Praxisbuch Energiewirtschaft (eBook)

Geleitwort 5
Vorwort 7
Inhaltsverzeichnis 9
1. Der Primärenergiemarkt 15
1.1 Energieformen 15
1.1.1 Klassifizierung der Energieformen 15
1.1.2 Maßeinheiten für Energie 16
1.2 Struktur des Energieverbrauchs in Deutschland 19
1.3 Herkunft u. Preisentwicklung der Primärenergieträger 22
1.3.1 Herkunft und Grenzübergangspreise von Rohöl 22
1.3.2 Herkunft und Grenzübergangspreise von Steinkohle 26
1.3.3 Herkunft und Grenzübergangspreise von Erdgas 29
1.3.4 Herkunft und Preise von Kernbrennstoff 34
1.3.5 Vergleich der Preisentwicklung von Importenergien 40
1.4 Entwicklung der Brennstoff-Verbraucherpreise 42
1.4.1 Preise von Kraftwerkskohle 42
1.4.2 Preise von Heizöl 43
1.4.3 Preise von Erdgas 45
1.5 Schlussfolgerungen 46
1.5.1 Lehren aus der Vergangenheit 46
1.5.2 Preisrelationen der Hauptenergieträger zum Rohöl 46
1.5.3 Preisansätze bei Wirtschaftlichkeitsrechnungen 48
Literaturverzeichnis 48
2. Beschaffung leitungsgebundener Energien 51
2.1 Strombeschaffung 51
2.1.1 Merkmale eines liberalisierten Energiemarktes 51
2.1.2 Strombörse, Funktionsweise und Produkte 56
2.1.3 Netznutzungsentgelte 62
2.1.4 Strombeschaffung mit Portfoliomanagement 63
2.1.5 Strombezug mit Vollversorgungsvertrag 65
2.1.6 Entwicklung der Strompreise 69
2.2 Gasbeschaffung 71
2.2.1 Gas-zu-Gas-Wettbewerb 71
2.2.2 Gasbeschaffung im liberalisierten Markt 72
2.2.3 Netzzugang und Netznutzungsentgelte 73
2.2.4 Zugang zu Erdgasspeichern 74
2.2.5 Gasbezug über Vollversorgungsverträge 74
2.3 Beschaffung von Fernwärme 78
Literaturverzeichnis 78
3. Energierechtliche Rahmenbedingungen 81
3.1 Definitionen und Überblick 81
3.1.1 EU-Recht 81
3.1.2 Deutsches Recht 82
3.1.3 Internationale Abkommen 83
3.2 Der deutsche energierechtliche Rahmen 83
3.2.1 Energiewirtschaftsrecht 83
3.2.2 Energiesteuergesetze 88
3.2.3 Gesetze zur Kraft-Wärme- Kopplung 94
3.2.4 Gesetze zur Förderung erneuerbarer Energien 98
3.2.5 Konzessionsabgabenverordnung 103
3.3 Klimaschutzrechtliche Rahmenbedingungen 104
3.3.1 Klimaschutz und EU-Emissionshandel 104
3.3.2 Umsetzung des Emissionshandels in Deutschland 108
Literaturverzeichnis 112
4. Investitionsrechnung in der Energiewirtschaft 113
4.1 Finanzmathematische Grundlagen 113
4.1.1 Der Zeitwert des Geldes, Aufzinsen, Abzinsen, Barwert 113
4.1.2 Zinssatz und Inflation 115
4.2 Zahlungsreihen 122
4.2.1 Aufbau von Zahlungsreihen 122
4.2.2 Anwendungsfälle und Beispiele 126
4.3 Investitionsrechnungsmethoden 130
4.3.1 Methodische Vorgehensweise 130
4.3.2 Dynamische Verfahren 131
4.3.3 Statische Verfahren 142
4.4 Planerfolgsrechnungsmodelle 145
4.5 Randbedingungen für Wirtschaftlichkeitsrechnungen 146
