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07-08 | 2015

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Special Erneuerbare

Special Erneuerbare Energien Land Projekt Installierte Leistung USA Ivanpah Solar Power Facility 392 MW USA Mojave Solar Project 280 MW USA Genesis Solar Energy Project 250 MW heißt Rinnen- und Fresnelanlagen) und Solarturmanlagen erzeugt; alle anderen Optionen sind nach wie vor im Versuchsund Demonstrationsstadium. Daneben können diese Anlagen auch in Hybridkraftwerken zusammen mit zum Beispiel Kohle oder Erdgas eingesetzt werden. ? Welt Die solarthermische Stromerzeugung wurde global in den letzten Jahren überproportional ausgebaut. Ende 2013 waren insgesamt etwa 3,4 GW installiert (das heißt 36 % mehr als 2012) [5]. Diese Entwicklung setzte sich 2014 fort. Ende 2014 dürften weltweit etwa 4 GW installiert gewesen sein [27]. Mit 2 000 bis 2 500 Volllaststunden (das heißt, ein kleiner Wärmespeicher wird unterstellt) errechnet sich daraus eine potenzielle Stromerzeugung zwischen 8 bis 10 TWh (2014). Neben den beiden führenden Märkten USA und Spanien wurden in den vergangenen Jahren auch in anderen Ländern, vor allem in Asien und Südamerika, entsprechende Anstrengungen unternommen. Highlight: Die 2014 in Arizona, USA, installierte Solana Plant mit 250 MW elektrischer Leistung ist weltweit die größte Parabolrinnenanlage und die erste Anlage Tabelle 2 Die größten, neu installierten solarthermischen Kraftwerke 2014 [29 bis 31]. in den USA mit einem integrierten thermischen Energiespeicher [27]. Die USA ist mit einer neu installierten Anlagenleistung von 375 MW sowie einer insgesamt installierten Leistung von 0,9 GW global Ende 2013 führend beim Ausbau der solarthermischen Stromerzeugung. Hier wurden auch die größten Anlagenkapazitäten im Verlauf des Jahres installiert (Tabelle 2). Nach wie vor dominieren Parabolrinnenkraftwerke den globalen Markt; alle 2013 installierten Anlagen sind dieser Technologie zuzuordnen. Jüngst werden sukzessive aber mit 18 % der im Bau befindlichen Anlagen auch Solarturmkraftwerke und mit 6 % Farmanlagen mit Fresnel-Kollektoren zugebaut [28]. Produziert werden die Komponenten für solarthermische Kraftwerke insbesondere in Spanien, den USA, in Deutschland und in Frankreich. Das größte Portfolio an im Betrieb sowie im Bau befindlichen Anlagen liegt bei der spanischen Firma Abengoa [5]. Bis dato werden Anlagen zur solarthermischen Stromerzeugung vor allem in Südeuropa und den USA errichtet, obwohl auch Nordafrika und der Mittlere Osten große Potenziale aufweisen. Ein von der Weltbank neu aufgelegtes Investitionsprogramm soll deshalb helfen, diese Märkte zu erschließen und den Bau neuer Kraftwerke in der Mena-Region (Ägypten, Algerien, Jordanien, Marokko und Tunesien) anzustoßen [32]. Das Grundsatzproblem, dass die solarthermische Stromerzeugung im Vergleich zur Photovoltaik (PV) deutlich kostenintensiver ist, bliebt dabei aber bestehen. Zudem ist bei der Photovoltaik mit weiteren Investitionskostenreduktionen in den kommenden Jahren zu rechnen, da sie durch eine flexible, einfache Modulbauweise gekennzeichnet ist und global merklich Marktanteile gewinnt, die eine weitere Ausweitung der Produktionskapazitäten bedingen. Damit dürfte sich die relative Wettbewerbssituation für die solarthermische Stromerzeugung potenziell weiter verschlechtern. Bei der solarthermischen Stromerzeugung ist die relativ einfache Wärme- und damit letztlich Stromspeichermöglichkeit ein großer Vorteil, der zukünftig – mit steigenden Kraftwerkskapazitäten fluktuierender regenerativer Ressourcen – an Bedeutung gewinnen könnte. Hier wird die weitere Entwicklung zeigen, inwieweit der Markt bereit ist, diese Möglichkeit finanziell zu honorieren. Aufgrund dieser Entwicklungen und der Tatsache, dass unter anderem Spanien seine finanziellen Unterstützungsmaßnahmen beim Ausbau der Nutzung regenerativer Energien (nahezu) eingestellt hat, ist eine belastbare Fortschreibung der Ent- ISSN 1618–193X 67. Jahrgang (2015) Herausgeber Verein Deutscher Ingenieure Redaktion Dipl.