„Stromerzeugung“ – Versionsunterschied

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Heute ist die Stromerzeugung in Deutschland privatisiert, es gibt 876 Stromversorger<ref>[http://www.tagesschau.de/wirtschaft/meldung100028.html]</ref>.
Heute ist die Stromerzeugung in Deutschland privatisiert, es gibt 876 Stromversorger<ref>[http://www.tagesschau.de/wirtschaft/meldung100028.html]</ref>.


== Bruttostromerzeugung nach Energieträgern ==
== Bruttostromerzeugung nach Schwanzgleichung und penisberechnung Energieträgern ==
Die folgende Tabelle stellt die Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Jahr 2008 verschiedener Länder gegenüber.<ref>[http://www.bp.com/sectiongenericarticle.do?categoryId=9023768&contentId=7044479 BP-Review]</ref>.
Die folgende Tabelle stellt die Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Jahr 2008 verschiedener Länder gegenüber.<ref>[http://www.bp.com/sectiongenericarticle.do?categoryId=9023768&contentId=7044479 BP-Review]</ref>.
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Version vom 7. Juli 2010, 12:15 Uhr

Unter Stromerzeugung versteht man die Bereitstellung von elektrischer Energie, um über ein Stromnetz den Strombedarf angeschlossener Geräte zu decken. Physikalisch gesehen ist dies immer eine Umwandlung anderer Energiearten aus verschiedenen Energiequellen in elektrische Energie. Der Großteil der Stromerzeugung geschieht im industriellen Maßstab in Kraftwerken. Die Stromerzeugung beispielsweise in Batterien für transportable Geräte wird in diesem Artikel nicht behandelt.

Stromerzeugung in Deutschland 1900-2005.
Strommix in Deutschland

Bedeutung

Elektrische Energie ist der am vielseitigsten verwendbare Energieträger, der sich zudem mit besonders geringen Verlusten in andere Energieformen umwandeln lässt. Sie ist Voraussetzung für jede moderne Industrie und kann nicht durch andere Energieträger ersetzt werden, ohne hohe Verluste in Kauf zu nehmen. Ein Stromausfall bringt erfahrungsgemäß jede Volkswirtschaft zum Erliegen und muss deshalb weitestgehend begrenzt bleiben.

Hauptvorteil ist die Möglichkeit, einen ganzen Erdteil wie Europa mit einem Verbundnetz zu überziehen, in dem der elektrische Strom mit geringen Verlusten verteilt werden kann und sich durch die Vielzahl der verbundenen Kraftwerke die Redundanz und somit die Versorgungssicherheit erhöht.

Hauptnachteil des elektrischen Stromes ist die Tatsache, dass sich – volkswirtschaftlich gesehen – nur verschwindend geringe Energiemengen unmittelbar speichern lassen. Nur durch aufwändige Umwandlung in andere Energieformen, beispielsweise mittels Pumpspeicherkraftwerken, lässt sich vermeiden, dass die erzeugte elektrische Energie in jedem Augenblick exakt mit der verbrauchten Menge übereinstimmen muss.

Elektrische Energie ist die einzig sinnvolle Übertragungsart, die immense Energie eines abgelegenen Wasserfalls, einer Windkraftanlage oder einer kontrollierten Kernspaltung in industrialisierte Gebiete zu transportieren.

Historisches

Der Siegeszug der elektrischen Energieversorgung begann nach 1882[1] durch die Konstruktion von Kraftwerken mit elektrischen Generatoren. Zunächst waren es voneinander unabhängige Insellösungen. Sehr schnell erkannte man die Vorteile von Wechselstrom-betriebenen Stromnetzen, weil diese nicht mehr so stark von der Betriebssicherheit einzelner Kraftwerke abhingen. In Deutschland bildeten sich zwei fast unabhängige Stromnetze:

  • Das öffentliche Netz mit 50 Hz und
  • das Bahnstromnetz mit 16 2/3 Hz für die damals staatliche Eisenbahn.

Einige Kraftwerke wurden mit getrennten Generatoren ausgestattet und konnten Strom für beide Systeme erzeugen.

Heute ist die Stromerzeugung in Deutschland privatisiert, es gibt 876 Stromversorger[2].

Bruttostromerzeugung nach Schwanzgleichung und penisberechnung Energieträgern

Die folgende Tabelle stellt die Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Jahr 2008 verschiedener Länder gegenüber.[3].

