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Branchen端bersicht

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE Die Studie behandelt die Cleantech-Industrie in Deutschland marktseitig in den Segmenten Energie, Energieeffizienz, Energietransport und -speicherung, Luft und Boden, Wasser und Abwasser und Mobilit채t. Sprache: Deutsch Anzahl Seiten: 159 Autor: Philipp Lohde; Stefan Praller Weitere Studien: Haben Sie Interesse an anderen Studien in anderen Sektoren und/oder L채ndern? www.s-ge.com/reports

Inhaltsverzeichnis

8.3. Filtertechnologien ________________________ 101

1. EXECUTIVE SUMMARY _______________________7 2. ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE ________9 3. DEUTSCHLAND ALS IMPORTLAND ____________10

9. WASSER UND ABWASSER _________________ 105 9.1. Wasseraufbereitung _______________________105 9.2. Abwasseraufbereitung _____________________ 110 9.3. Reinigung______________________________ 116

4. CLEANTECH-UMFELD IN DEUTSCHLAND ______14 4.1. Rechtliche Rahmenbedingungen ______________ 14

9.4. Filtration ______________________________120

4.2. Politische Rahmenbedingungen _______________ 16

10. MOBILITÄT ______________________________ 124

4.3. Wirtschaftliche Treiber _____________________ 18

10.1. Öffentliche Verkehrssysteme ________________ 124 10.2. Fahrzeuge _____________________________128

5. ENERGIE __________________________________20 5.1. Solar _________________________________ 20 5.2. Wind _________________________________ 26

10.3. Elektro- und Hybridantrieb _________________ 133

11. FAZIT / EMPFEHLUNG _____________________ 141

5.3. Wasserkraft ____________________________ 32 5.4. Geothermie_____________________________ 38 5.5. Biogas / Biomasse ________________________ 45

6. ENERGIEEFFIZIENZ _________________________52 6.1. Energieeffiziente Gebäude ___________________ 52 6.2. Heiz-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme _____ 59 6.3. Gebäude- und Wärmedämmung ______________ 65

7. ENERGIETRANSPORT UND -SPEICHERUNG ____71 7.1. Smart Grids (intelligente Netze) ________________71 7.2. Brennstoffzellen _________________________ 75 7.3. Speichertechnik __________________________ 82 7.4. Energieinfrastruktur ______________________ 88

8. LUFT UND BODEN __________________________93 8.1. Emissionskontrolle, -messung ________________ 93 8.2. CO2-Ausstoß ____________________________ 96

12. ANHANG ________________________________ 142 12.1. Quellenverzeichnis _______________________ 142 12.2. Expertenverzeichnis ______________________ 158

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Gesamtwirtschaftliche Prognose .......................................................................................................................................10 Tabelle 2: Die wichtigsten Importländer für Deutschland ................................................................................................................ 11 Tabelle 3: Key Player Solar ................................................................................................................................................................ 24 Tabelle 4: Key Player Windenergie .................................................................................................................................................... 30 Tabelle 5: Key Player Wasserkraft ..................................................................................................................................................... 36 Tabelle 6: Wärme- und Energieerzeugung durch Geothermie ........................................................................................................ 40 Tabelle 7: Key Player Geothermie...................................................................................................................................................... 42 Tabelle 8: Marktentwicklung Biomasse ............................................................................................................................................ 46 Tabelle 9: Marktentwicklung nach Sektoren .................................................................................................................................... 47 Tabelle 10: Key Player Bioenergie ..................................................................................................................................................... 49 Tabelle 11: Key Player Bauindustrie ...................................................................................................................................................57 Tabelle 12: Key Player Heiz-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme ........................................................................................... 63 Tabelle 13: Key Player Dämmstoffe ................................................................................................................................................... 68 Tabelle 14: Gewinner E-Energy 2011................................................................................................................................................. 74 Tabelle 15: Key Player Brennstoffzellen ............................................................................................................................................ 80 Tabelle 16: Speicherarten und Leistungsparameter ......................................................................................................................... 85 Tabelle 17: Key Player Stromtransport ............................................................................................................................................... 91 Tabelle 18: Treibhauspotenziale ........................................................................................................................................................ 94 Tabelle 19: Wandel des deutschen Strommixes ................................................................................................................................ 99 Tabelle 20: Key Player Wasseraufbereitung ................................................................................................................................... 109 Tabelle 21: Key Player Abwasserentsorgung .................................................................................................................................... 114 Tabelle 22: Betriebe Abwasserentsorgung nach Größenklassen..................................................................................................... 115 Tabelle 23: Größenbereiche der Filtration ...................................................................................................................................... 120 Tabelle 24: Eingesetzte Hybridbusse in Deutschland ..................................................................................................................... 127 Tabelle 25: Beförderungsleistung in Deutschland 2011 (in Mio. Pkm) ..........................................................................................129 Tabelle 26: Zugelassene Elektroautos in Deutschland 2012 ...........................................................................................................138 Tabelle 27: Hybridauto Neuzulassungszahlen in Deutschland 2012 .............................................................................................. 139

Tabellenverzeichnis

Abbildung 1: Regionale Verteilung der deutschen Einfuhren ........................................................................................................... 11 Abbildung 2: Importe nach Deutschland nach Güterabteilungen .................................................................................................... 13 Abbildung 3: Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien .............................................................................................................. 15 Abbildung 4: Entwicklung des Bruttostrompreises (in Euro) ........................................................................................................... 19 Abbildung 5: Neuinstallierte Photovoltaik -Leistung ....................................................................................................................... 22 Abbildung 6: Installierte kumulierte Solarthermie-Leistung in GW ............................................................................................... 23 Abbildung 7: Installierte Nennleistung Windenergie ....................................................................................................................... 28 Abbildung 8: Anzahl WEA in Deutschland ....................................................................................................................................... 29 Abbildung 9: Aufteilung des Marktes nach Kraftwerksgröße .......................................................................................................... 33 Abbildung 10: Energie aus Wasserkraft 2003-2012 ......................................................................................................................... 35 Abbildung 11: Entwicklung der Wasserkraft seit 1997 ......................................................................................................................37 Abbildung 12: Wärmeproduktion durch Geothermie ........................................................................................................................ 41 Abbildung 13: Stromproduktion durch Geothermie ......................................................................................................................... 42 Abbildung 14: Installierte Leistung Biomasse / Biogas in Deutschland .......................................................................................... 46 Abbildung 15: Marktentwicklung nach Sektoren in TWh/Jahr ....................................................................................................... 49 Abbildung 16: Energieverbrauchsanteile bei Wohngebäuden ......................................................................................................... 52 Abbildung 17: Energieverbrauchsanteile bei Nichtwohngebäuden ................................................................................................. 53 Abbildung 18: Anteil am Energieverbrauch nach Baujahr ............................................................................................................... 54 Abbildung 19: Entwicklung des Marktes für Energie- und Ressourceneffizienz (in Mrd. Euro) ....................................................55 Abbildung 20: Energetische Sanierungsraten bei Altbauten je Bauteil ........................................................................................... 56 Abbildung 21: Unternehmen und Umsatz im deutschen Bauhauptgewerbe ...................................................................................57 Abbildung 22: Marktentwicklung der Wärmeerzeuger von 2003 bis 2012 ..................................................................................... 61 Abbildung 23: Anzahl der Heizungen im Trendszenario in Tsd. ..................................................................................................... 62 Abbildung 24: Marktanteil der Dämmstoffe ..................................................................................................................................... 67 Abbildung 25: Smart Meter - Absatz bis 2017 ...................................................................................................................................73 Abbildung 26: Prognose des Weltmarktes für Brennstoffzellen [2017] .......................................................................................... 78 Abbildung 27: Anteil des globalen Umsatzes auf dem Brennstoffzellenmarkt ............................................................................... 79 Abbildung 28: Entwicklung der jährlichen Stückzahlen von Brennstoffzellensystemen für Spezielle Anwendungen ................. 80 Abbildung 29: Anteile der Energieträger an der Bruttostromerzeugung in Deutschland (2002 und 2012) ................................. 83 Abbildung 30: Strom aus Wind und Solar in Deutschland über das Jahr 2012 (in GWh) ............................................................ 84 Abbildung 31: Länge des deutschen Stromnetzes nach Leitungen .................................................................................................. 89 Abbildung 32: Investitionen der Netzbetreiber in die deutsche Netzinfrastruktur ........................................................................ 90 Abbildung 33: Bedeutung der Umweltprojekte nach einer Umfrage von Ipsos .............................................................................. 96 Abbildung 34: Kohlendioxid (CO2) Emissionen nach Hauptverursachern [1990 - 2010].............................................................. 97 Abbildung 35: CO2-Emissionen nach Verursachern im Vergleich [1990, 2010]............................................................................. 98 Abbildung 36: Entwicklung der CO2-Emissionen des Strommixes ................................................................................................. 99

Tabellenverzeichnis

Abbildung 37: Flottenbilanz Deutscher Hersteller: CO2-Ausstoß in g/km [2012] ......................................................................... 101 Abbildung 38: Wasserversorgungsunternehmen in Deutschland nach Anzahl und Wasseraufkommen pro Jahr (in %) ..........105 Abbildung 39: Entwicklung des personenbezogenen Wassergebrauchs in Litern pro Einwohner und Tag (Deutschland) ........ 107 Abbildung 40: Preissteigerung Trinkwasser (in %) ........................................................................................................................ 108 Abbildung 41: Anteile deutscher Exporte nach Wirtschaftsregionen (2010) ................................................................................ 109 Abbildung 42: Größenstruktur Betreiber von Abwasserbehandlungsanlagen ............................................................................... 112 Abbildung 43: Stromverbrauch öffentlicher Abwasserreinigungsanlagen in kWh je Einwohner ................................................. 113 Abbildung 44: Umsatzentwicklung in der Branche Abwasserbeseitigung (in Mrd. Euro) ............................................................ 114 Abbildung 45: In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge in Mrd. m³ ................................................................... 117 Abbildung 46: In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge nach Verfahren in Mrd. m³ ......................................... 118 Abbildung 47: Behandelte Abwassermenge der nicht-öffentlichen Abwasserbeseitigung in Mio. m³ ......................................... 119 Abbildung 48: Membranbasierter Abwasser-, Trinkwasser- und industrieller Wasseraufbereitung (in Mio. Euro) .................. 122 Abbildung 49: Wasserverbrauch pro Einwohner und Tag nach Bundesländern in Deutschland (Liter) ..................................... 123 Abbildung 50: Strommix bei der Deutschen Bahn AG .................................................................................................................... 125 Abbildung 51: Durchschnittlicher Kraftstoffverbrauch – Hybrid versus Diesel ............................................................................ 127 Abbildung 52: Verteilung des Güterverkehrs in Deutschland 2011 (Beförderungsmenge) ...........................................................129 Abbildung 53: CO2-Äquivalente in g/Pkm ...................................................................................................................................... 130 Abbildung 54: Marktgrößenentwicklung Güterverkehr (in Mio. t) ................................................................................................ 131 Abbildung 55: Marktgrößenentwicklung Personenverkehr (in Mrd. Pkm).................................................................................... 132 Abbildung 56: CO2 Emissionen der Pkw Neuzulassungen .............................................................................................................. 134 Abbildung 57: CO2 Emissionen von Pkw (g/km) ............................................................................................................................. 136 Abbildung 58: Bestandsentwicklung von PEV und HEV (2009-2012) .......................................................................................... 137 Abbildung 59: Prognose Bestandsentwicklung von HEV, PHEV und BEV (in 1.000 Fahrzeugen) ..............................................138

1. Executive Summary Die deutsche Cleantech-Industrie nimmt eine Rolle als Innovationsführer im internationalen Marktumfeld ein. Ein nachhaltiges Wirtschaften wird in der heutigen Zeit immer bedeutsamer. Gerade vor dem Hintergrund des Klimawandels, der wachsenden Weltbevölkerung und der Knappheit von Ressourcen, wird das Thema Cleantech weiter an Bedeutung gewinnen. Nach dem beschlossenen Atomausstieg Deutschlands bis zum Jahr 2022, liegt der Fokus stark auf den erneuerbaren Energien. Diese haben in Deutschland aktuell einen Anteil von 21,9% an der Bruttostromerzeugung. Den größten Anteil an der Stromerzeugung unter den erneuerbaren Energien hat die Onshore-Windenergie (33%), gefolgt von Photovoltaik (20%), Wasserkraft (15%) und Biogas (15%). Diese werden vor allem durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gesetzlich stark gefördert. Ziel ist es, im Jahr 2020 einen Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch von mindestens 35% zu erreichen und diesen bis zum Jahr 2030 auf 50% zu steigern. Neben dem stetig wachsenden ökologischen Bewusstsein innerhalb der Bevölkerung, haben bereits auch viele Unternehmen die großen Zukunftschancen von ökologisch nachhaltiger Technologie erkannt und investieren in diesem Bereich. Die Windenergie liefert unter den erneuerbaren Energien den meisten Strom. Der Onshore-Bereich ist bereits gut ausgebaut, Offshore-Windanlagen spielen dagegen, wegen ihrer fehlenden Netzanbindung, noch kaum eine Rolle. Die große Herausforderung bezüglich der Windenergie stellt der Ausbau der Netze dar. Da die Energie hauptsächlich im Norden produziert wird und in die Industrie- und Ballungsgebiete im Süden und Westen transportiert werden muss, sind hier noch hohe Investitionen nötig. Der Süden dagegen ist geprägt von der Photovoltaik. Die Solarbranche erlebte in Deutschland in den letzten Jahren einen regelrechten Boom. Bei den installierten Solaranlagen liegt Deutschland im internationalen Vergleich deutlich an der Spitze. Auch in den Jahren 2011 und 2012 konnte jeweils ein Rekordzubau (7,5 GW; 7,6 GW) erzielt werden. Durch die Novellierung des EEG wird diese Entwicklung gebremst und sich in den nächsten Jahren bei einem Zubau zwischen 2,5 und 3,5 GW pro Jahr einpendeln. Die Branche befindet sich aktuell in der Konsolidierungsphase. Die Unternehmen haben mit Insolvenzen zu kämpfen und die verstärkte Konkurrenz durch Modulhersteller aus China drückt auf die Preise. Für die noch weniger etablierte Solarthermie wird dagegen weiteres Wachstum vorausgesagt. So soll der Anteil der Solarwärme am Wärmebedarf deutscher Haushalte von weniger als 1% auf 8% im Jahr 2030 steigen. Die Wasserkraft macht zwar 15% der gesamtdeutschen Stromerzeugung aus, ist aber in erster Linie in Bayern und Baden-Württemberg (Anteil von 80%) zu finden. In diesem Bereich wird lediglich mit einem zukünftigen Wachstumspotenzial von 10% gerechnet, dann ist das Potenzial der deutschen Gewässer vollständig ausgeschöpft. Die Entwicklung innerhalb der Branche zeigt eine Tendenz zur Dezentralisierung. Die kleinen Anlagen sind umweltverträglicher und kostengünstiger. Die Geothermie steckt dagegen noch in den Kinderschuhen. Hier ist der Markt geprägt von kleinen Erdwärmepumpen, die private Nutzer unter ihrer Immobilie installieren lassen. Der bestehende Förderrahmen und die prinzipiell gute Eignung des Bundesgebietes für Geothermie machen den Markt allerdings zunehmend attraktiver. Mit einem Anstieg der produzierten Strommenge von 2005 auf 2011 von über 160% wird auch die Biomasse weiter an Bedeutung gewinnen. Dabei wird es vor allem darauf ankommen, Rohstoffe zu verwenden, die den Nahrungsmittelmarkt in keiner Weise beeinflussen. Der Fokus auf Energieeffizienz ist auch im Gebäudebereich angekommen. Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, den Wärmebedarf von Gebäuden bis 2020 um 20% zu reduzieren. Entsprechende Förderprogramme wie beispielsweise durch die KfW-Bankengruppe wirken positiv auf den Markt. Die größten Potenziale liegen hier vor allem beim relativ alten Gebäudebestand. Nur jeder zehnte Altbau (vor 1979) hat eine Wärmedämmung, die den aktuellen Anforderungen genügt. In diesem Bereich muss die Akzeptanz und Sicherheit, hinsichtlich rechtlicher Rahmenbedingungen, weiter gefördert werden. Anbieterseitig wird der Markt in erster Linie von den großen Unternehmen dominiert, die aufgrund ihrer Kostenstruktur den vorherrschenden Preiskampf mitgehen können. Bei der Beheizung von Gebäuden spielen vor allem noch die fossilen Brennstoffe Gas und Öl eine tragende Rolle. Für die effiziente Wärmenutzung wird allerdings die Kraft-Wärme-Kopplung immer bedeutender. Als wichtigste Biomasse in diesem Segment kann sich Holz behaupten. Der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland schreitet mit großen Erfolgen voran, allerdings hinkt der Ausbau der Stromnetze diesem Tempo noch hinterher. Dieser Ausbau gilt als eine der entscheidenden Stellschrauben, ob die Energiewende in der gesetzten Zeit funktionieren kann. Die erneuerbaren Energien müssen besser eingebunden und das Netz dahingehend modernisiert werden. Um die Offshore-Windanlagen im Norden mit dem Süden zu verbinden, sollen bis 2020 im Bundesgebiet 2.800 km neue Stromtrassen gebaut und 2.900 km Leitungen erneuert werden. Das Stromnetz in Deutschland wird zwar von staatlicher Seite überwacht, betrieben wird es jedoch von vier Unternehmen. Zur besseren Integration der dezentralen Energieerzeugung sollen so genannte Smart Grids zum Einsatz kommen. Da der flächendeckende Aufbau in

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kleinen Entwicklungsschritten vorangeht, entstehen aktuell in Deutschland in vielen Regionen eigene kleine Micro Smart Grids. Vorreiter ist hier Berlin mit einem Micro Smart Grid im Rahmen des Forschungsprojekts BeMobility - Berlin elektroMobil. Eine Möglichkeit, Energie dezentral bereitzustellen, bieten Brennstoffzellen. Deutsche Hersteller gelten als Pioniere in der Brennstoffzellentechnologie zur Energieversorgung von Industrie, Wohnbauten und Verkehrsmitteln. Gerade hinsichtlich der technischen Möglichkeiten, des Wirkungsgrades, der Versorgungssicherheit und der Umweltverträglichkeit von Brennstoffzellen birgt dieser Markt großes Potenzial. Die Branche befindet sich allerdings noch in der Entwicklungsphase, so dass bei der Abschätzung des konkreten Marktpotenzials für die Zukunft noch einige Inkonsistenzen zu finden sind. Eine große Herausforderung im Rahmen der Energiewende stellt die Speicherung der Energie dar. Bisher war die Netzinfrastruktur darauf ausgelegt, dass eine permanente und bedarfsgerechte Stromversorgung gewährleistet ist. Da die erneuerbaren Energien allerdings aufgrund der natürlichen Gegebenheiten bestimmten Schwankungen unterliegen, muss überschüssige Energie gespeichert werden, um sie bei Engpässen wieder zuführen zu können. Aktuell ist allerdings keine Technologie in der Lage über längere Zeiträume, eine zuverlässige und andauernde Stromversorgung zu gewährleisten. In diesem Bereich ist noch viel Entwicklung nötig. Aktuell gelten mit den Pumpwasserspeichern, Lithium-Ionen-Akkumulatoren und Wasserstoffspeichern drei Technologien als zukunftsfähig. Neben der Energieproduktion und dem effizienten Umgang mit dieser, ist auch die Emissionskontrolle und -verminderung ein bedeutendes Thema im Rahmen der Cleantech-Industrie. Den gesetzlichen Rahmen für die Emissionen bildet in Deutschland das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). Die Bevölkerung sieht in der Luftverschmutzung das aktuell bedeutendste Umweltprojekt. Die Sensibilität und das Bewusstsein sind in der Bevölkerung geschaffen. Hinzu kommen immer striktere Gesetze und ein weltweiter Emissionsrechtehandel, so dass von einem wachsenden Markt ausgegangen wird. Ziel der EU ist es, bis 2050 den Treibhausgasausstoß um 80% zu reduzieren. Gerade der Markt für Sensorik kann hohe Wachstumsraten erzielen. In den Segmenten Wasser- und Abwasseraufbereitung hat der sinkende Wassergebrauch in Deutschland, insbesondere durch sparsamere Technologien und bewussteres Verbraucherverhalten, einen großen Einfluss. Auch die Wiederverwertung von Wasser im industriellen Bereich führt zu einer Verminderung der aufzubereitenden Frischwassermenge bzw. zu einer Verringerung des Abwassers. Die Infrastruktur in Deutschland wurde auf stärkeren Verbrauchsprognosen errichtet und wird zukünftig durch Rückbaumaßnahmen und Dezentralisierung auf die neuen Anforderungen angepasst. Insgesamt ist die Qualität der Wasser- und Abwasseraufbereitung auf einem exzellenten Niveau, weit über den gesetzlichen Anforderungen von Bund und EU. Ein Marktpotenzial für Unternehmen im Bereich Reinigung und Filtration stellt die steigende Verschmutzung des Abwassers dar. Zunehmende mikrobielle Belastung oder Arzneimittelverschmutzung bedingen einen steigenden Bedarf an Mikro- und Ultrafiltrationsanlagen. Die erfolgreiche Umsetzung des Plans der Bundesregierung bis 2020 Leitmarkt für Elektromobilität zu werden, ist unter Experten umstritten. Das Ziel von 1 Mio. Fahrzeugen auf deutschen Straßen wird wohl nicht erreicht und japanische bzw. USamerikanische Fahrzeughersteller haben wesentlich höhere Verkaufszahlen von Elektroautos als ihre deutschen Wettbewerber. Deutsche Verbraucher stehen neuen Fahrzeugtechnologien aufgrund von Qualitäts- und Komfortdefiziten sehr verhalten gegenüber. Der Schein des Vorsprungs ausländischer Unternehmen im Bereich Cleantech-Fahrzeuge trügt jedoch. Nach Expertenmeinung befindet sich der deutsche Markt aktuell in einer Vorbereitungsphase für den flächendeckenden Einsatz von Fahrzeugen mit alternativen Antriebstechnologien. Von staatlicher Seite wird derzeit die Infrastruktur durch den Bau von rund 400 Wasserstofftankstellen angestoßen. Auch die deutschen Fahrzeughersteller bereiten derzeit ihren Markteintritt für Serienfahrzeuge vor. Erst mit marktreifen Technologien der Fahrzeuge und einer flächendeckenden Bereitstellung der (Tankstellen-) Infrastruktur wird die verhaltene Einstellung der deutschen Bevölkerung gegenüber alternativen Antriebstechnologien abnehmen.

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2. Zielsetzung und Vorgehensweise Die vorliegende Marktstudie untersucht und beschreibt den Cleantech-Markt in Deutschland. Ziel der Studie ist es, den Zielmarkt Deutschland und insbesondere die einzelnen Segmente transparent darzustellen und somit den Schweizer Anbietern einen Einblick in den deutschen Markt zu gewähren sowie potenzielle Geschäftsfelder aufzuzeigen. Die Studie analysiert in einem ersten Schritt Deutschland als Importland mit seinen generellen Makrogrößen und Wirtschaftsstrukturen (Kapitel 3). Kapitel 4 betrachtet das Cleantech-Umfeld in Deutschland und geht hier insbesondere auf die rechtlichen und politischen Rahmenbedingungen sowie die wirtschaftlichen Treiber, die auf das Marktumfeld im Generellen wirken, ein. Der Aufbau der Marktsegmente in den folgenden Kapiteln orientiert sich am Angebot der Schweizer Unternehmen und hat demzufolge die drei wichtigsten Marktsegmente der Schweizer Cleantech-Industrie als Schwerpunkt: Energie, Energieeffizienz sowie Energietransport und -speicherung. Diese werden wie folgt unterteilt:  Energie o Solar o Wind o Wasserkraft o Geothermie o Biogas/Biomasse  Energieeffizienz o Energieeffiziente Gebäude o Heiz-, Belüftungs- und Klimatisierungssysteme o Gebäude- und Wärmedämmung  Energietransport und -speicherung o Smart Grids (intelligente Netze) o Brennstoffzellen o Speichertechnik o Energieinfrastruktur o Netze/Stromtransport Diese Fokussegmente werden hinsichtlich ihrer Marktstruktur und -treiber, Potenzial/Marktgröße, Wettbewerbsumfeld, Entwicklungstrends und spezifischen Besonderheiten analysiert. Zudem betrachtet die Studie noch die Marktsegmente Luft und Boden, Wasser und Abwasser sowie Mobilität. Diese lassen sich in folgende Teilsegmente differenzieren: 

Luft und Boden o Emissionskontrolle, -messung o CO2-Ausstoß o Filtertechnologien



Wasser und Abwasser o Wasseraufbereitung o Abwasseraufbereitung o Reinigung o Filtration



Mobilität o Öffentliche Verkehrssysteme o Fahrzeuge o Elektro- und Hybridantrieb

Der Schwerpunkt der Studie liegt in der deskriptiven Beschreibung und analytischen Aufbereitung der Cleantech-Industrie in Deutschland. Neben Sekundärdaten fließen hierbei auch Primärinformationen ein, die durch Interviews mit Experten aus den einzelnen Segmenten erhoben wurden.