4.5.1 Begriffsfestlegungen 146
4.5.2 Kostenarten bei Energieprojekten 147
4.5.3 Randbedingungen für Wirtschaftlichkeitsrechnungen 149
Literaturverzeichnis 151
5. Physikalisch-technisches Grundwissen 153
5.1 Das internationale Einheitensystem 153
5.1.1 SI-Einheiten 153
5.1.2 Regeln für die Schreibweise von Größen und Einheiten 156
5.1.3 Der richtige Umgang mit Einheiten in Formeln 157
5.2 Basiswissen Thermodynamik 158
5.2.1 Allgemeine Definitionen 158
5.2.2 Thermodynamik der Gase und Gasgemische 166
5.2.3 Wasserdampfthermodynamik 172
5.2.4 Brennstoffe, Brennstoffkennwerte, Verbrennungsrechnung 175
5.2.5 Kreisprozesse 185
5.3 Basiswissen Elektrotechnik 188
5.3.1 Stromarten und Stromkreise 188
5.3.2 Drehstrommaschinen 199
Literaturverzeichnis 205
6. Energieumwandlung und Emissionen 207
6.1 Energieumwandlungsanlagen 207
6.1.1 Typen von Energieumwandlungsanlagen 207
6.1.2 Kessel 207
6.1.3 Arten von Feuerungen 212
6.2 Luftverunreinigende Schadstoffemissionen 214
6.2.1 Arten von Emissionen 214
6.2.2 Emissionsgrenzwerte 215
6.3 Emissionsminderungsmaßnahmen 217
6.3.1 Primärmaßnahmen zur Emissionsreduzierung 217
6.3.2 Sekundärmaßnahmen zur Emissionsminderung 219
6.4 Kohlendioxidemissionen und Treibhauseffekt 224
Literaturverzeichnis 228
7. Kraftwerke, Technik und Kosten 229
7.1 Begriffsdefinitionen und Kennzahlen 229
7.1.1 Kraftwerkstypen 229
7.1.2 Definition der verwendeten Kennzahlen und Begriffe 230
7.2 Fossilthermische Kraftwerke 232
7.2.1 Dampfkraftwerke 232
7.2.2 Gasturbinenkraftwerke 240
7.2.3 Gas- und Dampfturbinen- Kraftwerke 244
7.2.4 Verbrennungsmotor-Kraftwerke 245
7.2.5 Anschaffungs- u. Betriebskosten fossilthermischer Kraftwerke 246
7.2.6 Stromgestehungskosten fossilthermischer Kraftwerke 248
7.3 Kernkraftwerke 256
7.3.1 Typen und Funktionsweise von Kernreaktoren 256
7.3.2 Kernenergieausstieg oder Ausbau 257
7.3.3 Der neue European Pressurized Reactor EPR 259
7.3.4 Stilllegung von Kernenergieanlagen 259
7.3.5 Stromgestehungskosten von Kernkraftwerken 261
7.4 Solarthermische Kraftwerke 263
7.4.1 Das Energieangebot der Sonne 263
7.4.2 Kollektorsysteme für Solarthermische Kraftwerke 264
7.4.3 Typen von solarthermischen Kraftwerken 266
7.4.4 Investitionsausgaben und Stromgestehungskosten 271
7.5 Wasserkraftwerke 274
7.5.1 Physikalische Grundlagen 274
7.5.2 Typen von Wasserkraftwerken 275
7.5.3 Bauarten von Wasserturbinen 277
7.5.4 Anlagenbestand, Stromerzeugung, Ausbauperspektiven 278
7.5.5 Investitionsausgaben und Betriebskosten 279
7.6 Windkraftanlagen 280
7.6.1 Physikalische Grundlagen 280
7.6.2 Anlagentechnik 281
7.6.3 Ermittlung des Energieertrages 285
7.6.4 Investitionsausgaben und Stromgestehungskosten 289