Deutschland
Schwerpunkt: Kohle 		Frankreich[4]
Schwerpunkt: Kernenergie 		Norwegen
Schwerpunkt: Wasserkraft 		China
Schwerpunkt: Kohle
Energieträger Strommenge
in TWh 		Anteil in % Strommenge
in TWh 		Anteil in % Strommenge
in TWh 		Anteil in % Strommenge
in TWh 		Anteil in %
Kohle 278,5 43,6 % 19,8 3,4 % 2,2 1,5 % 2785,74 78 %
Kernenergie 148,8 23,3 % 440,3 72,7 % 0 0 82,14 2,3 %
Erdgas 83,0 13,0 %
Windkraft 40,2 6,3 % 0 0 0 0 13,0 0,36 %
Mineralölprodukte 10,5 1,6 %
Wasserkraft 19,6 3,1 % 63,4 11 % 140,5 98,5 % 628,58 17,6 %
übrige Energieträger 58,1 9,1 % 50,9 8,9 % 0 0 62,14 1,74 %
Summe 639,1 100,0 % 574,4 96 % 142,7 100 % 3571,46 100 %
CO2-Ausstoß
in g/kWh[5] 		604 61 0,1 ≈1000

Anmerkung: Für die nicht-eingerahmten Felder liegen keine Informationen vor, sie wurden gleich Null gesetzt.

In der folgenden Tabelle ist die Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Jahr 2009 in Deutschland aufgeführt.[6]

Energieträger Strommenge (TWh) Anteil
Braunkohle 146,5 24,6%
Kernenergie 134,5 22,6%
Steinkohle 109,0 18,3%
Erdgas 77,0 12,9%
Mineralölprodukte 12,5 2,1%
Wasserkraft¹ 19,0 3,2%
Windkraft 37,5 6,3%
Biomasse 25,5 4,3%
Photovoltaik 6,0 1,0%
Müllverbrennung¹ 5,0 0,8%
Übrige Energieträger 23,5 3,9%
Summe 596,0 100,0%
regenerativer Anteil 93,0 15,6%

¹erneuerbarer Anteil

In den meisten Veröffentlichungen wird der regenerative Anteil für das Jahr 2009 mit 16,0 Prozent angegeben. Dieser Wert kommt zustande, wenn der Anteil der Bruttostromerzeugung der regenerativen Energien am Bruttostromverbrauch in Deutschland von 582,0 TWh bestimmt wird. Der Anteil an der gesamten Bruttostromerzeugung ist geringer, da der Stromexportsaldo von Deutschland 14,0 TWh betrug.

Der Preis von elektrischer Energie in Deutschland

Endkosten

Die Strompreise hängen von der Bezugsmenge ab. Industrie-Strompreise für sehr große Mengen sind wohl das beste Maß für die Erzeugerkosten. Sie betrugen 2007 bei einer Mindestabnahme von 70.000 MWh 6,6 ct/kWh, dazu müssen noch 4,5 ct/kWh Steuern und Abgaben addiert werden[7]. Gesamtpreis 11,1 ct/kWh.

Ein Haushalt mittlerer Größe in Deutschland verbraucht jährlich etwa 3,5 MWh und bezahlt dafür im Jahr 2008 12,98 ct/kWh an den Stromlieferanten. Dazu kommen 8,67 ct/kWh Abgaben und Steuern[8]. Gesamtpreis 21,65 ct/kWh.

Erzeugungskosten

Brennstoff-
kosten 2007[9]
in ct/kWh 		Gestehungs-
kosten[10]
ab Kraftwerk
in ct/kWh 		darin enthaltene
externe Kosten[11]
wegen Klima- und
Gesundheitsschäden
in ct/kWh 		Emission
Kohlendioxid
in g/kWh 		Emission
Schwefeldioxid
in mg/kWh 		Emission
Stickoxide
in mg/kWh
Kohlekraftwerk 0,38 Braunkohle
0,92 Steinkohle 		2,40 Braunkohle
3,35 Steinkohle 		2,4 900 750 800
Wasserkraftwerk 0 4,30 0,1 10 20 40
Kernkraftwerk 0,25 2,65 0,1 66 [12] 30 30
Erdgas GUD 2,63 4,90 1,1 410 80 390
Windkraftanlage 0 < 9,2 0,2 10 50 40
Photovoltaik 0 < 39,14[13] 0,8 27 - 59 [14] 340 280
Holz HKW ca. 8 ... 10 10[7] 0,95 40 150 1130
Biogas BHKW ca. 5 ... 8 (Mix Maissilage / Gülle) 13 bis 21[7] ? ? ? ?