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3. Deutschland als Importland Die deutsche Wirtschaft kam bis jetzt relativ gut durch die Krise im Euroraum. Anders als in der Eurozone insgesamt konnte Deutschland im Jahr 2012 ein Wirtschaftswachstum von 0,7% verzeichnen.1 Die Wirtschaftsleistung der Euro-Staaten insgesamt sank um 0,6%. Mit Ausnahme von Deutschland, Estland (0,9%) und der Slowakei (0,2%) ging in allen anderen Mitgliedstaaten der Europäischen Währungsunion das Bruttoinlandsprodukt zurück.2 Allerdings ließ die konjunkturelle Dynamik im Jahresverlauf 2012 kontinuierlich nach. Zentrale Ursachen für diesen Abschwung waren neben der generellen Abkühlung der Weltwirtschaft vor allem die hohe Verschuldung in den Industriestaaten und die damit einhergehende Verunsicherung der Marktteilnehmer. Die rückläufigen Ausfuhren und Investitionen führten zu einem Rückgang der Wirtschaftsleistung im Schlussquartal 2012 um 0,7% gegenüber dem Vorquartal.3 Dies hat die Investitionsbereitschaft der deutschen Industrie bereits zu Beginn des Jahres deutlich gebremst. Tabelle 1: Gesamtwirtschaftliche Prognose

2011

2012

2013

2014

3,0

0,7

0,3

1,5

Private Konsumausgaben

1,7

0,8

0,9

1,3

Konsumausgaben des Staates

1,0

1,2

1,5

2,0

Bruttoanlageinvestitionen

6,2

-2,5

-0,4

3,8

Exporte

7,8

3,8

-0,8

4,6

Importe

7,4

2,2

0,0

6,0

Veränderungen gegenüber Vorjahr in %

BIP (real) Verwendung des realen BIP

Quelle: Deutsche Bundesbank (2013)

Nach dieser Schwächephase zum Jahresende 2012 hat sich die deutsche Wirtschaft allerdings wieder erholt. Zwar bestehen die Belastungen durch die Anspannungen im Euro-Raum weiter fort, dem gegenüber sind die Ausrüstungsinvestitionen und Ausfuhren so weit gestiegen, dass eine verhaltene Aufwärtsbewegung zu erwarten ist. So wird für das Jahr 2013 ein Anstieg des BIP von 0,3% erwartet (vgl. Tabelle 1). Dafür sprechen auch die verbesserten Erwartungen der Unternehmen - trotz einiger Rückschläge während des letzten Jahres.4 Viel wird sicherlich davon abhängen, wie sich die wirtschaftliche Lage in den EuroKrisenländern entwickelt. Zudem sollte auch die Weltwirtschaft im Verlauf des Jahres wieder Fahrt aufnehmen. Zwar hält die dynamische Entwicklung in den Schwellenländern weiter an, durch die gestiegene internationale Verflechtung wirkt sich die Nachfrageschwäche Europas allerdings mehr und mehr auch auf diese Länder aus. Konnte die Weltwirtschaft 2011 noch ein Wachstum von 5,2% verzeichnen, so waren es 2012 lediglich noch 2%. Für das laufende Jahr prognostiziert die WTO für den Welthandel eine Steigerung um 3,3%, so dass sich eine Belebung deutlich abzeichnet.5 Die deutsche Wirtschaft ist sehr exportorientiert und dadurch stark von Ausfuhren abhängig. Allerdings ist Deutschland als relativ rohstoffarmes Land auch auf Importe angewiesen. So war im Vorjahr neben dem Konsum der Außenbeitrag die treibende Wirtschaftskraft. Die deutschen Exporte erhöhten sich im Jahr 2012 um insgesamt 3,4% auf 1.097 Mrd. Euro und erreichten damit einen neuen Rekordwert. Aber auch die Importe nahmen zu, sie erhöhten sich um 0,7% auf 909,1 Mrd. Euro und übertrafen damit den bisherigen Höchstwert von 902,5 Mrd. Euro aus dem Vorjahr. Hierbei stiegen die Einfuhren aus der Eurozone um 1,1%, während die Importe aus Drittländern lediglich um 0,5% wuchsen. Deutschland konnte so einen Außenhandelssaldo von 188,3 Mrd. Euro erzielen.6 Mit 69,8% kommt der mit Abstand größte Teil der Einfuhren nach Deutschland aus Europa. Nach den EU-Mitgliedsstaaten ist Asien die wichtigste Herkunftsregion für deutsche Importe. 1

Germany Trade & Invest (2013a) Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (2013a) Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013a); Deutsche Bundesbank (2013) 4 Deutsche Bundesbank (2013) 5 Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (2013a) 6 Statistisches Bundesamt (2013a); Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (2013a) 2 3

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Allerdings sank der Wert der aus Asien nach Deutschland eingeführten Waren um 4% im Vergleich zum Vorjahr. Dieser Wert ist vor allem auf Rückgänge der Importe aus Japan (-7,5% auf 21,8 Mrd. Euro), der Republik Korea (-13,2% auf 8,4 Mrd. Euro) und Syrien (-92,1% auf 0,9 Mrd. Euro) zurückzuführen. Zudem waren erstmals seit der Wirtschaftskrise 2009 die Einfuhren aus China rückläufig (-2,8%). Hier kamen u.a. wert- und mengenmäßig weniger Bekleidung und Metalle nach Deutschland.7 Abbildung 1: Regionale Verteilung der deutschen Einfuhren

0,4 18,3

Eurozone 37,6

Nicht-Eurozone Europa ohne EU

8,8

Afrika Amerika

2,6

Asien Australien und Ozeanien 13,8 18,4

Quelle: Statistisches Bundesamt (2013b)

Dennoch belegte China weiterhin den zweiten Platz der wichtigsten Importländer Deutschlands. Die meisten Einfuhren nach Deutschland kamen aus den Niederlanden, die 2012 Waren im Wert von 86,6 Mrd. Euro nach Deutschland eingeführt haben. Das entspricht fast 10% des deutschen Imports insgesamt. Das deutsche Nachbarland Frankreich belegt den dritten Rang, wobei auch hier ein leichter Rückgang im Vergleich zum Vorjahr zu erkennen ist. Die meisten Waren aus einem EUMitgliedstaat außerhalb der Eurozone kamen mit einem Wert von 43,5 Mrd. Euro aus dem Vereinigten Königreich. Einen bedeutenden Anteil hierbei haben die Energieimporte, sowohl wert- als auch mengenmäßig. Den höchsten Zuwachs der Einfuhren aus einem EU-Mitgliedsstaat verzeichnete die Slowakei mit 13,1% (Rang 18 der wichtigsten Importländer). Dies ist vor allem auf die wichtigste Exportgütergruppe der Slowakei, Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeugteile, zurückzuführen. Bei den europäischen Ländern außerhalb der EU ist vor allem die Russische Föderation als Handelspartner sehr bedeutend. Von dort wurden Waren im Wert von ca. 42,9 Mrd. Euro importiert, was ein Wachstum von 3,8% im Vergleich zum vorangegangenen Jahr darstellt. Generell werden die BRICS-Staaten (Brasilien, Russische Föderation, Indien, China, Südafrika) als Importländer für Deutschland immer interessanter. In den letzten zehn Jahren haben sich die deutschen Einfuhren aus diesen Staaten fast verdreifacht. Diese Entwicklung wird vor allem durch die hohen Zuwachsraten der chinesischen und russischen Wirtschaft gefördert. Von den importierten Gütern aus den BRICS-Staaten kamen 2012 allein 84,1% aus China und der Russischen Föderation.8

Tabelle 2: Die wichtigsten Importländer für Deutschland

2012 IN MRD. 2011 IN MRD. EURO EURO Einfuhr Gesamt 7 8

Statistisches Bundesamt (2013b) Statistisches Bundesamt (2013c); Statistisches Bundesamt (2013b)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

909,1

902,5

VERÄNDERUNG GGÜ. VORJHAR

ANTEIL 2012 AN GESAMT

0,7%

100%

Niederlande

86,6

81,1

5,9%

9,5%

Volksrepublik China

77,3

79,5

-2,8%

8,5%

Frankreich

64,8

65,9

-1,8%

7,1%

USA

50,6

48,5

4,2%

5,6%

Italien

49,2

47,8

2,8%

5,4%

Vereinigtes Königreich

43,5

44,7

-2,7%

4,8%

Russische Föderation

42,5

40,9

3,8%

4,7%

Belgien

38,4

38,3

0,1%

4,2%

Schweiz

37,7

37,0

1,8%

4,1%

Österreich

37,2

37,0

0,5%

4,1%

Quelle: Statistisches Bundesamt (2013b)

Die wichtigsten Einfuhrgüter waren 2012 mit einem Gesamtanteil von 29,2% Erdöl und Erdgas, Datenverarbeitungsgeräte, elektronische und optische Erzeugnisse sowie Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeugteile. Bei der Art der Einfuhrgüter lassen sich Unterschiede zwischen EU-Mitgliedsstaaten und Drittländern feststellen. Aus den EU-Staaten wurden vor allem Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeugteile, chemische Erzeugnisse und Maschinen importiert (Anteil von 29,7%). Aus den Drittländern machten Erdöl und Erdgas, Datenverarbeitungsgeräte, elektronische und optische Erzeugnisse sowie Maschinen einen Anteil von 42% der importierten Waren aus.9 Einfuhrseitig haben sich aus den EU-Mitgliedsstaaten im Jahr 2012 gegenüber dem Vorjahr nur die Einfuhren von Erdöl und Erdgas (+23,4%), Kohle (+5,0%) und Erzeugnissen der Landwirtschaft und Jagd (+3,8%) erhöht. Die Importe aller anderen Warengruppen waren dagegen rückläufig. Den größten Wertrückgang verzeichneten die Waren der Gruppen Metalle (-10,6%), Datenverarbeitungsgeräte, elektronische und optische Erzeugnisse (-7,5%) sowie Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeugteile (2,9%). Bei den Importen aus Drittländern zeigte sich vor allem bei Erdöl und Erdgas (+14,5%) ein deutlicher Zuwachs. Bereits in den vorangegangenen Jahren (2011: +31,6% und 2010: +13,3%) war in diesem Bereich ein deutliche Steigerung festzustellen.10

Statistisches Bundesamt (2013b) 10 Statistisches Bundesamt (2013b)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 2: Importe nach Deutschland nach Güterabteilungen

Erdöl und Erdgas

97,39

Datenverarbeitungsgeräte, elektr. u. opt. Erzeugnisse

87,43

Kraftwagen und Kraftwagenteile

80,43

Chemische Erzeugnisse

71,66

Maschinen

Importe in Mrd. Euro

68,24

Metalle

54,87

Elektrische Ausrichtung

43,24 0

100

120

Quelle: Statistisches Bundesamt (2013b)

Wie schon 2011 konnte auch im Jahr 2012 ein Rekordergebnis bei den Im- und Exporten erreicht werden. Die Auswirkungen der Wirtschaftskrise 2009 auf den deutschen Außenhandel scheinen vorerst überwunden zu sein. Auch die Auswirkungen der Eurokrise konnten durch einen starken Anstieg des Außenhandels mit Drittländern kompensiert werden.11 Ob sich dieser Trend fortsetzt bleibt abzuwarten. Wie bereits beschrieben, geht die WTO von einem Anstieg des Welthandels von 3,3% aus.12 So könnten die Drittländer weiter an Bedeutung gewinnen, vor allem wenn die schwache wirtschaftliche Entwicklung in der Eurozone weiter anhält. Ein Aufschwung der Nachfrage in diesen Ländern wird erst mittelfristig erwartet.13

11 12 13

Statistisches Bundesamt (2013b) Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (2013a) Statistisches Bundesamt (2013b)

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4. Cleantech-Umfeld in Deutschland 4.1. RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN Durch globale Herausforderungen wie den Klimawandel, die immer weiter wachsende Weltbevölkerung und die damit einhergehende Knappheit von Ressourcen, ist nachhaltiges Wirtschaften sowohl für Unternehmen als auch für die Politik unabdingbar geworden. Ziel ist es, Mehrwerte zu schaffen, die gleichzeitig die ökologische Wirksamkeit erhöhen und der sozialen Verantwortung gerecht werden. Deutschland gilt international als Vorreiter für saubere Technik, gerade durch die Ansiedelung vieler internationaler Unternehmen aus diesem Bereich.14 Die deutsche Cleantech-Industrie konnte so eine Rolle als Innovationsführer einnehmen und schafft damit die Rahmenbedingungen, damit auch weiterhin zukunftsfähige Unternehmen die Möglichkeiten in einer aufstrebenden Branche nutzen können.15 Die wichtigste rechtliche Regelung, was den Ausbau der erneuerbaren Energien betrifft, stellt das Erneuerbare-EnergienGesetz (EEG) dar. Es regelt die bevorzugte Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Quellen ins Stromnetz und garantiert den Stromerzeugern dafür einen festen Vergütungssatz, welcher in der Regel für 20 Jahre gilt. Es umfasst folgende Energiequellen:  Wind an Land  Wind auf See  Biomasse  Photovoltaik  Geothermie  Wasserkraft  Deponie-, Klär- und Grubengas Das Gesetz trat im April 2000 in Kraft und folgte auf das Stromeinspeisegesetz, welches ab 1991 die systematische Förderung von regenerativ erzeugtem Strom festlegte. Das EEG wurde nach seiner Einführung mehrfach überarbeitet und so an die aktuellen Rahmenbedingungen angepasst. Ziel der Förderung ist es, im Jahr 2020 einen Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch von mindestens 35% zu erreichen. Im Jahr 2030 soll dieser Anteil bereits 50% betragen und sich bis 2050 auf 80% steigern.16 Vertreter aus der Branche der erneuerbaren Energien sehen im EEG den Wachstumsmotor für diese Industrie und die Grundlage der relativ stabilen Rahmenbedingungen, die Investitionssicherheit schaffen und so eine solide Weiterentwicklung ermöglichen. So hat sich der Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch von 6,4% im Jahr 2000 auf 25% im Jahr 2012 fast vervierfacht. An der Bruttostromerzeugung in Deutschland von 617 Mrd. KWh haben die erneuerbaren Energieträger aktuell einen Anteil von 21,9%. Den größten Anteil bei den erneuerbaren Quellen nimmt die Onshore-Windenergie (33%) ein, gefolgt von Photovoltaik (20%), Wasserkraft (15%) und Biogas (15%) (vgl. die folgende Grafik).

14 15 16

Wirtschaftswoche (2013a) Germany Trade & Invest (2010) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011a)

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Abbildung 3: Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien

3% 15% 15%

Wasserkraft Windenergie onshore 12%

Photovoltaik biogene Festbrennstoffe 33%

Biogas biogener Anteil des Abfalls

20%

Quelle: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013a)

Zur Mitte des Jahres 2012 wurde die Photovoltaik-Förderung reformiert. So sanken die Vergütungssätze allein im Jahr 2012 um bis zu 30%.17 Nach drei Jahren mit Rekordausbauzahlen von jeweils über 7 GW wird der Ausbau in diesem Jahr nach Aussagen des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit voraussichtlich zwischen 2,5 und 3,5 GW liegen, was dem jährlich geplanten Zielkorridor der Bundesregierung entspricht. Die Förderung für neue Photovoltaikanlagen ist geplant, bis eine Gesamtkapazität von 52 GW erreicht ist. Aktuell sind in Deutschland etwa 34 GW installiert, so dass davon auszugehen ist, dass die Photovoltaik ab 2017 oder 2018 ohne Einspeisevergütung marktfähig ist.18 Zum 01.01.2009 trat das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) in Kraft. Mit diesem Gesetz sind Eigentümer neuer Gebäude dazu verpflichtet, einen Teil ihres Wärme- und Kältebedarfs aus erneuerbaren Energien zu decken. Dies stellt eine Nutzungspflicht gemäß § 3 Abs. 1 EEWärmeG dar und gilt für alle Wohn- und Nichtwohngebäude, deren Bauantrag bzw. anzeige nach dem 1. Januar 2009 eingereicht wurde. Welche Art erneuerbarer Energien genutzt wird ist dabei dem Eigentümer überlassen. Vorgeschrieben ist lediglich dass ein gewisser Prozentsatz aus erneuerbaren Energien erbracht werden muss. Abhängig von der gewählten Art variiert jedoch der vorgeschriebene Prozentsatz.19 Wird beispielsweise solare Strahlungsenergie verwendet, müssen 15% des Bedarfs gedeckt werden. Bei gasförmiger Biomasse besteht eine Vorgabe von 30%. Mindestens 50% müssen bei der Verwendung von flüssiger oder fester Biomasse sowie Geothermie und Umweltwärme genutzt werden.20 Die verschiedenen Ausgestaltungen des Gesetzes dienen dazu, den Gebäudeeigentümern eine individuelle, maßgeschneiderte und kostengünstige Lösung zu ermöglichen. Zum 01.05.2011 trat eine überarbeitete Version des EEWärmeG in Kraft. Durch sie werden die Bestimmungen auf öffentliche Gebäude (Neubau und Bestandsbau) ausgedehnt.21 Das Energieeinsparungsgesetz (EnEG) wurde 1976 erlassen und seither dreimal überarbeitet (das vierte Änderungsgesetz zum Energieeinsparungsgesetz wurde 2013 beschlossen). Bei erstmaliger Erlassung bestand die Intention darin, die Abhängigkeit der Bundesrepublik Deutschland von importierten Energieträgern zu reduzieren. Auf Basis des EnEG werden spezifizierende Verordnungen erlassen, wie beispielsweise die Energieeinsparungsverordnung (EnEV). Das Gesetz selber übt keinen direkten Einfluss auf den Bürger aus. Die aktuell gültige EnEV 2009 wird derzeit überarbeitet und im kommenden Jahr durch die EnEV 2014 ersetzt. Innerhalb der EnEV werden bautechnische standardisierte Anforderungen formuliert um den Energiebedarf effizient zu gestalten. Anwendbar ist sie bei Wohn- und Bürogebäuden sowie bei bestimmten Betriebsgebäuden. Im

Für Kleinanlagen aktuell 15,07 ct/kWh und für Freiflächenanlagen 10,44 ct/kWh Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013a) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011b) 20 § 5 EEWärmeG 21 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011b) 18 19

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Mittelpunkt stehen beispielsweise die Wärmedämmung der Außenhülle oder effiziente Heiztechniken.22 Seit der EnEV 2007 ist zudem der Energieausweis für Gebäude Vorschrift.23 Als bedeutendstes praxisrelevantes Regelwerk des Umweltschutzes gilt das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). Es existiert seit 1974 und wurde zuletzt 2002 überarbeitet. Die offizielle Bezeichnung lautet: Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge. Es dient, wie auch das EnEG, eher als Rahmengesetzgebung, eine Konkretisierung erfolgt in den vom BImSchG abgeleiteten BImSchV, TA Luft und TA Lärm, sowie nicht bundeseinheitlichen Regelungen zum Schutz vor Erschütterungen, Gerüchen oder Licht.24

4.2. POLITISCHE RAHMENBEDINGUNGEN Die deutsche Politik ist für die zukünftige Entwicklung erneuerbarer Energien ein wichtiger Treiber. Sämtliche Parteien des Deutschen Bundestages unterstützen die Förderung erneuerbarer Energien. Im Parlament wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche Gesetze verabschiedet, die Impulse und Anreize für die Branche gesetzt haben. Für große Unsicherheit innerhalb der Branche hat die sehr wechselhafte Politik der derzeitigen Bundesregierung gesorgt. Im Jahr 2002 wurde das Atomgesetz unter der Vorgängerregierung aus SPD und Grünen novelliert und der zwei Jahre zuvor beschlossene stufenweise Atomausstieg rechtskräftig. Neben dem Verbot neue Kernkraftwerke zu errichten, wurde u.a. die Betriebsdauer bestehender Kernkraftwerke auf 32 Jahre seit Inbetriebnahme beschränkt. Infolgedessen wurde mit einer Abschaltung des letzten Kernkraftwerks – und somit mit dem endgültigen Ausstieg aus der Atomenergie – im Jahr 2021 gerechnet. Elf Jahre vor dem geplanten endgültigen Ausstieg im Oktober 2010 wurde jedoch eine Laufzeitverlängerung der bestehenden Atomkraftwerke durch die neue Bundesregierung aus CDU, CSU und FDP beschlossen. Inhalt der Novellierung 2010 war, die Betriebszeiten der vor 1980 errichteten Kernkraftwerke um acht Jahre (betraf sieben Anlagen) und die der übrigen zehn Anlagen um 14 Jahre zu verlängern. Nur ein halbes Jahr später wurde, in Folge des Reaktorunfalls von Fukushima, durch dieselbe Regierung zunächst ein dreimonatiges Atom-Moratorium und anschließend ein konsequenter und endgültiger Ausstieg aus der Atomkraft beschlossen. Die Novellierung 2011 sieht eine vollständige Abschaltung aller deutschen Kernkraftwerke bis Ende 2022 vor. In einem Zweijahresrhythmus werden Anlagen ab 2015 abgeschaltet. Die im Zuge des Moratoriums bereits vorübergehend abgeschalteten Kernkraftwerke25, wurden nach Ablauf der dreimonatigen Sicherheitsüberprüfung nicht wieder ans Netz angeschlossen.26 Aufgrund dieser wechselnden politischen Rahmenbedingungen kam es zu einer großen Unsicherheit in der Branche. Viele Unternehmen hatten ihre Investitionsstrategien auf den ersten geplanten Atomausstieg, später auf die Laufzeitverlängerung ausgerichtet, um sie dann wiederum den veränderten Rahmenbedingungen anzupassen. Es ist zu erwarten, dass, nach dem Rückzug aus der Kernenergie nunmehr aller wichtigen Parteien auf Bundesebene, der Atomenergieausstieg fest entschieden ist. Im Juli 2013 stellte die EU Kommission mögliche Subventionen zum Bau von Atomkraftwerken in Aussicht. Doch für Deutschland steht der Atomausstieg fest. Nachdem er unter der rot-grünen Regierung 2002 beschlossen wurde, verabschiedete auch 2011 die aus Union und FDP bestehende Regierung den Atomausstieg. Diese vermutlich endgültige Entscheidung zeigt sich auch in einem Abstimmungsergebnis des deutschen Bundestages aus dem Jahr 2011, bei dem eine parteiübergreifende Mehrheit von 85,5%27 für den Ausstieg stimmte. 28 Aktuell betreiben 30 Länder der Erde Kernkraftwerke, etliche weitere planen, beziehungsweise bauen neue Kernkraftwerke. Laut der World Nuclear Association befinden sich derzeit 68 Reaktoren im Bau, 162 in der Planung.29 Durch die radikale Abkehr von der atomaren Energieversorgung nimmt Deutschland nun im Bereich der erneuerbaren Energien eine gewisse Vorreiterrolle ein. Um diese Entwicklung voranzutreiben bestehen in Deutschland verschiedenste Förder- und Anreizprogramme. Unterschieden werden dabei neben unterschiedlichen Technologien/-arten auch die Adressaten der Förderprogramme. Einige Programme sind speziell für Forschungseinrichtungen konzipiert, andere für Unternehmen und / oder Privatpersonen. Das Marktanreizprogramm für erneuerbare Energien am Wärmemarkt, kurz MAP, ist ein seit 2000 bestehendes, zentrales Förderinstrument der Bundesregierung. Es zielt hauptsächlich auf bereits bestehende Gebäude ab und trägt dazu bei, die Vorgabe von 14% erneuerbarer Energien an der Wärmeversorgung bis 2020 zu erreichen. Im Jahr 2011 lag der Anteil bei 22

Energie Wissen (2013) Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (2011) Für eine detaillierte Beschreibung siehe Kapitel 8.1: Emissionskontrolle, -messung 25 Die sieben vor 1980 in Betrieb genommen Kernkraftwerke 26 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011c) 27 Stimmverteilung; Ja: 513 Stimmen, Nein: 79 Stimmen, Enthaltungen 8 Stimmen, nicht teilgenommen: 20 Stimmen 28 Bundestag (2011) 29 World Nuclear Association (2013) 23 24

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10,4%.30 Gefördert werden unter anderem Solarthermieanlagen, Holzpellet-Heizungen und effiziente Wärmepumpen. Förderberechtigt im Sinne des MAP ist grundsätzlich jeder, der Investitionen vornimmt. So können Privatpersonen, freiberuflich Tätige, gemeinnützige Organisationen, Kommunen und Unternehmen (wobei für Großunternehmen besondere Antragsvoraussetzungen gelten) ebenso Anträge einreichen, wie auch beauftragte Energiedienstleistungsunternehmen. Sämtliche Fördertatbestände und -voraussetzungen werden dabei in den Förderrichtlinien geregelt. Da sie in der Regel jährlich an den Stand der Technik und die aktuelle Marktentwicklung angepasst werden, ist eine ständige Aktualität der Richtlinie gegeben.31 Mittels Förderzulagen wurde im Jahr 2012 ein Investitionsvolumen von 1,33 Mrd. Euro ausgelöst.32 Das MAP unterteilt sich dabei in zwei Programme, mit unterschiedlichen Zielgruppen - den Investitionszuschüssen und den zinsgünstigen Darlehen mit Tilgungszuschüssen. Ersteres, auch BAFA-Förderung33 genannt, dient kleineren Investitionen, welche überwiegend im Ein- und Zweifamilienhausbereich von privaten Investoren vorgenommen werden. Grundsätzlich ist die Förderung auf Bestandsbauten ausgerichtet. Mit Ausnahme von Anlagen für Prozesswärme sind Neubauten nicht förderfähig. Im Jahr 2012 wurden im Rahmen der BAFA-Förderung insgesamt 74.779 Maßnahmen gefördert, was einer Steigerung von 26% gegenüber 2011 entsprach. Zudem gingen 66.920 neue Anträge ein. Hauptfördergegenstand waren in 2012 Solarthermieanlagen (37.645) und Biomassekessel (30.635).34 Die zinsgünstigen Darlehen mit Tilgungszuschüssen, welche als KfW-Förderung vergeben werden, adressieren Investitionen in größere Wärmelösungen, welche zumeist im gewerblichen oder kommunalen Bereich realisiert werden. 2012 wurden größtenteils Wärmenetze (1.827) und große Biomasseanlagen (580) mittels der KfW-Förderung unterstützt. Insgesamt wurden 2.724 Darlehen mit einem Umfang von ca. 365 Mio. Euro vergeben. 2013 wurden 2.336 Neuanträge gestellt.35 Im Zuge des MAP werden keine Technologien zur Stromerzeugung gefördert, wie beispielsweise Wind- oder Wasserkraft. Die Nutzung der beiden Energiequellen wird durch das, unter Kapitel 4.1 bereits vorgestellte, EEG geregelt. So erhalten die Betreiber von Windkraftanlagen (WEA) für die Einspeisung von Energie eine Vergütung von etwa 9 Cent pro Kilowattstunde.36 Dieser Vergütungssatz ist für Windenergie einheitlich und gilt sowohl für den Betrieb von Klein- als auch von Großanlagen. Im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien ist dieser Vergütungssatz jedoch deutlich geringer und wird aus diesem Grunde auch häufig kritisiert.37 Den Betreibern von WEA werden keine Zinsvergünstigungen aus dem Bundeshaushalt gewährt.38 Jedoch haben auch sie, ebenso wie Betreiber von Wasserkraftanlagen, die Möglichkeit Darlehen aus verschiedenen Förderprogrammen wie dem ERP-Umwelt- und Energiesparprogramm oder dem KfW-Umweltprogramm zu erhalten. Seit dem 01. Mai 2013 existiert ein neues Fördersystem des BMU und der KfW. Ausgestaltet als KfW-Programm werden Investitionen in dezentrale Batteriespeichersysteme gefördert. Diese Förderung erfolgt über einen zinsgünstigen Kredit und einen Tilgungszuschuss für die Investitionskosten in Speichersysteme. Von den Tilgungszuschüssen ausgenommen wurden Photovoltaikanlagen. Der zinsgünstige Kredit hingegen kann auch über den Gesamtbetrag bei einer kombinierten Investition in eine Photovoltaikanlage und ein Batteriespeichersystem beantragt werden. Insgesamt stehen 25 Mio. Euro für das Jahr 2013 zur Verfügung, wobei der Tilgungszuschuss maximal 30% betragen darf. Neben hohen technischen Anforderungen an die Photovoltaikanlage (zur Gewährleistung dass nur Anlagen hoher Qualität gefördert werden), besteht die Bedingung, dass die Anlage erst nach dem 31.12.2012 in Betrieb genommen wurde. Zudem darf die Anlage nicht über eine installierte Leistung von mehr als 30 Kilowattpeak verfügen.39 Somit soll sichergestellt werden, dass die Förderung auf kleine und mittelgroße Anlagen fokussiert ist und besonders Privatpersonen gefördert werden. Vorrangiges Ziel des Förderprogramms ist, durch die Investitionen in dezentrale Batteriespeichersysteme zu deren Kostensenkung und technischen Weiterentwicklung beizutragen. Mit dem Förderprogramm zur klimaeffizienten Optimierung der energetischen Biomassenutzung unterstützt das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit die Erforschung der klimafreundlichen Nutzung von Biomasse. Zwischen 2011 und 2013 stellte das Bundesministerium dabei 18 Mio. Euro zur Verfügung, gleichmäßig aufgeteilt zu jeweils 6 Mio. Euro pro Jahr. Die Förderung richtete sich dabei an Forschungseinrichtungen und Unternehmen die sich mit der Entwicklung von verbesserten Verfahren zur Biomassenutzung beschäftigen. Aufgrund seiner Vielseitigkeit und seines großen Potenzials zur effizienten Nutzung wird die erneuerbare Energie einen großen Anteil am Strommix der Zukunft haben. Konkret zielt das Förderprogramm auf die Erforschung dieses Potenzials ab.40 30

