Strategien einer dezentralen Energieversorgung auf Basis regenerativer Energiequellen

Diplomarbeit von Florian Witzler

Einleitung:

Elektrizität ist in der heutigen Zeit der Schlüssel zu Wohlstand und wirtschaftlicher Entwicklung. Ohne die Bereitstellung von Strom würde eine Infrastruktur, wie sie heutzutage in Deutschland vorzufinden ist, nicht funktionieren. Aber auch Wärme und Kälte müssen erzeugt werden. Ob im Winter zum Heizen, im Sommer zum Kühlen oder ganzjährig für industrielle Prozesse. Die deutsche Bevölkerung ist in einem hohen Grad abhängig von der stetigen Verfügbarkeit von Energie. Bisher konnte diese Energie zum größten Teil durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt werden. In großen Mengen auf der Erde vorrätig, waren sie relativ günstig und durch ein stetig wachsendes Transportsystem aus allen Teilen der Erde verfügbar. Bislang waren die industrialisierten Staaten Hauptabnehmer für Rohstoffe aus aller Welt. Einhergehend mit der volkswirtschaftlichen Entwicklung von zahlreichen Schwellenländern mit dem Streben nach mehr Wohlstand und Energie, werden die fossilen Brennstoffe vermehrt weltweit nachgefragt. Doch sie sind nur in begrenzter Menge verfügbar. Zusätzlich hat die massenhafte Verbrennung im Laufe der letzten Jahrzehnte aufgrund der damit einhergehenden Emissionen im großen Umfang zu einer Veränderung des Weltklimas geführt. Die daraus resultierenden Folgen können für die zukünftigen Generationen verheerende Ausmaße annehmen, sollte kein Umdenken in Bezug auf die weltweiten Energiesysteme einsetzen. Somit sind die weltweite Rohstoffverknappung, Umwelt- und Klimaproblematiken sowie die Abhängigkeit von der Lieferung fossiler Brennstoffe aus politisch fragwürdigen Regionen wichtige Gründe für eine Neuausrichtung der Energieversorgung der Bundesrepublik Deutschland.

Vorgehensweise:

Innerhalb dieser Diplomarbeit soll aufgezeigt werden, welche sozialen, politischen und technischen Instrumente in Deutschland bereits zur Anwendung kommen, um die Umwelt vor den Auswirkungen menschlichen Handels zu schützen. Anschließend sollen Instrumente vorgestellt werden, die dazu geeignet sind, in Zukunft sowohl dem Klimawandel als auch der Verknappung der Energierohstoffe entgegenzuwirken. Zudem stellt diese Diplomarbeit eine Zusammenfassung der bisher bestehenden Struktur der Energieversorgung in Deutschland dar und beleuchtet unterschiedliche Strategien der Umstellung auf Erneuerbare Energien. Dabei geht der Autor sowohl auf die zeitliche Dimension eines Prozesses der Umstellung auf nachhaltige Versorgungsstrukturen als auch auf die volks- und betriebswirtschaftliche Dimension auf der Basis der aktuellen Gesetzgebung ein. Ebenso werden die unterschiedlichen Rollen des Staates und der Bürger sowie deren Handlungsspielraum im Bezug auf eine Veränderung der Energieversorgung und einer damit verbundenen Veränderung der gesellschaftlichen Verhaltensweise im Umgang mit Energie dargestellt. Dabei steht die Abkehr von einer zentralen Versorgungsstruktur hin zu einer Struktur dezentraler Versorgungseinheiten im Mittelpunkt der Analyse. Verschiedene Ansatzpunkte zur Umsetzung einer nachhaltigen Energieversorgung werden erläutert. Ebenso werden ökologische, ökonomische sowie soziale Gesichtspunkte berücksichtigt.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 3, Wegweiser einer Energiewende:

3.1, Globale Einflussfaktoren auf die Struktur der Energieversorgung:

