V_EKW3_0bUebersicht_Wind-Offshore.ppt Klima und Energie

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1 V_EKW3_0bUebersicht_Wind-Offshore.ppt Klima und Energie Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D Saarbrücken EU - Germany Tel.: (49)  0681/ ; Fax / (für größere Dateien) Homepage:

2 Klima und Energie 3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung
0. Klima <> Energie 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise) 1.3 Ein Klimaproblem 2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005 2.2 Trend und Trend-brechende Aktivitäten: 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s 3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung 3.1 Sonnenenergie (Offshore Wind, Biomasse, direkte Umwandlung) 3.2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3.3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz Strategische Reserve: demnächst: Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden vermutlich bald: 3.6 Kernkraftwerke der „Generation IV“ (inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert) vielleicht: 3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> „Standard FuKw“) Hier geht‘s weiter

3 Trendbrecher zur CO2-Einsparung
3. einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung

4 3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung
3.1 Sonnenenergie (Offshore Wind, Biomasse, direkte Umwandlung) 3.2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3.3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz Strategische Reserve: demnächst: Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden vermutlich bald: 3.6 Kernkraftwerke der „Generation IV“ (inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert) vielleicht: 3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> „Standard FuKw“)

5 3.1 Sonnenenergie; Wind Offshore Wind

6 Offshore Wind 3.11.0 Aktuelle Situation: Windenergie in BRD und in EU
Warum Offshore – Potential Leistungswachstum von WEA : Die neue 5 MW-Klasse „Zubehör“ nicht vergessen (z.B. Trafo, Netzanbindung mit Seekabel) German Offshore: Vollgas bei angezogener Bremse Exkurs: Offshore-Windenergie und Naturschutz Offshore abroad Exkurs: Anmerkung zu den Fundamenten Offshore Ziel in BRD (aktuelle Situation 2008: alpha ventus testfeld) Energetischer Rücklauf von WEA Windstrom – Vergütung nach dem EEG

7 Entwicklung der installierten Windleistung in der EU
3.11.0 Entwicklung der installierten Windleistung in der EU von 1990 bis 2006 __50 GW EU 2006 AD: Strom: 80 [TWh] Installierte Leistung: 50 [GW] also: Vollaststunden: 1600 [h] = % Ab 2004 einschließlich Installationen in den Mitgliedstaaten der EU- Erweiterung vom Mai 2004 (EU-25). Marktanteil der neuen Mitgliedstaaten im Jahr 2006: 1%. Quellen: EWEA [50], [59]; BWE [16]; Eurostat [34] BQuelle: BMU2007_Erneuerbare Energien in Zahlen_ Stand , p.42

8 Weltweit boomt der Markt, aber in Deutschland nicht mehr
aktuelle Ergänzung zur Windenergie 2007 AD: Weltweit boomt der Markt, aber in Deutschland nicht mehr BRD : 2007 in BRD: neue Anlagen mit : 1,67 GW waren es noch : 2,23 [GW] Wachstums einbuße : - 0,56 [GW] - 25 % Der Weltmarkt wuchs in 2007 AD hingegen um +30% , auf ca. 20 GW /a, : der weltweite Zubau entspricht etwa 20 GEuro/a. UrQuelle. BWE und VDMA (Bundesverband Windenergie und Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau) BQuelle: DGS –Newsletter vom

9 Die Windenergie wird nun auch
von den großen Stromkonzernen ernst genommen. Beispiel: RWE

10 endlich - nicht kleckern sondern klotzen
Quelle:: comment: endlich - nicht kleckern sondern klotzen Ablage: RWE-ilanzPK2007_ _Innogy_OffshoreWind_27ppt.pdf

11 Herausforderung Offshore-Windenergie Status quo und Perspektiven
3.11.1 Offshore Wind - ein aktuelles Thema, z.B. auf der Jahrestagung der DPG – München, Ein wichtiger Vortrag, archiviert im AKE-Archiv, und meine Hauptquelle: Herausforderung Offshore-Windenergie - Status quo und Perspektiven Dr. Martin Skiba, REpower Systems AG Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

12 Warum Offshore? weil Standorte an Land knapp werden,
Potential weil Standorte an Land knapp werden, weil Offshore-Standorte höhere Energie erträge erbringen, weil das Offshore–Potential enorm hoch ist, weil der technologische Fortschritt die Entwick lung großer WEA ermöglicht, weil ... ... die Erschließung der Meere zur Windenergie- Nutzung eine historisch einmalige, ökonomisch sinnvolle und ökologisch vertretbare Chance bietet, einen hohen Beitrag Erneuerbarer Energieträger zur Deckung des Stromverbrauchs zu leisten. Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

13 BQuelle: Prof. F. Vahrenholt: „Energiemix der Zukunft“, Vortrag 21. 4
BQuelle: Prof.F.Vahrenholt: „Energiemix der Zukunft“, Vortrag , Düsseldorf ; Vahrenholt_Energiemix_derZukunft_ppt.pdf