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013b) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012a) 32 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013b) 33 Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) 34 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013b) 35 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013b) 36 Bundesverband für Windenergie (2012) 37 Für einen Überblick über die verschiedenen Vergütungssätze siehe Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011d) 38 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012b) 39 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013c) 40 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011e) 31

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4.3. WIRTSCHAFTLICHE TREIBER Mit den rechtlichen und politischen Vorgaben auf nationaler und internationaler Ebene wurden auf dem deutschen Markt hervorragende wirtschaftliche Rahmenbedingungen geschaffen, um ökologisch nachhaltige Technologien als rentable Alternative zu konventionellen Technologien zu positionieren und den Cleantech-Markt voranzutreiben. Regelungen begrenzen beispielsweise den erlaubten Schadstoffausstoß in der Produktion (z.B. CO2-Emissionen) oder verbieten schadstoffoder verbrauchsintensive Produkte (z.B. das Verbot konventioneller Glühbirnen oder abgasintensiver Pkw).41 Der Grund für das Interesse der Hersteller und auch der Anwender von Cleantech liegt allerdings nicht allein an den finanziellen Förder- und Anreizprogrammen der staatlichen Institutionen oder am Zwang zur Erfüllung regulatorischer Vorgaben - es liegt auch an den Vorteilen der Cleantech-Technologien selbst. Zahlreiche Unternehmen haben die großen Zukunftschancen von ökologisch nachhaltiger Technologie erkannt. Produkte in diesem Bereich sind bereits oder werden in naher Zukunft wirtschaftlich rentabler und qualitativ hochwertiger als konventionelle Technologien. Gerade der Markt der erneuerbaren Energien ist in seiner Entwicklung sehr dynamisch und bietet so gerade besonders innovativen Unternehmen die Chance, sich zu technologischen Marktführern zu entwickeln. Dieser Umstand ist natürlich auch für Kapitalgeber sehr interessant und verspricht ein hohes Investitionsaufkommen in diesen Bereichen. Cleantech entwickelt sich zu einem der bedeutendsten Sektoren für Venture Capital. Dabei besteht der Markt nicht mehr allein aus Technologiekonzernen. Zunehmend etablieren sich Dienstleistungsunternehmen und Serviceanbieter auf dem Markt.42 Auf Seite der Endverbraucher steigt die Nachfrage nach Cleantech-Produkten zunehmend. Hintergrund ist vor allem ein erhöhtes ökologisches Bewusstsein in der Bevölkerung, das mit einer gesteigerten Kosteneffizienz nachhaltiger Produkte einhergeht. Unternehmen erkennen vermehrt die Chance, bestehende Kunden zu binden und neue Kunden zu gewinnen, indem sie sich an deren Bedürfnisse anpassen und auf die gesteigerte Bedeutung der grünen Herkunft, der in Anspruch genommenen Produkte und Dienstleistungen, reagieren. Cleantech ist in der Mitte der Bevölkerung angekommen und nicht mehr „umweltästhetisches Träumen“.43 Laut einer 2012 erfolgten Umfrage, im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) und des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), geben 35% von 2.000 befragten Personen an, dass sie den Umweltschutz für das wichtigste Thema der Gegenwart halten.44 Auch Unternehmen entdecken die Vorteile des Einsatzes von Cleantech. Neben der öffentlichkeitswirksamen Positionierung (als Reaktion auf das ökologische Bewusstsein der Kunden), bietet sich durch verschiedene Technologien die Möglichkeit, entlang der Wertschöpfungskette Effizienzsteigerungen und Kosteneinsparungen zu erzielen. Zudem werden für bestehende Produkte und für zukünftige Technologien hohe Erträge in diesem Bereich gesehen. Da für die Zukunft ein noch stärkeres Interesse an erneuerbaren Energien, umweltschonenden Technologien und energiesparenden Produkten erwartet wird, investieren Unternehmen stark in das Segment. Unternehmen, die sich zu spät auf diese Entwicklungen einlassen, werden unter Umständen langfristig den Anschluss verlieren. Zudem bereiten sich Unternehmen auf eine eingeschränkte Ressourcenverfügbarkeit sowie auf eine zunehmende Dringlichkeit des Umweltschutzes, Klimaschutzes und der Nachhaltigkeit vor. Diese Trends gelten als Megatrends unserer Zeit und werden nicht nur in Deutschland sondern weltweit lang andauern und nachhaltigen Einfluss auf Wirtschaft, Politik und Gesellschaft ausüben. Rohstoffe werden zunehmend teurer. Ein wesentlicher Treiber für ein gesteigertes Interesse an energieeffizienten Technologien ist die sprunghafte Entwicklung der Energiepreise.45 Trotz der immer größer werdenden Stromerzeugung, hat sich beispielsweise seit dem Jahr 2000 der Bruttostrompreis konstant erhöht - von 13,94 Euro auf 25,89 Euro. Auch eine Ressourcenknappheit hat nachhaltigen Einfluss auf zukünftige Entwicklungen.46 Fossile Brennstoffe, Nahrungsmittel und Wasser werden zunehmend knapper, da die Weltbevölkerung wächst und der Pro-Kopf-Verbrauch in den Industrie- und Schwellenländern weiter steigt.47 Energie- und rohstoffoptimierte Technologien sind daher eine unabdingbare Voraussetzung, um den Anforderungen und Herausforderungen dieser langfristigen und dauerhaften Entwicklungen effektiv begegnen zu können.

Deutsches Cleantech Institut (2011) Deutsches Cleantech Institut (2011) Deutsches Cleantech Institut (2011) 44 Deutsches Cleantech Institut (2010b) 45 Deutsches Cleantech Institut (2011) 46 Deutsches Cleantech Institut (2011) 47 Roland Berger (2013) 42 43

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Abbildung 4: Entwicklung des Bruttostrompreises (in Euro)

25,23 25

25,89

23,21 23,69 21,65 20,64

20 17,19

17,96

18,66

19,46

16,11 15

13,94 14,32 Strompreis Brutto

0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Quelle: Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (2013)

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5. Energie 5.1. SOLAR 5.1.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Für die Nutzung der Sonnenenergie gibt es mehrere Anwendungen. Im Allgemeinen wird zwischen Photovoltaik und Solarthermie unterschieden.48 Photovoltaik- und Solarthermie-Lösungen können grundsätzlich im Gewerbe, der Landwirtschaft und im privaten Bereich Anwendung finden.49 Im Bereich der Solarenergie gilt Deutschland als Vorreiter, insbesondere vor dem Hintergrund des Atomausstiegs und der damit einhergehenden Energiewende. Aktuell gibt es in Deutschland rund 10.000 Solarunternehmen mit circa 120.000 Beschäftigten.50 Die Basis der solaren Erfolgsgeschichte bildet vor allem das Privatkundensegment. Typische Photovoltaiksysteme im Privatkundensegment erbringen eine Leistung von bis zu 10 KW. Allein im Bereich der Ein- und Zweifamilienhäusern ergibt sich in Deutschland ein Gesamtpotenzial von mindestens 42 GW Leistung, die auf privaten Dachflächen installiert werden könnte.51 Nach Jahren des Booms hat die Nachfrage nach Produkten der Solarenergie in Deutschland 2013 stark nachgelassen. Es werden deutlich weniger Solaranlagen verbaut, was die Hersteller von Solarmodulen vor weitreichende Probleme stellt. Hinzu kommen globale Überkapazitäten in der Produktion und ein damit verbundener Preiskampf der Hersteller, den deutsche Unternehmen im Vergleich zu günstigeren Anbietern aus dem Ausland nur schwer bestehen können. Viele Unternehmen aus der Branche mussten daher Konkurs anmelden. Experten aber rechnen zum Ende des Jahres 2013 wieder mit neuem Bedarf an Solarmodulen, um die weltweit steigende Nachfrage nach Solarenergie zu erfüllen.52 Als Grund für die abgeschwächte Nachfrage in Deutschland wird vor allem die Reduzierung der Solarförderung in Deutschland im Jahr 2012 angeführt.53 Prinzipiell besteht bei der Nutzung von Photovoltaik in Deutschland ein Gefälle von Süden nach Norden. Im Süden werden relativ viele, im Norden hingegen weniger Anlagen verbaut. Bayern liegt mit einer installierten Leistung von 7.920 MW klar vor Baden-Württemberg (3.579 MW). Es folgen Nordrhein-Westfalen (2.607 MW) und Niedersachsen (2.062 MW).54 Betrachtet man die neu installierte Leistung von Photovoltaikanlagen in der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2012, so hat Bayern mit 1.513 MW den größten Anteil, gefolgt von Brandenburg mit 971 MW und Nordrhein-Westfalen mit 796 MW. Am wenigsten neue Leistung wurde mit 8 MW in Bremen und Hamburg installiert.55 Seit 2008 ist die durchschnittliche Größe von Photovoltaikanlagen gestiegen. Die durchschnittliche Größe neu installierter Photovoltaikanlagen in Deutschland lag im Jahr 2011 bei 44 KW. Die größten Anlagen wurden mit 232,6 KW in Brandenburg installiert, gefolgt von Mecklenburg Vorpommern mit 193 KW und Sachsen Anhalt mit 153 KW. Auch bei der Solarthermie ist das Bundesland Bayern an der Spitze des Ausbaus. Hier wurde im Jahr 2012 4.352 m2 Kollektorfläche installiert. Platz 2 nimmt Baden-Württemberg mit einer Fläche von rund 2.301 m2 ein, gefolgt von Niedersachsen mit 1.279 m2. Bundesweit wurden im Jahr 2012 rund 1.150.000 m2 neue Fläche installiert. Die geografische Lage einer Solaranlage hat Einfluss auf den Ertrag und somit indirekt auch auf die Rendite, denn von Nord nach Süd steigt die mittlere jährliche Sonneneinstrahlung in KWh/m2 in Deutschland. Von West nach Ost sinkt sie dagegen. Allerdings liegen die mittleren Strahlungswerte mit 900 kWh/m2 - 1200 kWh/m2 sehr eng beieinander. Deswegen hat die geografische Lage zwar einen Einfluss, viel entscheidender ist aber, ob Gebäude oder Grundstück für ein solches System geeignet sind, eine optimale Ausrichtung bzw. Neigungswinkel vorliegen oder Störobjekte zu einer Verschattung beitragen.56 Verschiedenste Faktoren beeinflussen den deutschen Markt mit seinen Anbietern und Kunden im Bereich der Solarenergie. Das Gesetz für Erneuerbare Energien (EEG) fördert die Energieerzeugung aus umweltfreundlichen Energiequellen, darunter fällt auch die Stromerzeugung mit Hilfe von Photovoltaikanlagen. Im Jahr 2012 wurde eine Novelle des EEG verabschiedet, infolgedessen der Photovoltaik-Einspeisetarif um 30% gekürzt wurde. Zudem wird die Einspeisevergütung monatlich 48

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013d); Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (2013a) 49 Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (2013a) 50 PricewaterhouseCoopers (2011); Deutsches Cleantech Institut (2009a); Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2013a) 51 Deutsches Cleantech Institut (2009a) 52 Deutsche Welle (2013) 53 Magazin für Erneuerbare Energien (2013); Deutsche Welle (2013) 54 Stand 2011 aus BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013) 55 BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012a) 56 Renwable Energy Concepts (2013); Statista (2013a)

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angepasst. Hier ist eine konstante Absenkung um jeweils 1% vorgesehen. Des Weiteren wird die Vergütung zusätzlich abgesenkt, wenn sich der Zubau oberhalb des im EEG festgelegten Korridors liegt. Dieser Zubau-Korridor liegt bei 2.500 bis 3.500 MW für das Gesamtjahr. Wird dieser Korridor unterschritten, so führt dies zu einer geringeren Absenkung bzw. zu einer Beibehaltung der Einspeisetarife.57 Große Photovoltaikanlagen erhalten lediglich bis zu einer Obergrenze von 10 MW Leistung eine Einspeisevergütung. Im Jahr 2009 ist das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) in Kraft getreten (siehe auch Kapitel 6.1 Energieeffiziente Gebäude). Für Neubauten wird damit eine Nutzungspflicht für Erneuerbare Energien in der Wärmeversorgung eingeführt. Genutzt werden kann auch Solarwärme, beispielsweise mittels eigener Solarkollektoren oder durch den Bezug von Fernwärme in Kombination mit einer zentralen Solarwärmeanlage.58 Solarenergieanlagen auf bzw. an Gebäuden oder als untergeordnete Nebenanlagen auf Freiflächen sind nach Bauordnungsrecht der Länder genehmigungsfrei. Allerdings können sie planungsrechtlich und nach Ortsrecht einer Genehmigungspflicht unterliegen. Denkmalrechtlich sind sie grundsätzlich genehmigungs-/erlaubnispflichtig, da immer eine Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes und Eingriffe in die Substanz eines Baudenkmals mit der Errichtung einer Solaranlage einhergehen.59 Der Großteil der deutschen Bevölkerung ist prinzipiell für die Nutzung von Solarenergie. Bei einer Umfrage der europäischen Kommission aus dem Jahr 2011 antworteten 75% der Befragten auf die Frage: „Inwieweit sind Sie für oder gegen den Gebrauch von Solarenergie in Deutschland?“ mit „voll und ganz dafür“. Das Ergebnis spiegelt die hohe Akzeptanz innerhalb der deutschen Bevölkerung für die Solartechnologie wieder.60 Auf die Umwelt hat die Nutzung der Sonnenenergie einen positiven Einfluss, da zum Beispiel im Jahr 2011 rund 21 Mio. Tonnen CO2 durch den Einsatz von Solartechnik eingespart werden konnten. Expertenschätzungen zur Folge könnten im Jahr 2050 sogar bis zu 100 Mio. Tonnen eingespart werden.61 5.1.2. Potenzial / Marktgröße Im letzten Jahrzehnt wuchs die Anzahl an installierten Photovoltaikanlagen weltweit stark an. Im Zeitraum 2000 bis 2010 stieg die global installierte Kapazität von 1,4 GW auf rund 40 GW, dies entspricht einer jährlichen Wachstumsrate von circa 49%. Die Anzahl an weltweit installierten Solarthermieanlagen stieg im selben Zeitraum nahezu um das Fünffache. Dieses Wachstum ist maßgeblich der Förderungspolitik von Ländern wie Deutschland, Spanien, Großbritannien, USA, China und Japan zu verdanken. Im internationalen Vergleich ist der Anteil Deutschlands an global installierten Solaranlagen mit 44% (ca. 3 Mio. Anlagen) am höchsten, gefolgt von Spanien mit 10% und Italien mit 9%.62 Im Jahr 2012 lag der Photovoltaik-Anteil am deutschen Stromverbrauch zwischen 4% bis 5%, eine Erhöhung des Anteils auf bis zu 10% im Jahr 2020 scheint möglich.63 Bis zum Jahr 2011 wurden in Deutschland Photovoltaikanlagen mit einer Gesamtkapazität von insgesamt 24,8 GW installiert, durch die insgesamt 19,3 TWh Strom erzeugt wurden. Im Jahr 2011 kamen 7,5 GW neu installierte Leistung hinzu.64 Die Neuinstallationen aus dem Vorjahr, wurden 2012 mit 7,6 GW noch einmal leicht übertroffen, so dass insgesamt 32,4 GW installiert sind und daraus 28 TWh Strom erzeugt werden kann. Insgesamt bestehen in Deutschland circa 1,28 Mio. Anlagen.65 Konnten 2011 nur circa 13 Mio. Tonnen CO2 eingespart werden, waren es 2012 bereits 19,7 Mio. Tonnen. Die Photovoltaik-Unternehmen erwirtschafteten 2012 einen Gewinn von rund 13 Mrd. Euro (inklusive Handwerk und Maschinenbau). Die Exportquote ist in den letzten Jahren enorm angestiegen. Lag sie 2004 noch bei 14%, war sie 2011 schon nahezu fünfmal so hoch und lag bei 60% und bis zum Jahr 2020 könnte sie schätzungsweise auf bis zu 80% steigen.66 2012 wurden im Verhältnis zu den rund 13 Mrd. Euro Umsatz, die in der deutschen Photovoltaikindustrie erwirtschaftet wurden, rund 11,2 Mrd. in neue Photovoltaikanlagen investiert.67 Betrachtet man die Entwicklung der jährlich neu installierten Photovoltaik-Leistung in Deutschland im Zeitraum 2011 bis 2016 (vgl. folgende Abbildung), so zeigt sich der Solarboom 2011 und 2012 mit einem sehr hohen Zubau. Prognosen zufolge wird dieser in 2013 deutlich zurückgehen und sich laut Bundesregierung bei ca. 4 GW zum Jahresende einpendeln. Dies liegt vor allem an der Novellierung des EEG, welche unter 5.1.1 bereits thematisiert wurde. In den folgenden Jahren ist davon auszugehen, dass sich der jährliche Zubau analog des im EEG festgehaltenen Korridors (2,5 bis 3,5 GW) etwa bei 3 GW bewegen wird. Den Rückgang spüren die Unternehmen der Solarbranche sehr deutlich. Eine Konsolidierungstendenz im Markt ist bereits zu erkennen. So fiel die Anzahl an Solarunternehmen von circa 15.000 Unternehmen im Jahr 2011 auf rund 57

Bundesregierung (2013) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013j) 59 Vereinigung der Landesdenkmalpfleger in der Bundesrepublik Deutschland (2010) 60 Statista (2013b) 61 BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2013) 62 Renewable and Sustainable Energy Reviews (2012) 63 BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012a); Solar Praxis AG und BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012) 64 BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012b) 65 BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2013) 66 BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012b) ; Solarpraxis AG und BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2013) 67 Germany Trade & Invest (2013b) 58

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10.000 Unternehmen im Jahr 2012. Die Anzahl der Beschäftigten sank analog von 148.000 im Jahr 2011 auf 120.000 im Jahr 2012. Abbildung 5: Neuinstallierte Photovoltaik -Leistung

8 7,4

7,6

5 4,0 4 3,0

3,0

2014

2015

2016

Neuinstallierte PVLeistung in GW

0 2011

2012

2013

Quelle : EPIA - European Photovoltaic Industry Association (2012); Bundesregierung (2013)

Der Anteil der Solarwärme am Wärmebedarf deutscher Haushalte liegt bei weniger als 1% im Jahr 2012. Im Zeitraum 2030 2050 ist eine Steigerung auf 8% - 30% denkbar.68 Bis Ende des Jahres 2012 wurden in Deutschland insgesamt 16,5 Mio. m² Kollektorfläche für Solarthermie installiert, was eine Solarwärmeleistung von 11,8 GW entspricht. Im Jahr 2011 wurde eine Leistung von 890 MW (1,27 Mio. m² Kollektorfläche) neu gebaut und 2012 gingen die Neuinstallationen mit insgesamt 805 MW (1,1 Mio. m² Kollektorfläche) nur geringfügig zurück. Mit Hilfe dieser Anlagen konnten 2012 ca. 1 Mio. Tonnen CO2 eingespart werden. Der Solarthermie wird in Deutschland weiteres Wachstumspotenzial vorhergesagt. Lag der erwirtschaftete Inlandumsatz 2012 bei rund 1 Mrd. Euro, so könnte er bis 2020 auf bis zu 2,3 Mrd. steigen und bis 2030 sogar auf 3,1 Mrd. Euro. Der Anteil der Solarwärme am Wärmebedarf lag 2012 bei nur 1%, könnte bis zum Jahr 2030 aber auf 8% steigen.69 Entgegen dem Trend der sinkenden Nachfrage nach Photovoltaik, rechnet der Bundesverband der Solarwirtschaft mit einem weiteren Anstieg der jährlich installierten Solarthermie-Kapazität bis zum Jahr 2016.

68 69

BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012a); Solar Praxis AG und BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012) BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012c)

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Abbildung 6: Installierte kumulierte Solarthermie-Leistung in GW

20 18,4 18 16,6 16

14,8

13,2

11,8

12 10,7 10

Installierte SolarthermieLeistung in GW

8 6

4 2 0 2011

2012

2013

2014

2015

2016

Quelle : BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012b)

5.1.3. Wettbewerbsumfeld Photovoltaik befindet sich aktuell in der Konsolidierungsphase innerhalb des Marktlebenszyklus. Die Konkurrenz durch völlig neue Wettbewerber ist moderat, da Neugründungsraten niedrig bis mittel stagnierend sind. Anders sieht es bei der Solarthermie aus, denn diese ist noch weit weniger etabliert und bewegt sich momentan in der Etablierungs-/ Wachstumsphase. Die Konkurrenz durch Neugründungen ist mit einer mittleren bis großen Neugründungsrate erhöht. Die Meinungen zur Wettbewerbssituation innerhalb der deutschen Solarbranche gehen auseinander. In der Vergangenheit boomte die Branche enorm, die Solarindustrie galt als Zukunftsbranche Deutschlands. Unternehmen standen für Innovation und Fortschritt bei der Energiewende.70 Nach Meinung einiger Experten ist die beispiellose Erfolgsgeschichte der deutschen Solarindustrie im Jahr 2013 beendet, so scheint es zumindest, denn eine Pleitewelle nach der anderen erschütterte in den letzten Jahren die Branche. Große und namhafte deutsche Unternehmen gibt es immer weniger.71 Nach dem Unternehmen QCells, meldete nun auch Conergy, das einstige Aushängeschild der deutschen Solarbranche, Insolvenz an. Experten gehen davon aus, dass viele weitere deutsche Solar- und Modulhersteller vor dem Aus stehen und nur wenige auf dem Markt verbleiben werden. Gerade die Konkurrenz durch chinesische Modulhersteller nimmt stark zu. Der Weltmarktanteil Deutschlands an der globalen Solarzellenproduktion ist von 2007 bis 2011 von 20% auf unter 7% gesunken. Chinas Marktanteil ist im gleichen Zeitraum von 15% auf mehr als 57% gestiegen. Unter den 25 größten Modulherstellern der Welt befanden sich im Jahr 2011 13 chinesische Unternehmen, aber nur noch vier aus Deutschland: darunter Bosch Solar mit massiven finanziellen Problemen, der heute insolvente Anbieter Q-Cells, Schott und Solarworld. Die chinesischen Modulhersteller zeichnen sich vor allem durch enorme Kosten- und Effizienzvorteile aus. Während europäische Unternehmen pro Wattpeak 1,02 Euro aufwenden, liegen die Kosten bei effizienten Herstellern aus China bei 57 Cent. Die Personalkosten alleine verhelfen Chinesischen Herstellern zu einem Vorteil von 23 Cent pro Watt, auch weil sie die Herstellung optimiert haben. Weitere 11 Cent können sie beim Material einsparen. Zusätzlich sind die Abschreibungen auf die Anlagen und der Strom günstiger.72 Das Ergebnis dieser internationalen Marktdynamik ist ein weltweiter starker Preisverfall bei Solarmodulen. Deutsche Unternehmen antworten auf die Herausforderungen, indem sie sich zu Systemanbietern wandeln und den technologischen Fortschritt vorantreiben. Einige Pioniere aus der Photovoltaik beispielsweise ziehen sich aus der 70 71 72

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013d) Expertengespräch Landesbank Baden-Württemberg (2009)

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Fertigung zurück oder geben ihre Werke in Deutschland auf. Tabelle 1 zeigt fünf wichtige Key Player auf dem Weltmarkt für Solarenergie. Tabelle 3: Key Player Solar

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

First Solar Inc.

2.568

5.600

Trina Solar Ltd.

1.561

15.000

SMA Solar Technology AG

1.463

5.584

GT SOLAR International Inc.

412

622

Suntech Power Holdings Co. Ltd.

