Effizienz entscheidet Energiewende

Wie sieht die deutsche Stromversorgung im Jahr 2050 aus? Auf jeden Fall erneuerbar. Wie schnell das geht, wird vom Stromverbrauch abhängen. VON BERNWARD JANZING (taz.de)

 

Werden die Stromwirtschaft künftig beherrschen: 

Erneuerbare Energien. Foto: dpa

FREIBURG taz | Zumindest eines ist sicher: Schlimmere Fehlprognosen, als man sie in den siebziger Jahren abgab, sind - wenn es um die Energiezukunft Deutschlands geht - heute kaum möglich. Knapp 40 Jahre ist es her, da prophezeite man den Bau von bis zu 600 Atommeilern im Land. Strom, so der verbreitete Glaube, werde so billig, dass sich kein Stromzähler mehr lohne.

Blickt man heute 40 Jahre in die Zukunft, hat man gute Chancen, die Realität besser zu treffen. Und zwar mit einer simplen Prognose: Es werden die erneuerbaren Energien sein, die die Stromwirtschaft künftig beherrschen werden - zwangsläufig, weil die fossilen Energien knapp werden und die Atomlobby früher oder später unter ungelösten Müllproblemen zusammenbricht. Schon am Donnerstag kann der Gesetzenwurf für das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) im Bundestag mit dem Atomausstieg beschlossen werden.

Doch wo werden wir in 10, 20 oder 40 Jahren stehen? Die wohl wichtigste Frage, die bei allen Szenarien vorab geklärt werden muss, ist der Stromverbrauch. Ein einfaches Rechenbeispiel verdeutlicht das: Im vergangenen Jahr wurden in Deutschland rund 600 Milliarden Kilowattstunden Strom verbraucht, das ist der sogenannte Bruttostromverbrauch. Steigt dieser in Zukunft nur um 1 Prozent jährlich, wird man im Jahr 2030 bereits gut 730 Milliarden Kilowattstunden decken müssen. Schafft man es hingegen, den Verbrauch um nur 1 Prozent jährlich zu senken - was bei politischen Anreizen keine wirklich große Herausforderung ist -, so kommt man künftig mit 490 Milliarden Kilowattstunden pro Jahr aus. Allein die Differenz der beiden Szenarien kann jede Prognose zur Makulatur machen. Denn der Unterschied von 240 Milliarden Kilowattstunden liegt höher als die Menge des Atomstroms, die zuletzt in Deutschland erzeugt wurde (jährlich etwa 140 Milliarden Kilowattstunden).

Was folgt zwingend daraus?

Und je länger der Betrachtungszeitraum wird, umso größer werden die Diskrepanzen. Im Jahr 2050 sind es 400 Milliarden Kilowattstunden bei jährlich 1 Prozent Rückgang und fast 900 Milliarden bei 1 Prozent Anstieg. Daraus folgt zwingend: Wer sich zum Thema Energieeffizienz nicht äußert, kann keine vernünftigen Szenarien produzieren.

Eine Prognose der Branche der erneuerbaren Energien für 2020 zählt zu den plausibelsten Berechnungen. Die betreffenden Unternehmen gehen für das Jahr 2020 von einem Anteil der regenerativen Energien am Strommix von 47 Prozent aus, entsprechend einer Erzeugung von 278 Milliarden Kilowattstunden. Angenommen wird hierbei ein nur minimaler Rückgang des Verbrauchs.

Etwas weniger ambitioniert rechnet unterdessen das Bundesumweltministerium (BMU) in seiner "Leitstudie", die im Dezember 2010 erschien. Das Ministerium geht in einem Basisszenario von 40 Prozent Erneuerbaren am Strommix bis 2020 aus sowie von 65 Prozent bis 2030 und 86 Prozent bis 2050. Deutlich geringer noch liegen die Anteile im Wärmemarkt und bei der Mobilität.

Welche Technologien gibt es künftig?

Schwieriger als die Prognose, dass die kommenden Jahrzehnte die Epoche der erneuerbaren Energien sein werden, ist die Frage nach den künftig eingesetzten Technologien zu beantworten. Zum Beispiel im Verkehr: Ob das Elektroauto sich durchsetzt oder ob es Fahrzeuge mit hocheffizientem Verbrennungsmotor sein werden, die regenerativ erzeugtes Methan tanken, ist heute reine Spekulation.

Deutlich hingegen ist die Entwicklung im Gebäudesektor: Ab 2021 will die EU nur noch den Bau von "Niedrigstenergiegebäuden" zulassen. Was das genau sein wird, ist allerdings noch offen; in der Architektur sind heute vielmehr Bezeichnungen wie Passivhaus, Nullenergiehaus oder Plusenergiehaus üblich.

