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Teil III: Wirtschaftlichkeit von Windenergie

Die Windenergie entwickelt sich in Europa und weltweit gleichermaßen mit großer Geschwindigkeit. In den vergangenen 15 Jahren ist die weltweit installierte Windenergiekapazität von ca. 2,5 GW im Jahr 1992 auf über 94 GW Ende 2007 angewachsen. Das entspricht einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von über 25 Prozent. Durch die fortlaufende Verbesserung der Anlageneffizienz und gestiegene Treibstoffpreise steigt die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit der Windenergie gegenüber der herkömmlichen Energieerzeugung. An Standorten mit hohen Windgeschwindigkeiten an Land gilt Windenergie mittlerweile sogar als voll wettbewerbsfähig.

[!Foto 3 einfügen: Vestas!]

Windenergie an Land

Die Kapitalkosten für Windenergieprojekte an Land werden in Kapitel III.1 behandelt; sie sind in erster Linie durch die Kosten der Windkraftanlagen bestimmt. Die Gesamtinvestitionskosten für eine typische, in Europa installierte Anlage belaufen sich auf ca. 1,23 Millionen Euro pro MW. Darin sind alle Zusatzkosten für Fundamente, Elektroinstallation und Beratung enthalten (Preise von 2006). Die Hauptkosten sind wie folgt strukturiert (Näherungswerte): Anlage 76 Prozent, Netzanschluss 9 Prozent, Fundamente 7 Prozent. Andere Kostenanteile, z. B. Regelungssysteme und Grundstücke, machen nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtkosten aus. Die Gesamtkosten pro kW installierte Windenergiekapazität variieren je nach Land stark und liegen zwischen 1.000 €/kW und 1.350 €/kW.

Tabelle S.2 Kostenstruktur einer typischen, in Europa installierten 2-MW-Windenergieanlage(2006 - €)

	Investition (1.000 €/MW)	Anteil ()
Anlage (ab Werk)	928	75.6
Fundamente	80	6.5
Elektroinstallation	18	1.5
Netzanschluss	109	8.9
Regelungssysteme	4	0.3
Beratung	15	1.2
Grundstück	48	3.9
Finanzkosten	15	1.2
Straßenzugang	11	0.9
Gesamt	1227	100

Anmerkung: Vom Verfasser auf Grundlage ausgewählter Daten für installierte Windenergieanlagen in Europa berechnet.

Quelle: Risoe

Drei Haupttendenzen haben in den letzten Jahren die Entwicklung von Windenergieanlagen mit Netzanschluss bestimmt:

1. 1 Anlagen sind heutzutage höher und größer;
2. Die Effizienz der Anlagenproduktion ist fortlaufend gestiegen;
3. Die Investitionskosten pro kW sind im Allgemeinen gesunken, trotz einer Abweichung von diesem Trend in den letzten drei bis vier Jahren.

2007 machten Anlagen der MW-Klasse (über 1 MW) einen Marktanteil von über 95 Prozent aus. Für kleinere Anlagen verblieb damit ein Anteil von weniger als 5 Prozent. Im MW-Segment werden Anlagen mit Kapazitäten von 2,5 MW und mehr immer wichtiger, auch für Standorte an Land. Die Leistung der Anlage wird durch die Windverhältnisse am jeweiligen Standort, die Nabenhöhe der Anlage und der Effizienz bei der Erzeugung bestimmt. Damit führt bereits eine größere Anlagenhöhe zu einer gesteigerten Energieproduktion. Auch die Verfahren zur Messung und Bewertung der Windgeschwindigkeit an den einzelnen Standorten haben sich in den vergangenen Jahren stark entwickelt. Damit konnten die Standortwahl und die Wirtschaftlichkeit neuer Anlagen verbessert werden.

Die Effizienz der Stromerzeugung aufgrund optimierter Ausrüstung konnte ebenfalls erheblich gesteigert werden. Zwischen den späten 80er Jahren und dem Jahr 2004 verringerte sich die Gesamtinvestition pro Rotorfläche um über 2 Prozent. Im Jahr 2006 stiegen die Gesamtinvestitionskosten dagegen im Vergleich zu 2004 um rund 20 Prozent. Diese Entwicklung ist in erster Linie einem deutlichen Anstieg der globalen Nachfrage für Windenergieanlagen bei steigenden Rohstoffpreisen und Lieferengpässen geschuldet. Vorläufige Daten weisen darauf hin, dass die Preise 2007 weiter gestiegen sind. Die Energieerzeugungskosten für eine 2-MW-Windenergieanlage liegen derzeit je nach Windverhältnissen am entsprechenden Standort zwischen 5,3 und 6,1 ct€/kWh. Laut Analysen von Erfahrungskurven wird ein Rückgang der Kostenspanne auf 4,3 bis 5,5 ct€/kWh bis 2015 erwartet.