7.6.5 Ausbauperspektiven der Windenergie 293
Literaturverzeichnis 296
8. Kraft-Wärme-Kopplung, Technik, Kostenaufteilung 297
8.1 Thermodynamisch-technische Grundlagen 297
8.1.1 Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung 297
8.1.2 Bauarten von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen 299
8.1.3 Aufbau und Fahrweise von Heizkraftwerken 300
8.1.4 Anwendungsmöglichkeiten und Betreiber 301
8.2 Heizkraftwerke 302
8.2.1 Verbrennungsmotor-Blockheizkraftwerke 302
8.2.2 Gasturbinen-Heizkraftwerke 305
8.2.3 Dampfturbinen-Heizkraftwerke 306
8.2.4 Gas- und Dampfturbinen- Heizkraftwerke 309
8.2.5 Wärmeauskopplung aus Großkraftwerken 310
8.3 Kennzahlen der gekoppelten Energieerzeugung 311
8.3.1 Thermodynamisches Modell KWK- und Kond.-Anlagen 311
8.3.2 Wirkungsgrad und Energienutzungsgrad 312
8.3.3 Die Stromkennzahl 314
8.3.4 Die Stromverlust-Kennziffer 315
8.3.5 Äquivalente Kondensationsleistung 316
8.3.6 Beziehungen zwischen den Kennzahlen 317
8.3.7 Richtwerte für Kennzahlen von KWK-Anlagen 319
8.3.8 Auflistung verwendeter Symbole bei den Kennzahlen 325
8.4 Kostenaufteilungsverfahren 326
8.4.1 Das Stromäquivalenzverfahren (Arbeitswertverfahren) 326
8.4.2 Das Exergie- Verfahren 331
8.4.3 Das kalorische Verfahren 333
8.4.4 Das Restwertverfahren 335
8.5 Wahl des Kostenaufteilungsverfahrens 340
Literaturverzeichnis 342
9. Energietransport und -verteilung 343
9.1 Stromübertragung und -verteilung 343
9.1.1 Technischer Aufbau der Stromnetze 343
9.1.2 Systemkomponenten von elektrischen Netzen 346
9.1.3 Das Deutsche und das Europäische Verbundnetz 352
9.1.4 Netzbetrieb, Fahrpläne Standardlastprofile
9.1.5 Regel- und Ausgleichsenergie 358
9.1.6 Netzzugang und Bestimmung der Netznutzungsentgelte 362
9.2 Erdgastransport und -verteilung 366
9.2.1 Technischer Aufbau von Erdgasnetzen 366
9.2.2 Das deutsche und europäische Erdgas-Verbundnetz 369
9.2.3 Auslegung und Betrieb von Erdgasnetzen 371
9.2.4 Grundsätze für Netzzugang und Netznutzung 376
9.2.5 Erschließungskosten für Erdgasnetze 377
9.3 Fernwärmeverteilung 379
9.3.1 Technischer Aufbau von Fernwärmenetzen 379
9.3.2 Grundbegriffe der Fernwärmeversorgung 381
9.3.3 Ausgewählte Merkmale der Fernwärmeversorgung 382
9.3.4 Auslegung und Betrieb von Fernwärmenetzen 382
9.3.5 Systemkomponenten von Fernwärmenetzen 385
9.3.6 Erschließungskosten der Fernwärmenetze 391
Literaturverzeichnis 396
10. Abwicklung von Energieprojekten 399
10.1 Phasen der Projektabwicklung 399
10.1.1 Projektstart 400
10.1.2 Planung und Vergabe 402
10.1.3 Bau und Inbetriebnahme 406
10.2 Betrieb der Anlage 406
Literaturverzeichnis 407
Abkürzungsverzeichnis 409
Sachverzeichnis 413

