrischen Energie stammt aus Kernkraftwerken.

Die Plasmaphysik und Fusionsforschung der letzten vierzig Jahre hat nach Erforschung vieler verschiedener Konzepte heute ihr wichtigstes Ziel erreicht: Die plasma-physikalischen Bedingungen, unter denen eine Energiegewinnung durch Verschmelzung schwerer Wasserstoffisotope nach dem Prinzip des magnetischen Einschlusses (Tokamak) stattfinden kann, sind bekannt.

Die sogenannte öffentliche Stromversorgung setzte Ende des 19. Jahrhunderts ein, in der damals schon bewährten Gleichstromtechnik. Die für Erzeugung, Übertragung und Verbrauch einheitlich niedrige Spannung ließ nur kleine Inselnetze mit Ausdehnungen in der Größenordnung von einem Kilometer zu, vorzugsweise in den Ballungszentren, da die teure elektrische Energie zunächst nur für Beleuchtungszwecke genutzt wurde.

Die Liberalisierung der Energiemärkte und des Strommarktes im besonderen ist eine fundamentale Änderung der Ordnung in den Marktbeziehungen in diesem Bereich. Vordergründig wird man den Erfolg am sichtbarsten Indikator, nämlich dem Strompreis messen. Jedoch stellt sich die Frage, wie die Marktöffnung auf längerfristige Ziele wie Versorgungssicherheit (Netzqualität und hinreichende Verfügbarkeit von Kraftwerken), umweltpolitische Ziele (Verringerung von Treibhausgasen und örtlichen Schadstoffemissionen), wirtschaftliche Ziele (Produktion und Beschäftigung am Standort Deutschland), wettbewerbspolitische Ziele (Effizienzsteigerung durch Wettbewerb auch bei starker Konzentrationstendenz) wirken wird.