[!Abbildung S.11 einfügen!]

Abbildung S.11 Geschätzte Kosten pro kWh Windenergie in Abhängigkeit von den Windverhältnissen am jeweiligen Standort (Anzahl der Stunden bei Volllast)

Quelle: Risoe

Offshore-Entwicklung

Offshore-Windenergie (Kapitel III.2) macht einen Anteil von nur einem Prozent der gesamten weltweit installierten Windenergiekapazität aus, und die Entwicklung dieses Bereichs konzentriert sich vorrangig auf die Nord- und Ostsee. Ende 2007 war eine Offshore-Kapazität von über 1.000 MW installiert, die sich auf fünf Länder verteilte: Dänemark, Irland, Niederlande, Schweden und Großbritannien. Der Großteil dieser Kapazität wurde in relativ flachen Gewässern (Tiefen von max. 20 m) und in Entfernungen von höchstens 20 km vor der Küste installiert, um die Kosten für Fundamente und Seekabel möglichst gering zu halten.

Ebenso wie die Kosten für Anlagen an Land sind auch die Kosten für Offshore-Kapazitäten in den letzten Jahren gestiegen. Die Investitionskosten für einen neuen Offshore-Windpark werden auf durchschnittlich 2,0 bis 2,2 Millionen Euro pro MW für küstennahe Projekte in flachen Gewässern geschätzt. Die Hauptunterschiede in der Kostenstruktur im Vergleich zu Anlagen an Land entstehen durch teurere Fundamente, die Transformatorenstation und Seekabel. Die Kosten für mit Offshore-Anlagen erzeugten Strom belaufen sich auf ca. 6 bis 8 ct€/kWh. Die Unterschiede ergeben sich in erster Linie aus den verschiedenen Wassertiefen, der Entfernung zur Küste und den Investitionskosten.

[!Abbildung S.12 einfügen!]

Abbildung S.12 Geschätzte Produktionskosten für ausgewählte Offshore-Windparks einschließlich Kosten für Regelenergie (Zahlen für 2006)

Quelle: Risoe

Finanzierung

Die Unternehmensstruktur der Windenergiebranche befindet sich in einem Veränderungsprozess. Obwohl es weiterhin viele kleine Projekte in Privatbesitz gibt, ist eine starke Verlagerung auf größere Projekte in der Hand von Versorgungsunternehmen zu verzeichnen. Dieser Trend wird in Kapitel III.3 erläutert. Durch diese Verlagerung stehen der Branche erweiterte finanzielle Ressourcen zur Verfügung, womit die Abhängigkeit von Banken für die Finanzierung in der Anfangsphase verringert wird. Finanzkräftige Sponsoren bilden einen weiteren neuen Aspekt des Panoramas. Die Projekte werden immer größer, und der Offshore-Bereich boomt. Diese Entwicklung ist positiv, denn Banken bevorzugen Großprojekte. Bei einer allgemeinen Verschlechterung der wirtschaftlichen Lage wird möglicherweise die Projektfinanzierung leiden, aber die energische Befürwortung erneuerbarer Energien durch Politik und Umweltschutz bedeutet auch, dass die Finanzierung von Windenergie trotzdem als attraktive Option gilt.

Energiepreise und Fördermaßnahmen

Bei der Gruppierung der unterschiedlichen Fördermaßnahmen für Strom aus erneuerbaren Energien (RES-E) wird zwischen direkten und indirekten politischen Instrumenten unterschieden (Kapitel III.4). Direkte politische Maßnahmen zielen auf die Ankurbelung der schnellen Installation von RES-E-Technologien ab, während indirekte Instrumente sich auf die Verbesserung der langfristigen Rahmenbedingungen richten. Neben Regelungsinstrumenten gibt es auch freiwillige Initiativen zur Förderung von RES-E-Technologien, die in den meisten Fällen von der Bereitschaft der Verbraucher ausgehen, höhere Tarife für grünen Strom zu zahlen. Andere wichtige Kriterien für die Klassifizierung sind die Frage, ob sich die Instrumente auf den Preis oder auf die Menge richten und ob die Investitionen oder die Energieerzeugung gefördert werden. Bei der Prüfung und Bewertung der verschiedenen RES-E-Fördermodelle ist es wichtig, den Erfolg der verschiedenen Instrumente an den folgenden Kriterien zu messen:

• Effektivität: Haben die RES-E-Förderprogramme im Verhältnis zum zusätzlichen Potenzial zu einer verstärkten Bereitstellung von Kapazitäten aus erneuerbaren Energien geführt?
• Wirtschaftliche Effizienz: Wie verhält sich die absolute Förderung zu den tatsächlichen Erzeugungskosten von RES-E-Generatoren? Wie hat sich die Förderung in zeitlicher Hinsicht entwickelt?