14 On- Offshore Wind <5.5 50m über Grund, 4.5+ 5.5+ 6+ 7+ 8.5+
Zum Vergleich : On- Offshore Wind in verschiedenen topogr. Lagen, 50m über Grund, Achtung: andere Farbskala Lage: 1) 2) 3) 4) ) > 6 >7.5 >8.5 >9 >11.5 <3.5 <4.5 <5 < <7 > [m/s ] 5.5 + <5.5 ridge = Gebirgskamm BQuelle: DPG2005_Klima- Studie , Bild 6, p-42

15 Das riesige Potential des Offshore Windes
Im Prinzip: Genug Strom für ganz Europa Offshore Potenziale in Europa in Abhängigkeit von Wassertiefe und Küstenentfernung. Quelle: Berichtsband „Offshore Windenergienutzung und Umweltschutz“, (Juni 2001)Block6, A. Wagner (EWEA), p.6_ zitierte Urquelle: Mathies,,H.G. et.al.Study on Offshore-Wind Energy in the EC, Final report of Joule 1 Contract Jour-0072, Brekendorf (1995)

16 Leistungswachstum von WEA
Technische Entwicklungl Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

17 Die neue Klasse der Windenergieanlagen:
5 MW Beispiel: 5M von Repower

18 Nennleistung = 5 MW ; Auslegung = 10,5 m/s
Gondel (inkl. Rotor) ~ 400 t ; Blatt ~ 18 t; Turm (120 m) = 750 t Nennleistung = 5 MW ; Auslegung = 10,5 m/s Rotor Ø = 126 m ; Nabenhöhe = 120 m Quelle: Repower, Prof. Vahrenholt , 2005_1214

19 Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

20 Maschinenhaus Onboard-Crane Rotor Bearings Hub Converter Gearbox M
Yaw System Transformer Generator Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

21 “Elchtest” für Rotorblätter
17 m Technical Data LM 61.5: GFRP/ CFRP with Epoxy Length: 61.5 m Max.Width: 4.6 m Mass: 17.8 to. Test Program: Static test performed well, max. deformation 17 m. Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

22 Energieertrag Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

23 REpower 5M, Umweltaspekte
Energetische Amortisationszeit: 3,6 Monate Erntefaktor: (Ermittelt auf Nettoenergieertrag von ca. 17,6 GWh/a) Quelle: Studie der Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft, Prof. Dr.-Ing. H.-J. Wagner, 7/2003 BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

24 Windpark-Umspannplattform
„Zubehör“ 132 kV Transformer Platform for offshore wind farm at Rødsand, DK Total weight: 600 tonnes Sail away from Aalborg: April 2003 Quelle: Bladt / DK Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

25 Vollgas bei angezogener Bremse
3.11.4 German Offshore: Vollgas bei angezogener Bremse einerseits: EEG mit großzügigerr Einspeisevergütung andererseits: Staatliche Behinderung der Offshore Windenergie in der BRD

26 Vollgas bei angezogener Bremse
Die deutsche Krankheit: oder Die Unfähigkeit einen vernünftigen ersten Schritt zu tun Wie die Quatschköpfe langjährige Ingenieurweisheiten kippen und die Allgemeinheit dies bezahlen lassen Vollgas bei angezogener Bremse

27 Offshore Windparks, Nordsee
BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

28 Genehmigungsverfahren
BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

29 Offshore Wind Farms in the North and Baltic Sea
26 4 2 8 7 5 6 9 1 10 34 32 36 37 38 35 33 27 17 19 13 18 11 23 15 16 24 29 30 31 22 21 20 25 14 12 3 Schweden Geplante Windparks Nordsee 11 Dan Tysk 12 Meerwind 13 Weisse Bank 2010 14 Forseti 15 Globaltech 16 Hochsee Windpark 17 Godewind 18 Uthland 19 Weisse Bank 20 Jules Verne 21 Ventotec Nord 1 22 Ventotec Nord 2 23 Nördlicher Grund 24 Windpark He dreiht 25 TGB Nord 26 H 2 – 20 27 Nordergründe 28 Riffgat 29 Bard Offshore 30 Austerngrund 31 Deutsche Bucht 32 Arcona Becken Südost 33 Beltsee 34 Ventotec Ost II 35 Sky 2000 36 Baltic I 37 Breitling 38 Wismar Genehmigte Parks Ostsee 10 Kriegers Flak Geplante Parks Ostsee Genehmigte Windparks Nordsee 1 Emden 2 Butendiek 3 Borkum West 4 Sandbank 24 5 Borkum Riffgrund West 6 Borkum Riffgrund 7 Amrumbank West 8 Nordsee Ost 9 ENOVA ONS Windpower Quelle: Kromrey, Mai 2005 BQuelle: Prof. Vahrenholt, Repower,