-Ing. Peter von Hindte (Chefredakteur) Tel. 02 11/61 03–5 26, Fax 02 11/61 03–1 48 Redaktions-Assistenz: Sandra Schüttler, Tel. –124 E-Mail: bwk@springer-vdi-verlag.de Impressum Redaktionsbeirat Dr.-Ing. E.-G. Hencke, VDI-GEU, Düsseldorf Dr.-Ing. R. Maaß, FDBR, Düsseldorf Prof. Dr.-Ing. H.-J. Wagner, LEE, Ruhr-Universität Bochum Prof. Dr.-Ing. U. Wagner, FfE, München Organ BWK ist Organ des VDI für Energietechnik, der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) e.V., München, des Fachverbandes für Dampfkessel-, Behälter und Rohrleitungsbau e.V. (FDBR), Düsseldorf, und des Deutschen Dampfkesselausschusses (DDA). In Fortführung der Zeitschriften „Archiv für Wärmewirtschaft“, „Feuerungstechnik“, „Wärmeund Kältetechnik“, „Praktische Energiekunde“ und vereinigt mit der Zeitschrift „Energie und Technik“. Verlag Springer-VDI-Verlag GmbH & Co. KG VDI-Platz 1, 40468 Düsseldorf Postfach 10 10 22, 40001 Düsseldorf Commerzbank AG, BLZ 30080000, Kontonummer: 0212172400 SWIFT/BIC-Code: DRES DE FF 300, IBAN: DE69300800000212172400 Geschäftsführung: Christian W. Scheyko Layout: Ulrich Jöcker Satz: Medienpartner Mäurer GmbH, 41836 Hückelhoven Druck: KLIEMO printing, Hütte 53, 4700 Eupen, Belgien Copyright Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. 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Erneuerbare Energien Special wicklung bis 2020 schwierig. Wird deshalb vereinfacht unterstellt, dass die bereits in einem fortgeschrittenen Planungsstadium und die im Bau befindlichen Projekte in Betrieb gehen, könnte sich die global installierte Leistung bis 2020 auf 8 bis 9 GW verdoppeln. Bei 2 000 bis 2 500 h/a (Volllaststunden) läge die potenzielle globale Stromerzeugung dann bei 16 bis 22,5 TWh/a. Kumulierte PV-Leistung einzelner Länder in GW 300 250 200 150 100 50 600 500 400 300 200 100 Gesamte PV-Leistung in GW ? EU In der EU waren Ende 2013 mit 2,3 GW elektrischer Leistung noch der Großteil (fast 70 %) der weltweit vorhandenen solarthermischen Stromerzeugungsanlagen installiert. Dabei ist Spanien nach wie vor das einzige europäische Land, in dem diese Technologie einen energiewirtschaftlich nennenswerten Beitrag leistet [34]. Hier hat sich jedoch 2014 der Ausbau aufgrund veränderter gesetzlicher Bedingungen weiter verlangsamt; im letzten Jahr gingen nur etwa 200 MW neue Kraftwerksleistung ans Netz. Damit lag die insgesamt installierte Leistung in Spanien bei 2,5 GW [35]. Da neben Spanien keine anderen EU-Länder nennenswerte solarthermischen Kapazitäten haben, dürfte die in der EU insgesamt installierte Leistung Ende 2014 bei etwa bei 2,5 GW liegen; daraus resultiert eine Stromerzeugung zwischen 5 und 6,3 TWh (2014). Infolge der zunehmend reduzierten Förderung nicht nur in Spanien und des Preisverfalls bei der Photovoltaik ist nicht zu erwarten, dass die solarthermische Stromerzeugung in der EU merklich ausgebaut werden wird. Selbst bei einer (kaum zu erwartenden) moderaten Wiederbelebung dieses Marktes dürften bis 2020 bei einer installierten elektrischen Leistung zwischen 3,5 bis 4,5 GW maximal 10 TWh/a an elektrischer Energie erzeugt werden [34]. Photovoltaische Stromerzeugung Wie keine andere Option zur Stromerzeugung wurde die Photovoltaik in den letzten Jahren ausgebaut. Parallel dazu stiegen die Wirkungsgrade, und die Preise sind merklich gefallen. ? Welt 0 2010 2011 2012 2013 2014* … 2020* Deutschland Italien Spanien Japan USA China weltweit EU komplett Bild 5 Installierte Photovoltaik-Leistung für ausgewählte Länder (linke Achse) sowie kumulierte Leistung in der EU und weltweit (rechte Achse) (* Abschätzung) [5; 43 bis 46]. 