Ein zentraler Punkt in der Betrachtung einer Energieversorgung auf Basis fossiler Energieträger ist die ausreichende Versorgung der Strom-, Wärme- und Kraft- produzierenden Einheiten mit brennbaren Rohstoffen zu deren Umwandlung in die Nutzenergie. Entsprechende vorherrschende Strukturen wurden in Kapitel 2 bereits erläutert. In diesem Abschnitt soll verdeutlicht werden, inwieweit sich diese Strukturen auf zukünftige Energieszenarien auswirken, welche externen Effekte mit einem Zuwachs an fossil erzeugter Energie auf die deutsche Volkswirtschaft einwirken und welche wirtschaftspolitischen Ansatzpunkte derzeit unter technologischen und wirtschaftlichen Aspekten eine Lösung der Ressourcen- und Klimaproblematik darstellen.

3.1.1, Der exogen herbeigeführte Klimawandel:

Die Sachstandberichte des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) aus den Jahren 2001 und 2007 verdeutlichen die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf das Klima der Erde. Demnach ist ‘der weltweite Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration primär auf den Verbrauch fossiler Brennstoffe und auf Landnutzungsänderungen zurückzuführen, während der Anstieg von Methan und Lachgas primär durch die Landwirtschaft verursacht wird.’ Aufgrund eines weiteren Anstiegs der Erdbevölkerung, der zunehmenden Industrialisierung von Schwellenländern, dem damit einhergehenden wachsenden Wohlstand und dem somit fortschreitenden Gebrauch fossiler Rohstoffe stellen sich die Erkenntnisse des IPCC zum Klimawandel nicht nur als Hinweis zu einem vorübergehenden Umweltproblem dar. Sie sind vielmehr ein Hinweis darauf, welche weitreichenden ökonomischen, ökologischen und sozialen Folgen in Zukunft vom weiteren Einsatz fossiler Brennstoffe determiniert werden. Speziell in Deutschland haben sich bereits in jüngster Vergangenheit Auswirkungen von Wetter- und Klimaänderungen gezeigt, die große Verwüstungen hinterlassen haben. In Form von vermehrt auftretenden Stürmen, Überschwemmungen und Extremtemperaturen kündigt sich für Mitteleuropa der Klimawandel an. So sind in Deutschland z.B. durch das extreme Hochwasser an der Oder in 2002 und durch den Orkan Kyrill in 2007 geschätzte Sach- und Materialschäden in Höhe von 15,3 Mrd. Euro entstanden. Die außergewöhnlich langandauernde Dürreperiode in 2003 kostete europaweit über 70.000 Menschen das Leben. Auch wenn die Zunahme extremer Wetterlagen und Naturereignisse nicht ausschließlich auf den Klimawandel zurückzuführen ist, lässt sich dennoch ein Bezug zwischen globaler und regionaler Klimaveränderung und der Häufigkeit von wetterbedingten Extremereignissen herstellen. Abb. 3-1 zeigt die unterschiedlichen Einflussfaktoren auf die Klimavariabilität, weshalb menschliches Verhalten nicht zwangsläufig in einen direkten Zusammenhang mit ausgewählten Klimaereignissen gebracht werden kann. Die Tendenzen dahingehend sind allerdings eindeutig und wissenschaftlich erwiesen (Abb. 3-1: Konkurrierende Einflussfaktoren der Klimavariabilität).

Für die zukünftige klimatische Entwicklung sind vom IPCC verschiedene Szenarien entwickelt worden. Die nach Annahme des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW) wahrscheinlichste Theorie birgt das Szenario ‘A1B’, in dem eine ausgewogene Nutzung aller Energiequellen und deren Verbesserungspotentiale angenommen wird. Es besagt eine durchschnittliche globale Erwärmung an der Erdoberfläche von 2,9 °C bis zum Jahr 2100, wobei regional weitaus stärkere Temperaturveränderungen eintreten können.

‘Es ist höchste Zeit, dass wir uns intensiver mit den Folgen des Klimawandels in Deutschland befassen. Wir müssen uns heute anpassen, um morgen nicht von seinen wirtschaftlichen und sozialen Folgen überrollt zu werden. Hierfür benötigen wir eine gemeinsame nationale Strategie. Alle wichtigen Akteure müssen hierfür mit ins Boot’, bestätigt Bundesumweltminister Sigmar Gabriel.