Einzelinstrumente reichen im Allgemeinen nicht aus, um das langfristige Wachstum der erneuerbaren Energien anzukurbeln, unabhängig davon, ob es sich um ein nationales oder internationales Förderprogramm handelt.

Auswirkung der Windenergie auf die Energiepreise am Spotmarkt

In einigen Ländern steigt der Anteil der Windenergie an der gesamten Energieerzeugung (Kapitel III.5). Diese Tendenz ist in Dänemark, Spanien und Deutschland mit Windenergieanteilen von 21, 12 und 7 Prozent besonders deutlich. Die Windenergie hat sich in diesen Ländern zu einem wichtigen Akteur auf dem Energiemarkt entwickelt und kann die Energiepreise stark beeinflussen. Da die Grenzkosten der Windenergie sehr niedrig sind (da keine Treibstoffkosten anfallen), steigt diese Energieform im unteren Bereich der Angebotskurve ein. Auf diese Weise wird die Kurve nach rechts verschoben, und die Energiepreise sinken. Die Größenordnung der Preissenkung hängt dabei von der Preiselastizität der Nachfrage für Energie ab.

Wenn Windenergie einen großen Anteil des Energieangebots stellt, ist es im Allgemeinen wahrscheinlich, dass die Energiepreise in windstarken Zeiträumen fallen und in windschwache Phasen steigen. Eine in Dänemark durchgeführte Studie ergab, dass die Strompreise für die Verbraucher (unter Ausschluss von Übertragungs- und Verteilungspreis sowie der Umsatzsteuer und anderer Steuern) zwischen 2004 und 2007 ohne Windenergie rund 4 bis 12 Prozent höher gewesen wären. Das heißt, dass die Stromverbraucher im Jahr 2007 durch die Senkung der Strompreise aufgrund von Windenergie ca. 0,5 ct€/kWh sparen konnten. Diese Zahl muss neben den Einspeisetarif von ca. 0,7 ct€/kWh gestellt werden, den die Verbraucher für Windenergie zahlen. Die Kosten von Windenergie sind für die Verbraucher damit weiterhin höher als der Nutzen, aber in jedem Fall wird durch die niedrigeren Spotmarktpreise eine deutliche Senkung der Nettoausgaben erreicht.

Die Analyse berücksichtigt die Auswirkungen der Windenergie auf die Preise am Spotmarkt durch die Quantifizierung mit Analysen der Preisstruktur.

Dazu wird eine Bezugsgröße festgelegt, die einem Zustand mit einem Windenergieanteil im Stromnetz von null Prozent entspricht. Anschließend wird eine Reihe von Stufen mit steigenden Windenergieanteilen definiert und anhand der Bezugsgröße der Einfluss der Windenergie ermittelt. Diese Methode wird im linken Diagramm in Abbildung S.13 dargestellt. Der schraffierte Bereich zwischen den beiden Kurven stellt dabei den ungefähren Wert der Windenergie in Bezug auf niedrigere Energiekosten am Spotmarkt dar.

[!Abbildung S.13 einfügen!]

Abbildung S.13 Auswirkungen der Windenergie auf den Energiepreis am Spotmarkt im westdänischen Stromnetz, Dezember 2005

Quelle: Risoe

Windenergie und konventionelle Energieerzeugung

Grundsätzlich bestimmen vier Elemente die Kosten herkömmlicher Stromproduktion:

1. Treibstoff;
2. CO2-Emissionen (gemäß den Vorgaben des EU-Emissionshandels für CO2);
3. Betrieb und Wartung;
4. Kapital einschließlich Planung und Baustellenfertigung.

Beim Einsatz von Windenergie werden die gesamten Kosten für Treibstoff und CO2 sowie ein beträchtlicher Anteil der Betriebs- und Wartungskosten herkömmlicher Kraftwerke eingespart. Die Höhe der eingesparten Kapitalkosten hängt davon ab, in welchem Umfang die Windenergiekapazität Investitionen in neue herkömmliche Kraftwerke vermeiden kann. Dieser Aspekt steht in einem direkten Zusammenhang mit der Art der Einbindung von Windenergie in das Stromnetz.