30 Offshore Genehmigungsverfahren Nord- und Ostsee
Nördlicher Grund H2-20 Sandbank 24 Uthland Butendiek Dan Tysk Adlergrund x Globaltech Kriegers Flak Arkona-Becken Südost Weiße Bank Flensburg x Ventotec Ost 2 Amrumbank/W Amrumbank/ Nordsee-Ost Husum Baltic 1 Pommersche Bucht Meerwind Eckernförde Hochseewindpark Nordsee Beltsee Kiel Rostock Stralsund Hochseewindpark He dreiht Sky 2000 Borkum West Breitling Noth Sea Windpower Borkum Riffgrund West Norder- gründe Rostock Borkum Riffgrund Swinoujscie Cuxhaven Lübeck Wismar Riffgat Norden Wilhelmshaven Bremerhaven Hamburg Emden Ems-Emden Leer BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

31 Offshore-Windemergie und Naturschutz
Exkurs Offshore-Windemergie und Naturschutz Frei nach dem Motto: Ist es auch Unsinn – so hat es doch Methode

32 Offshore-Windemergie und Naturschutz
Ziel: Klimaschutz und Biodiversität I. Formale Vorgehensweise des BfN (Bundesamt für Naturschutz) (1) Gebiete identifizieren mit naturschutzrechtlichem Schutzstatus (2) Potentielle Schutzgebiete nach FFH -Richtlinie der EU (Flora-Fauna Habitat) (3) Potentielle Schutzgebiete nach Vogelschutz -Richtlinie der EU ( (4) Sonstige wertvolle Gebiete. (5) Karte für Ost- und Nordsee mit je 2 Untersuchungsflächen. Vor dieser Kulisse werden dann Gebiete identifiziert, „welche für eine Untersuchung auf eine mögliche Eignung als Standorte.... In Frage kommen [Kartenlegende] “ Quelle: Berichtsband „Offshore Windenergienutzung und Umweltschutz“, (Juni 2001)Block1, Winkelbrandt (BfN) p.1_ BMU: „Windenrgienutzung auf See - positionspapier-“ (Mai 2001)

33 - Borkum Riff , 27 sm nördlich von Borkum
2. Die vom BfN vorgeschlagenen Seegebiete Nordsee: (Wind_Nordsee_Karte 3_1.pdf) - Borkum Riff , 27 sm nördlich von Borkum - westlich Sylt, 30 sm entfernt Ostsee: (Wind_Ostsee_Karte 3_2.pdf) - östlich Insel Fehrmarn, (nur) 5 sm vor Küste (brauchbarer Vorschlag) nördlich Rügen, 15 sm vor Küste Die Mehrheit der beantragten Projekte liegt außerhalb dieser Flächen !! Quelle: BMU: „Windenrgienutzung auf See - Positionspapier-“ (Mai 2001) Berichtsband „Offshore Windenergienutzung und Umweltschutz“, (Juni 2001)Block1, S. Teske (Greenpeace) p.3_3-6

34 3. Das eigentliche Problem: Kenntnislücken
Die Kenntnisdefizite beziehen sich vor allem auf Auswirkungen von Windkraftanlagen auf : (1) dieVogelwelt - durch Scheuch- und Barrierewirkung - Verlust von Nahrungs- und Rastflächen - Änderung von Zuglinien - Trennung von Rast- und Nahrungsflächen - direkte Verluste durch Vogelschlag (2) Meeressäugetiere - Verkleinerung des Lebensräume durch Scheuchwirkung - Stress Die Ursachen dafür sind Emissionen von Schall und Vibrationen im Wasserkörper, Schattenwurf der Rotoren, Emissionen durch elektromagnetische Felder. Quelle: Berichtsband „Offshore Windenergienutzung und Umweltschutz“, (Juni 2001)Block1, Winkelbrandt (BfN) p.1_8-10, Abschnitt 4. Kenntnislücken siehe auch: DEWI:“Weiterer Ausbau der Windenergienutzung im Hinblick auf den Klimaschutz-teil1 (BMU, April2001), p und und 87-93

35 (3) Benthische Lebensgemeinschaften - Lebensraumverlust
- Änderung der Zusammensetzung derLebensgemeinschaft Die Ursachen dafür sind : lokale Steuerung von Fundamentsetzungen, Sedimentfahnen und Überdeckung des Baus, Änderung der Strömungs- und Sedimentsverhältnisse, Einbringung von künstlichem Hartsubstrat (4) Landschaftsbild - Eingriff in das marine Landschaftsbild Ursache dafür sind die weit sichtbaren Bauten in einer sonst strukturlosen Landschaft. Persönliche Bemerkung : Ich sehe Windmühlen im Meer, in einer sonst strukturlosen Umgebung - , eher als eine erfreuliche Bereicherung des ansonsten eher öden Landschaftsbildes an. Quelle: Berichtsband „Offshore Windenergienutzung und Umweltschutz“, (Juni 2001)Block1, Winkelbrandt (BfN) p.1_8-10, Abschnitt 4. Kenntnislücken

36 Zu: (4) Landschaftsbild - Eingriff in das marine Landschaftsbild
Einhundert 5 MW – Windenergie-anlagen aus 15 km Entfernung bei guter Sicht BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