221

20.200

Quelle: Hoppenstedt 2013

Doch nicht in allen Bereichen ist die Konkurrenzfähigkeit der deutschen Solarwirtschaft verloren gegangen. Die Projektierer und die Anbieter von Komplettpaketen und Energiemanagement-Systemen sind auf dem Vormarsch.73 Bei der Entwicklung von Batteriespeichern hat Deutschland weltweit ebenfalls eine führende Rolle. Auf dem Wandel im Markt müssen sich die Solarfirmen in Deutschland mit neuen Geschäftsmodellen, neuen Produkten und neuen Serviceangeboten einstellen. Experten erwarten einen Solarboom in Schwellenländern. Die Kilowattstunde Solarstrom kann in sonnenreichen Ländern auch ohne Subventionen für weniger als 10 Cent erzeugt werden. Das macht die Nutzung von Sonnenenergie in Zeiten steigender Energiepreise wirtschaftlich interessant. Auf dem Weltmarkt existiert eine zunehmende Nachfrage für dezentrale Energiesysteme, um beispielsweise energieintensive Generatoren zu ersetzen. Auch in Europa gäbe es hierfür Bedarf, beispielsweise zur Stromversorgung von Inseln im Mittelmeer. Die Kompetenz, die deutsche Firmen bei der Realisierung von Großprojekten erworben haben, wird auch auf den internationalen Märkten in Zukunft gefragt sein. 5.1.4. Entwicklungstrends Diese Marktdynamik der Solarenergie erlaubt völlig neue Geschäftsmodelle, die zum Teil bereits sichtbar werden. Unternehmen haben in diesem innovativen Umfeld die Möglichkeit, neue Industriestandards zu definieren und im realen Umfeld zu testen. Die Investitionsmöglichkeiten reichen von nachgelagerten Dienstleistungen wie zum Beispiel Stromhandel, Anlagenbetrieb und -finanzierung über Technologien und Systeme für die Energiespeicherung, Smart Grids und Hausautomatisierung.74 Durch die Novellierung des EEG wurde der Zubau neuer Solarenergie deutlich verlangsamt. Gegenwärtig werden ca. 300 bis 350 MW an neuer Photovoltaik-Leistung pro Monat zugebaut, was einen Rückgang von 40% - 50% gegenüber den vorangegangenen Jahren bedeutet. Die Förderung von Neuanlagen läuft vollständig aus, wenn eine Gesamtkapazität von 52 GW erreicht ist. Es wird davon ausgegangen, dass die Photovoltaik ab dem Jahr 2017/2018 ohne Einspeisevergütung auskommt. Die Reform der Förderung bringt zudem schon jetzt strukturelle Veränderungen mit sich. So dienen neue Photovoltaikanlagen in erster Linie nicht mehr der Einspeisung von Strom ins öffentliche Netz, sondern häufig zum Eigenverbrauch des erzeugten Stroms. Insbesondere mittelständische Unternehmen und Eigenheimbesitzer nutzen den Eigenverbrauch.75 Ein weiterer sehr entscheidender Entwicklungsschritt im Feld der Solarenergie ist die Energiespeicherung. Solarspeicher entlasten das Stromnetz und erhöhen den Eigenverbrauch. Einer Umfrage des Bundesverbandes für Solarwirtschaft zufolge zeigt jeder zweite Käufer einer Photovoltaikanlage und jeder dritte Anlagenbetreiber Interesse an einem Energiespeicher. Das Interesse dürfte weiter steigen, denn seit Mai 2013 fördert die staatliche KfW Bankengruppe den Einsatz stationärer Batteriespeichersysteme für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen mit günstigen Darlehen und Tilgungszuschüssen.76

Expertengespräch Germany Trade & Invest (2013b) Bundesregierung (2013) 76 Sonne, Wind und Wärme: Branchenmagazin für Erneuerbare Energien (2013) 74 75

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Ziel der technologischen Entwicklung ist es, mit Innovationen die Kosten der Solarenergie zu senken. Dazu gilt es den Wirkungsgrad der Solaranlagen weiter zu erhöhen und gleichzeitig die Produktionskosten zu senken. Daneben soll die Zuverlässigkeit der Anlagen verbessert und deren Lebensdauer verlängert werden. Konsequente Forschung und Entwicklung sind eine der Voraussetzungen für innovative Technik. Mit Fördermaßnahmen im Bereich der Solarenergie will das Bundesministerium für Bildung und Forschung den Weg für die Entwicklung von Technologien der nächsten Generation zur Solarenergienutzung bereiten. Die Förderung grundlegender Forschung soll die industriegeführte Verbundforschung ergänzen und damit eine längerfristige Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie unterstützen. Dies ist jedoch nur mit Hilfe erheblicher grundlegender Anstrengungen zu erreichen. Der Förderschwerpunkt Solarenergienutzung ist Bestandteil des Förderkonzepts Grundlagenforschung 2020 und deckt zahlreiche Themen ab. Zu den Fördermaßnahmen gehören unter anderem die Innovationsallianz Photovoltaik, der Spitzenclusterwettbewerb Solarvalley Mitteldeutschland oder die Solarenergietechnik der nächsten Generation. Gefördert werden beispielsweise die Stromerzeugung mit hoch innovativen Dünnschichtsolarzellen, die solare Wasserstofferzeugung in verschiedenen Systemen und organische Photovoltaik.77 5.1.5. Spezifische Besonderheiten Die Solarenergie ist bereits eine sehr bedeutende erneuerbare Energiequelle im Elektrizitäts- und Wärmebereich. Deutschland hat innerhalb der europäischen Union den größten Markt für Photovoltaik und solarthermische Anlagen. Der Zugang zu anderen europäischen Märkten ist aufgrund der zentralen und ausgereiften Infrastruktur vielversprechend. Durch die Vielfalt der deutschen Industrie bestehen zahlreiche Kooperationsmöglichkeiten mit Forschungsinstituten, Projektentwicklern und Energieversorgern. Diese müssen intensiv genutzt werden, um dem starkem Wettbewerb aus Asien entgegenzuwirken. Einige Experten gehen davon aus, dass der Wettbewerb in der Solarindustrie über die Forschung entschieden wird und es so einen neuen Technologie- und Effizienzsprung geben wird.78 Die laufende Optimierung der Fertigungstechnologien und -prozesse wird durch die enge Zusammenarbeit mit renommierten F&E-Instituten, Universitäten sowie führenden Materialzulieferern und Maschinenbauern ermöglicht. Unternehmen und Dienstleister im Bereich Downstream, wie Systemintegratoren und Projektentwickler, haben Zugriff auf das gesammelte Fachwissen des weltweit größten Pools an Spezialisten in diesem Bereich. Sie profitieren von einer einzigartigen Photovoltaik- und Solarthermie-Infrastruktur mit erfahrenen Installateuren, Banken, die attraktive Finanzierungsmodelle anbieten, sowie regionalen Behörden, die den schnellen und problemlosen Zugriff auf das Netz sicherstellen. Der Aufbau von Produktions- und Dienstleistungsstätten wird sowohl von der Bundesregierung als auch von den Landesregierungen und der EU mit bis zu 50% der Investitionskosten (je nach Standort, Unternehmensgröße und Investitionsvolumen) bezuschusst.79 Bei steigenden Energiepreisen und der Entwicklung innovativer Solarheizungen ist künftig ein verstärkter Ausbau von Solarwärmetechnik zu erwarten. Nach Schätzungen des Deutschen Bundesverbandes für Solarenergie werden solarthermische Anlagen bis zum Jahr 2030 einen Anteil von 30% des deutschen Wärmeverbrauchs decken. Speziell in wärmeren Ländern ist die solargestützte Kühlung eine zukunftsweisende Technologie, um langfristig den Stromverbrauch und die Kosten für Klimatisierung zu senken. Neben der solaren Kühlung birgt die Bereitstellung von solarer Prozesswärme für Industrie und Gewerbe großes Potenzial, da diese als Abwärme bei Klimatisierungsprozessen entsteht und weiterverwendet werden kann. Zukünftig soll die Versorgung mit Prozesswärme konsequent und kostengünstig, vor allem im industriellen Bereich, umgesetzt werden (vgl. Heiz-Lüftungs- und Klimatisierungssysteme). Deutschland ist im Photovoltaik-Bereich weltweit Marktführer und beheimatet die größten Hersteller von PhotovoltaikSystemtechnik. Die starke Marktnachfrage in Kombination mit hoch qualifizierten Arbeitskräften, der diversifizierten Industrielandschaft und der starken politischen Unterstützung für erneuerbare Energien macht Deutschland zu einem idealen Investitionsstandort.80 Solarmodule werden immer häufiger als Gestaltungselemente von Gebäuden verwendet. Am Markt gibt es zahlreiche individuelle Möglichkeiten Photovoltaikanlagen nach optischen Vorgaben zu verbauen. Auch flexible Solarzellen, die sowohl in kristalliner Form, als auch als Dünnzellen verfügbar sind, eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten. Bereits heute sind flexible Dünnschichtmodule verfügbar, die in Kombination mit Dachfolien auf Hausdächern oder auf Fahrzeugdächern und Booten angebracht werden können. Erforscht werden zudem noch wesentlich weitreichendere Anwendungen, wie die Verwendung von Solarzellen auf Kleidung oder Zeltplanen. Photovoltaik in Verbindung mit weiteren Technologien ermöglicht an vielen Orten eine dezentrale, sichere und kostengünstige Stromversorgung. Infolgedessen nimmt die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen ab.81 77

Bundesministerium für Bildung und Forschung (2011a) Wirtschaftswoche (2013b) Germany Trade & Invest (2013b) 80 Germany Trade & Invest (2013b) 81 Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013b); Intersolar Europe (2013) 78 79

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

5.2. WIND 5.2.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Bei der Gewinnung von Strom spielt die Windenergie gerade im Hinblick auf die erneuerbaren Energien eine entscheidende Rolle in Deutschland. Wurde die Windenergie früher vor allem in mechanische Energie umgewandelt, wird heute daraus überwiegend elektrische Energie gewonnen. Ganzheitlich betrachtet hatte die Windenergie mit 34% im Jahr 2012 den größten Anteil am Strommix der erneuerbaren Energien. Die Gesamtkapazität deutscher Windenergieanlagen beträgt etwa 31.156 MW.82 Davon machen 1.442,51 MW Repowering, 280,30 MW Offshore Windenergie und 626,77 MW Abbau aus.83 Aktuell sind ca. 100.000 Menschen in der Windenergiebranche beschäftigt. Die Windenergie nimmt damit eine Schlüsselrolle in der künftigen Energieerzeugung ein, um die Energiewende nach dem Ausstieg aus der Atomenergie konsequent fortzusetzen. Die Windenergieanlagen (WEA) zur Stromerzeugung lassen sich grundsätzlich in Onshore und Offshore unterteilen. Bei Onshore-WEA handelt es sich um Anlagen im Binnenland, Offshore-Anlagen dagegen stehen nicht auf dem Festland, sondern im Wasser vor der Küste (engl.: offshore = vor der Küste gelegen). In Deutschland tragen die Offshore-Anlagen aktuell nur 0,9% zur gesamten Windleistung bei. Die größte Herausforderung in diesem Bereich stellt der Anschluss der Offshore-Anlagen an das deutsche Stromnetz dar. Trotz des eher geringen Anteils an der Gesamtleistung, nehmen die Offshore-Windparks aufgrund der besseren Windbedingungen auf See und der effizienteren Technologien eine wichtige Rolle im Ausbau der Windenergie in Deutschland ein. Der Onshore-Bereich dagegen ist in Deutschland bereits gut ausgebaut. Hier ist das Repowering, das Ersetzen alter Anlagen durch neuere mit höherem Wirkungsgrad, der Haupttreiber des Segments. So können vorhandene Standorte effizienter genutzt werden.84 Es ist davon auszugehen, dass der Neubau von Onshore-Anlagen in Zukunft weiter zurückgehen, der Offshore-Bereich aber deutlich steigen wird. Aufgrund der noch relativ jungen Technologie wird das Offshore-Repowering erst ab 2020 an Relevanz gewinnen.85 Das Bundesumweltministerium hat zur Erprobung der Offshore-Technologien eine Forschungsinitiative gestartet und unterstützt diese mit 50 Mio. Euro.86 Onshore-WEA finden sich vor allem in Küstennähe, in der norddeutschen Tiefebene und in den Mittelgebirgen. Dieser Schwerpunkt auf den Norden hängt vor allem mit dem Stromeinspeisungsgesetz zusammen. Dies sah zwischen 1991 bis 2002 eine Windstromvergütung von 0,08 bis 0,09 Euro/kWh vor. So konnten Standorte mit guten Windverhältnissen bereits sehr früh eine wirtschaftlich rentable Nutzung erzielen. Mitte der 90er Jahre erlebten die Küstenregionen einen WEA-Boom, während der Süden Deutschlands dagegen lange Zeit unerschlossen blieb. Doch mit der Zunahme der Höhe und Rotorfläche moderner Windenergieanlagen steigt auch die Attraktivität vermeintlich windschwacher Standorte. Denn in über 100 Metern Höhe ist auch fernab der Küsten eine beachtliche Windenergieerzeugung möglich. Die Offshore-Anlagen verteilen sich zu ca. 82% auf die Nordsee und zu 18% auf die Ostsee.87 Betrachtet man die Gesamtleistung aller Windenergieanlagen in Deutschland auf Bundeslandebene, so wurde im Gesamtjahr 2012 in den nördlichen Bundesländern die größte Zubau-Leistung erreicht. Niedersachsen mit rund 15% und Schleswig-Holstein mit rund 14% liegen auf Rang 1 und 2, gefolgt von MecklenburgVorpommern mit rund 13%. Gemeinsam stellen damit die nördlichen Bundesländer über 40% der neu installierten Leistung.88 Die Akzeptanz und Nachfrage nach Windenergie ist in der Bevölkerung weitgehend positiv. Insgesamt zwei Drittel der Bundesbürger sprechen sich für den Ausbau von Windenergie aus. Die Errichtung von Windkraftanlagen vor den Küsten Deutschlands erachten 71% als positiv. Das sogenannte NIMBY-Phänomen (engl.: Not In My Back Yard) ist bei erneuerbaren Energieanlagen geringer ausgeprägt als bei konventionellen Kraftwerken. Besonders hoch ist die Akzeptanz von Windkraftanlagen bei Personen, die direkt am Gewinn durch die Stromproduktion durch sogenannte Bürgerwindparks beteiligt sind. Dennoch gibt es an einzelnen Standorten Ablehnung der Bevölkerung gegen die Errichtung von Windkraftanlagen. Gerade in dichtbesiedelten Gebieten in Deutschland können große Anlagen zur umweltfreundlichen Energiegewinnung oft nur gegen massive Widerstände von Anwohnern und Naturschützern errichtet werden. Die Ursachen sind vielfältig, beinhalten aber beispielsweise steigende Strompreise, Lärmbelästigung und umweltpolitische Aspekte. Für den zukünftigen Ausbau von Windkraftanlagen stellt das Erreichen einer hohen Akzeptanz vor Ort eine der entscheidenden Herausforderungen dar. Bürgerbeteiligung spielt hierbei eine zentrale Rolle, denn das Einbinden der ortsansässigen 82

Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013b) Deutsche WindGuard GmbH (2012) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013d) ; Deutsches CleanTech Institut (2009b); Deutsche WindGuard GmbH (2012) 85 Deutsches CleanTech Institut (2009b) 86 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013d) 87 Bundesverband Windenergie e.V. (2012b) 88 Bundesverband Windenergie e.V. (2012c) 83 84

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Bevölkerung in einer frühen Phase der Planung sichert den Projekten eine breite Unterstützung und hilft Vorurteile abzubauen. Ein spezifisches Problem deutscher Windenergieanlagen besteht darin, dass sie ein Hindernis für Zugvögel darstellen. Die Anlagen, insbesondere im Offshore-Bereich, befinden sich inmitten ihrer Flugrouten. Dabei wirken sich Bauhöhe, nächtliche Befeuerung und die Breite des Windparks, insbesondere bei Offshore-Anlagen, negativ auf die Fauna aus. Umweltschutzverbände stehen den Offshore-Windenergieanlagen daher kritisch gegenüber. 89 Trotz allem ist auf dem deutschen Markt eine sinkende Anzahl an Aufträgen für Anbieter auf allen Wertschöpfungsstufen zu erwarten. Die Ursachen hierfür liegen in Überkapazität und im enormen Preisdruck. Anbieter reagieren auf diese Umstände mit Übernahmen und Fusionen, um weiteres Wachstum zu erzielen und ihre Marktstellung zu halten bzw. auszubauen. Durch diese Entwicklung nimmt die Zahl der Anbieter auf dem Markt ab, die bestehenden Unternehmen werden aber größer. Der Markt wird somit durch eine geringe Anzahl an großen Anbietern dominiert, welche untereinander stark konkurrieren. Zudem verstärken Anbieter aus asiatischen Ländern wie China den Preisdruck. Doch gerade im Ausland steigt die Nachfrage nach Technik im Bereich der erneuerbaren Energien aus Deutschland. So beträgt die Exportquote von Herstellern und Zulieferern deutscher Windtechnologie bereits über 80%. Die aktuell größte Herausforderung im Rahmen der Windenergie stellt der Ausbau des deutschen Stromnetzes dar. Das Netz hält nicht mit dem Wachstum der erneuerbaren Energien stand. Wie bereits beschrieben, findet die Stromerzeugung mit Hilfe der Windkraft überwiegend im Norden Deutschlands statt. Viele große Industriegebiete und Ballungszentren, die einen hohen Strombedarf haben, liegen allerdings im Süden und Westen. Hier müssen große Energiemengen über eine lange Entfernung zu den Verbrauchern transportiert werden. Dies führt dazu, dass immer wieder Windräder in Norddeutschland temporär abgeschaltet werden müssen, da nicht ausreichend Leitungen existieren, die den Strom in den Süden leiten. Um die Netzstabilität und Versorgungssicherheit zu gewährleisten, ist der Ausbau bzw. die Modernisierung der Netze notwendig.90 Nach Schätzungen der Deutschen Energie-Agentur sind rund 4.500 Kilometer an Höchstspannungsleitungen nötig, um den Windstrom aus dem Norden der Republik in den Süden zu transportieren. Der Netzentwicklungsplan sieht den Bau von 3.000 Kilometer neuer Hochspannungsleitungen vor, wobei allein 2.100 Kilometer auf vier große Trassen entfallen, die Windstrom von der Küste in die Mitte und in den Süden Deutschlands leiten sollen. 5.2.2. Potenzial / Marktgröße Obwohl der Weltmarkt für Neuinstallationen 2013 erstmals zurückgehen soll, schätzt der VDMA-Fachverband Power Systems den deutschen Windmarkt trotz politischer Unsicherheiten positiv ein. In vielen Bundesländern werden neue Flächen ausgewiesen. Vor allem im Schwachwindbereich besteht großes Nachfragepotenzial. Die folgende Abbildung zeigt, wie sich die gesamt installierte Windleistung seit 1997 entwickelt hat. Das Stromeinspeisungsgesetz, als Vorläufer des ErneuerbareEnergien-Gesetzes (EEG) verpflichtete Energieversorgungsunternehmen schon früh zur Abnahme von Strom, der aus erneuerbaren Energien erzeugt wurde und sicherte Erzeugern Mindestvergütungen zu, was die Entwicklung nachhaltig gefördert hat.

89 90

Sachverständigenrat für Umweltfragen (2011); Agentur für Erneuerbare Energien (2012a) 50Hertz Transmission GmbH; Amprion GmbH; TenneT TSO GmbH; TransnetBW GmbH (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 7: Installierte Nennleistung Windenergie

35 31,2 28,8

30 26,8

25,4 25

23,6 22,1 20,5

18,3

16,5 14,5

15 11,9 10

Installierte Nennleistung in GW

8,7 6,1 4,4

2,0

2,8

Quelle: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013a)

Im Jahr 2012 betrug der Zuwachs 2.332 MW und führte zu einem Ausbau des Windenergieanlagenbestands auf 31.156 MW.91 Mit 0,9% tragen Offshore-WEA zu einem geringen, aber seit 2004 wachsenden Anteil zur Windleistung bei. 2012 wurden zahlreiche Vorbereitungen zur Errichtung von Offshore-Windparks in der Nord- und Ostsee getroffen. Im Windpark BARD Offshore 1 gingen 16 weitere WEA ans Netz. Der Anteil der Offshore-Anlagen an der 2012 installierten Kapazität macht in etwa 3,3% (80 MW) aus.92 Obige Abbildung veranschaulicht, wie stark der jährliche Leistungszubau nach Inkrafttreten des Stromeinspeisungsgesetzes 1991 zugenommen hat. Während die zusätzlich installierte Leistung bis 1998 im dreistelligen MWBereich lag, erreichte sie 2002 mit über 3.100 MW an Land installierter Leistung ihren Höhepunkt. Die hohen Zubau Raten in 2002 können als zeitverzögerte positive Reaktion auf das im April 2000 in Kraft getretene EEG interpretiert werden. In den letzten sechs Jahren pendelte sich die jährliche Nettoneuinstallation zwischen 1.500 MW und 2.000 MW ein. Insgesamt existieren 2013 rund 23.238 Windenergieanlagen, im Vergleich dazu gab es 2012 23.043. Die Anzahl der WEA hat sich seit 1997 nahezu verfünffacht (vgl. folgende Abbildung).93

91 92 93

Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013b) Deutsche WindGuard (2012) Deutsches Cleantech Institut (2009b); Deutsche WindGuard (2012); Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES(2012b)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 8: Anzahl WEA in Deutschland

25.000 23.043 23.283 22.212 20.889

21.462

19.982

20.000

19.199 18.417 17.323 16.305 15.180

15.000

13.530

11.270

10.000

Anzahl WEA

9.246 7.751 6.084 5.070

5.000

0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Quelle: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013a)

Die neuen WEA wurden im Jahr 2012 zu etwa 42% an Standorten in der norddeutschen Tiefebene, zu rund 38% im Mittelgebirge und zu 20% an Küstenstandorten gebaut. An Küstenstandorten wurden 185 Anlagen mit einer Leistung von 466 MW zugebaut. Damit stieg der Anteil hier um 4%. In der Norddeutschen Tiefebene sinkt der Anteil der zugebauten Anlagen im Vergleich zu 2011 um zwei Prozentpunkte auf 42%. Der Zubau der installierten Nennleistung beträgt hier 877 MW. Nachdem der Anteil der Kategorie Mittelgebirge im Jahr 2011 stark anstieg, ist er mit 349 Anlagen und einer Leistung von 868 MW im Jahr 2012 nur leicht gestiegen. Während in der Vergangenheit an der Küste vergleichsweise leistungsstarke, in der norddeutschen Tiefebene etwas leistungsschwächere und an Mittelgebirgsstandorten eher leistungsschwache Windenergieanlagen installiert wurden, haben sich die im Jahr 2012 durchschnittlich installierten Anlagenleistungen weitgehend angeglichen. Lediglich in der norddeutschen Tiefebene wurden Windenergieanlagen mit leicht unterdurchschnittlichen Nennleistungen installiert.94 Seit 2010 ist ein stark steigender Anteil der 3-5 MW Anlagen zu erkennen. Nach zunächst 2% im Jahr 2010 machen WEA mit einer Leistung von 3-5 MW im Jahr 2012 bereits 19% des Anlagenzubaus aus und reduzieren damit kontinuierlich den weiterhin dominierenden Anteil der 2-3 MW Anlagen. Diese Kategorie macht etwa drei Viertel des Marktes aus. Anlagen der 23-MWKlasse sind bereits seit etwa zehn Jahren am Markt erhältlich und werden auch zukünftig weiter eingesetzt. Nachdem die ersten Anlagen mit Leistungen über 5 MW im Rahmen der Vorbereitungen für Offshore-Anlagen bereits ab 2002 in geringem Umfang auf dem Land errichtet wurden, wuchs 2012 der Anteil dieser Großanlagen an der 2012 installierten Nennleistung um 4%. Der in den vergangenen Jahren stetige Anstieg des Anteils an direkt angetriebenen Anlagen erreichte 2010 seinen Höchststand und fiel 2012 um fünf Prozentpunkte auf 59%, während der Anteil von Anlagen nach dem klassischem Antriebskonzept mit variabler Drehzahl, Getriebe und schnelllaufendem Generator auf 41% anstieg. Bei direkt angetriebenen Anlagen wird die Drehbewegung des Rotors ohne Getriebeübersetzung auf einen langsam laufenden Generator übertragen. WEA nach dem drehzahlfesten dänischen Konzept wurden seit 2005 in Deutschland nicht mehr installiert. Derzeit stehen in deutschen Gewässern 68 WEA mit 280 MW Leistung. Deutschland konzentriert sich bei der Realisierung der Offshore Windenergie vor allem auf Windparks mit großen Küstenentfernungen. Die Projekte werden hauptsächlich in über 15 m Wassertiefe und über 10 km Küstenentfernung geplant, um die Meeresumwelt im Nationalpark Wattenmeer nicht zu beeinträchtigen. Die geplanten Standorte für deutsche Offshore-Windparks unterscheiden sich diesbezüglich deutlich von den Standorten der bereits realisierten internationalen Offshore-Projekte. Insgesamt wurden 32 Windparks in Deutschland bis 94

Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013a)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Dezember 2012 genehmigt, 27 davon in der Nordsee und 5 in der Ostsee. Die deutschen Offshore-Anlagen stehen durchschnittlich in einer Küstenentfernung von 66 km und einer Wassertiefe von ca. 31 m und damit im weltweiten Vergleich am weitesten von der Küste entfernt.95 Die Windenergie an Land ist die treibende Kraft der Energiewende. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sie sich aus der Nische heraus zur heute führenden Erneuerbare-Energien-Technologie entwickelt. Eine Studie des Bundesverbandes Windenergie e.V. besagt, dass in Deutschland auf Basis der Geodaten knapp 8% der Landesfläche außerhalb von Wäldern und Schutzgebieten für die Windenergienutzung zur Verfügung stehen. Unter Einbeziehung von Wäldern und zusätzlichen Schutzgebieten ergeben sich 12,3% bzw. 22,4% nutzbare Fläche. Bei Nutzung von 2% der Fläche jedes Bundeslandes ergeben sich 198 GW installierbare Leistung. Das Flächenpotenzial ist in ganz Deutschland vorhanden und die Erträge liegen zwischen 1.600 und 4.996 Volllaststunden (Flächen mit geringeren Erträgen wurden ausgeschlossen), der Mittelwert beträgt 2.071 Volllaststunden. Daraus ergeben sich 390 TWh (potenzieller Energieertrag), das sind 65% des deutschen Bruttostromverbrauchs von 603 TWh im Jahr 2010.96 5.2.3. Wettbewerbsumfeld Der deutsche Markt für Windenergieanlagen wird von einer überschaubaren Anzahl von Akteuren dominiert. Die größten im Offshore-Bereich sind die Unternehmen Enercon, Vestas, REpower Systems, GE Energy und Nordex. Auch bei der installierten Neuleistung von 2.415 MW im Jahr 2012 spiegelt sich dieses Wettbewerbsumfeld wider. Mit 54,3% hat Enercon den größten Anteil. Mit deutlich geringeren Anteilen folgen die dänische Vestas (23,1%) und die deutsche REpower Systems (10,6%). Dahinter stehen weit abgeschlagen kleinere Anbieter wie beispielsweise Bard, Nordex, e.n.o. energy und Vensys.97 Tabelle 4: Key Player Windenergie

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

2.125

116.902

Vestas

789

1.061

REpower Systems

450

2.550

GE Energy

223

760

Nordex

Enercon

Quelle: Hoppenstedt (2012 ) / Wirtschaftswoche (2013c)

Im relativ kleinen Markt der Offshore-Anlagen sind die Unternehmen BARD Engineering und Siemens führend. Diese Unternehmen vereinen 76% der installierten Leistung und 81% der gebauten Anlagen auf sich. Dahinter folgen AREVA und REpower Systems. Bis 2010 stellten diese beiden Anlagenhersteller mit je 6 Anlagen im Park alpha ventus über 80% der in Deutschland installierten Offshore-Windleistung. Mittlerweile ist dieser Anteil auf 22% gesunken.98 Auf Seiten der Anbieter ist eine Zunahme des Wettbewerbsdrucks feststellbar. Der lange Zeit von deutschen Unternehmen dominierte Markt ist verstärkt ausländischer Konkurrenz ausgesetzt. So ist neben der zunehmenden Aktivität der dänischen Vestas, auch eine gesteigerte Aktivität ausländischer Investoren feststellbar. Im Jahr 2011 wurde REpower Systems, das drittgrößte Unternehmen auf dem Markt, vom indischen Windanlagenbauer Suzlon vollständig übernommen.99 Die drohende Gefahr des Preisdumpings, wie sie die Photovoltaikbranche aktuell erlebt, ist unter Experten umstritten. So vertritt der deutsche Bundesverband Windenergie die Auffassung, dass ein Preisdumping durch asiatische Hersteller aufgrund der hohen Qualitäts- und Leistungsansprüche auf dem deutschen Markt unmöglich sei. Tatsächlich konnten bislang keine nennenswerten Aktivitäten chinesischer Unternehmer auf dem Markt festgestellt werden. Dieser Auffassung widerspricht der TÜV Rheinland. Dieser unterstreicht zwar den technologischen Rückstand der Chinesen, betont aber die bereits heute vorhandene Wirtschaftlichkeit ihrer Produkte.100 Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik bestätigt diese unterschiedlichen Sichtweisen des Marktes und geht in mittlerer Frist von einem Markteintritt durch chinesische 95

Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013b) Bundesverband Windenergie e.V. (2012e) Wirtschaftswoche (2013c) 98 Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013b) 99 Bundesverband Windenergie e.V. (2012d); DEWI GmbH - Deutsches Windenergie Institut (2012); DEWI GmbH - Deutsches Windenergie Institut (2013) 100 Financial Times (2012) 96 97