2014 gingen weltweit 48,4 GW an Photovoltaik-Leistung neu ans Netz. Damit waren Ende diesen Jahres insgesamt 185,1 GW installiert [36]. Damit ist die Photovoltaik – wie im Vorjahr – die weltweit am schnellsten wachsende Technologie zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Mit durchschnittlich 1 000 bis 1 200 h/a (Volllaststunden) errechnet sich daraus eine potenzielle Stromerzeugung zwischen 185 und 222 TWh (2014; Bild 5). China und Japan verfügen dabei mit einem Ausbau der Kapazitäten auf 28 GW bzw. 20 GW über die höchsten installierten Leistungen [40; 41]. Aber auch in den USA (+ 6,2 GW) und in Südafrika (+ 1 GW) wurde diese Technik massiv ausgebaut. Merkliche Zuwächse waren auch in Aus - tralien, Korea, Thailand und Taiwan zu verzeichnen [39]. Demgegenüber hat sich 2014 das Wachstum auf dem europäischen Markt erneut abgeschwächt. Aus anlagentechnischer Sicht werden primär netzgekoppelte Kleinanlagen installiert. Stand-alone-Systeme haben verglichen damit nur eine sehr untergeordnete Bedeutung. Aus Kostengründen werden zunehmend aber auch größere PV- Kraftwerke installiert; Tabelle 3 zeigt eine Auswahl. Die PV-Nutzung ist auf einem guten Weg, sich zu einer globalen Nutzungstechnologie zu entwickeln; diese Entwicklung wird in den kommenden Jahren weiter gehen. Deshalb bauen neben den genannten Staaten derzeit auch einige Länder in Zentral- und Südamerika sowie in Asien bzw. im pazifischen Raum (unter anderem Australien, Malaysia) die PV-Kapazitäten weiter aus [40]. Diese Entwicklung wird durch die auf dem Weltmarkt stark gefallenen und potenziell weiter fallenden Preise für PV-Systeme unterstützt. Auch korreliert in vielen Ländern die Stromnachfrage mit der Solarstrahlungsintensität (das heißt hohe Stromnachfrage für Kühlung). Auch deshalb wird die PV-Stromerzeugung global zukünftig deutlich weiter ausgebaut und könnte bereits in wenigen Jahren den Zuwachs der Windenergie übersteigen. Legt man näherungsweise nur die Hälfte des durchschnittlichen Wachstums der letzten zehn Jahre für eine Abschätzung einer möglichen Entwicklung bis 2020 zu Grunde, errechnet sich bis dahin global eine installierte Leistung von über 515 GW. Mit 1 000 bis 1 200 h/a (Volllast) ergibt sich daraus eine potenzielle Stromerzeugung zwischen 515 und 618 TWh/a (Bild 5). ? EU Land Projekt Installierte elektrische Leistung USA Topaz Solar Farm 250 MW (insgesamt 550 MW) USA Desert Sunlight Solar Farm 550 MW geplant, Betrieb Feb. 2015 USA Mount Signal Solar Project 206 MW Indien Welspun Solar MP 151 MW Chile Amanecer Solar CAP 100 MW Insgesamt wurden in der EU 2014 etwa 7 GW an PV-Leistung neu installiert. Damit war Ende dieses Jahres eine kumulierte PV-Leistung von etwa 90 GW vorhanden. Damit ist eine potenzielle Stromerzeugung zwischen 90 und 108 TWh (2014) möglich. Die größten Zuwächse der Photovoltaik in der EU mit einem Zubau von knapp 2,3 GW zeigte 2014 Großbritannien. Damit hat Großbritannien Deutschland (+ 1,9 GW) beim Ausbau der PV-Kapazitäten erstmals als Spitzenreiter in Europa abgelöst. Insgesamt sind die Neuinstallationen in vielen Ländern jedoch im Vergleich zu den Vorjahren eher rückläufig. Zurückzuführen ist dieser Rückgang unter anderem auf die – Tabelle 3 Neu installierte Photovoltaik-Kraftwerke 9 100 MW (Auswahl nach [46 bis 50]. 0 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 7/8 13

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