Klar jedenfalls ist, dass der Energiebedarf von Neubauten im kommenden Jahrzehnt bis nahe null sinken wird oder sogar darunter, wenn Solaranlagen auf dem Haus mehr Energie erzeugen, als die Bewohner verbrauchen. Allerdings werden in Deutschland bei stagnierender Bevölkerungszahl immer weniger Häuser neu gebaut - womit noch vordringlicher die Frage ist, wie man Altbauten auf Effizienz trimmen kann. Hier fehlen bislang Mut und Konzepte für wirksame Impulse.

Unverkennbar ist gleichwohl, dass Solarthermie und Fotovoltaik die dominierenden Energiequellen im Privathaus sein werden. Zumal das BMU in seinen Prognosen davon ausgeht, dass Solarstrom vom heimischen Dach im Jahr 2020 bereits für 12,8 Cent je Kilowattstunde und 2030 bereits für 10,4 Cent zu haben sein wird - das ist nur noch ein Bruchteil des Preises von Haushaltsstrom aus dem Netz. Die Solarenergie wird sich dann auch ohne Förderung durchsetzen.

Und eines noch sollte man auch bedenken: In den vergangenen 20 Jahren haben sich fast alle Szenarien zur Entwicklung des Ökostroms als zu vorsichtig erwiesen. Vielleicht überholt ja auch diesmal die Realität wieder alle Studien.

Hören Sie ein exklusives Interview mit Matthias Quarg von den Stadtwerken Hannover

Wer sind potentielle Messtellenbetreiber und Messdienstleister, und wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich auf dem Markt etablieren können?

In diesem exclusiven Interview mit IQPC spricht Matthias Quarg, Vertrags- und Messzugangsmanagement bei der Stadtwerke Hannover, über die wichtigsten Herausforderungen bei der Gestaltung der Geschäftsprozesse zwischen Verteilnetzbetreiber und Messtellenbetreiber bzw. Messdienstleister und die Abrechnungsprozesse der Zukunft. (Die Antworten von Herrn Quarg sind nicht im Namen der Stadtwerke Hannover, sondern rein privater Natur).

Hören Sie das Interview hier.

Tackling the challenges of wind turbine supply chain management

For wind turbine manufacturers, supply chain issues dictate delivery capabilities, product strategies and pricing. Global expansion and new international competitors in the market are pushing manufacturers to optimise their supply chain, align their logistics and strengthen their supplier communication. At IQPC’s conference Wind Turbine Supply Chain Management from 29 - 31 August, 2011, in Berlin, Germany, professionals in the field will come together to discuss supply chain optimisation, global operation strategies and future growth centres.

Conference day one on 29 August will focus on the areas of market analysis, new markets and supplier procurement and sourcing of components and raw materials. The following day, delegates will have the chance to discuss with experts strategies to an optimised supply chain, logistics challenges from wind turbine components.

In addition to the main two conference days, delegates can expand their knowledge in interactive workshops on the following topics:

·        Intercultural communication with suppliers and customers

·        Developing a sound supply chain risk management strategy

·        Developing most efficient logistics solutions for wind turbines

·        Building up a local supply chain in new markets
 

Further information, including the full conference program, articles and interviews, are available on www.wind-supplychain.com/PR

Stable Policies, Please, Says Wind Power Industry

The WINDPOWER 2011 Conference & Exhibition, which kicked off on Monday in Anaheim, California, and folded yesterday, started with the presence of CNN founder Ted Turner, known for his advocacy of renewable energy.
Turner took part of the opening session, which included a Q&A session with the CEO of the American Wind Energy Association, Denise Bode, who arrived on stage on a custom motorcycle inspired by wind power.

“I’ve never seen anything more clear as the case for wind, solar, and geothermal,” the media tycoon said, adding that to him embracing alternative energy is even more of an obvious decision today than launching CNN in 1980.

He also underlined the need for stable policy incentives to make the wind power industry grow. “They must be long-term incentives so we can plan intelligently,” he said.
In fact, the issue of stable policy was the main recurring topic being drummed out at the event. The industry argues that creating a predictable business environment is the key to continued growth of American wind power. It highlighted that the most immediate action is to extend what it calls the “frustratingly short-term” federal Production Tax Credit (PTC), and not wait until it expires in 2012.

by apasolini on May 26, 2011 (http://www.energyrefuge.com/blog/stable-policies-please-says-wind-power-industry/)

US-Markt bereitet Windenergie Probleme

Der Markt in den USA ist für die Hersteller von Windkraftanlagen sehr wichtig. Das Problem: Die Aussichten sind gerade dort sehr unsicher. Langfristig glaubt die Commerzbank allerdings an glänzende Aussichten.

Gerade dort sehr unsicher. Langfristig glaubt die Commerzbank allerdings an glänzende Aussichten.