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Unternehmen aus. Das Institut schätzt dabei jedoch ein, dass die deutschen Unternehmen aufgrund des technologischen Vorsprungs der Konkurrenz aus Asien gewachsen seien.101 5.2.4. Entwicklungstrends Insgesamt kommt es in Deutschland zu einer Leistungssteigerung der neu installierten Onshore-Windenergieanlagen. Derzeit erzeugen moderne Anlagen selbst im tiefen Binnenland 14 Mio. kWh Strom. Die deutschen Anlagenbauer sind auf dem Markt führend. Sämtliche Windenergieanlagen mit einer Leistung von mehr als 5 MW kommen aus deutscher Produktion. Verschiedene Hersteller entwickeln bereits die neueste Anlagengeneration mit etwa 10 MW Leistung. Da der norddeutsche Raum weitgehend durch Windenergienutzung erschlossen ist, können, dank dieser modernen Windenergietechnik, auch windärmere Regionen in Deutschland effizient genutzt werden. Aus diesem Grund werden allmählich auch süddeutsche Gebiete zur Windenergienutzung erschlossen.102 Doch auch ein Trend zu Schwachwindanlagen ist erkennbar. Der Bau von Windenergieanlagen in Deutschland beschränkt sich nicht auf bestimmte Anlagenmodelle. Es wird vielmehr das breit gefächerte Modellspektrum genutzt, das auf dem Markt zur Verfügung steht. Ziel ist es, den jeweiligen Anforderungen des Standorts gerecht zu werden. Der Schlüssel für neue Entwicklungen ist eine gut vernetzte, lebendige und heterogene Forschungslandschaft in Deutschland. Knapp 170 Institute an über 60 deutschen Hochschulen befassen sich mit der Windenergie. Daneben betreiben Hersteller und Zulieferer etwa 50 Entwicklungsstandorte, an denen sie auf Knowhow von über 100 Forschungsinstituten und Entwicklungsdienstleistern zählen können. In regionalen Clustern und Verbundforschungsprojekten ist die Branche bestens vernetzt. Seit Januar 2009 bündelt das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) die Windenergieforschung. Im IWES sind unter anderem die zwei Kompetenzzentren Rotorblatt und Maritime Strukturen und Anlagen aufgegangen, in denen viele führende Unternehmen der Windenergiebranche mitwirken. Auch das Kasseler Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET), das auf die Netzintegration von Windenergie spezialisiert ist, ist nun ins IWES integriert. Daneben hat das Institut Projektgruppen für Gründungs- und Tragwerkstrukturen sowie für Fluiddynamik an den Universitäten Hannover und Oldenburg. Eingebettet ist das neue Spitzencluster zudem ins Fraunhofer-Netzwerk Windenergie, an dem bundesweit acht Fraunhofer-Institute mitwirken. Durch diese Kooperationen und den Standort Bremerhaven ergeben sich enge Kontakte zu bestehenden Forschungsnetzwerken wie For Wind der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen oder FK-Wind, welches die Windenergie-Forschung koordiniert. Regionale Cluster haben sich in Schleswig-Holstein, in den Großräumen Berlin, Stuttgart und Ruhrgebiet gebildet. In Deutschland bleibt im Offshore-Bereich die optimistische Zielsetzung einer Leistung von 10 Gigawatt bis zum Jahre 2020 deutlich zurück. Zuletzt wurden mehrfach Projekte in der deutschen Nordsee gestoppt. Hauptgrund für diese Zurückhaltung vieler Investoren ist vor allem die nur langsam vorankommende Anbindung der Windenergieanlagen auf See an das bundesdeutsche Stromnetz, aber auch die Unsicherheit über die Perspektiven der Offshore-Windenergie in Deutschland.103 Diesem Verzug entgegenwirkend hat das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) im Januar 2012 die Seeanlagenverordnung novelliert. Ziel ist es, die Genehmigungsverfahren für Windparks zu beschleunigen. Statt der Einholung mehrerer Genehmigungen genügt seither die Durchführung eines einzigen Planfeststellungsverfahrens zum Bau von Windenergieanlagen. Zudem können das Bundesverkehrsministerium, das Bundesumweltministerium und das Bundeswirtschaftsministerium gemeinsam eine Reihenfolge der Antragsbearbeitung festlegen. Die Anträge werden gemäß der geplanten Terminierung der Netzanbindung, der Nähe zur Küste und der Anbindung zu Stromleitungen des jeweiligen Offshore Windparks priorisiert. Die Genehmigungsverfahren bleiben in Deutschland allerdings weiterhin sehr komplex, zeitund kostenintensiv. Der Offshore-Zukunft stehen Windkraftanlagenhersteller eher verhalten entgegen. Bislang sind die Kosten für den Bau und den Betrieb sowie technische Probleme und Risiken schwer absehbar. In Zukunft werden seitens der Hersteller für die Planfeststellungsverfahren trotz des politischen Willens noch höhere Kosten als bisher erwartet.104 Zudem stellt die Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen nach wie vor auch technisch eine hohe Herausforderung dar. Ein zentrales Thema ist hierbei die Verankerung der Anlagen im Boden. Bei dem bisherigen Verfahren, bei dem die Pfähle zwischen 30 und 40 Meter tief in den Boden gerammt werden, entstehen starke Schallemissionen, die die maritime Tierwelt teilweise erheblich schädigen. Deshalb ist es aus Naturschutzgründen unabdingbar, bei der Errichtung von OffshoreWindenergieanlagen Schalldämmungsmaßnahmen zu ergreifen oder aber das Gründungsverfahren so zu modifizieren, dass weniger Schall entsteht. Aus diesem Grund haben die Unternehmen Herrenknecht AG und Hochtief Solutions AG ein innovatives Verfahren unter dem Namen Offshore Foundation Drilling – OFD® entwickelt. Bei diesem Verfahren werden die 101

Tagesschau (2013) Energie innovativ (2012) Bundestag (2013) 104 Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013b); Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorschutz (2013d); Deutsche Energie-Agentur (2010) 102 103

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Gründungselemente senkrecht in den Boden gebohrt. Dieser vertikale Vortrieb durch Bohren ist deutlich leiser als das Einrammen der Piles. Auch können auf diese Weise Pfähle mit einem Durchmesser von über sechs Metern in den Boden eingebracht werden, was die Gründung von Anlagen mit kostengünstig herzustellenden Monopiles, also einem einzigen großen Pfahl, möglich macht. Der Pfahl wird von einer Hubinsel oder einem Installationsschiff gestützt und zunächst bis auf den Meeresboden abgesenkt. Kernelement der zum Bohren eingesetzten Offshore-Foundation-Drilling-Maschine ist ein computergesteuerter Fräsarm, der an der Rohrinnenwand des Pfahls verankert wird und den Boden direkt unterhalb des Piles ausfräst. Das dabei entstehende Wasser-Boden-Gemisch wird über eine Förderleitung nach oben gepumpt. Der Pfahl wird während des Bohrvorgangs kontinuierlich in das entstehende Loch nachgeführt, bis die erforderliche Tiefe erreicht ist. Abschließend kann die Bohrmaschine nach oben aus dem Pfahl herausgehoben werden. Nach einer vom BMU geförderten Machbarkeitsstudie und einem Projekt zur Ausarbeitung der Maschinentechnik folgen nun die Ausarbeitung im Detail sowie der Bau eines Prototyps. Nach mehreren Funktionstests an Land ist ein Nearshore-Test unter annähernden OffshoreBedingungen geplant. Das Bundesministerium für Umwelt (BMU) fördert die Arbeiten mit rund 6,3 Mio. Euro.105 Die deutsche Öffentlichkeit bleibt gegenüber der Windenergie weiterhin weitgehend positiv eingestellt. Trotz dieser Grundhaltung gibt es auch öffentliche Bedenken. Hervorzuheben ist vor allem die nachhaltige Veränderung des Landschaftsbildes durch die Höhe der Windenergieanlagen und die Bewegung der Rotoren. Auch Lichtreflexionen, das nächtliche Befeuern und Lärm werden häufig von der anwohnenden Bevölkerung als kritisch empfunden. Auch im Rahmen des Naturschutzes herrscht – wenn auch vergleichsweise milde - Kritik an den Anlagen. Insbesondere die Versiegelung des Bodens, die Beeinträchtigung von Vogelflugrouten oder Brände durch Blitzschlag werden in der Bevölkerung als problematisch angesehen. 5.2.5. Spezifische Besonderheiten Deutschland bietet stabile politische Rahmenbedingungen, die gerade bei kapitalintensiven und komplexen Projekten, wie es in der Windenergie der Fall ist, relevant sind, um Investoren die notwendige Sicherheit zu bieten. Das Konzept der Energiewende der deutschen Bundesregierung enthält spezifische Vorschriften, welche Windenergieprojekten eine finanzielle Unterstützung gewährleisten sollen. Besonders nennenswert ist dabei das Offshore Windenergieprogramm der KfW Förderbank, welches ein Kreditvolumen von insgesamt 5 Mrd. Euro zur Verfügung stellt. Damit eng in Verbindung stehend, bieten die im Jahr 2013 neu eingeführten Regelungen zum Stromnetz Anschluss für Offshore Windenergie im Rahmen des Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) zusätzliche Unterstützung. Insbesondere schaffen die neuen Regelungen Planungssicherheit und stärken das Vertrauen von Investoren entlang der Wertschöpfungskette.106 Besonders durch die stetig gestiegene Größe der Windenergieanlagen sind die Kosten für Strom aus Windenergie in den letzten dreißig Jahren stark gesunken. Bezieht man die externen Kosten in die Gestehungskosten mit ein - das heißt die gesamten Kosten eines Kraftwerkes über eine bestimmte Laufzeit inkl. Investitionen, Rohstoffe, Umweltauswirkungen und Betrieb - ist Windenergie bereits heute eine der günstigsten Stromquellen in Deutschland. Steigende Kosten für fossile Brennstoffe und der Handel mit CO2-Zertifikaten dürften konventionell hergestellten Strom in den nächsten Jahren weiter verteuern, wohingegen Strom aus Windenergieanlagen günstiger wird, da hier eine weitere Effizienzsteigerung zu erwarten ist. Die Stromerzeugungskosten sind abhängig vom Standort sowie der Größe der Windenergieanlage und liegen in Deutschland mit 5 bis 9 ct/kWh in der Höhe von neuen konventionellen Kraftwerken, die mit fossilen Energieträgern betrieben werden. Die Renditen von Windenergieanlagen liegen durchschnittlich bei 6% bis 10% vor Steuern. Für Offshore-Anlagen wird mittelfristig trotz höherer Installations- und Anschlusskosten eine bessere Wirtschaftlichkeit erwartet. Die Windverhältnisse und damit die Erträge auf der offenen See sind deutlich besser als an Land und die Anlagenhersteller gehen von einer längeren Laufzeit der Anlagen aufgrund geringerer Turbulenzen aus.107

5.3. WASSERKRAFT 5.3.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Wasser wird schon sehr lange vom Menschen genutzt, um Strom zu erzeugen. Es stellt die am längsten genutzte regenerative Energiequelle dar. Seit in Deutschland zunehmend Wert auf ökologischen Strom gelegt wird, rückt die Wasserkraft wieder in den Mittelpunkt. Trotzdem gilt die Wasserkraft, wegen ihrer über 100 jährigen Geschichte, in Deutschland bereits als eine gut erschlossene und fast vollständig ausgebaute regenerative Energiequelle. 105 106 107

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012c) Germany Trade & Invest (2012) Deutsche Energie-Agentur (2013a)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Obwohl es weltweit eine große Anzahl an Ländern gibt, die ihren Energiebedarf komplett oder zu großen Teilen aus Wasserkraftwerken deckt, waren es in Deutschland im Jahr 2012 nur 3,3% der gesamten Stromproduktion.108 In dem Bereich der regenerativen Energien nimmt die Wasserkraft jedoch eine viel bedeutendere Rolle ein. Ungefähr 15% der regenerativen Energien wird in Deutschland durch Wasserkraft gewonnen.109 Hierbei beschäftigte die Branche 2012 etwa 7200 Personen und produzierte ca. 20,7 Terrawattstunden Strom für den Endverbraucher. In Deutschland wird meist zwischen Großwasserkraftwerken, Kleinwasserkraftwerken und Pumpspeicherwerken unterschieden. Während reguläre Wasserkraftwerke direkt Strom erzeugen, werden Pumpspeicherwerke dazu genutzt, bereits vorhandenen Strom effizient und langfristig zu speichern. Als eine spezifische Gruppe der Wasserenergieanlagen gelten noch Strömungs- und Gezeitenkraftwerke. Mit ihnen soll die gewaltige Kraft der Meere für uns Menschen nutzbar gemacht werden. Diese beiden Wasserkraftwerkarten spielen in Deutschland jedoch nur eine verschwindend geringe Rolle. Deutschland mit seiner kleinen Meeresküste fehlt es an geeigneten geographischen Standorten. Zu geringe Wellenbewegung, keine starken Unterwasserströmungen und ein relativ sanfter Tidenhub machen Deutschland zu einem unattraktiven Standort für Meerwasserkraftanlagen. Etwas anders sieht es bei den klassischen, an Flüssen gelegenen, Fließwasserkraftanlagen aus. Es gibt zurzeit ca. 7.300 Kleinwasserkraftwerke mit einer Leistung unter 1.000 KWh sowie 354 Großwasserkraftwerke mit einer Leistung von mehr als 1.000 KWh in der Bundesrepublik Deutschland. Insgesamt werden etwa 90% der Gesamtproduktion in großen Kraftwerken erzeugt. Die meisten der Kraftwerke befinden sich im Süden oder im Westen der Bundesrepublik. Abbildung 9: Aufteilung des Marktes nach Kraftwerksgröße

30,0

25,0

26,5

26,0

25,2 23,9

23,0

20,0

Große Kraftwerke in TWh

15,0

Kleine Kraftwerke in TWh 10,0

5,0 2,6

2,6

2,8

3,0

3,2

0,0 2013

2014

2015

2016

2017

Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2012b)

Anders als viele andere der neuen Energieträger ist die Wasserkraft als grundlastfähig eingestuft. Das bedeutet, sie unterliegt keinen starken täglichen Schwankungen, wie zum Beispiel Solarenergie. Trotzdem ist der Markt für große Wasserkraftwerke gesättigt. Es fehlt an geeigneten Flüssen für neue Großkraftwerke. Für eine große Menge an Strom wird ein breiter und vor allem durchflussstarker Fluss oder Meeresarm benötigt. Fast alle der möglichen geografischen Standorte in Deutschland sind bereits seit langem belegt. Deswegen bezieht sich der aktuelle Trend im Markt für Großwasserwerke eher auf die Sanierung, Optimierung und Retrofitmaßnahmen von älteren, bereits vorhandenen Werken. Anders als bei den Großwasserwerken spielt der Markt neugebauter Kleinwasserwerke in Deutschland weiterhin eine große Rolle. Der gebirgige und flussreiche Süden bietet immer noch einige Möglichkeiten für neue Wasserwerke. Kleinwasserwerke können an fast jedem Fluss mit einer gewissen Mindestdurchflussmenge an Wasser gebaut werden. Viele Flüsse im Süden Deutschlands werden mit Wasser aus 108 109

BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013a) Renewable Energy Policy Network for the 21st Century e.V. (2006)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

schmelzenden Gletschern in den Alpen gespeist. Damit unterliegen ihre maximalen Durchflussmengen einer gewissen natürlichen, saisonalen Schwankung. Neuinvestitionen sind anfangs sehr teuer und aufwendig, jedoch zählen Wasserkraftwerke zu den beständigsten und am längsten genutzten Kraftwerken. Hierdurch ergeben sich extrem lange Abschreibungszeiträume und die anfängliche Investition amortisiert sich recht gut.110 Wasserkraft wirkt auf den ersten Blick zwar ökologisch sehr sinnvoll, jedoch gibt es auch hier eine gewisse Anzahl von Problemen. Jedes Wasserkraftwerk bedeutet einen großen Eingriff in das Ökosystem des Gewässers. Gerade die älteren Gebäude bilden eine unüberbrückbare Barriere für Fische und andere Wasserlebewesen.111 Um diese ganzen Nachteile auszugleichen müssen bei Neubauten viele verschiedenen Gesetze und Regelungen beachtet werden. Fischfreundliche Turbinen und durchflussstabilisierende Stauanlagen sind Möglichkeiten, die negativen Umwelteinflüsse in Grenzen zu halten. Seit 2010 gibt es in Deutschland ein neues Wasserrecht.112 Zusammen mit neuen strengen Umweltauflagen erfährt der Wasserkraftmarkt dadurch auch hohe Förderungen vom Bund.113 Vorreiter auf dem Gebiet der Förderung von Wasserkraft ist das Bundesland Baden-Württemberg. Hier werden Neuanschaffungen und Modernisierungen mit Zuschüssen belohnt und produzierter Strom wird mit einem festgelegten Preis abgenommen. Im Laufe der Geschichte hat sich gezeigt, dass Großwasserwerke sehr anfällig auf Hochwässer und Überschwemmungen reagieren. So entstehen bei Hochwässern und Überflutungen immer wieder schwerwiegende Schäden, wenn Wasser in Maschinen- und Turbinenräume eindringt. Nach dem Hochwasser 2002 mussten mehrere Wasserkraftanlagen vorübergehend abgeschaltet werden, um schwere Schäden zu vermeiden. Auf der anderen Seite bieten riesige Stauanlagen aber auch einen gewissen Hochwasserschutz und werden in Deutschland teilweise sogar verstärkt in diese Richtung modernisiert. Wie schon erwähnt haben auch Hochwasser immer wieder direkten Einfluss auf die Produktion. Wegen Hochwasser musste das drittgrößte Energieunternehmen Deutschlands, die ENBW, schon im März 2013 mehrere seiner Wasserkraftanlagen außer Betrieb nehmen. Ebenso waren die Wasserkraftwerke an Rhein und Neckar betroffen. Geographisch betrachtet, bietet Deutschland kein allzu großes Potenzial. Zwar verlaufen zahlreiche große Gewässer durch die Bundesrepublik, jedoch sind diese nicht zu 100% nutzbar. Naturschutz und dicht besiedelte Flussufer verhindern neue Staudämme. Zudem gibt es im deutschen Teil der Alpen keine großen Höhenunterschiede. Regenerative Energien sind vom Großteil der Bevölkerung prinzipiell erwünscht. Es gibt allerdings einige Wasserkraftgegner in Deutschland. Vor allem in Sachsen sind Bürgerinitiativen gegen die Veränderung von Fließgewässern aktiv. Sie fürchten massive Umweltschäden, sollten die geltenden Umweltauflagen nicht beachtet werden. Durch die relativ geringen Arbeitsplätze in der Branche haben die Mitarbeiter von Wasserkraftwerken keine starke Lobby. Die Zahl der Arbeitsplätze ist zudem rückläufig. Seit 2004 sind etwa 32% weniger Personen in der Branche beschäftigt. 2012 waren es Schätzungen zufolge nur noch 7.200 Arbeitsplätze. Erklärungen hierfür sind in den neuen technologischen Möglichkeiten zu finden. Brauchten alte Turbinen und Staudämme noch eine regelmäßige Wartung und Instandhaltung, können modernere und sanierte Anlagen wesentlich länger ohne Wartungen störungsfrei laufen. Hinzu kommt die Tatsache, dass Wasserkraft in Deutschland schon lange nicht mehr an Platz Eins unter den Ökostromproduzenten steht. Wind- oder Thermalenergie bieten momentan ein wesentlich höheres Wachstumspotenzial als das mehr oder weniger komplett ausgebaute Netzwerk deutscher Wasserwerke. Daher stecken viele große Energiekonzerne mehr Entwicklungsarbeit und Geld in die neuen Branchen, da dort eine schnellere Verbesserung der Energieproduktion gesehen wird. In Deutschland sind die meisten verbliebenen Arbeitsplätze in der Branche dem Mittelstand zuzuordnen. Viele kleine Betreiber besitzen nur ein einziges oder wenige Kleinkraftwerke.114 Die großen, produktionsstarken Wasserkraftwerke befinden sich entweder im Besitz von deutschen Energiekonzernen wie Vattenfall und RWE oder werden von den Stadtwerken deutscher Großstädte betrieben. Vorreiter sind hier die Stadtwerke München mit 12 eigenen Wasserkraft- und Pumpspeicherwerken.115 Bis jetzt sind allerdings keine weiteren großen Ausbauaktionen von Seiten der Energiegroßkonzerne geplant. Daran wird sich voraussichtlich auch in Zukunft nichts ändern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wasserkraft in Deutschland immer eine eher untergeordnete Rolle spielen wird, und zudem kein großes Wachstums- oder Ausbaupotenzial mehr zu erwarten ist. 5.3.2. Potenzial / Marktgröße Betrachtet man den deutschen Wasserkraftmarkt, so fällt schnell auf, dass eigentlich nur Bayern und Baden-Württemberg relevante Größen darstellen. Etwa 80% der aus Wasserkraft gewonnen Energie kommt aus Bayern und Baden-Württemberg. 110

Institut der Regenerativen Energiewirtschaft (2013) Deutsche Energie-Agentur (2013b) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013e) 113 Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013c) 114 Konrad-Adenauer-Stiftung (2013) 115 Stadtwerke München (2013) 111 112

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Neben den südlichen Bundesländern gelten nur noch das Rheinland und seine angrenzenden Flüsse als einer der Hauptenergielieferanten für Wasserkraft. Etwa 4.000 Wasserkraftwerke, die in das Energienetz einspeisen, wurden 2010 in Bayern gezählt. Laut dem Bayerischen Landesamt für Umwelt ist die Wasserkraft aktuell der zweitgrößte Energielieferant im Freistaat. Platz eins belegt nach wie vor die Kernenergie. Insgesamt 15% des öffentlichen Energiebedarfs in Bayern werden durch die Energie des Wassers gedeckt. Ausbaupläne aus dem Jahr 2010 sehen vor, dass das vorhandene Potenzial bis 2020 um etwa 10% gesteigert werden soll. Hier sieht das Bundesministerium für Umwelt das Potenzial der Wasserkraft ausgeschöpft. Betrachtet man das Linienpotenzial der deutschen Gewässer, ist es demnach realistisch gesehen nur noch möglich, den gesamtdeutschen Wasserkraftmarkt um etwa 10% zu vergrößern.116 Abbildung 10: Energie aus Wasserkraft 2003-2012

21,2 20

19,6

21,0

20,4

20,0

19,0

21,2

21,0 19,0 17,7

Energie aus Wasserkraft in Mrd. KWh

0 2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2012b)

Das Diagramm zeigt, dass in den letzten zehn Jahren die Energieproduktion der Wasserkraftwerke nur sehr schwach gestiegen ist. Die Wasserkraftbranche ist klein und besteht aus wenigen großen Kraftwerken. Fällt ein solches Kraftwerk wegen Sanierungsarbeiten oder Hochwasser aus, wird die Jahresgesamtproduktion schnell beeinflusst. Laut dem Bayerischen Landtag sind seit 1992 keine fallenden oder steigenden Trends erkennbar.117 Die Entwicklung der Wasserkraft in den kommenden Jahren entspricht jener, der vergangenen zehn Jahre. Wegen des steigenden Energiebedarfes in Deutschland, bleibt der Anteil der Wasserkraft trotz ihrer wachsenden Energieproduktion bei 2% des gesamten Energiemarktes in Deutschland. 5.3.3. Wettbewerbsumfeld Der deutsche Markt für Wasserkraft wird deutlich von den großen Wasserkraftwerken und ihren Betreibern dominiert. Über 90% des Stroms aus Wasserkraftanlagen werden in den großen Werken produziert. 2010 hat die deutsche Wasserkraftindustrie über 715 Mio. Euro erwirtschaftet. Hiervon verteilen sich etwa 60% (429 Mio. Euro) auf die vier Key Player im Markt. Laut der deutschen Agentur für Erneuerbare Energien sollen die Umsätze bis 2020 auf 1.279 Mio. Euro

116 117

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2010) Bayerisches Landesamt für Umwelt (2012)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

steigen. Dies kann erreicht werden, wenn alle vorhandenen Anlagen in Deutschland modernisier werden. Etwa 85% der jährlich gewonnen Energie werden von den vier großen Marktplayern produziert. Wegen der langen Geschichte und der Verflechtung ist der deutsche kaum vom europäischen Markt zu unterscheiden. Entwicklungstechnisch stellt Deutschland einen eher unattraktiven Markt in Europa dar. Daher haben ausländische Unternehmen wenig Interesse an einem Markteintritt in Deutschland. Tabelle 5: Key Player Wasserkraft .

UMSATZ IN MIO EURO

MITARBEITER

EnBW

19.200

20.098

Vattenfall GmbH

10.956

22.532

E.ON Kraftwerke

665

830

RWE Innogy

750

Quelle: Hoppenstedt (2012)

Die vier Key Player spiegeln exakt die vier größten Energieunternehmen Deutschlands wider. Vattenfall hat sogar seinen Ursprung in der Wasserkraft. Das Unternehmen wurde 1899 in Schweden gegründet. Ziel des Unternehmens war die Nutzung des Trollhätten-Wasserfalls in Västra Götalands län, Schweden. Schon seit ihrer Gründung mit Wasserkraftwerken betraut, führt das Unternehmen etwa seit 1980 die deutsche Wasseranlagenbranche an. Vattenfall betreibt die beiden größten und noch 2 weitere der Top 10 Wasserkraftwerke in Deutschland. Den Rest der Top 10 Kraftwerke verteilt sich auf RWE und E.ON. 5.3.4. Entwicklungstrends Es zeichnet sich bei der Wasserkraft eine Tendenz zur Dezentralisierung ab. Kleine Anlagen sind umweltverträglicher, benötigen keine langen Energietransportwege und sind schlussendlich auch kostengünstiger. Obwohl sich dieser Trend schon länger abzeichnet, wurden seit 2000 nur acht nennenswerte Projekte abgeschlossen. Hiervon leisten nur zwei mehr als 10 MWh.