3. Energierechtliche Rahmenbedingungen (S. 67)

3.1 Definitionen und Überblick

3.1.1 EU-Recht

Die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union (EU) sind in Bezug auf ihre Energiepolitik nicht mehr völlig unabhängig. Die wichtigsten energiepolitischen Rahmenbedingungen werden zunehmend durch die Union festgelegt. Das EU-Recht ist ein unabhängiges Rechtssystem, das Vorrang vor den einzelstaatlichen Rechtsvorschriften hat. Die Mitgliedsstaaten müssen ihre energiepolitische Gesetzgebung in diesem vorgegebenen Rahmen gestalten.

Zielrichtung der Energiepolitik innerhalb der Europäischen Union ist im Wesentlichen eine kostengünstige, sichere und umweltschonende Energieversorgung und ein fairer Wettbewerb auf dem Energiemarkt. In den Verträgen zur Gründung der Europäischen Gemeinschaft (Primärrecht – primary legislation) sind folgende Rechtsakte (Sekundärrecht - secondary legislation) vorgesehen EU-Recht :

Verordnungen (Regulations): Sie sind unmittelbar gültig und in allen EU-Mitgliedsstaaten rechtlich verbindlich, ohne dass es nationaler Umsetzungsmaßnahmen bedarf.

Richtlinien (Directives): Sie binden die Mitgliedsstaaten im Hinblick auf die innerhalb bestimmter Fristen zu erreichenden Ziele, sie überlassen den nationalen Behörden jedoch die Wahl der Mittel, mit denen diese Ziele erreicht werden sollen. Richtlinien müssen entsprechend den einzelstaatlichen Verfahren in nationales Recht umgesetzt werden.

Entscheidungen und Beschlüsse (decisions): Sie sind für die Empfänger rechtlich verbindlich. Sie bedürfen daher keiner nationalen Umsetzungsmaßnahmen. Entscheidungen können an Mitgliedsstaaten, Unternehmen oder Einzelpersonen gerichtet sein.

Empfehlungen und Stellungnahmen (recommendations and opinions): Sie sind nicht verbindlich.

Die Europäische Kommission (European Commission) hat das alleinige Recht, Vorschläge für Rechtsakte zu entwerfen und den beiden Beschlussorganen Parlament (the European Parlament) und dem Ministerrat (the Council of Ministers) zu unterbreiten. Im Folgenden ein zusammenfassender Überblick der wichtigsten EURechtsvorschriften für die Energiewirtschaft:

Zweite EU-Binnenmarktrichtlinie Elektrizität (Richtlinie 2003/54/EG) vom 26. Juni 2003 (ersetzt erste Richtlinie 96/92/EG).

Zweite EU-Binnenmarktrichtlinie Erdgas (Richtlinie 2003/55/EG) vom 26. Juni 2003 (ersetzt erste Richtlinie 98/30/EG).

EU-Erneuerbare Energien Richtlinie (Richtlinie 2001/77/EG).

EU-Kraft-Wärme-Kopplungsrichtlinie- CHP Richtlinie (Richtlinie 2004/8/EG) vom 11. Februar 2004.

EU-Emissionszertifikathandel-Richtlinie (Richtlinie 2003/87/EG) vom 13. Oktober 2003.

EU-Richtlinie über Rahmenvorschriften zur Besteuerung von Energieerzeugnissen (Richtlinie 2003/96/EG) vom 27. Oktober 2003.

3.1.2 Deutsches Recht

Die vorgenannten EU-Richtlinien geben den EU-Einzelstaaten und damit auch der Bundesrepublik Deutschland den Rahmen für ihre nationale Energiegesetzgebung vor. In Hinblick auf die Energiewirtschaft sind bei der deutschen Gesetzgebung folgende drei Ebenen zu unterscheiden: Ein Gesetz wird in i.d.R. in allgemeiner Form verfasst und gibt den Rahmen für möglichst viele Einzelfälle.

Deswegen enthält ein Gesetz oft rechtliche Bestimmungen, für deren Umsetzung besondere Ausführungsrichtlinien notwendig sind. Gesetze werden durch den Bundestag beschlossen. Sie bedürfen, falls sie Länderinteressen betreffen, auch der Zustimmung des Bundesrates (Beispiel: Bundesimmissionsschutzgesetz „BImSchG"). In der Regel werden Details in Hinblick auf die Umsetzung eines Gesetzes nicht im Gesetz selbst, sondern in einer oder in mehreren Rechtsverordnungen (V) festgelegt.