Die in obiger Tabelle angegebenen Preise sind teilweise allerdings nur dürftig belegt und es fehlen deren Berechnungsgrundlagen. So hat beispielsweise ein altes Kraftwerk, welches seine Kapitalkosten bereits amortisiert hat, wesentlich tiefere Stromerzeugungskosten als ein neues Kraftwerk. Zudem sind die Erzeugungskosten auch abhängig davon ob externe Kosten wie Rückbau- und Entsorgungskosten einberechnet werden.

Auch muss berücksichtigt werden, dass die Brennstoffkosten nicht stabil sind und dass die Kapital- und Unterhaltskosten innerhalb eines Kraftwerkstyps variieren.

Bei Biogas BHKW's und Holz Heizkraftwerken sind außerdem dem die "Brennstoff"-Kosten zu 100% auf die erzeugte elektrische Energie umgelegt, wohingegen in der Realität die Abwärme dieser Kraftwerke i.d.R. über Nahwärmesysteme mitgenutzt wird. Unter Berücksichtigung eines Leistungsverhältnis (elektrisch:thermisch) von 50:50 (bei Biogas BHKW) bzw. 20:80 (bei Holz HKW) reduzieren sich die Brennstoffkosten auf 2,5 ... 4 ct/kWhelektr. (Biogas BHKW) bzw. 1,6 ... 2 ct/kWhelektr. (Holz HKW). Eine ähnliche Kalkulation kann natürlich auch bei BHKWs mit anderen Brennstoffen (z.B. Gas oder Öl) angesetzt werden.

Bei Wind und Photovoltaik sind nicht die tatsächlichen Erzeugungskosten angegeben, sondern die Maximaleinspeisevergütungen.

EEG-Vergütung 2009 [15]
Kraftwerkstyp Entgelt
in ct/kWh
Photovoltaik 31,94 - 43,01
Geothermie 10,5 - 16
Windkraft an Land 5,02 - 9,2
Windkraft off-shore 5,5 - 13
Wasserkraft (bis 5 MW) 7,65 - 12,67
Wasserkraft (ab 5 MW) 3,5 - 7,29
Deponiegas, Klärgas, Grubengas 4,16 - 9

Da die gesetzlich garantierten Vergütungen von Jahr zu Jahr stufenweise reduziert werden, sind die Werte für 2010 geringer als in obiger Tabelle. So wird beispielsweise die Degression für Solarstrom im Jahr 2010 zwischen 9% und 11% aufweisen, da der Wachstumskorridor für PV-Anlagen von 1 bis 1,5 GW im Jahr 2009 vermutlich überschritten wurde [16].

Stromhandel in Europa

→Hauptartikel: Energiemarkt: Stromhandel in Europa

In Europa ist es seit langem üblich, dass elektrische Energie wie jede andere Ware gehandelt wird. Folgen des grenzüberschreitenden Stromhandels zeigten sich an einem Zwischenfall am 28. September 2003: Eine Hochspannungsleitung in den Alpen wurde unterbrochen, was einen Stromausfall in ganz Norditalien zur Folge hatte. Im Regelfall laufen die Verbindungen aber problemlos und dienen auch dazu, die Stromversorgung während der regelmäßigen Abschaltung von Kraftwerken zu Wartungszwecken unterbrechungsfrei zu gewährleisten.

Der Preis von elektrischer Energie in Europa

Die Strompreise in Europa unterscheiden sich erheblich. Spitzenreiter ist Dänemark, gefolgt von Deutschland.

Strompreise bei einem Jahresverbrauch von 3.500 kWh (2008)[17]
Staat Cent/kWh
Belgien 20,27
Bulgarien 7,67
Tschechische Rep. 12,87
Dänemark 27,10
Deutschland 21,72
Estland 8,32
Irland 19,01
Griechenland 10,73
Spanien 14,62
Frankreich 12,23
Italien 21,37
Lettland 9,23
Litauen 8,63
Luxemburg 15,74
Ungarn 15,51
Niederlande 17,55
Österreich 17,76
Polen 12,77
Portugal 15,03
Rumänien 10,82
Slowenien 11,52
Slowakei 14,21
Finnland 12,48
Schweden 17,22
Großbritannien 15,31
Norwegen 16,70

Welches Kraftwerk liefert wem Strom?