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 11: Entwicklung der Wasserkraft seit 1997

Energie aus Wasserkraft in Mrd. KWh

0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (2012)

Der letzte wirklich große Neubau wurde 2003 mit dem Speicherpumpwerk Goldisthal verwirklicht. Mit einer maximalen Leistung von 1.000 MW ist das von der Vattenfall GmbH erbaute und betriebene Wasserkraftwerk aktuell das größte und effektivste Wasserkraftwerk in Deutschland. Das Ziel der Regierung in Deutschland ist ein Mix aus erneuerbaren Energien. Hierbei sind Wasserkraft, Geothermie und Biomasse als die Grundlastträger identifiziert worden. Sie liefern Strom ohne große Peaks. Bundesländer mit vielen Gewässern sind grundsätzlich wasserkraftfreundlich eingestellt. In Baden-Württemberg gibt es sogar einige spezielle Fördermaßnahmen für kleine oder private Wasserkraftwerke. 2012 wurde zudem die Bezuschussung für die Modernisierung von bestehenden Anlagen in Bezug auf ihre Umweltverträglichkeit angehoben.118 Im Osten, vor allem auf dem Gebiet der ehemaligen DDR, ist man traditionell gegen Wasserkraft und bevorzugt Windkraft. Dort hat man in den letzten 30 Jahren viele kleine Wasserkraftwerke geschlossen.119 Wie bei vielen neuen Energieprojekten ist es auch bei der Wasserkraft entscheidend bereits in frühen Phasen Bürgerbewegungen mit zu integrieren. In Sachsen hat sich gezeigt, dass entschlossene Bürger immer wieder Neubauaktionen verhindern und bereits vorhandene veraltete Anlagen haben schließen lassen. Neuanschaffungen sind sehr selten und mit Modernisierungen lassen sich keine großen Gewinne erzielen. Nüchtern betrachtet gibt es im Bereich der Wasserkraft keine wirklichen ökonomischen Gewinnmöglichkeiten. Ihre Stärken hat die Wasserkraft in Deutschland auf jeden Fall in der Beständigkeit und in der guten ökologischen Verträglichkeit bei Modernisierungen. Im Vergleich zu den neueren Technologien kann man bei der bewährten Wasserkraft Gefahren und Probleme für die Umwelt gut abschätzen und hat bereits bewährte Lösungen gefunden. Gravierende negative Langzeitfolgen von Wasserkraftwerken zur Produktion von elektrischer Energie in Deutschland haben sich in den letzten 130 Jahren nicht gezeigt. Interessant ist die technologische Seite. Eine Steigerung der Energieeffizienz von Wasserkraftanalagen um über 90% wurde bereits erreicht. Im Vergleich dazu bieten Solaranlagen im Spitzenfall nur 40% Energieeffizienz. Dennoch sind weiterhin Potenziale zur Effizienzsteigerung vorhanden. So werden die Kraftwerke immer kleiner, leistungsfähiger und es wird versucht die Anschaffungskosten zu reduzieren. Verschiedene Turbinenformen die wenig oder gar keine Staubauten mehr brauchen senken die Belastung für die Umwelt immer weiter. Mit sogenannten Strombojen ist es möglich den natürlichen Strom eines Flusses zu nutzen ohne landschaftliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Sie werden einfach mit einem Seil an beiden Ufern befestigt. Da die Boje fixiert ist, der Fluss aber um sie herum fließt beginnt sich der Rotor an ihrem Ende zu drehen. Dadurch 118 119

Die Welt (2013) Landesverband Bayern Wasserkraft (2009)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

kann recht einfach elektrische Energie produziert werden. Solche mobilen Kleinstwasserkraftwerke sind universell einsetzbar und bringen so gut wie keine Umweltbelastung mit sich. Wird die Boje dann noch mit einem Käfig aus selbstreinigenden Treibgutrechen ummantelt, ist sie das einzige Wasserkraftwerk das auch Hochwässer unbeschadet überstehen kann. In Bezug auf moderne Wasserkraftwerke kann festgestellt werden, dass auf überwiegend auf kleine, leistungseffiziente und umweltfreundliche Kraftwerke gesetzt wird.120 Unter umweltfreundlichen Gesichtspunkten stehen meistens die Fischfreundlichkeit sowie die Vermeidung von verlangsamten Fließgeschwindigkeiten im Vordergrund. Als zweiten starken Eingriff steht die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit. Bei Wasserkraftwerken wird die Energie aus der Strömung des Flusses gewonnen. Daher ist klar, dass die Geschwindigkeit des Flusses vor dem Kraftwerk höher ist als danach. Das Kraftwerk hat ja Geschwindigkeit in Strom umgewandelt. Dadurch kann es passieren, dass innerhalb von wenigen Jahren das Flussbett hinter dem Kraftwerk komplett seine Form ändert. Mit abnehmender Geschwindigkeit können zum Beispiel kleine Sandpartikel nicht mehr so weit mitgetragen werden. Daher versanden Flüsse häufig und werden ohne ständiges Entsanden immer flacher und breiter. Eine Kettenreaktion findet statt. Die Uferböschungen werden verschoben, Bäume und am Ufer stehende Häuser sind in Gefahr. Das Alles können Folgen eines unbedacht konstruierten Wasserkraftwerks sein. Aufgrund dieser Umweltschäden sind Wasserkraftwerke immer teurer geworden, da sie den strengen Umweltauflagen gerecht werden müssen. Der Blick in die Zukunft für Wasserkraftwerke in Deutschland ist ungewiss. Sicher spielt Wasserkraft weiterhin eine wichtige Rolle in der angestrebten Energiewende, geringe Wachstumschancen und steigende Umweltauflagen machen den Markt jedoch eher unattraktiv. 5.3.5. Spezifische Besonderheiten Chancen für Wasserkraft werden nicht mehr in der klassischen großen Energieerzeugung gesehen, sondern eher in der dezentralen kleinen und punktuellen Energieversorgung. Beispiele hierfür sind mittelständische Firmen und Fabrikanlagen mit Fließgewässern auf ihrem Grundstück. Hier können die weiter oben genannten Kleinstkraftwerke eingesetzt werden um in Kombination mit einem kleinen Generator direkt am Firmengelände umweltfreundlichen Strom zu erzeugen. Vorteile bestehen hierbei insbesondere in der direkten Verfügbarkeit.121

5.4. GEOTHERMIE 5.4.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber In den ersten 3 Kilometern der Erdkruste steckt genug Energie um den aktuellen Energieverbrauch der gesamten Menschheit für etwa 100.000 Jahre zu decken.122 Diese Aussage veranschaulicht die Rolle, die Geothermie in Zukunft weltweit und in Deutschland einnehmen wird. Geothermie ist die in Form von Erdwärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde.123 Dringt man von der Erdoberfläche aus in die Tiefe vor, findet man auf den ersten 100 m Tiefe Temperaturen von etwa 10-70°C. Anschließend steigt die Temperatur mit jeden weiteren 100 Metern, die man tiefer vordringt, im Durchschnitt um 3°C an. Diese Erdwärme kann mit verschiedenen technischen Verfahren zur Energiegewinnung genutzt werden.124 Die Nutzung von Erdwärme wird in zwei Themengebiete zusammengefasst. Der Erste Bereich befasst sich mit der Direktnutzung von thermaler Erdwärme. Dabei wird die aus dem Boden gewonnene Wärme gleich an Verbraucherhaushalte weitergeleitet. Aus technischer Sicht sind für solche Prozesse nur geringe Temperaturen von 40-70 Grad erforderlich. Diese Temperaturen können in Deutschland in Tiefen von 50-1500 Metern unter der Erdoberfläche erreicht werden.125 Mit geothermalen Mitteln können auch Gebäude gekühlt werden. In speziellen Wärmeumwandlern, ähnlich denen in einem Kühlschrank, werden Gase durch die geförderte Hitze zum Verdampfen gebracht. Kondensieren diese wieder, entziehen sie ihrer Umwelt Energie in Form von Wärme. Die so entstandene niedrige Temperatur kann nun dem Wärmekreislauf des Hauses zugeführt werden. Solche direkte Nutzung von Geothermalenergie wird in einigen Gebieten Deutschlands schon seit ca. 30 Jahren betrieben. Diese Förderart wird aufgrund ihrer relativ geringen Bohrtiefe oberflächennahe Geothermie genannt.

120

Umwelttechnik (2012) Unilever (2010) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2005a) 123 Verein Deutscher Ingenieure (2010a) 124 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013f) 125 Universität Kassel (2012) 121 122

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Im Gegensatz zur oberflächennahen Geothermie steht die tiefe Geothermie. Bei diesem Verfahren werden, je nach geographischen Eigenschaften und Besonderheiten, Bohrungen in bis zu 4500 Meter Tiefe getrieben. In diesen Tiefen der Erdkruste liegen wesentlich höhere Temperaturen vor.126 Diese Bohrtiefen sind für das zweite Themengebiet der Geothermie relevant, die Nutzung von Erdwärme zum Erzeugen von elektrischer Energie. In den Tiefen der Erde liegen großräumig wasserhaltige Bereiche vor. Die Nutzung des heißen Wassers zur Energie- und Wärmeproduktion wird hydrothermisches Verfahren genannt. Vorteile gegenüber fast allen anderen regenerativen Energien liegen besonders in den breiten geographischen Möglichkeiten zur hydrothermalen Energiegewinnung. Besonders im Bereich der Stromerzeugung werden derzeit die größten Ausbauchancen der Geothermie gesehen. Aktuell stammen nur 4% der genutzten Erdwärme aus tiefen geothermalen Förderanlagen. Tiefe Erdwärmeanlagen sind wirtschaftlich gesehen aktuell nur bedingt rentabel.127 Dieser, noch recht jungen, Methode zur Erzeugung von Energie wird eine wichtige Rolle bei dem Ersetzen von fossilen Brennstoffen zugeschrieben. Geothermie gilt zusammen mit Wasserkraft und Biomasse als grundlastfähig. Diese wichtige Eigenschaft bedeutet, dass mit Thermalenergie rund um die Uhr gleichmäßig Energie erzeugt werden kann. Während Wasserkraft und Biomasse geringen saisonalen Schwankungen unterworfen sind, kann bei Geothermie mit einer 100% konstanten Leistung gerechnet werden. Sie bildet somit die verlässlichste Quelle zur Deckung des Tagesgrundbedarfes. Im Jahr 2012 wurde in Deutschland mit Geothermie etwa 0,019 TWh Strom und 5,8 TWh Wärme zur Verfügung gestellt. Noch sind das nur etwas mehr als 0,5% der deutschen Energieproduktion, jedoch wächst die Branche der Geothermie schnell und beständig. Bereits 2014 wird die Geothermie den ältesten Lieferanten von Ökostrom, die Wasserkraft, überholt haben. Heiztechnisch stellt die geothermale Wärmegewinnung schon jetzt eine feste Größe dar, ca. 7% des Gesamtbedarfes wird durch sie gedeckt. Der Absatzmarkt von Erdwärme steckt immer noch in den Kinderschuhen. Die meisten Nutzer von Geothermie investieren in kleine Erdwärmepumpen, die direkt unter Privatimmobilien installiert werden. 2012 verkaufte RWE alleine etwa 60.000 Stück, im Jahr 2003 waren es nur 10.000. Die Umsätze von großen Anlagen wurden 2010 mit ca. 1,1 Mrd. Euro beziffert. Hierbei gingen 23% (253 Mio. Euro.) in den internationalen Exportmarkt. Die Politik bleibt nicht untätig und unterstützt neue Geothermie-Projekte mit massiven Fördergeldern. Etwa 1 Mrd. Euro wurden in der Bundesrepublik 2012 in Geothermie investiert. Hierbei wurden vor allem neue Anlagen und die Forschung unterstützt. Geothermie ist die einzige Sparte der erneuerbaren Energien, die keinen Rückgang bei den Fördergeldern zu verbuchen hatte. In dem direkten Vergleich zum Vorjahr stiegen die Fördermittel für Geothermie um ca. 11,6%. Insgesamt gliedert sich der Förderbereich in drei Abschnitte. Die Förderungen aus dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), aus dem Marktanreizprogramm und Gelder für Forschungsförderung. Die Einspeisevergütung beträgt seit August 2004 für eingespeiste Energie aus Erdwärme-Anlagen 15 Cent/kWh bis 5 MW, 14 Cent/kWh bis 10 MW, 9 Cent/kWh bis 20 MW und 7 Cent/kWh ab 20 MW über einen Zeitraum von mindestens 20 Jahren. Das Marktanreizprogramm wurde 2008 beschlossen und startete mit einem Gesamtkapital von 350 Mio. Euro. 2009 wurde das Programm um weitere 500 Mio. erhöht. Mit diesen Geldern sollen unter anderem 200 Euro je installiertem kW (max. 2 Mio. Euro), 375 bis 750 Euro pro Bohrtiefenmeter (ab 400 m bis Endtiefe) und bei plötzlichem auftauchendem Mehraufwand 50% des Aufwandes je Bohrung, max. 50% der Planungskosten (max. 1.250.00 Euro je Bohrung) gezahlt werden.128 Das Bundesministerium für Umwelt und Reaktorsicherheit stellt jährlich ein bestimmtes Kapital für Forschung und Entwicklung der erneuerbaren Energien zu Verfügung. Hiermit sollen hauptsächlich die Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energien durch Kostensenkung, der Ausbau der Technologieführerschaft Deutschlands, die umwelt- und naturverträgliche Weiterentwicklung der Technologien und der rasche Technologietransfer von der Forschung in den Markt gefördert werden. Im Jahr 2012 waren in der Geothermie Branche etwa 14.200 Personen beschäftigt. Die Anzahl der Beschäftigten teilt sich dabei wie folgt auf: 12.800 in der oberflächennahen Geothermie; 1.400 in der tiefen Geothermie. Auf dem Erdwärmemarkt sind noch keine großen Anbieter zu finden. Dies ist damit zu erklären, dass der aktuelle Trend noch bei kleinen privaten Erdwärmeanlagen liegt. Sie sind einfach zu installieren und brauchen keine großen, teuren Bohrungen. Ein Großteil der aktuell laufenden geothermalen Kraftwerke wurde zwischen 2007 und 2012 gebaut. Momentan sind 21 Kraftwerke in Betrieb. Weitere 18 Projekte sind noch in der Bauphase und 63 befinden sich in Planung. Das aktuell größte Kraftwerk in Deutschland ist die Erdwärmeanlage Unterhaching. Betreiber ist die Vattenfall Europe Renewables GmbH. In dem Werk können zurzeit ca. 3,3 MW Strom produziert werden. Bei einigen geplanten Kraftwerken sollen mit modernster Technologie bis zu 55MW erreicht werden.129 Geographisch gesehen, liegt Deutschland in einer sehr attraktiven Zone. Drei große Gebiete, die sich besonders für geothermale Nutzung eignen, befinden sich auf dem Bundesgebiet. Alle diese Gebiete haben gemein, dass dort in relativer geringer Tiefe eine große Menge geothermal aufgeheiztes Wasser vermutet wird, bzw. bereits gefunden wurde. Das 126

Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (2009a) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013g) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2008) 129 Bundesverband Geothermie (2013) 127 128

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Norddeutsche Becken erstreckt sich von Südniedersachsen bis unter die Nord- und Ostsee. Im Süden befindet sich das Nordalpine Molassebecken rund um München bis Friedrichshafen und die Süddeutsche Senke bei Nürnberg. Im Westen befinden sich geeignete Zonen am Rhein entlang des Oberrheingrabens und des Münsterbeckens. Diese Standorte begünstigen im besonderen Maße die hydrogeothermische Energiegewinnung. Neben der geringen Bohrtiefe ist auch die Wahrscheinlichkeit zu scheitern, d.h. es wird kein aufgeheiztes Wasser vorgefunden, sehr gering. Insgesamt sind in Deutschland mehr als 50% der gesamten Fläche für tiefe Geothermie geeignet. Dies Alles sind Faktoren die für zukünftige Neuinvestitionen entscheidend sind. 5.4.2. Potenzial / Marktgröße Das Bundesamt für Erneuerbare Energien schätzt, dass bis 2020 eine erzeugte Leistung von mehr als 3,8 TWh erreicht werden wird. 2013 liegt die Stromproduktion bei ca. 0,8 TWh. Des Weiteren soll die installierte Leistung auf 0,6 GW steigen, 2012 lag sie noch bei unter 0,1 GW. Die deutsche Agentur für Erneuerbare Energien rechnet bis 2015 mit einem Umsatzanstieg auf 1,2 bis etwa 2,3 Mrd. Euro, 2030 soll die Branche dann einen Umsatz von 1,9 bis 4 Mrd. Euro erwirtschaften.130 Hierbei wird ein Wachstum der Verkaufszahlen für kleine Wärmepumpen bis 2020 auf über 200.000 Stück pro Jahr vorhergesagt. Laut dem Marktforschungsinstitut trend:research befindet sich Deutschland auch europaweit in einer starken Position. Die Bundesrepublik ist für ausländische Experten ein attraktiver Markt, insbesondere wegen des bestehenden Förderrahmens der Bundesregierung. Die im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgeschriebene Einspeisevergütung, sowie weitere staatliche und private Förderungen fangen einige der bei Geothermie Projekten vorhandenen finanziellen Risiken auf.131 Auch die Beschäftigungszahlen steigen kontinuierlich. 2004 waren es nur knapp 1.800 in der gesamten Branche. 6 Jahre später waren es schon 13.300 Angestellte. Auf der Umsatzseite in Deutschland tut sich ebenfalls viel. 2010 wurden in Deutschland ca. 102 Mio. Euro von Herstellern geothermischer Kraftwerke erwirtschaftet. Laut dem Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie wird der Umsatz noch weiter steigen. 2030 wird mit einem Umsatzvolumen von bis zu 1.746 Mio. Euro gerechnet. Zur Entwicklung auf dem deutschen Markt gibt es vorab zu sagen, dass die Energiegewinnung durch Geothermie noch recht jung ist. Deshalb werden momentan nur sehr geringe Teile des deutschen Energiebedarfes durch geothermale Erzeugung gedeckt. Trotzdem sind rasante Wachstumszahlen in der Vergangenheit in allen Bereichen festzustellen. Bemerkenswert ist hierbei die Verteilung von wärmeerzeugender und stromerzeugender Geothermie. In GWh gemessen übertrifft die Wärmeerzeugung die Energieerzeugung um mehr als das 300-fache. Wesentliche Gründe sind hierbei die Kosten. Sind oberflächennahe geothermische Kraftwerke schon für unter 50.000 Euro zu realisieren, kosten energieerzeugende tiefe Geothermie Kraftwerke mehrere Millionen Euro. Zudem unterliegen oberflächennahe Anlagen wesentlich weniger staatlichen Auflagen und sie benötigen keine langwierigen, genehmigungspflichtigen Probesondierungen. Genauere Angaben zu den behördlichen Auflagen werden im Unterkapitel Spezifische Besonderheiten erläutert.

Tabelle 6: Wärme- und Energieerzeugung durch Geothermie

OBERFL. WÄRME IN GWH

TIEFE WÄRME IN GWH

ENERGIE IN GWH

2003

1.956

114

2004

2.086

114

0,2

2005

2.294

138

0,2

2006

2.762

160

0,4

2007

3.415

160

0,4

2008

4.168

206

17,6

2009

4.931

291

18,8

130 131

Agentur für Erneuerbare Energien (2012c) trend:research (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

2010

5.585

285

27,7

2011

6.297

307

18,8

Quelle: Statista (2013c)

Hauptproduzent von Erdwärme sind das südliche Bayern, der Süden und Südwesten von Baden-Württemberg, RheinlandPfalz und Hessen. Einige Anlagen befinden sich zudem in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern. Abbildung 12: Wärmeproduktion durch Geothermie

7.000 6.297 6.000

5.585 4.931

5.000 4.168 4.000 3.415

Tiefe Wärme in GWh

2.762

3.000

2.000

Oberfl.Wärme in GWh

1.956

2.086

2.294

1.000 114

114

138

160

206

291

285

307

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

0 Quelle: Statista (2013c)

Der Ausbau der tiefen Geothermie zur Stromerzeugung kam in Deutschland bislang nur sehr langsam voran. Die ersten größeren Kraftwerke konnten Ende 2007 / Anfang 2008 ans Netz gehen. Aktuell ist eine elektrische Leistung von etwa 7 MW installiert. Geothermie trägt 150 Mio. Kilowattstunden jährlich zur Stromversorgung bei. Die installierte Leistung wird sich bis zum Jahr 2020 vervielfachen und auf über 600 MW ansteigen, die erzeugte Strommenge wird dann knapp 4 TWh betragen.132 Die folgende Grafik zeigt die Entwicklung bis 2017. Schätzungen zu Folge wird bis 2017 etwa 2 TWh Strom erzeugt werden, bis 2020 findet also noch eine Verdopplung dieser Menge statt.

132

Agentur für Erneuerbare Energien (2009)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 13: Stromproduktion durch Geothermie

2,5

2 2

1,5

1,5 1,2 Tiefe Stromproduktion in TWh 1 0,8 0,6 0,5

0 2013

2014

2015

2016

2017

Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2012c)

5.4.3. Wettbewerbsumfeld Der Markt für Geothermie ist in Deutschland noch überschaubar. Aktuell werden ca. 102 Mio. Euro erwirtschaftet. Trotzdem wird auch der deutsche Geothermie Markt von einigen wenigen großen Unternehmen dominiert. Vor allem Firmen die bereits in anderen Segmenten der erneuerbaren Energie etabliert sind, treiben Forschung und Entwicklung voran. Dadurch geraten kleine regionale Unternehmen zunehmend unter großen Druck. Meist ist festzustellen, dass sich solche Unternehmen in marktinterne Nischen zurückziehen. Klassische Beispiele hierfür sind die vielen Hersteller für private Wärmepumpanlagen, Bodenuntersuchungen und Energieberatung. Die Marktkonkurrenz von ausländischen Firmen bewerten ausgewiesene Experten als eher gering. Geothermie erfordert immer stark lokal verankerte Kompetenzen, wobei die Wertschöpfung vor allem über die Bohrungen stattfindet. Aufgrund der stark strukturierten Genehmigungsverfahren und der Komplexität des Untergrundes können ausländische Firmen nicht so leicht auf den deutschen Markt drängen. Andererseits sind deutsche Unternehmen in diesem Bereich im Ausland sehr erfolgreich, sowohl bei der Vorerkundung wie auch beim Bohren, wie beispielsweise in der Schweiz und in Frankreich. Tabelle 7: Key Player Geothermie

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

Bosch Thermotechnik

2.987

13.100

Viessmann Werke

1.867

16.600

450

3.000

Stiebel Eltron

Quelle: Hoppenstedt (2013); Umsatz- und Mitarbeiterzahlen der Unternehmen beziehen sich nicht nur auf den deutschen Markt

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

5.4.4. Entwicklungstrends Was Entwicklungen angeht, hat die Branche der Geothermie in Deutschland und Weltweit noch viel vor sich. Da verstärkte Nutzung von Geothermie für die Stromerzeugung erst in den letzten 10 Jahren auftrat, sind Forschung und Entwicklung noch nicht weit vorangeschritten. Dort anzusetzen ist erklärtes Ziel der Bundesregierung. Neue Fördermaßnahmen und ein stetig wachsender Strom an Fördergeldern belegen dies. Aber nicht nur neue Gelder für große Kraftwerke werden bereitgestellt. Auch der Markt kleiner privater Erdwärmekraftwerke und die allgemeine Forschung werden unterstützt. Die Regierung schafft finanzielle Anreize und unterstützt Privatpersonen bei der Investition in kleine Erdwärmanlagen.133 Der soziale Trend, auf erneuerbare Energien zu setzten, lässt sich auch bei Geothermie klar erkennen. Erbrachte Leistungen von kleinen, privat genutzten Thermalwasserpumpen zeigen eine deutliche Tendenz nach oben. Waren es im Jahr 2000 etwa 1.581 GWh sind es im Jahr 2010 schon mehr als 5.300 GWh.134 Hierbei ist zu beobachten, dass Wärmepumpen nicht mehr nur bei Neubauten eine Rolle spielen. Gerade in den oben erwähnten vorteilhaften Gebieten sind eigene erdbezogenen Wärmepumpen Standard bei Neubauten. Mittlerweile sind rund 50% aller installierten Pumpen bei Sanierungsmaßnahmen nachgerüstet worden. Unabhängigkeit von großen Strom- und Wärmelieferanten, neue robuste Pumpen und immer günstigere Anlagen sind Gründe für die wachsende Beliebtheit der Pumpsysteme. Die nachfolgenden Investitionskosten für Wärmepumpenanlagen beinhalten die Gerätekosten, Kosten für die Wärmequellenerschließung sowie Kosten für Material und Montage. Die durchschnittlichen Investitionskosten liegen für Wärmepumpen bei rund 17.500 Euro im Neubau und 19.500 Euro bei Nachrüstungen. Der reine Gerätepreis hat dabei einen Anteil von etwa 50% an den Kosten.135 Das Geothermiezentrum Bochum, prognostiziert für 2015 insgesamt 940.000 private Pumpanlagen und für 2020 1,8 Mio. Anlagen deutschlandweit. Für 2020 werden Absatzzahlen von etwa 185.000 Wärmepumpanlagen pro Jahr erwartet. Aus technischer Sicht ist bei aktuellen Geothermieanlagen noch sehr viel Potenzial vorhanden. Das Bayerische Landesamt für Umwelt beziffert den Wirkungsgrad von modernen Hydrothermalkraftwerken mit nur 8% bis 13%, abhängig von der grundlegenden Fördertemperatur. Je höher die Temperatur, desto besser kann die geförderte Wärme in Strom umgewandelt werden. In der Effizienz steckt also noch gewaltiges Potenzial. Hauptverursacher für den großen Energieverlust ist die lange Zeit, die das Wasser braucht bis es nach oben in die Anlage gelangt ist. Hierbei verliert das Wasser sehr viel an Wärme an das kältere Umgebungsgestein. Eine bessere Isolierung ist aktuell zwar möglich, jedoch würde dies auch immer einen größeren Bohrlochdurchmesser benötigen und das ist finanziell gesehen ein zu hoher Mehraufwand. An dieser Stelle wird also eine effizientere Technik gesucht. Ein weiterer Zukunftstrend sind die so genannten Energiepfahlsysteme. Energiepfähle sind Fundamentteile, lange Eckpfähle von Gebäuden, ausgestattet mit integrierten Wärmetauschern. Das Besondere an Energiepfahlsystemen ist die ökologische und wirtschaftlich interessante Doppelnutzung von in der Erde versenkten Betonteilen für Fundamentierung und gleichzeitiger Wärme- oder Kälte Energiegewinnung.136 Grenzen für die geothermale Gewinnung von Energie und Wärme sind momentan nicht zu sehen. Da Deutschland geographisch noch viel Platz bietet und der Energiebedarf mit Sicherheit weiter steigen wird, wird auch auf lange Sicht kein Nachfrageeinbruch für die Geothermie Branche gesehen. Die Ressource Thermalenergie wird ebenfalls als unendlich angesehen, da der natürliche Zerfall radioaktiver Elemente in unserer Erde immer weitere Energie in Form von Erdwärme freisetzt. Geothermie bietet also große Chancen für die Zukunft.137 5.4.5. Spezifische Besonderheiten Auf der rechtlichen Seite gibt es in Deutschland einige Punkte zu beachten. Anders als in einigen Nachbarländern, wie England oder Portugal, gilt Erdwärme in Deutschland als ein Bodenschatz und fällt somit unter das Bergrecht. Ausnahme bildet hierbei die grundstückbezogene Wärmegewinnung aus oberflächennaher Geothermie. Bei privaten Wärmeförderbohrungen unter 100 Meter greifen die im Bergrecht geltenden Gesetze nicht. Hier muss trotzdem beachtet werden, dass unter Umständen grundwasserführende Erdschichten durchbohrt werden. Bei einem solchen Fall muss eine Erlaubnis der örtlichen Wasserbehörde vorliegen. Bei Tiefenbohrungen ab 100 Meter fallen die Aufsuchung (die Voruntersuchung) sowie die anschließende Ausbeutung (die eigentliche Wärmeförderung) unter das Bergrecht. Die Weiterverarbeitung des geförderten heißen Wassers jedoch nicht mehr. Sowohl für die Untersuchung, als auch die Bohrungen müssen Erlaubnis und Bewilligung getrennt von einer deutschen Bergbehörde eingeholt werden. Anschließend werden im Rahmen der Erlaubnis noch Umweltverträglichkeitsprüfungen (UVP) für alle Aktivitäten eingeholt. UVP sind bei Tiefen von mehr als 1.000 Meter Pflicht 133