37 5 MW – Windenergie-anlagen aus 40 km Entfernung bei extrem guter Sicht
Einhundert 5 MW – Windenergie-anlagen aus 40 km Entfernung bei extrem guter Sicht BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

38 „Überdies ist offenkundig
Hermann Scheer: „Überdies ist offenkundig ein Diskurs über die ökologische Gefahrenhierarchie nötig“ Quelle: Herrmann Scheer , MdB, „Energieautonomie“, p.81 ua., Verlag Kunstmann (2005)

39 Ergebnisse der Naturschutz – Forschungsvorhaben:
dena Offshore Wind: dena Offshore Wind/ Naturschutz:

40 Cost of investment: Offshore-Windfarm 40 km vor der Küste
die Zusatzkosten für großen Abstand zur Küste: Cost of investment: Offshore-Windfarm 40 km vor der Küste 5 km vor der Küste: Kabelkosten nur noch 1/10 !! Quelle: DEWI, REpower Quelle: Repower, Prof. Vahrenholt , 2005_1214 private communication

41 Es ist schlicht Unsinn, in 40 m Wassertiefe 40 km vor der Küste und
Meine Meinung (ein ceterum censeo): Es ist schlicht Unsinn, dass die deutsche Wind- Industrie gezwungen wird, bei ihrem ersten Schritt auf‘s Meer ihre (neuen 5 MW-) Anlagen gleich 40 km vor der Küste und in 40 m Wassertiefe zu installieren. Dies ist zu risikoreich, zu teuer wg. Gründung und Leitungsanbindung zu umständlich für Wartung und Betrieb. Bisher hat sich auch noch kein Investor gefunden. daher: Offshore Windanlagen zunächst ins Wattenmeer !

42 Trotzdem nicht den Mut verlieren:
Offshore abroad Trotzdem nicht den Mut verlieren: Der 1. Schritt der deutschen Windenergie- Industrie auf‘s Meer muss ins Ausland verlegt werden: Beispiel: Repower baut vor der Schottischen Küste Und zwar schon jetzt (2006)

43 Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

44 Project Beatrice Demonstrator
2 x 5M in connection to EU-Project DownWind Water depth: app m Distance to shore: app. 25 km Foundations: Jacket Installation: Summer 2006 Up to 200 turbines are planned for the same location, if demonstrator is successful Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

45 Fundamenttypen Anmerkung zu den Fundamenten Gewichtsfundament Monopile
Tripod Jacket-Struktur Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

46 2007 AD: „Beatrice“: 5 MW-Repower WKA vor Schottlands Küste
Quelle: Repower-Pressephotos 2007: REpower_5M_Beatrice_II_4.jpg

47 2007 AD: „Beatrice“, 5 MW-Repower WKA vor Schottlands Küste
Quelle: Repower-Pressephotos 2007: REpower_5M_Beatrice_II_15.jpg

48 Realisierte Offshore-WEA Leistung
Land Ort Anzahl WEA Nennleistung pro Anlage, Typ Nennleistung des Parks Jahr der Inbetriebnahme 5 MW-Klasse UK Kentish Flats 30 3 MW, Vestas V90 90 MW 2005 Deutschland Ems/Emden 1 4,5 MW, E-112 4,5 MW 2004 Versuchsanlage, am Deich UK Scroby Sands 30 2 MW, Vestas V80 60 MW 2004 Irland Arklow Bank 7 3,6 MW, GE 3.6 25 MW 2003 Summe: 716 MW 2005: 90 MW 2004: 65 MW 2003: 307 MW 2002: 160 MW UK Noth Hoyle 45 2 MW, Vestas V80 90 MW 2003 Dänemark Nysted 72 2,2 MW, Bonus 158 MW 2003 DK Pionier Dänemark Frederikshavn 4 Bonus, Nordex, Vestas 10 MW 2003 Dänemark Horns Rev 80 2 MW, Vestas V80 160 MW 2002 Schweden Yttre Stengrund 5 2 MW, NEG Micon 10 MW 2001 Middelgrun den 20 2 MW, Bonus 40 MW Utgrunden 7 1,5 MW, Enron 10,5 MW 2000 Samsø 10 2,3 MW, Bonus 23 MW 2003 S Pionier 2 MW -Klasse UK Blyth Offshore 2 2 MW, Vestas V80 4 MW 2000 Schweden Bockstigen 5 550 kW, Wind World 2 MW 1997 Niederlande Dronten (Ijsselmeer) 28 600 kW, Nordtank 16 MW 1996 Dänemark Tunø Knob 10 500 kW, Vestas 5 MW 1995 0.5 MW -Klasse Niederlande Lely (Ijss elmeer) 4 500 kW, Nedwind 2 MW 1994 Dänemark Vindeby 11 450 kW, Bonus 5 MW 1991 Schweden Norgersund 1 220 kW, Wind World 0,22 MW 1990 Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006, graphisch leicht verändert