Grundsätzlich liefert das nächstgelegene Kraftwerk den Löwenanteil der verbrauchten Energie. Bildlich kann man sich das wie eine bergige Landschaft vorstellen: Die Kraftwerke „drücken“ die Bergspitzen nach oben, die Verbraucher (Städte, Industrieanlagen) ziehen nach unten. Energie fließt – genauso wie darüber geschüttetes Wasser – den steilsten Weg bergab und verschwindet dort. In der Physik nennt man das Gradient eines Skalarfeldes. Es wurde noch nie beobachtet, dass Wasser abwechselnd bergauf- und bergab fließt, um in ein ganz bestimmtes Tal zu gelangen. Der Energiefluss verhält sich genauso.

In Zusammenhang mit Ökostrom taucht immer wieder die Frage auf, wie es manche Stromanbieter erreichen, elektrischen Strom von einem ganz bestimmten, oft weit entfernten Kraftwerk zu beziehen. Strombezug aus einem weit entfernten Kraftwerk ist physikalisch nicht möglich, außer man koppelt sich vom öffentlichen Stromnetz ab und legt eine separate Leitung zum gewünschten Kraftwerk. Wichtig ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der Strommarkt eine bilanzielle Trennung zulässt, d.h. ein Verbraucher entnimmt dem Verbundnetz die gleiche Menge Energie, die er bei einem Stromerzeuger eingekauft hat, und die dieser ins Netz einspeist. Physikalisch kommt die elektrische Energie überwiegend aus den nächstgelegenen Kraftwerken, das Tauschgeschäft "Geld gegen Ware" erfolgt über den "Stromsee" des Verbundnetzes mit dem ausgewählten Stromanbieter.

In den Fällen Kassel und Wolfhagen bei Kassel[18] wäre das das Kernkraftwerk Grohnde, lokales Müllheizkraftwerk[19], lokale Fernwärmekraftwerke[20], lokale Blockheizkraftwerke[21] und lokale Photovoltaik-Anlagen. Abhängig von der Leitungsführung könnten auch die weiter entfernten Anlagen Kraftwerk Werdohl-Elverlingsen und Kraftwerk Staudinger Großkrotzenburg geringe Anteile mitliefern. Nur bei Spitzenbedarf schaltet sich das Pumpspeicherkraftwerk Waldeck dazu. Die Wahrscheinlichkeit, dass die elektrische Energie aber physikalisch von schwedischen oder österreichischen Wasserkraftwerken kommt ist gering[22].

Siehe auch

Literatur

  • Ernst Huenges: Energie aus der Tiefe: Geothermische Stromerzeugung. In: Physik in unserer Zeit. 35(6), 2004, ISSN 0031-9252, S. 282–286
Wiktionary: Stromerzeugung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Quellen

  1. ↑ [1]Die Geschichte der Energieversorgung in Deutschland
  2. ↑ [2]
  3. ↑ BP-Review
  4. ↑ [3]
  5. ↑ Summarische Darstellung der verschiedenen Bilanzen von World Nuclear Association (WNA) und Ökoinstitut nach CO2-Bilanzen verschiedener Energieträger im Vergleich (PDF-Datei, 1,01 MB), Wissenschaftliche Dienste des Deutschen Bundestages, 2007
  6. ↑ Bruttostromerzeugung in Deutschland von 1990 bis 2009 nach Energieträgern (AG Energiebilanzen)
  7. ↑ a b c [4] Universität Stuttgart
  8. ↑ Europäische Kommission
  9. ↑ [5] Verträglichkeit von erneuerbaren Energien und Kernenergie
  10. ↑ [6]BMWi
  11. ↑ [7]Herausforderung Energie: Sind wir auf dem Weg zu einer klimaverträglichen und nachhaltigen Energieversorgung? Seite 28
  12. ↑ [http://www.nirs.org/climate/background/sovacool_nuclear_ghg.pdf Valuing the greenhouse gas emissions from nuclear power: A critical survey Benjamin K. Sovacool, Elsevier, Energy Policy 36 (2008) 2940– 2953]
  13. ↑ seit 01.01.2010, siehe EEG
  14. ↑ [http://www.clca.columbia.edu/papers/Photovoltaic_Energy_Payback_Times.pdf Photovoltaics Energy Payback Times, Greenhouse Gas Emissions and External Costs: 2004–early 2005 Status]
  15. ↑ Vergütungssätze pro Kilowattstunde in Cent - EEG Novelle
  16. ↑ Photon Magazine survey puts German PV installations as high as 4GW
  17. ↑ Energiestatistiken, BMWi
  18. ↑ [8]Kassel kündigt Eon
  19. ↑ MHKW Kassel
  20. ↑ [9]
  21. ↑ Blockheizkraftwerk in Kassel
  22. ↑ [10]Alternative Energie: Illusion Ökostrom
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