Der Markt in den USA ist wichtig für die Hersteller von Windkraftanlagen. Quelle: dpa

 

HamburgDie unsicheren Marktaussichten in den USA sind nach Einschätzung der Commerzbank gegenwärtig das größte Problem für die Hersteller und Betreiber von Windkraftanlagen. "Der Markt in den USA hat eine extrem hohe Bedeutung für die Hersteller von Windkraftanlagen", sagte der Leiter des Bereichs Erneuerbare Energien bei der Commerzbank, Jan-Philipp Gillmann. "Das ist der große Hoffnungsmarkt." Doch genau dieser Markt sei gegenwärtig schwer zu beurteilen.

Nach den Analysen der Bank war der Ausbau der Windenergie im vergangenen Jahr leicht rückläufig. Es wurden Windkraftanlagen mit einer Leistung von 38,6 Gigawatt neu installiert, das sind zwei Prozent weniger als im Jahr zuvor. Im laufenden Jahr erwartet die Bank ein Wachstum von acht Prozent auf 41,3 Gigawatt und im nächsten Jahr von weiteren 14 Prozent auf 47,1 Gigawatt. Fast die Hälfte der Neuinstallationen entfällt auf China, das damit der größte Markt weltweit ist.

Der Zugang ist allerdings für westliche Firmen schwer; es kommen fast ausschließlich einheimische Anbieter zum Zug. "Auch der größte westliche Hersteller in China erreicht nur einen einstelligen prozentualen Marktanteil", sagte Gillmann. Deshalb bemühten sich alle Hersteller, in China einen Fuß in die Tür zu bekommen, ebenso wie in Indien. "Der Vorteil von Windkraft ist, dass sie sich schnell und dezentral installieren lässt", sagte der Commerzbank-Experte. "Das passt gut in Schwellenländern."

China setzt in seiner gegenwärtigen Entwicklungsphase der Industrialisierung aber ebenso massiv auf Energieerzeugung aus Kohle- und Kernkraftwerken. Jede fünfte neue Windkraftanlage könnte nach Einschätzung der Bank in den USA gebaut werden. Allerdings genießt die Windkraft dort weniger staatliche Unterstützung als in Europa und muss sich unter Marktbedingungen behaupten. Und da gibt es einen starken Konkurrenten: In den USA ist der Gaspreis so niedrig, dass für einen Investor zumindest kurzfristig der Bau eine Gaskraftwerks lukrativer sein kann. "Die Frage stellt sich allerdings kaum, weil der Kraftwerkspark in den USA für die benötigten Strommengen gegenwärtig ausreicht", sagte Gillmann. Daher werde in den USA zur Zeit wenig in Kraftwerke investiert.

Langfristig seien die Aussichten für die Windenergie glänzend, glaubt die Commerzbank. "Die Welt braucht Energie und die Windkraft ist von allen Erneuerbaren Energiequellen am weitesten", sagte Gillmann. Auch in Deutschland sehe die Bank noch erhebliches Potenzial. Der Ausbau der Windenergie auf Nord- und Ostsee, der in den vergangenen Jahren schleppender als erhofft voranging, werde nun bald an Schub gewinnen. "Viele Projekte sind jetzt reif und können im nächsten Jahr in die Bauphase gehen.

 

dpa

Reducing the costs of the offshore wind turbine supply chain

Offshore wind power as an industry is set to undergo intense growth over the next 10-20 years. The EWEA (European Wind Energy Association) has established targets of 40GW of offshore wind power production by the year 2020, and 150GW by 2030. This move towards a European grid represents a 28% annual increase in market growth; it will enable the trade of electricity between states, and cement Europe’s status as technological leaders in the wind power industry.

Meeting the first target of 40GW by 2010 requires the manufacture and installation of around 10,000 wind turbines; and there are several logistical challenges that must be overcome to achieve this aim. Offshore wind power is at an early stage of development, and there remains a necessity to streamline all aspects of the supply chain from component manufacture, to turbine design, to installation processes.


Turbines

The designs of offshore turbines were generally borrowed or adapted from their onshore counterparts; so production of offshore wind turbines had been reliant to an extent on the market growth of the onshore industry. As recently as 2008 this led to supply shortages during periods of high onshore demand. Offshore wind power, however, must be viewed as an entirely different concept to onshore wind power. With the potential for larger turbines, and no limitations on aesthetics or noise levels, manufacturers are developing specifically designed offshore turbines which could increase to up to 10MW in capacity.

Siemens, for example is currently supplying its SWT-3.6-120 turbines for use in the London Array project. The 3.6MW turbine has a 120m rotor, and the three-bladed cantilevered construction will start to produce electricity at wind speeds of 7mph. Supply and installation, however, consists of shipping the turbines from Denmark to the UK, transferring them from barges to installation vessels, before installing the turbine, the hub, and finally the blades.