49 Offshore Windparks, realisiert und geplant
Quelle: BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

50 Schwedischer Offshore-Windpark Utgrunden
Inbetriebnahme 2000_12 Quelle: Berichtsband „Offshore Windenergienutzung und Umweltschutz“, (Juni 2001)Block6, M. Kühn (Enron Wind GmbH) p.6_7-10

51 Kenngrößen des 10 MW Windparks Utgrunden:
Windenergieanlagen: x 1,5 MW , Enron Wind offshore † Drehzahl-variabel, pitch-geregelt Rotor-Durchmesser : ,5 m Nabenhöhe: m über mittl. Wasserstand Landabstand: 12,5 km zum Festland 8 km zur Insel Øland Wassertiefe: ,1 – 9,9 m Inbetriebnahme: Dezember 2000 Geschätzter Jahresertrag: MWh/a Die Anlagen sind jeweils auf einem eingerammten Monopile (Einpfahl) errichtet, der 19 m in den sandigen und steinigen Untergrund getrieben wurde. † Leistung durch Baugenehmigung reduziert auf 1,425 MW Quelle: Berichtsband „Offshore Windenergienutzung und Umweltschutz“, (Juni 2001)Block6, M. Kühn (Enron Wind GmbH) p.6_7-10

52 Horns Rev 2002 AD: 160 MW Wind Farm in der Nordsee 80 * 2 MW Vesta
Horns Rev Wind Farm (Denmark) - Rated Power 160 MW – Water Depth 10-15m BQuelle: Paul D. Sclavounos, MIT

53 Nysted- Offshore Windfarm (seit 2003) The Nysted offshore wind farm
Umwelt-Monitoring – Berichte: The Nysted offshore wind farm consists of 72 offshore wind turbines (158 MW) located in the Baltic Sea off the coast of Nysted, Denmark. Nysted is a popular tourist and sailing community. The wind turbines are located six miles offshore and people boat freely around the wind turbines.   See the video Lokal… Quelle:

54 Offshorewind: ein Erlebnis
.V_OffshoreWindfarm_DK-Nystedfin1.wmv kleiner Film über den dänischen Ostsee-Windparl Nysted

55 Zielvorgaben in Deutschland
Offshore Ziel in BRD Nach einem Strategiepapier der Bundesregierung, Januar 2002 Startphase bis 2006: min. 500 MW 1. Ausbaustufe bis 2010: MW 2. Ausbaustufe bis 2030: MW 2006 2010 2030 Quelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006, graphisch leicht verändert

56 Inst. Capacity per Year /
Prognose der jährlich installierten Leistung bis 2030 in Deutschland 6.000 MW Offshore Repowering Offshore 5.000 Onshore Repowering Onshore Inst. Leistung pro Jahr, 4.000 3.000 2.000 Inst. Capacity per Year / 1.000 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 Year / Jahr Source: WindEnergy-Study 2006 BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006

57 Hemmnisse in BRD: Netzkapazitäten „Naturschutz“ Klimaschutz
§§ Genehmigungspraxis $$ Finanzierung/Versicherung BQuelle: M.Skiba:“Herausforderung Offshore-Windenergie“, Vortrag DPG2006_AKE8.1, Physikertagung München2006 , verändert !! Mit eigenmächtiger Abänderung: Anführungsstriche bei „Naturschutz“

58 Das Offshore Testfeld Alpha Ventus
3.11.6a aktuelle Situation 2008: Das Offshore Testfeld Alpha Ventus

59 Lage desTestfeldes alpha ventus

60 http://www.alpha-ventus.de/ (allgemeine Info‘s fürs Volk)
aktuelle Situation 2008: hompage: (allgemeine Info‘s fürs Volk) Testfeld alpha ventus (etwa 45 km nördlich der Insel Borkum) 1. Bauabschnitt (Start Sommer 2008) : * WEA vom Typ Multibrid M5000 mit jeweils 5 MW Nennleistung. 2. Bauabschnitt (ab AD) : 6 * REpower 5M Anlagen. Also insgesamt: 12 WEA mit insgesamt 60 MW Nennleistung Am 8. Mai 2008 wurde in einer Aufftaktveranstaltung in Berlin der Startschuss zur deutschen Windenergieforschung auf See gegeben: Forschungsinitiative RAVE (Research at alpha ventus). RAVE wird im Offshore-Testfeld alpha ventus untersuchen: Offshore-Tauglichkeit und die Weiterentwicklung der Windenergieanlagen (WEA), Betriebsverhalten der WEA unter Offshore-Bedingungen, Offshore-Meteorologie, sowie fachspezifische Begleituntersuchungen zur logistischen, ökologischen und baufachlichen Aspekten. „ Quelle. ISET-Kassel: PM : Link:

61 Forschungsplattform FINO (seit 2003AD)
(steht in unmittelbarer Nähe des Testfeldes alpha ventus) Die aktuellen Werte werden alle 10 Minuten direkt übertragen. Die Winddaten werden in den Höhen m, 70m und 50m gemessen. Die Seegangsdaten geben signifikante Wellenhöhe, Wellenrichtung und Wassertemperatur an