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013d) Bundesregierung (2010) Internationales Geothermie-Zentrum (2012) 136 Energien-erneuerbar (2010) 137 scinexx - Das Wissensmagazin (2011) 134 135

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und können gegebenenfalls sogar von Dritten eingeklagt werden. Hier ist also besondere Vorsicht bei neuen Großinvestitionen geboten. Zusammengefasst sind die rechtlichen Schritte in Deutschland für die geothermale Wärme- und Energiegewinnung noch sehr langwierig, hinderlich und sicherlich auch optimierungsfähig.138 Geothermie besitzt zwei Vorteile, die sie von allen anderen Energieformen unterscheidet. Erdwärme ist prinzipiell überall auf dem Planeten verfügbar. Sie ist die Energie vor Ort. Gerade in Deutschland spielt diese Tatsache eine wichtige Rolle, da sich große, energieintensive Industriegebiete und geographisch besonders geeignete Regionen für geothermale Stromgewinnung überschneiden. Somit ist das Wachstum von Geothermie Kraftwerken nicht von dem langsamen und schleppenden Ausbau der Stromnetzwerke betroffen und begrenzt. Netzwerkprobleme sind immer wieder Gründe wieso sich z.B. Offshore-Windanlagen in Nord- und Ostsee nicht im großen Stil lohnen. Zusätzlich gibt es viele Umweltverbände in Deutschland, die sich gegen tausende Strommasten in der deutschen Natur wehren. Durch Vermeidung langer Leitungen spart man sich ebenso den reibungsbedingten Energieverlust. Somit kann Energie dort produziert werden, wo sie gebraucht wird. Der zweite Grund ist die bereits erwähnte Grundlastfähigkeit und die nicht vorhandenen saisonalen/täglichen Schwankungen in der Produktion.139 Dies macht sie bereits jetzt zu einem beliebten Stromlieferanten von Großindustrieanlagen die ihre Produktion 24 Stunden am Tag laufen haben. Dieser Grund ist besonders wichtig, da Deutschland viele solcher großen Industrieparks besitzt. Ob ein Geothermie Projekt wirtschaftlich rentabel ist, hängt von vielen Faktoren ab. Anders als bei herkömmlichen fossilen Energieträgern fallen bei Geothermie Projekten hohe Anfangskosten an, die Folgekosten halten sich jedoch in Grenzen. Wichtig ist bei jedem Neubau einer geothermalen Anlage die Voraberkundung des geeigneten Standorts. In Deutschland werden daher per Gesetz angeordnete geologische Messungen vorgenommen die in einer Probebohrung münden. Hierbei liegt das eigentliche Risiko der Investition. Bohrungen in Tiefen von mehr als 1.000 Meter sind extrem kostenintensiv. Das Bundesministerium für Umwelt und Reaktorsicherheit schätzt, dass jeder Bohrtiefenmeter auf deutschem Boden zwischen 1.000 und 2.000 Euro kostet. Anschließend zeigt sich dann in welcher Tiefe, bzw. ob überhaupt aufgeheiztes Thermalwasser gefunden wird. Um dieses wirtschaftliche Risiko zu senken, gibt es mittlerweile auch spezielle Bohrversicherungen in Deutschland. Ist einmal Wasser gefunden kann die Probebohrung erweitert und direkt als ein Förderweg genutzt werden. Damit das erkaltete Wasser wieder zurück ins Erdenreich gepumpt werden kann ist dann eine ca. 1 Kilometer entfernte Rückleitung notwendig. Diese Rückleitung sollte ebenso tief sein wie die Förderleitung. Insgesamt nehmen die Bohrungen in der Preiskalkulation etwa 70% der gesamten Summe ein. Sind die Bohrungen fertig gestellt, folgen nur noch geringe Kosten für Konversionsanlage, Förderpumpe und den Thermalwasserkreislauf. Damit eine solche Förderanlage wirtschaftlich gut ausgenutzt werden kann, empfiehlt sich sowohl Strom als auch Wärme zu produzieren.140 Der später zu erwartende Gewinn setzt sich dann aus den Faktoren Umfang und Preis der absetzbaren Wärme und dem Erlös für den in das Netz der öffentlichen Versorgung eingespeisten Strom zusammen. Der Preis für die Wärme bestimmt sich durch regionale Marktgegebenheiten. Der Gewinn für den Strom ist mit gewissen Beträgen im EEG festgelegt. Zusätzlich zu den Förderungen werden noch Tilgungszuschüsse gezahlt. Investitionskosten für die Errichtung oder Erweiterung von Anlagen zur ausschließlich thermischen Nutzung der Tiefen Geothermie werden mit 103 Euro je kW installierte Nennwärmeleistung gefördert. Die maximale Fördersumme je Anlage beträgt 1 Mio. Euro. Tilgungszuschüsse werden ebenfalls für zu errichtende oder zu erweiternde Fernwärmenetze im Rahmen geförderter Anlagenprojekte gewährt. Dabei sind mindestens 50% der Wärmeeinspeisung auf Basis regenerativer Energien zu erzeugen. Beträgt der Wärmeabsatz mindestens 3 MWh pro Jahr und Meter Trassenlänge, kann ein Zuschuss von 100 Euro je Meter Trassenlänge mit einer Summe von maximal 150 000 Euro gewährt werden. Bei nur 1,5 MWh pro Jahr und Meter Trassenlänge halbiert sich der Zuschuss. Steht die Investition in Verbindung mit der Errichtung einer Geothermie-Anlage beträgt die maximale Fördersumme 550 000 Euro. Der Finanzierungsanteil kann bis zu 100% der förderfähigen Nettoinvestition betragen. In der Regel liegt der Kredithöchstbetrag bei 5 Mio. Euro.141

138

Internationales Geothermie-Zentrum (2010) Energien-erneuerbar (2013) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013h) 141 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2007a) 139 140

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

5.5. BIOGAS / BIOMASSE 5.5.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Biomasse ist unter den erneuerbaren Technologien einer der bedeutendsten Energieträger in Deutschland. Dabei ist die Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien wie Biomasse keine Erfindung der heutigen Zeit. In Form von Holz ist Biomasse der älteste von Menschen genutzte Energieträger und macht insgesamt rund 10% des globalen Primärenergiebedarfs aus. Im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man unter Biomasse „die Gesamtmasse der in einem Lebensraum vorhandenen Lebewesen […], also alle Stoffe organischer Herkunft“.142 Der Anwendungsbereich von Biomasse ist extrem vielseitig. Dies liegt vor allem an der Vielzahl der Stoffe, die unter die Bezeichnung Biomasse und deren breiten Anwendungsbereich fallen. Doch Biomasse ist nicht gleich Biomasse. Der Begriff der Biomasse lässt sich anhand des Kriteriums Herkunft differenzieren. Nach § 2 der Biomasseverordnung (BiomasseV) gilt: „Biomasse im Sinne dieser Verordnung sind Energieträger aus Phyto- und Zoomasse. Dazu zählen auch aus Phyto- und Zoomasse resultierende Folge- und Nebenprodukte, Rückstände und Abfälle, deren Energiegehalt aus Phyto- und Zoomasse stammt.“143 Aufgrund der Vielzahl an verschiedenen Energieträgern pflanzlicher oder tierischer Herkunft144, kann der Output unterschiedliche Formen annehmen. Die marktüblichen Bioenergieträger können in drei verschiedenen Aggregatszuständen vorliegen: Fest, flüssig und gasförmig. Die gasförmige Biomasse (Biomethan) findet zum großen Teil Anwendung bei der Wärme- und Stromerzeugung durch Verbrennung, aber auch als Beimischung zu herkömmlichem Erdgas. Neuerdings wird Biomethan aber auch als mögliche Alternative zu fossilem Erdgas als Fahrzeug-Kraftstoff gesehen. Die flüssige Biomasse (Biodiesel, Bioethanol) kann als Bioheizöl oder als Alternative zu den herkömmlichen Kraftstoffen, u.a. mit Beimischung in Otto-Kraftstoffen Verwendung finden (Beispiel seit 2011: E10). Feste Biomasse findet Verwendung durch Verbrennung zur Wärme-/ Stromgewinnung. Entsprechend vielfältig sind die Anwendungsbereiche der einzelnen Produkte.145 In Deutschland deckte die gesamte Bioenergie im Jahr 2011 eine bereitgestellte Endenergie von 202,7 TWh ab. Das ergibt rund 8,2% des gesamten Endenergieverbrauchs von 2.415 TWh in Deutschland. Damit würde die Bioenergie rund zwei Drittel der durch erneuerbaren Energien bereitgestellten Endenergie (300,9 TWh) abdecken.146 Der deutsche Bioenergiemarkt wird von vielen Akteuren beeinflusst. Er teilt sich auf in die Bereiche Strom, Wärme und Kraftstoff. Zusätzlich lassen sich die einzelnen Akteure in die verschiedenen Stufen der Wertschöpfungskette eingliedern. Dabei besteht der Markt aus Anbietern von Komplettlösungen, reinen Anlagenbauern, Lieferanten sowie Support und Instandhaltung. Die Größe der Marktakteure reicht damit von kleineren landwirtschaftlichen Betrieben, die in der Nutzung der Bioenergie (z.B. durch neuartige Verwendung von Nutzpflanzen) eine neue wirtschaftliche Chance sehen, bis zu größeren Komplettanbietern, die die gesamte Breite der Wertschöpfungskette abdecken. Insgesamt ist der Markt der Bioenergie in Deutschland sehr weit fortgeschritten und deutsche Unternehmen haben auch innerhalb Europas eine Vorreiterrolle eingenommen. Auf der Nachfrageseite stellt die Bioenergie als flexibler und vielseitiger Energieträger eine echte Alternative zur konventionellen Strom- oder Wärmeversorgung dar. Beispielsweise ist die Bioenergie im Wärmesektor bereits für gut 9% der gesamten Wärmebereitstellung und sogar 92% der gesamten erneuerbaren Wärmeerzeugung in Deutschland verantwortlich. Allein dadurch werden jedes Jahr TreibhausgasEmissionen von gut 36 Mio. Tonnen eingespart. Als moderner und produktiver Wirtschaftszweig stellt sich die Land- und Forstwirtschaft am Standort Deutschland der Herausforderung, Erträge nachhaltig zu steigern, ohne dabei in nennenswertem Umfang neue Agrarflächen erschließen zu können. Die ihr zur Verfügung stehenden Flächen werden intelligent und nachhaltig genutzt und tragen dazu bei, schutzwürdige Naturräume zu schonen. Knapp die Hälfte der Bundesrepublik wird landwirtschaftlich genutzt - zuletzt betrug die genutzte Agrarfläche rund 16,8 Mio. Hektar. Der wichtigste nachwachsende Rohstoff in Deutschland ist Holz. Im Jahr 2008 wurden 54,7 Mio. Festmeter Holz energetisch genutzt. Fast die Hälfte davon wurde in Privathaushalten sowie in Biomasseheizwerken (BMHW) und Biomasseheizkraftwerken (BMHKW) genutzt. Die zweitwichtigste Ressource für nachwachsende Rohstoffe in Deutschland ist die Landwirtschaft. Im Jahr 2012 steigerte sich die landwirtschaftliche Anbaufläche für nachwachsende Rohstoffe um etwa 3,3% (etwa 2,53 Mio. Hektar). Dabei waren mit 2,13 Mio. Hektar ungefähr 84,1% der Fläche für die energetische Nutzung (Energiepflanzen) vorgesehen. Die gesamte installierte Leistung an Biomasseund Biogasanlagen in Deutschland in den einzelnen Bundesländern wird in der nächsten Abbildung dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass im Bereich der Biomasse hinsichtlich der installierten Leistung die Bundesländer Bayern (1.066 MW), Niedersachsen (988 MW), Baden-Württemberg (625 MW) und Nordrhein-Westfalen (576 MW) führend in Deutschland sind. Beim Biogas liegt Niedersachsen (743 MW) vor Bayern (674 MW) und Schleswig-Holstein (261 MW). 142

Fachagentur nachwachsender Rohstoffe e.V. (2012a) § 2 Biomasseverordnung (BiomasseV) Einen Überblick über anerkannte und nicht anerkannte Biomasse gibt § 2 und § 3 der BiomasseV. 145 Deutschlands Informationsportal zu Erneuerbare Energien (2013a) 146 Bundesverband BioEnergie e.V. (2012a) 143 144

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 14: Installierte Leistung Biomasse / Biogas in Deutschland Installierte Leistung Biomasse (el) ohne Abfall (2011)

Installierte Leistung (el) Biogas (2011)

312 MW(el) SH

261 MW(el) SH MV 280 MW(el)

33 MW(el) HH

MV 164 MW(el)

1 MW(el) HH

7 MW(el)

7 MW(el) 24 MW(el) NI

0 MW(el) NI

988 MW(el) ST

743 MW(el)

BB 368 MW(el)

353 MW(el)

125 MW(el)

576 MW(el) 176 MW(el)

215 MW(el)

61 MW(el)

224 MW(el)

252 MW(el)

TH 102 MW(el)

92 MW(el)

142 MW(el)

48 MW(el)

RP SL 13 MW(el)

BB 158 MW(el)

1.066 MW(el) 625 MW(el) BW

Installierte Leistung (el) Biomasse ohne Abfall

RP SL 4 MW(el)

674 MW(el) 256 MW(el) BW

Installierte Leistung (el) Biogas

Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2013)

Auf dem Markt für erneuerbare Energien gibt es in Deutschland aus politscher und rechtlicher Sicht strenge Vorgaben und Richtlinien, welche die zukünftige Entwicklung der Branche für Bioenergie beeinflussen werden. Die wichtigsten Vorgaben im Bereich Biokraftstoff sind in der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung (Biokraft-NachV) geregelt. Das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) und die Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) sorgen für eine nachhaltige Förderung der Bioenergie in allen Bereichen. In der Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse (BiomasseV) und im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) werden Vorgaben zur Stromgewinnungen aus Biomasse gemacht. Die Vorgaben im Bereich der Wärmegewinnung finden sich im Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG).147 Um eine sozial und umweltverträgliche Produktion von Energieträgern sicherzustellen, muss überprüft werden, inwiefern der Biomasseanbau verträglich bleibt. Die Nutzung von Abfällen und Reststoffen ist hier der Verwendung von Nutzpflanzen und der Rodung von Wäldern vorzuziehen. Im schlimmsten Fall würde dabei mehr CO2 freigesetzt werden, als durch den Stoffwechselprozess der Wälder eingespart werden würde. Durch die verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energien ergeben sich für die Landwirtschaft und den gesamten Standort Deutschland einige Vorteile. Durch den Ausbau von erneuerbaren Energien kann in Deutschland eine unabhängige Energiebereitstellung gewährleistet werden. Zusätzlich sorgt der Ausbau für mehr Sicherheit innerhalb der Branche der Landwirtschaft aufgrund von Diversifikationsvorteilen. 5.5.2. Potenzial / Marktgröße Im Jahr 2012 betrug der Marktanteil der Bioenergie in Deutschland am Endenergieverbrauch 8,2%, 6,9% am Stromverbrauch, 9,5% am Wärmeverbrauch und 5,5% am Kraftstoffverbrauch.148 Die große Bedeutung der Bioenergie lässt sich auch an der Entwicklung des Marktes erkennen. Die jährliche Wachstumsrate beträgt in etwa 4,2%. Die Bioenergie das Multitalent für eine nachhaltige und effiziente Strom-, Wärme- und Kraftstofferzeugung soll bis 2030 mit einem Marktanteil von mindestens 15% eine unverzichtbare Rolle im Energiemix der Zukunft einnehmen.149 Hatte die Biomasse 2005 noch einen Anteil von 3,2% an der Primärenergie, so stieg dieser Wert bis zum Jahr 2011 auf 7,2% bei einem Umsatz von 12,85 Mio. Euro. Seit 2005 hat sich dieser Umsatz mehr als verdoppelt, die CO2-Einsparungen liegen mittlerweile bei über 67 Mio. Tonnen. Tabelle 8: Marktentwicklung Biomasse

PRIMÄRENERGIEANTEIL 147 148 149

UMSATZ IN MIO. EURO

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (2012b) Deutschlands Informationsportal zu Erneuerbare Energien (2012) Bundesverband BioEnergie e.V. (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

CO2 -EINSPARUNG IN MIO. T

2005

3,2%

6,4

34,1

2006

4,2%

9,1

45,4

2007

4,9%

10,0

53,7

2008

5,3%

10,7

57,2

2009

6,2%

11,4

58,4

2010

6,8%

10,7

65,5

2011

7,2%

12,1

67,3

2012

k.A.

12,9

67,3

Quelle: Bundesverband BioEnergie e.V. (2013)

Differenziert nach den einzelnen Sektoren Strom, Wärme und Kraftstoff zeigt sich vor allem beim Strom ein enormes Wachstum über die letzten Jahre (siehe folgende Tabelle). Von 2005 auf 2011 stieg die produzierte Menge um über 160% (auf 36,9 TWh). Bei Wärme waren es ca. 75% und beim Kraftstoff immerhin noch 49%. Im Kraftstoffbereich erlebte die Bioenergie im Jahr 2007 ihren Höhepunkt, ging seitdem allerdings wieder etwas zurück und lag im Vorjahr bei 33,7 TWh. Der Bundesverband Bioenergie e.V. (BBE) fordert daher, die Biokraftstoffe als unverzichtbaren Bestandteil einer nachhaltigen Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie in den Verkehrsbereich miteinzubeziehen. Der Verband sieht hier vor allem die Politik in der Pflicht, nachhaltige und effiziente Ausbauziele für Biokraftstoffe fortzuführen.150 Eine Benachteiligung konventioneller Biokraftstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie z.B. Biodiesel, Bioethanol und Biomethan dürfe es demnach nicht geben. Tabelle 9: Marktentwicklung nach Sektoren

STROM IN TWH

WÄRME IN TWH

KRAFTSTOFF IN TWH

2005

14,1

72,2

22,6

2006

18,0

79,7

40,0

2007

22,8

84,0

45,2

2008

27,8

102,1

36,7

2009

30,5

100,8

33,8

2010

34,2

133,9

35,9

2011

36,9

126,5

33,7

Quelle: Bundesverband BioEnergie e.V. (2013)

Gerade im Strommarkt kann die Bioenergie zukünftig auf Grund ihrer Flexibilität und Speicherbarkeit eine neue Rolle einnehmen. Strom, der aus Biogasanlagen und Biomasseheizkraftwerken gewonnen wird, könnte die Stabilität einer erneuerbaren Stromversorgung sichern. Bei derartig anwachsenden Anteilen des Stroms aus Wind- und Solarenergie bestehe die wichtige Rolle der Bioenergie vor allem darin, die stark schwankende Einspeisung der anderen Energielieferanten auszugleichen und das Netz stabil zu halten. Denn Biomasse hat im Vergleich zu den anderen Energielieferanten den großen Vorteil der ständigen Verfügbarkeit. Der Biomasse-Strom sollte vorrangig zusammen mit der Wärmeenergie erzeugt werden und dabei die Netzsicherheit, Regelenergie, Bedarfsgerechtigkeit und auch gesicherte Kapazität liefern. Dafür sind im EEG 2.0 weitere Reglementierungen für Vergütungs- und Finanzierungsmodelle notwendig, die diese Investitionen anreizen und absichern. Auch für die anstehende Bundestagswahl im Herbst 2013 erwartet der BBE seitens der Politik daher ein klares Bekenntnis zur Bioenergie und ein Festhalten an den Ausbauzielen. Für den Wärmemarkt fordert der BBE innerhalb der nächsten Legislaturperiode neue Ziele, sowie verbindliche Vereinbarungen und Maßnahmen zum Ausbau des erneuerbaren 150

Der BBE wendet sich in diesem Zusammenhang gegen das Vorhaben der Europäischen Kommission vom Oktober 2012, welches einen Stopp der Nutzung von Biokraftstoffen beinhaltet

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Wärmemarktes festzulegen.151 Eine innovative Biowärmenutzung würde den Klimaschutz und die Energiewende gleichermaßen unterstützen. Beispiele hierfür sind emissionsarme Holzpelletkessel oder Biomassekleinfeuerungsanlagen. Diese Einzellösungen könnten außerdem, neben leitungsgebundenen Nah- und Fernwärme-Versorgungen mit hocheffizienten Biomasseheizkraftwerken, auch bedarfsgerechte Stromlieferanten darstellen. Ein Austausch der alten und ineffizienten Heizsysteme durch die neuen Versorgungssysteme wäre ein erster Schritt um dem Modernisierungsstau in bundesdeutschen Heizungskellern entgegenzuwirken. Daher sind für die kommende Legislaturperiode weitere politische Maßnahmen auf dem Wärmemarkt zu erwarten. Sinnvolle Maßnahmen sind beispielsweise eine Novellierung des EEWärmeG, ein neues Steuerabschreibungsmodell für erneuerbare Heizungssysteme oder eine Fortführung und Absicherung des MAPInvestitionsförderprogramms (Marktanreizprogramm).152 Das für eine energetische Nutzung zur Verfügung stehende Biomassepotenzial hängt von einer Vielzahl unterschiedlicher, sich stetig verändernden Einflussfaktoren ab. Das insgesamt vorhandene, theoretische Biomassepotenzial ist nicht identisch mit dem wirtschaftlich verfügbaren Potenzial. Allein aufgrund der geografischen Lage ist nicht jede Biomasse erschließbar. Es müssen Flächen/Biomassen für den Nahrungsmittelanbau, für den Umwelt- und Naturschutz usw. abgezogen werden. Aussagen zu zukünftig verfügbaren Biomassemengen sind aufgrund der vielen Einflussgrößen mit großen Unsicherheiten behaftet. Eine regelmäßige Überprüfung der Parameter ist somit notwendig. In Deutschland wurden laut einer Erhebung der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) im Jahr 2012 ca. 2,53 Mio. Hektar Anbaufläche für nachwachsende Rohstoffe genutzt.153 Das entspricht gut 18% der deutschen Ackerflächen. Schätzungen zu Folge kann diese Fläche bis 2030 auf ca. 4 Mio. Hektar fast verdoppelt werden, ohne dabei in Konkurrenz zu anderen Nutzungsarten der Böden, wie z.B. dem Nahrungsmittelanbau, zu treten. Die Agentur für Erneuerbare Energien schätzt, dass sich durch die Biomasse mehr als 40% des derzeitigen Energiebedarfs mit Energiepflanzen decken lassen könnte. Weitere 10% würden sich durch die energetische Nutzung biogener Reststoffe abdecken lassen. Eine echte Energiewende im Wärmemarkt sei leider in der Vergangenheit nicht festzustellen gewesen, kritisiert der BBE. Als Gründe seien hier insbesondere die nicht stattgefundene Novellierung des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) und das zwischen Bund und Länder gescheiterte Steuerabschreibungsmodell für innovative erneuerbare Heizsysteme zu nennen.154 Betrachtet man die prognostizierte Marktentwicklung in den Segmenten Stromverbrauch, Kraftstoff und Wärme so ist, wie bereits beschrieben, ein deutlicher Anstieg bis 2020 zu erkennen. Besonders stark ausgeprägt ist dieser mit über 18% vom Jahr 2013 auf das Jahr 2017 im Bereich Strom. Aber auch bei Kraftstoff (25,7%) und Wärme (17,4%) wird Biomasse/Biogas weiter stark an Bedeutung gewinnen.

151

Bundesverband BioEnergie e.V. (2013) Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2012) Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2012) 154 Bundesverband BioEnergie e.V. (2013) 152 153

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 15: Marktentwicklung nach Sektoren in TWh/Jahr

160

140

115

120

125

120

135

130

100

88 80

Strom Kraftstoff

Wärme

47 40

2013

2014

2015

2016

2017

Quelle: Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (2009b)

5.5.3. Wettbewerbsumfeld Laut dem Deutschen Biomasse Forschungszentrum sind die bestehenden und erwarteten Konkurrenzfelder die Anbaufläche, Biomasse und die Bioenergieträger. Auf der vertikalen Ebene gibt es Unternehmen, die miteinander kooperieren und gemeinsam an der Wertschöpfung eines Produktes arbeiten. Aber dennoch lässt sich in der Branche immer häufiger die Tendenz zum Entwicklungsprinzip Alles aus einer Hand beobachten. Im horizontalen Verhältnis gibt es stärkere Konkurrenz.155 Unter den Biogasanbietern gibt es aktuell 200 Unternehmen, die einen Biogastarif im Angebot haben. Von den Gasanbietern liefern 128 Unternehmen nur regional, wobei die restlichen 72 Wettbewerber überregional anbieten. 10 Gasanbieter bieten ihr Angebot bundesweit an. Die Rivalität innerhalb der Biogas-Branche wird zudem verschärft, wenn Kunden die Möglichkeit haben auf Nicht-Bio-Angebote zurückzugreifen, obwohl Biogas oftmals günstiger ist als die Belieferung mit herkömmlichem Erdgas. Insgesamt wird die aktuelle Geschäfts- und Vermarktungslage für Biogas von den Branchenakteuren gegenüber Juni 2012 als leicht verbessert eingeschätzt156. Die Bioenergie-Branche ist, auch weil sie die komplette Vielfalt der energiewirtschaftlichen Erzeugung abdeckt, sehr breit gefächert. Dementsprechend weist sie ein breites Herstellungs- bzw. Produktionsangebot an Anlagentechniken und Dienstleistungen auf. Da sich bisher noch keine einheitliche technische Lösung etabliert hat, ergeben sich in dieser Hinsicht Möglichkeiten für einen Einstieg in die Branche. Andererseits ist die Konkurrenz aufgrund der großen Anbieterzahl sehr groß, so dass es neue Mitbewerber schwer haben, sich mit den etablierten Unternehmen erfolgreich zu messen.157 Die folgende Tabelle zeigt die Key Player im Markt.