To establish mass production and cost efficiency of supply and installation, there are several initiatives in development, and various logistical problems to navigate. Design is moving towards the creation of more ‘intelligent’ turbines, with advanced control monitoring and preventative maintenance. While the development of ‘simple’ turbines with fewer moving parts designed to be changed easily, will also significantly reduce costs both in terms of construction and operation and maintenance.

1 Spinner 2 Spinner bracket 3 Blade 4 Pitch bearing 5 Rotor hub 6 Main bearing 7 Main shaft 8 Gearbox 9 Service crane 10 Brake disc 11 Coupling 12 Generator 13 Yaw gear 14 Tower 15 Yaw ring 16 Oil filter 17 Generator fan 18 Canopy
Exploded view of Siemens SWT-3.6-20 nacelle, Source: siemens.com

The concept of a twin blade, downwind turbine is at design stage and could appear on the market in the coming years. Twin blades are much louder than three-bladed turbines so have not been considered appropriate for onshore development. There are no concerns over noise levels offshore, and installation could be a much quicker process as nacelles can be stacked with the rotor pre-mounted, rather than installing one of the blades at sea.

A variable speed, direct drive turbine is another possibility in the near future. Gearboxes are one of the most difficult parts to replace on a turbine, and multi-pole gearless turbines operate at a lower drive train speed which would decrease the amount of stress placed on other components. Gearless turbines are generally much heavier than those with conventional gearboxes, so designs must be produced with lighter components to reduce the weight at the top of the tower before this can become a reality.

Wind turbines are currently manufactured in such a way that any part or component cannot be replaced easily. Due to the difficulty in accessing wind farms far out at sea, and the problems of on-site repairs, it is important that purpose built offshore turbines are designed with operation and maintenance in mind. At the moment O&M is very much site specific, and as the industry learns more from existing wind farms, so the process can be standardized to create a sub-industry purely surrounding O&M. It is reasonable to expect to see swing-off systems being introduced, which will allow a spare nacelle to be fitted whilst one is undergoing a service. Preventative, automated systems that can carry out oil and filter changes without the need for humans are also on the horizon. Other initiatives such as multi-coated blades and modular drive trains will help to reduce the amount of maintenance required, and therefore reduce the amount of downtime for each turbine.

Foundations

The substructure of a turbine is one of the largest single cost factors of the overall project, and reducing the cost of construction, transportation and installation of these foundations will have a big impact on supply chain optimization. Again, much of the technology has been adapted from onshore foundations with monopoles being the most common substructure in use on offshore wind farms today. The design of specific offshore foundations, with reduced manufacturing costs is essential to ease this link in the supply chain.

Crucially, wind speed and therefore potential power production, increase greatly in deeper water. Several different concepts are being tested to enable the installation of 10MW or larger turbines on wind farms at depths of 60 metres or more.

One such design is the Sway concept produced by the Norwegian company of the same name. The floating tower can be installed in depths of up to 400 metres, taking advantage of higher wind speeds. The tower is filled with ballast, and the centre of gravity is much lower than the towers centre of buoyancy thus giving it stability. It is a unique concept as the blades face downwind, and the entire turbine can rotate to suit the direction of the wind; this optimises the amount of power generated from the wind, while at the same time reducing the stress on components. Sway claim that reduced manufacturing costs, a long life span, and the ability to support large turbines make this a viable and economic option.
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Sway concept. Source: statoil.com

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Could This Be The First Solar Powered Laptop?

While there are plenty of solar-powered peripherals that plug into your laptop to boost its battery power, we haven’t yet seen a model that runs solely on solar. Industrial Designer Andrea Ponti‘s concept for the Luce Solar Panel Powered PC could become the greenest laptop ever made.

The computer has two solar panels: One on the back of the monitor and one underneath a touch keyboard. Ideally, the two panels would be able to power the computer continuously, though it’s unclear whether this has been successfully tested. Using a laptop in the sun is far more battery intensive than indoors since the screen brightness needs to be cranked up to compete with the sun’s bright light.

One solution could be to use an electronic ink display in place of the usual backlit flat panel. Although the laptop includes a battery, the cordless design means your productivity will plummet in the evening — at least until you reach for another digital device.

The Luce, which means light in Italian, is made from a clear polycarbonate and weighs about four pounds. It was shortlisted in Fujitsu’s 2011 design competition.

There’s no word on whether Fujitsu plans to turn Ponti’s design into reality, but either way they’re not the only ones thinking about integrating sunlight into computer design. Last year Apple filed a patent for “harnessing external light to illuminate a display screen.”

In Apple’s vision, a reflector could fold down to brighten the display, and the company is rumored to be looking at integrating solar cells as well.

Design images by Andrea Ponti
Apple Patent images via Patently Apple