62 Windstärken in der Nordsee
Quelle:

63

64 Life Cycle Analysis von Windenergieanlagen
Life Cycle Analysis von WEA Exkurs Life Cycle Analysis von Windenergieanlagen siehe Vortrag Prof. Hermann Josef Wagner, Bochum, auf dem 408. Heraeus Seminar, Bad Honnef, dort die Folien 8 -15 lokal: V_EKW3a_3.11.7_Wind_LifeCycleAnalysis_Prof.Wagner.ppt

65 Energy from Wind – Perspectives and Research Needs
Herman-Josef Wagner Ruhr Universität Bochum Institute für Energy Systems and Energy Economics zur Urquelle (Prof. Wagner, Bochum): Heraeus-Seminar „A Physics Perspective on Energy Supply and Climate Change – Prediction, Mitigation and Adaptation“ 27 May 2008

66 also: Windkraftwerke, sowohl Onshore als auch Offshore sind energetisch bereits in wenigen Monaten „bezahlt“. Sie sind hierin deutlich besser als PV-Anlagen (einige Jahre energetische Amortisationszeit)

67 Vergütung des Windstromes
Windstrom - Vergütung Vergütung des Windstromes nach dem EEG EEG = Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Eenergien

68 BQuelle: http://www. gesetze-im-internet

69 EEG 2004 § 1 Zweck des Gesetzes
Zweck dieses Gesetzes ist es, insbesondere im Interesse des Klima-, Natur- und Umweltschutzes eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung zu ermöglichen, die volkswirtschaftlichen Kosten der Energieversorgung auch durch die Einbeziehung langfristiger externer Effekte zu verringern, Natur und Umwelt zu schützen, einen Beitrag zur Vermeidung von Konflikten um fossile Energieressourcen zu leisten und die Weiterentwicklung von Technologien zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien zu fördern. (2) Zweck dieses Gesetzes ist ferner, dazu beizutragen, den Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2010 auf mindestens 12,5 Prozent und bis zum Jahr 2020 auf mindestens 20 Prozent zu erhöhen.

70 EEG 2004 § 12 Gemeinsame Vorschriften für Abnahme, Übertragung und Vergütung
(1) (2) (3) Die Mindestvergütungen sind vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme an jeweils für die Dauer von 20 Kalenderjahren zuzüglich des Inbetriebnahmejahres zu zahlen. ……….

71 EEG 2004 § 10 Vergütung für Strom aus Windenergie
(1) Für Strom aus Windenergieanlagen beträgt die Vergütung vorbehaltlich des Absatzes mindestens 5,5 Cent pro Kilowattstunde. Für die Dauer von fünf Jahren gerechnet ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme erhöht sich die Vergütung nach Satz um 3,2 Cent pro Kilowattstunde für Strom aus Anlagen, die in dieser Zeit 150 Prozent des errechneten Ertrages der Referenzanlage (Referenzertrag) nach Maßgabe der Bestimmungen der Anlage zu diesem Gesetz erzielt haben. Für sonstige Anlagen verlängert sich diese Frist um zwei Monate je 0,75 Prozent des Referenzertrages, um den ihr Ertrag Prozent des Referenzertrages unterschreitet. (2) Abweichend von Absatz 1 Satz 3 verlängert sich die Frist nach Absatz 1 Satz 2 für Strom aus Anlagen, die 1. im selben Landkreis bestehende Anlagen, die bis zum 31. Dezember 1995 in Betrieb genommen worden sind, ersetzen oder erneuern und 2. die installierte Leistung mindestens um das Dreifache erhöhen (Repowering-Anlagen) um zwei Monate je 0,6 Prozent des Referenzertrages, um den ihr Ertrag 150 Prozent des Referenzertrages unterschreitet.

72 (4) …. (5) Die Mindestvergütungen nach Absatz 1
EEG 2004 § 10 (3) …. (4) …. (5) Die Mindestvergütungen nach Absatz 1 werden beginnend mit dem 1. Januar 2005 und die Mindestvergütungen nach Absatz 3 beginnend mit dem 1. Januar 2008 jährlich jeweils für nach diesem Zeitpunkt neu in Betrieb genommene Anlagen um jeweils 2 Prozent des für die im Vorjahr neu in Betrieb genommenen Anlagen maßgeblichen Wertes gesenkt und auf zwei Stellen hinter dem Komma gerundet.