Studien haben gezeigt, dass die Kosten für die Einspeisung der von Natur aus variablen Windenergie bei ca. 0,3 bis 0,4 ct€/kWh der erzeugten Windenergie liegen, auch bei relativ hohen Anteilen von Windkraft an der gesamten Energieproduktion (je nach Betriebsart ca. 20 Prozent). Die Abbildung auf S.14 stellt die Ergebnisse der Fallstudie dar, für die angenommen wird, dass die beiden herkömmlichen Kraftwerke 2010 in Betrieb gehen.

[!Abbildung S.14 einfügen!]

Abbildung S.14 Kosten für erzeugte Energie - herkömmliche Kraftwerke und Windenergie im Vergleich, 2010 (auf der Grundlage der Zahlen für 2006 - €)

Quelle: Risoe

Wie der Fallstudie entnommen werden kann, sind die Kosten der erzeugten Energie bei herkömmlichen Kraftwerken niedriger als bei Windenergieanlagen, sofern geringe Treibstoffpreise zugrunde gelegt werden. An einem europäischen Binnenstandort liegen die Kosten für Windenergie durchschnittlich 33 bis 34 Prozent über den Kosten für Energie aus Erdgas und Kohle (Kapitel III.6).

Diese Berechnung geht von den Annahmen im World Energy Outlook zu den Treibstoffpreisen aus, wobei ein Rohölpreis von 59 US$/bbl für 2010 angenommen wird. Rohöl ist derzeit (Mitte 2008) auf den enormen Preis von 147 US$/bbl gestiegen. Obwohl gleichzeitig der Wechselkurs für den US-Dollar gesunken ist, liegt der gegenwärtige Ölpreis damit deutlich über dem von der IEA für 2010 prognostizierten Preis. Aus diesem Grund wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, deren Ergebnisse Abbildung S.15 entnommen werden können.

[!Abbildung S.15 einfügen!]

Abbildung S.15 Sensitivitätsanalyse der Kosten für erzeugte Energie unter der Annahme steigender Preise für fossile Brennstoffe und CO2 - herkömmliche Kraftwerke und Windenergie im Vergleich, 2010 (auf Grundlage der Zahlen für 2006 - €)

Bei der Abbildung auf S.15 wurde eine Verdoppelung des Erdgaspreises gegenüber der Bezugsgröße angenommen (entspricht einem Ölpreis von 118 US$/bbl im Jahr 2010), während für Kohle eine 50-prozentige Verteuerung und für CO2 eine Preissteigerung von 25 €/t im Jahr 2008 auf 35 €/t zugrunde gelegt wurde. Wie in der Abbildung gezeigt, zieht dies eine erhebliche Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit von Windenergie nach sich: Die Kosten für den Binnenstandort sinken unter das Niveau für Erdgaskraftwerke und liegen nur 10 Prozent über den Preisen für Kohlekraftwerke. An Küstenstandorten erzeugt Windenergie den günstigsten Strom.

Beschäftigung

Windenergieunternehmen in der EU beschäftigen zurzeit 102.100 Mitarbeiter. Unter Berücksichtigung indirekter Arbeitsplätze steigt diese Zahl auf 180.000 (Kapitel III.7). Ein großer Anteil der direkten Beschäftigung in der Windenergiebranche (rund 74 Prozent) entfällt auf Dänemark, Deutschland und Spanien. Die installierte Gesamtkapazität dieser drei Länder entspricht 70 Prozent der insgesamt in der EU installierten Kapazität. Durch die Inbetriebnahme von Produktions- und Betriebsstandorten in aufstrebenden Märkten und die Verlagerung vieler Tätigkeiten im Umfeld der Windenergie, z. B. Werbung, Betrieb und Wartung sowie ingenieurtechnische und juristische Dienstleistungen, auf die lokale Ebene ist die Branche mittlerweile gleichmäßiger verteilt als 2003. Die Mehrzahl der Arbeitsplätze entfällt auf die Hersteller von Windkraftanlagen und Bauteilen (59 Prozent).

Tabelle S.3 Direkte Beschäftigung durch Windkraftunternehmen in ausgewählten europäischen Ländern

Land	Anzahl direkter Arbeitsplätze
Österreich	700
Belgien	2000
Bulgarien	100
Tschechien	100
Dänemark	23,500
Finnland	800
Frankreich	7000
Deutschland	38,000
Griechenland	1800
Ungarn	100
Irland	1500
Italien	2500
Niederlande	2000
Polen	800
Portugal	800
Spanien	20,500
Schweden	2000
Großbritannien	4000
Übrige EU	400
GESAMT	108,600

Quelle: Eigene Schätzungen auf Grundlage folgender Quellen: EWEA (2008a); ADEME (2008); AEE (2007); DWIA (2008); Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit der Bundesrepublik Deutschland (BMU) (2008)