In welchen Dimensionen sich eine Veränderung des Weltklimas in vereinzelten Regionen abspielt, kann also nur grob geschätzt werden. Für Deutschland haben erste Prognosen ergeben, dass sich die Sommertemperaturen in den Südlichen Bundesländern um bis zu 4 Grad erhöhen können, Norddeutschland im Sommer allerdings mit bis zu 30% weniger Niederschlag rechnen muss. Die Niederschläge im Herbst, Winter und Frühjahr können wiederum um rund 10-20% zunehmen. Mögliche Folgen für Natur, Landwirtschaft und Einwohner der betroffenen Regionen können aus diesen meteorologischen Daten abgeleitet werden. Diese Folgen sind besorgniserregend, allerdings sehen die Klimaforscher für andere Teile der Erde weitaus schlimmere Klimaveränderungen voraus. Eine vereinfachte Darstellung von Ursache und Wirkung im Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten bietet Abb. 3-2, in der eine Grundstruktur der Wechselwirkung aus sozioökonomischen Entwicklungspfaden und den Auswirkungen auf menschliche und natürliche Systeme aufgezeigt wird (Abb. 3-2: Klimaänderung - ein ganzheitliches System).

Es handelt sich um eine schematische und vereinfachte Darstellung einer integrativen Beurteilung des Systems zur Betrachtung der anthropogenen Klimaänderung. Die grünen Pfeile zeigen den Kreislauf von Ursache und Wirkung zwischen den vier in der Abbildung gezeigten Quadranten, während der rote Pfeil die gesellschaftliche Antwort auf die Auswirkungen der Klimaänderung angibt.

4.3, Nutzung regionaler Potentiale zur Energiegewinnung:

Die im Vorfeld angeführten wirtschaftspolitischen Maßnahmen flankieren die Bemühungen zur verstärkten Nutzung heimischer Energiequellen. Aufgrund der gesetzlich festgeschriebenen Einspeisevergütungen in die deutschen Strom-, Gas- und Wärmenetze können Investitionsplanungen mit deutlich gesteigerter Sicherheit durchgeführt werden. Um diese Investitionen auch effektiv einzusetzen, gilt es die jeweiligen Potenziale zu ermitteln und in den Planungsprozess einzubinden. Es stellt sich die Frage, welches theoretische Potential mit Hilfe technischer und nicht-technischer Lösungen im wirtschaftlichen Kontext vorteilhaft ist, um mit den vorgegebenen Einnahmen pro Mengeneinheit die Investitions- und Betriebskosten im gesamten Abschreibungszeitraum der Anlage zu decken. Aber auch für die Nutzung heimischer regionaler oder lokaler Energiequellen gelten die mittlerweile als allgemein anerkannten Nachhaltigkeitskriterien der Ressourcennutzung:

- von einer erneuerbaren Ressource darf nicht mehr genutzt werden, als sie sich in der gleichen Zeit regeneriert.

- es dürfen nur so viele Stoffe in die Umwelt entlassen werden, wie dort aufgenommen werden können.

- die Nutzung nichterneuerbarer Ressourcen soll nur in dem Maße geschehen, in dem ein physisch und funktionell gleichwertiger Ersatz in Form erneuerbarer Ressourcen geschaffen wird.

- das Zeitmaß der menschlichen Eingriffe muss in einem ausgewogenen Verhältnis zum Zeitmaß der natürlichen Prozesse stehen.

- Die Umsätze von Energie und Stoffen müssen auf ein risikoarmes Niveau gesenkt werden.

Der Begriff der Nachhaltigkeit ist in Deutschland bereits seit dem Beginn des 18. Jahrhunderts bekannt und gilt als Grundprinzip in der Forstwirtschaft. Er beinhaltet, dass nur soviel Holz geschlagen werden kann, wie im Wald auch nachwächst. Dieses Prinzip lässt sich sowohl auf fast alle Lebensbereiche als auch auf das politische Handeln übertragen.