73 Ich verstehe den Gesetzestext nicht exakt.
Trotzdem versuche ich das, was ich meine was gemeint ist, einfacher darzustellen

74 (1) P = P0 * 0,98(N-N0L) + PZ * f(t)
Vergütung bei Land Wind (ohne Repower): (1) P = P0 * 0,98(N-N0L) + PZ * f(t) mit: P0 = 5,5 [ct /kWh] und N0L = 2004 AD N = InbetriebnahmeJahr; >=N0 PZ = 3,2 [ct /kWh] f(t) = Faktor für Förderdauer (2) Förderdauer: f(t) = 1 für (N1 + NZ) Jahre und 0 später Mit : N1 = 5 Jahre (3) NZ = 2 Monate * (150 % - Ertrag bzgl. Refernz in Prozent) / 0,75% Vorsicht, bin mir nicht sicher, ob das so richtig ist Vergütung bei Repower: Im Nenner von Gl. (3) steht 0,6 % statt 0,75% Bem: gilt alles nur für NZ >=0

75 EEG -Offshore - Stromvergütung
(3) Für Strom aus Windenergieanlagen, die in einer Entfernung von mindestens drei Seemeilen gemessen von der Küstenlinie aus seewärts errichtet worden sind (Offshore-Anlagen), beträgt die Vergütung mindestens 6,19 Cent pro Kilowattstunde. Als Küstenlinie gilt die in der Karte Nr "Deutsche Nordseeküste und angren-zende Gewässer", Ausgabe 1994, XII., sowie in der Karte Nr "Deutsche Ostseeküste und angrenzende Gewässer", Ausgabe 1994, XII., des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie im Maßstab 1 : *) dargestellte Küstenlinie. Für Strom aus Anlagen, die bis einschließlich des 31. Dezember 2010 in Betrieb genommen worden sind, erhöht sich für die Dauer von zwölf Jahren gerechnet ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme die Vergütung nach Satz 1 um 2,91 Cent pro Kilowattstunde. Diese Frist verlängert sich für Strom aus Anlagen, die in einer Entfernung von mindestens zwölf Seemeilen und in einer Wassertiefe von mindestens 20 Metern errichtet worden sind, für jede über zwölf Seemeilen hinausgehende volle Seemeile Entfernung um 0,5 Monate und für jeden zusätzlichen vollen Meter Wassertiefe um 1,7 Monate.

76 EEG 2004 § 10 (4) …. (5) Die Mindestvergütungen nach Absatz 1 werden beginnend mit dem 1. Januar 2005 und die Mindestvergütungen nach Absatz beginnend mit dem 1. Januar 2008 jährlich jeweils für nach diesem Zeitpunkt neu in Betrieb genommene Anlagen um jeweils 2 Prozent des für die im Vorjahr neu in Betrieb genommenen Anlagen maßgeblichen Wertes gesenkt und auf zwei Stellen hinter dem Komma gerundet.

77 (1) P = P0* 0,98(N-N0M) + PZ * f(t)
Vergütung bei Offshore Wind: (1) P = P0* 0,98(N-N0M) + PZ * f(t) Preise bei Offshore Anlagen (d.h.: > 3 Seemeilen vor Küste) P0 = 6,19 [ct /kWh] und N0M = 2007 AD ; InbetriebnahmejahrN >= N0M PZ = 2,91 [ct /kWh] bei Inbetriebnahme vor dem f(t) = Faktor für Förderdauer der Zusatzvergütung (2) Förderdauer: f(t) = 1 für (N1 + NZ) Jahre und 0 später Mit : N1 = 12 Jahre NZ = (Entfernung sm) * 0,5 Monate + (Wassertiefe m) *1,7 Monate Bem: gilt alles nur für NZ >=0

78 Relativ übersichtliche Zusammenfassung aber Details pauschaliert in Bemerkungen
1) Die Höhe der Vergütung ist auch abhängig vom Jahr der Inbetriebnahme. Sie wird für neu in Betrieb genommene Anlagen jährlich gesenkt (Degression). Damit besteht ein kontinuierlicher Anreiz zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung. 2) Anfangsvergütung 3) Endvergütung 4) Die Degression bezieht sich nur auf die Grundvergütung, nicht auf den Bonus nach Absatz 2 Satz 2. Quelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.19“ ;

79 steuerliche Vergünstigungen:
Nur ein Hinweis: :Hinzu kommen noch wesentliche steuerliche Vergünstigungen: Private Investoren beteiligen sich z.B. als „Komanditist“ an von Finanzierungsgesellschaften betriebenen Anlagen und können dann einen (großen) Teil ihrer Investition und sogar Werbungskosten abschreiben. Vorsicht: Steuerrecht ändert sich von Jahr zu Jahr. Bem. : Eine einfache Darstellung muss ich noch suchen

80 Onshore: Erhöhung der Vergütung auf 9,2 Cent/kWh;
EEG_2009: Beschluss des Bundestages zur Windenergie Onshore: Erhöhung der Vergütung auf 9,2 Cent/kWh; Repowering-Bonus von 0,5 Cent/kWh; Einführung eines Systemdienstleistungs-Bonus, um die technische Netzintegration von Windkraftanlagen zu verbessern. Offshore: Anfangsvergütung: 13 Cent/kWh; Frühstarter-Bonus von: Cent/kWh bis Ende 2015 Quelle: PM des Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. Link zu einer Sammlung von Presseerklärungen: : Speicher: BEE_EEG2009_Details_undComment_ _3p.pdf

81 Nachgehakt Das Zauberwort: EEG

82 Übersicht über Förderung der RE in BRD
Biokraftstoffe: Mineralölsteuer –Befreiung Marktanreizprogramm: Wärmeerzeugung aus Biomasse, Solarenergie, Geothermie in 2004 und in 2005: 0,2 [G €/a] KfW-Kredite für Gebäudebereich: u.a. RE (=Renewable Energy), Umstellung von Heizungsanlagen , Kredite für PV Für Stromerzeugung: Stromeinspeisungsgesetz bis 2000 EEG [G€ /a] und mehr

83 BQuelle: http://www. gesetze-im-internet

84 EEG 2004 § 1 Zweck des Gesetzes
Zweck dieses Gesetzes ist es, insbesondere im Interesse des Klima-, Natur- und Umweltschutzes eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung zu ermöglichen, die volkswirtschaftlichen Kosten der Energieversorgung auch durch die Einbeziehung langfristiger externer Effekte zu verringern, Natur und Umwelt zu schützen, einen Beitrag zur Vermeidung von Konflikten um fossile Energieressourcen zu leisten und die Weiterentwicklung von Technologien zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien zu fördern. (2) Zweck dieses Gesetzes ist ferner, dazu beizutragen, den Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2010 auf mindestens 12,5 Prozent und bis zum Jahr 2020 auf mindestens 20 Prozent zu erhöhen.

85 1. Abnahmeverpflichtung - der „geborene“ Netzzugang
Der einschlägige Gesetzestext mit den Highlights: 1. Abnahmeverpflichtung - der „geborene“ Netzzugang Die teuren Zauberworte: unverzüglich vorrangig

86 2. Eine ordentliche Vergütungng
EEG 2004 § 5 Vergütungspflicht (1) Netzbetreiber sind verpflichtet, Strom, der in Anlagen gewonnen wird, die ausschließlich Erneuerbare Energien oder Grubengas einsetzen und den sie nach § 4 Abs. 1 oder Abs. 5 abgenommen haben, nach Maßgabe der §§ 6 bis 12 zu vergüten. Die….. EEG 2004 § 12 Gemeinsame Vorschriften für Abnahme, Übertragung und Vergütung (1) (2) (3) Die Mindestvergütungen sind vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme an jeweils für die Dauer von 20 Kalenderjahren zuzüglich des Inbetriebnahmejahres zu zahlen. ……….

87 Eine ordentliche Vergütungng für:
EEG 2004 § 6 Vergütung für Strom aus Wasserkraft EEG 2004 § 7 Vergütung für Strom aus Deponiegas, Klärgas und Grubengas EEG 2004 § 8 Vergütung für Strom aus Biomasse EEG 2004 § 9 Vergütung für Strom aus Geothermie EEG 2004 § 10 Vergütung für Strom aus Windenergie EEG 2004 § 11 Vergütung für Strom aus solarer Strahlungsenergie

88 Einspeisung und Vergütung nach dem Stromeinspeisungsgesetz (StrEG)
und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 1) private und öffentliche Einspeisung Quellen: VDEW [55] und VDN [9] BQuelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.17“ ;

89 Struktur der nach dem EEG vergüteten Strommengen
% in2004 = 100 % = 12 % = 7 % = 14 % = 66 % = 1.4% 1) Rumpfjahr: ) Durch die „Besondere Ausgleichsregelung“ (§ 11a EEG) privilegierter Letztverbraucher (seit Juli 2003) 3) Quote für nicht privilegierten Letztverbrauch 4) Deponie-, Klär- und Grubengas erstmals 2004 getrennt aufgeführt Quelle: VDN [9] BQuelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.17“ ;

90 Strompreis AKW: etwa 2 cts/kWh
Basisvergütung für Neuanlagen nach dem EEG für Kraftwerke bis 5 MW (ohne Berücksichtigung der Degression für 2005 und 2006) Strompreis AKW: etwa 2 cts/kWh BQuelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.18-19“ ;

91 „Basisvergütung für Neuanlagen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz
Legende zur Tabelle; : „Basisvergütung für Neuanlagen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (ohne Berücksichtigung der Degression für 2005 und 2006) Bemerkungen 1) Die Höhe der Vergütung ist auch abhängig vom Jahr der Inbetriebnahme Sie wird für neu in Betrieb genommene Anlagen jährlich gesenkt (Degression). Damit besteht ein kontinuierlicher Anreiz zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung. 2) Anfangsvergütung 3) Endvergütung 4) Die Degression bezieht sich nur auf die Grundvergütung, nicht auf den Bonus nach Absatz 2 Satz 2. Quelle: BMU [12] BQuelle: BMU (F.Staiß e.a.):“Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung – Stand: Dezember 2005, p.19“ ;

92 Novelle 2008 des EEG Veränderte Fördersätze und Degressionen