Tabelle 10: Key Player Bioenergie

UMSATZ IN MIO. 155 156 157

Deutsches Biomasse Forschungszentrum (2012) BioMassMuse (2012a) BioMassMuse (2012b)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

MITARBEITER

EURO MVV Energie AG

3.895

5.900

VIESSMANN Deutschland GmbH

700

920

CropEnergies AG

689

321

VERBIO Vereinigte BioEnergie AG

414

788

RWE Innogy GmbH

347

586

Quelle: Hoppenstedt (2013)

5.5.4. Entwicklungstrends Der Markt der erneuerbaren Energien ist stark geprägt von politisch-rechtlichen Vorgaben, Richtlinien und festgelegten Mindestanteilen.158 So soll der Anteil der erneuerbaren Energien am Gesamtverbrauch bis zum Jahr 2020 auf 20% erhöht werden. Die Gesamtquote für den Kraftstoffverbrauch im Verkehrsbereich soll ab 2010 bei 6,25% liegen und ab 2015 müssen die Beimischungsmengen der Biokraftstoffe so gewählt werden, dass der Treibhausgasanteil der Gesamtmenge der Kraftstoffe jedes Jahr um 3% sinkt. Ab 2017 wird eine jährliche Senkung von 4,5% vorgegeben und ab dem Jahr 2020 soll die Reduktion jedes Jahr 7% betragen. Die Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung (Biokraft-NachV 2009) legt fest, dass nach 2010 nur noch Biokraftstoffe auf die Biokraftstoffquoten angerechnet werden dürfen, die nachweislich bestimmte Nachhaltigkeitskriterien erfüllen. Der Nachweis der Nachhaltigkeit muss ab 2011 unter Nutzung eines Zertifizierungssystems erbracht werden. Durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) und den Projektträger Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) wird fortlaufend die Weiterentwicklung synthetischer Biokraftstoffe, die Optimierung der Biokraftstoffproduktion sowie die Entwicklung eines praxistauglichen Zertifizierungssystems gefördert. Die Biokraftstoffe haben aktuell aber noch mit dem Problem zu kämpfen, dass die Herstellungskosten zum Teil doppelt so hoch sind wie die von konventionellem Diesel. Erst durch eine Mineralöl- und Ökosteuerbefreiung im Jahr 2002 konnte Biodiesel auf dem Markt bestehen. Seit 2004 sind in Deutschland alle Biokraftstoffe steuerbefreit, so dass auch Bioethanol wirtschaftlich attraktiv wurde. Aufgrund der Forcierung der Nutzung von Agrarflächen zum Anbau von Nutzpflanzen zur Energieproduktion kommt es verstärkt zur Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion um den nur begrenzten Faktor Boden in Deutschland. Aus makroökonomischer Sicht wäre die Herstellung von Bioenergie aus Reststoffen von Vorteil um eine Verdrängung des Nahrungsmittelanbaus zu verhindern. Für die Gewährleistung eines nachhaltigen und ökologischen Biomasseanbaus, muss genau geprüft werden inwieweit Biomasseanbau für die Umwelt verträglich bleibt, wenn für den Anbau von Energiepflanzen Wälder abgeholzt werden. Aus gesellschaftlicher Sicht könnte allerdings bei verstärkter Nutzung von Bioenergieträgern mit einer Minderung der CO2-Emissionen gerechnet werden. Das Ziel hierbei ist, vor allem Verfahren einzusetzen, bei denen die Energieeffizienz der Biomassenutzung am größten ist, wie bei der Biogasproduktion bei einer gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme oder die Konzentration auf die Verwertung von Reststoffen. Die Produktion nachwachsender Rohstoffe kann allerdings auch als neue Möglichkeit der Landwirtschaft dienen, um eine zusätzliche Einkommensquelle zu erschließen. Eine Diversifikation der Geschäftstätigkeit würde für mehr Sicherheit innerhalb der gesamten Branche sorgen und die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Landwirte verbessern. Kriterien der Landwirte, um diesen Weg einzugehen, sind die verstärkte Förderung durch den Staat sowie attraktive Absatzchancen an die Hersteller von Bioenergieträgern (höhere Erlöse als auf den Nahrungsmittelmärkten). Bei Biogasanlagen war ursprünglich eine erhebliche Einkommenssteigerung zu beobachten. Doch durch die steigende Konkurrenz bei der Verwendung der Nutzpflanzen (zur Energiegewinnung oder Nahrungsmittelproduktion) und den mangelnden Plätzen für Vieh der Landwirte stiegen die Pacht- und Bodenpreise der Anbauflächen. Die weitere Entwicklung auf den Rohstoffmärkten sowie die Nachfrage werden zusätzlich stark beeinflusst vom internationalen Rohölpreis, dem Preis für fossile Energieträger und dem Preis für nachwachsende Energieträger in Deutschland. Für Strom aus Biomasse schreibt das Erneuerbare-Energie-Gesetz (EEG) ab dem zweiten Jahr nach Inbetriebnahme der Anlage einen Anteil der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) an der Stromproduktion von 60% vor. Mit Hilfe des Anreizes dieses Gesetzes konnte die Technologie weiterentwickelt und optimiert werden. Bei Biogasanlagen ist die KWK-Technologie heute Standard. Außerdem konnte die ORC-Technik (Organic Ranking Cycle) etabliert werden. Diese Technik basiert grundsätzlich genauso wie normale Dampfkraftwerke auch auf einem Dampfprozess. Der Unterschied hierbei ist, dass im ORC-Prozess nicht 158

Gesetzestexte: Biokraft-NachV; BiomasseV; EEG-Novelle; EEWärmeG; MAP; EnWG; GasNZV

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

der Wasserdampf, sondern der Dampf eines niedrig siedenden Silikon-Öls die Turbine antreibt. Dabei entfallen die bei Hochdruckanlagen üblichen Ausrüstungen, da der Druck und die Temperaturen geringer sind. Das verringert die erforderlichen Investitionskosten, was auch KWK-Anlagen unter 2 MW elektrischer Leistung rentabel macht. Die meisten der heutigen ORC-Anlagen arbeiten meist im Leistungsbereich bis 1,5 MW. Bioenergie sollte nur auf Rohstoffen basieren, die den Nahrungsmittelmarkt in keiner Weise beeinflussen oder deren Preise durch Wettbewerb um Land und Wasser in die Höhe treiben. Für den zukünftigen Bioenergiemarkt bedeutet dies, dass die Ressourceneffizienz an Bedeutung gewinnen wird. Bioenergieträger der ersten Generation wie Bioethanol werden wohl nur eine Übergangslösung bleiben, da sie als kurzfristiges Mittel unverzichtbar sind für den Vollzug des Energiewandels. Beim Biogas liegen andere Verhältnisse vor. Die Anlagen sind um einiges effizienter, insbesondere in Kombination mit der KraftWärme-Kopplung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil für die Grundlastsicherung und ideal auch für dezentrale Energieversorgungskonzepte. Die Biogasproduktion wird in naher Zukunft noch weiter ausgebaut und ins Gasnetz eingespeist werden. Mehrere Versuche an der Universität Hohenheim haben gezeigt, dass es möglich ist, ohne besonders aufwändige Anreicherungsverfahren Biogas in Erdgasqualität zu erzeugen. Insgesamt empfehlen die Experten, nicht essbare Pflanzenteile besser zu nutzen. Diese Rest- und Nebenstoffe fallen immer mit an, wenn Nahrungs- und Futtermittel produziert werden. Sie enthalten ebenfalls Kohlenstoff, vor allem als Zellulose und Lignin. In diesen Reststoffen liegt ein großes Potenzial für Energie und Wertstoffe. Weiter wird die stoffliche Nutzung der Biomasse favorisiert. Sie räumt den Technologien Vorrang ein, die Biomasse in organische Bausteine für Basischemikalien umwandeln um erdölbasierte Verfahren zu ersetzen. Auch als Bestandteil des Urban-Mining-Trends, bei dem dichtbesiedelte Städte als riesige Rohstoffmine angesehen werden, werden Reststoffe und Abfälle aus Biomasse neue Verwendung als Rohstofflieferant finden.159 5.5.5. Spezifische Besonderheiten Die verstärkte Nutzung von Biomasse und Biogas spielt eine große Rolle bei der Realisierung der Energiewende. Dabei ist die spezifische Besonderheit der Biomasse bezogen auf das breite Einsatzspektrum von großem Vorteil. Nicht nur als Möglichkeit, um dauerhaft die CO2-Emissionen zu senken, sondern auch als weiteres wichtiges Standbein für die Land- und Forstwirtschaft, die als Rohstofflieferant eine wichtige Rolle in der Energieträgerproduktion einnimmt. Längerfristig ergibt sich auch die Möglichkeit, Biomasse als Rohstoffquelle für einige chemische und pharmakologische Produkte, etwa Biokunststoffe zu verwenden. Viele ökonomische Szenarien betrachten Bioenergie als CO2-neutral. Häufig werden die Risiken des Einsatzes von Energie aus Biomasse unterschätzt. Ottmar Edenhofer, Chef-Ökonom des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und Professor der Technischen Universität Berlin fordert eine umfassendere Abschätzung der Risiken, bevor die Bioenergie weiter ausgeweitet wird, da es in diesem Bereich doch noch einige Unsicherheiten gibt. Der großflächige Anbau von Energiepflanzen könnte seiner Meinung nach zu mehr Ausstoß von Treibhausgasen führen, wenn dafür beispielsweise Wälder abgeholzt werden und zu Anbauflächen umgewandelt werden.160 Zugleich heißt es in ökonomischen Szenarien, dass sich fossile Brennstoffe kaum ohne einen massiven Einsatz von Bioenergie ersetzen lassen werden. Die Frage ist, wie die gegensätzlichen Standpunkte zur Biomasse in der Realität vereint werden können. Während die Emissionen der bisherigen Produktion von Bioenergie meist gut erfasst wurden, werden die Effekte einer künftigen Ausweitung ihres Einflusses auf die Märkte von Landwirtschaftsprodukten oder auf den Benzinmarkt oft außer Acht gelassen. So könnte beispielsweise eine verstärkte Erzeugung von Rohstoffen für Biosprit weltweit die Preise für Agrarland in die Höhe treiben. Dies würde Anreize setzen, Anbauflächen auf Kosten natürlicher CO2-Senken auszuweiten, birgt aber auch die Gefahr steigender Kosten von Lebensmitteln. Auch ungewisse politische und ökonomische Stabilität haben einen Einfluss auf die zukünftige Entwicklung des Marktes. Um Problemen vorzubeugen, ist eine engere und fächerübergreifende Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen mit Bioenergie befassten Forschungsrichtungen nötig. Die Schnittstelle von Politik und Wissenschaft muss auf Ungewissheiten reagieren können und genaue Berechnungen zur Wirkung des verstärkten Einsatzes von Bioenergie vornehmen. Die Unsicherheiten betreffen Energiesicherheit, Klimaschutz, Ernährungssicherheit und den Schutz der Artenvielfalt.

159 160

Leopoldina Nationale Akademie der Wissenschaften (2012) Erneuerbare Energien - Das Magazin (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

6. Energieeffizienz 6.1. ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDE 6.1.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber In Deutschland hat sich in den vergangenen Jahren ein neuer immobilienwirtschaftlicher Leitmarkt für Energie und Ressourceneffizienz entwickelt. Dieser umfasst alle Leistungen zur Effizienzsteigerung von Gebäuden durch energetische Sanierung und hocheffizienten Neubau.161 Das Thema der Energieeffizienz bei Gebäuden hat dabei nicht nur eine ökologische sondern durchaus auch ein ökonomische Komponente, wenn es darum geht, Energiekosten drastisch zu reduzieren. So stellt Deutschland bereits seit der ersten Wärmeschutzverordnung aus dem Jahr 1977 hohe Anforderungen an die energetische Qualität von Gebäuden. Allerdings entfallen nach wie vor 38% des Energieverbrauchs auf die Gebäude. Doch gerade hier liegt bedeutendes Einsparpotenzial. Daher kommt den Gebäuden eine besondere Rolle zu, die hoch gesteckten energetischen Ziele zu erreichen. Auf dem deutschen Baumarkt (Wohnungsbau, öffentlicher Bau, Wirtschaftsbau, Hochbau und Tiefbau) sind generell drei Arten von Gebäudetypen zu finden: Ein-/Zweifamilienhäuser (EZFH), Mehrfamilienhäuser (MFH) und Nichtwohngebäude (NWG). Insgesamt finden sich im deutschen Gebäudebestand 15,1 Mio. EZFH, 3,1 Mio. MFH und 1,8 Mio. NWG. Wie bereits erwähnt, entfallen insgesamt 38% (968 TWh) des gesamten Energieverbrauchs auf die Beheizung, Warmwasserbereitung, Beleuchtung und Kühlung von Wohn- und Nichtwohngebäuden. Diese Gebäudeenergie verteilt sich zu 65% auf Wohngebäude (EZFH: 41%, MFH: 21%) und zu 35% auf Nichtwohngebäude.162 Dabei haben die Anspruchsgruppen private Haushalte (Wohngebäude), Industrie und Gewerbe (Nichtwohngebäude) ganz spezifische Anforderungen an die energetische Bereitstellung, auf die sich die Bauunternehmen sowohl mit Produkten bzw. Leistungen in Bezug auf die energetische Sanierung, als auch auf die effiziente Versorgung von Neubauten einstellen müssen. Die privaten Haushalte verbrauchen mit einem Anteil von 85% die Energie vor allem für die Raumwärme. Mit großem Abstand folgen Warmwasser (13%) und die Beleuchtung (2%). Der Energieverbrauch für die Kühlung ist bei Wohngebäuden zu vernachlässigen. Abbildung 16: Energieverbrauchsanteile bei Wohngebäuden

13%

Raumwärme Warmwasser Beleuchtung

85%

Quelle: Deutsche Energie-Agentur (2012)

161 162

Roland Berger (2011) Deutsche Energie-Agentur (2012)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Bei Nichtwohngebäuden nimmt auch die Raumwärme mit 71% den größten Teil des Energieverbrauchs ein. Mit 20% hat hier allerdings die Beleuchtung den zweitgrößten Verbrauch. Warmwasser dagegen macht in diesem Bereich lediglich 7%, die Kühlung gar nur 2% aus. Abbildung 17: Energieverbrauchsanteile bei Nichtwohngebäuden

Raumwärme

20%

Beleuchtung

Warmwasser Kühlung 71%

Quelle: Deutsche Energie-Agentur (2012)

Die letzten 15 Jahre ist in Deutschland ein deutlicher Rückgang des Energieverbrauchs festzustellen. Diese Entwicklung gilt sowohl für die Industrie als auch für die privaten Haushalte. So ging der Energieverbrauch in der Industrie für Raumwärme und Warmwasser in diesem Zeitraum um 22% zurück, im Gewerbe sogar 28%. Bei den privaten Haushalten ist in den letzten zehn Jahren ein Rückgang von 21% zu verzeichnen. Von diesem gesunkenen Energieverbrauch können jedoch lediglich 10% durch die Sanierung von Gebäuden oder die verbesserte Anlagentechnik erklärt werden.163 Als entscheidenden Grund sehen Experten das sparsame Verbraucherverhalten aufgrund des wachsenden Bewusstseins der Verbraucher für Energieeffizienz und Nachhaltigkeit, aber auch aufgrund der gestiegenen Energiepreise. Wiederum sollen durch Energieeinsparungen effizienter Gebäude die hohen Anfangsinvestitionen amortisiert werden. Eine Wirtschaftlichkeit muss erkennbar sein, um Akzeptanz bei den Bauherren zu schaffen.164 Ein weiterer wichtiger Faktor, die Energieeffizienz von Gebäuden weiter voranzutreiben, ist das Alter der bestehenden Gebäude. Gerade hier bedarf es in Deutschland, im Zuge der neuen Gesetzgebung, noch an umfangreicher energetischer Sanierung.165 Von den bestehenden Gebäuden sind 70% vor dem Jahr 1979, also vor der ersten Wärmeschutzverordnung, gebaut worden und weisen so in der Regel eine erheblich schlechtere Energieeffizienz als Neubauten auf. Dieser Anteil umfasst insgesamt rund 13 Mio. Gebäude. Vor allem bei Gebäuden, die vor dem 2. Weltkrieg erbaut wurden, ist der Energiebedarf sehr hoch. Dieser liegt quadratmeterbezogen bis zu fünfmal höher als bei einem heutigen Neubau. Diese Energiebedarfswerte sind, seit der ersten Wärmeschutzverordnung 1979 und den darauf folgenden Verschärfungen der Anforderungen an neue Gebäude, schrittweise gefallen.166 Die vor 1979 gebauten Gebäude haben insgesamt einen Anteil von 75% des Energieverbrauchs aller Gebäude.

163

Deutsche Energie-Agentur (2012) Deutsche Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit GIZ (2012) Zentralverband Deutsches Baugewerbe (2012); Deutsche Energie-Agentur (2012) 166 Deutsche Energie-Agentur (2012) 164 165

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 18: Anteil am Energieverbrauch nach Baujahr

29% 17%

vor 1949

1949 - 1978 1979 - 1995 1996 - 2001 2002 - 2009

46%

Quelle: Deutsche Energie-Agentur (2012)

Um die Energieeffizienz bei Gebäuden nachhaltig zu steigern und den Einsatz von erneuerbaren Energien im Gebäudebereich zu fördern, sind gesetzliche Vorgaben und eine geeignete Förderung wesentlich. Bei der Verfolgung der Energieeinsparziele orientiert sich Deutschland an den Strategien der EU, ist aber bestrebt, diese noch zu übertreffen. Auch die einzelnen Bundesländer haben teilweise eigene Konzepte ausgearbeitet. Diese bundeslandspezifischen Strategien sollen hier allerdings nicht weiter vertieft werden. Im Rahmen dieser Studie soll auf die wichtigsten ordnungspolitischen Instrumente kurz eingegangen werden. Das Energieeinsparungsgesetz (EnEG) wurde erstmalig im Jahr 1977 eingeführt, um die Einsparung von Energie in den Gebäuden zu regeln. Durch dieses Gesetz, als Reaktion auf die Ölkrise und die steigenden Energiepreise, wurde die Bundesregierung dazu ermächtigt, Verordnungen zur Senkung des Energieverbrauchs in Gebäuden zu erlassen. Hierbei ging es in erster Linie um Maßnahmen zur Wärmedämmung der Gebäudeaußenhülle und zur effizienten Heiztechnik. Das Gesetz diente als Grundlage für die erste Wärmeschutzverordnung (WSchVO), die ebenfalls im Jahr 1977 in Kraft trat und 2002 durch die Energieeinsparverordnung (EnEV) abgelöst wurde. Innerhalb der EnEV werden erstmals bauliche und anlagentechnische Anforderungen an Gebäude gemeinsam betrachtet. Mit den Novellierungen in den Jahren 2007 und 2009 wurden diese Anforderungen weiter verschärft. So wurde beispielsweise für Immobilieneigentümer eine Pflicht zur Nachrüstung von alten Heizkesseln sowie zur Dämmung von nichtgedämmten Rohrleitungen und obersten Geschossdecken eingeführt und ein Energieausweis implementiert.167 Eigentümer, die ihr Haus energieeffizient bauen oder sanieren möchten, werden zudem von der Bundesregierung durch entsprechende Förderprogramme unterstützt. Zu den bedeutendsten gehört hier sicherlich das CO2Gebäudesanierungsprogramm der KfW-Bankengruppe. Gefördert werden im Rahmen des Programms sowohl der Neubau eines Effizienzhauses, sowie die energieeffiziente Sanierung von bestehenden Gebäuden. Die Haus- und Wohnungseigentümer werden mit zinsgünstigen Krediten oder Zuschüssen bei der Finanzierung unterstützt. Für die Jahre 2012 – 2014 stehen für die Förderung jährlich Mittel von 1,5 Mrd. Euro aus dem Energie- und Klimafond zur Verfügung. Nachdem eine steuerliche Förderung der energetischen Sanierung Ende 2012 gescheitert ist, wurde beschlossen, weitere Mittel von jährlich 300 Mio. Euro für Zuschüsse, insbesondere für selbstnutzende Eigentümer, für die nächsten 8 Jahre zur Verfügung zu stellen. Generell richtet sich die Förderhöhe für Eigentümer nach der Höhe der eingesparten Energie. Je mehr eingespart wird, desto höher fällt auch die Förderung aus.168

167 168

Deutsche Energie-Agentur (2012) Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

6.1.2. Potenzial / Marktgröße Bei der Betrachtung des Baumarktes in Deutschland allgemein, zeigt dieser einen Rückgang bei den Bauinvestitionen (real) im Vergleich zum Vorjahr von etwa 1,5% (von 219,3 Mrd. Euro auf 216,1 Mrd. Euro). Besonders betroffen war der öffentliche Bau mit einem realen Rückgang von 10,4%. Während auch der Wirtschaftsbau mit -2,0% rückläufig war, erhöhten sich die Bauinvestitionen in den Wohnungsbau um 0,9% im Vergleich zum Jahr 2011. Dennoch besteht weiterhin hoher Bedarf an neuem Wohnraum. Nach Meinung von Experten müssten jährlich rund 250.000 neue Wohnungen gebaut werden (2012: 210.000 neue Wohnungen). Demnach wurden seit 2009 gut 300.000 Wohnungen zu wenig gebaut.169 Zudem kam es im Zuge der Finanzkrise zu zahlreichen Geldanlagen in Sachwerte und folglich zu hohen Investitionen in den Wohnungsmarkt, die bis dato andauern. Energieeffiziente Gebäude steigern den Gebäudewert langfristig, indem sie das Sanierungsrisiko maßgeblich senken, so dass in diesem Bereich weiteres Potenzial zu erwarten ist.170 Bezüglich Energieeffizienzmaßnahmen verfügt Deutschland über den größten und fortschrittlichsten Markt innerhalb der EU. Aufgrund seiner vielen Teilbereiche und der Heterogenität seiner Akteure und Produkte ist es nur schwer möglich, den Markt in seiner Ganzheitlichkeit darzustellen.171 Schätzungen zu Folge betrug der Markt für Energie- und Ressourceneffizienz bei Gebäuden in Deutschland bereits 2010 39,5 Mrd. Euro und soll bis zum Jahr 2020 auf insgesamt 76,4 Mrd. Euro wachsen. Dies bedeutet eine überdurchschnittliche Wachstumsrate des Marktes von ca. 7% pro Jahr (vgl. folgende Abbildung). Abbildung 19: Entwicklung des Marktes für Energie- und Ressourceneffizienz (in Mrd. Euro)

76,4

32,2

60 54,0

47,1 39,5

41,0

Technische Gebäudeausrüstung

24,1

Dämmung der Gebäudehülle

21,5 18,1

Immobilienbetrieb

19,1 31,9

21,9 18,9

16,2

16,3

5,2

5,6

6,7

8,0

2010

2011

2013

2015

12,3 2020

Quelle: Roland Berger (2011)

Das größte zukünftige Potenzial wird dabei in der technischen Gebäudeausrüstung gesehen (32,2 Mrd. Euro im Jahr 2020). Darunter fallen u.a. Maßnahmen zur Kraft-Wärme-Kopplung, Brennwerttechnik und zur intelligenten Gebäudeautomation. Knapp dahinter folgt die Dämmung der Gebäudehülle (Dämmung von Dächern und Fassaden, Wärmedämmverbundsystem etc.) mit einem errechneten Volumen von 31,9 Mrd. Euro im Jahr 2020. Der Immobilienbetrieb (Anpassung installierter Kapazitäten, Energieberatung und -management, Anpassung des Nutzerverhaltens) kommt im betrachteten Zeitraum auf 12,3 Mrd. Euro, kann mit ca. 9% aber die höchste jährliche Zuwachsrate verzeichnen.172 Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, den Wärmebedarf von Gebäuden bis 2020 um 20% gegenüber 2010 zu reduzieren. Geht man von einer Beibehaltung der Neubauquote von 1% aus, so wird zur Erreichung dieses Ziels eine 169

Zentralverband Deutsches Baugewerbe (2012) Roland Berger (2011) Bundesministerium für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (2013) 172 Roland Berger (2011) 170 171

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Sanierungsquote von etwa 3% benötigt.173 Experten sehen ganzheitlich betrachtet daher die größten Energieeinsparpotenziale im Gebäudebestand. Laut EU-Kommission kann die Energieeffizienz im Gebäudebestand um 50% gesteigert werden.174 Der Markt für energieeffiziente Gebäude steht hier noch am Anfang einer vielversprechenden Entwicklung. Wie bereits beschrieben, wurden 70% der bestehenden Gebäude in Deutschland vor dem Jahr 1979 gebaut, wobei diese Altbauten deutlich mehr Energie benötigen als Neubauten. In den älteren Wohngebäuden haben nur 28% eine Dämmung an den Außenwänden, nur 62% eine Dämmung des Daches oder der obersten Geschossdecke und nur bei 20% ist eine Dämmung der Kellerdecke oder des Bodens vorhanden. Jährlich werden aktuell allerdings lediglich 1,1% des Gebäudebestands hinsichtlich Wärmeschutz saniert. Die folgende Abbildung zeigt die Sanierungsraten von Altbauten (Wohnbau) im Detail, unterschieden nach verschiedenen Bauteilen. Abbildung 20: Energetische Sanierungsraten bei Altbauten je Bauteil

1,80% 1,60%

1,49%

1,54%

1,40% 1,20% 1,00% 0,83% 0,83%

Ein-/Zweifamilienhäuser

0,80%

Mehrfamilienhäuser

0,60% 0,31% 0,34%

0,40% 0,20% 0,00%

Außenwand

Dach/ Oberste Geschossdecke

Fußboden/ Kellerdecke

Quelle: Deutsche Energieagentur (2012a)

6.1.3. Wettbewerbsumfeld Aktuell gibt es im deutschen Bauhauptgewerbe etwa 75.200 Betriebe mit insgesamt 755.000 Beschäftigten. Die großen Betriebe mit mehr als 200 Mitarbeitern machen nur etwa 0,3% der Unternehmen aus, beschäftigen jedoch jeden Zehnten Erwerbstätigen. Insgesamt erwirtschaften diese 0,3% aber 15% des Umsatzes des Bauhauptgewerbes. Seit 1995 hat sich allerdings der Erwerbstätigenanteil dieser Unternehmen fast halbiert und auch der Umsatzanteil hat sich um ein Drittel reduziert. Doch nicht nur die großen Unternehmen der Branche, sondern auch der Mittelstand hat Anteile verloren. Dies ging zugunsten der Betriebe mit 1 bis 19 Beschäftigten, die ihre Anteilswerte deutlich steigern konnten. Insgesamt ging die durchschnittliche Zahl der Beschäftigten von 19 (Jahr 1995) auf aktuell 10 zurück. Der Hauptverband der Deutschen Bauindustrie spricht gar von einer Atomisierung der Branche. Diese wird mehr und mehr dominiert von vielen kleinen Unternehmen, die ihren Platz im Markt gefunden haben. Stark sind die kleinen Unternehmen (1-19 Mitarbeiter) vor allem im Wohnungsbau (61,9% des Umsatzes), konnten aber auch Umsatzanteile im Wirtschaftsbau (1995: 16,4%, 2012: 20%) und im öffentlichen Bau (1995: 10,2%, 2012: 16,1%) gewinnen.175

173 174 175

Roland Berger (2011) Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013) Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 21: Unternehmen und Umsatz im deutschen Bauhauptgewerbe

100%

2,6% 7,1%

0,3%

90%

15,1%

80% 29,2%

70% 60%

200 und mehr Beschäftigte 50-199 Beschäftigte

50% 90,0%

20-49 Beschäftige

21,9%

40%

1-19 Beschäftige

30% 20% 33,8% 10% 0% Betriebe

Umsatz

Quelle: Hauptverband der deutschen Bauindustrie (2013)

In den Jahren 2001 bis 2011 konnten die Unternehmen des Bauhauptgewerbes sowohl ihre Umsatzrendite von 2,5% auf 5,9% als auch die Eigenkapitalquote von 3,3% auf 13,1% steigern. So konnte der Anteil an Eigenkapital deutlich erhöht und Verluste besser gedeckt werden, womit das Insolvenzrisiko in der Branche deutlich gesenkt wird. Die Anzahl an Insolvenzen sank von ca. 5.000 im Jahr 2001 auf ca. 2.000 im Jahr 2011. Jener deutliche Rückgang von 60% beschreibt die positive baukonjunkturelle Entwicklung der letzten Jahre.176 Blickt man auf die größten Unternehmen der Branche, so finden sich fünf Unternehmen, die auch unter den 60 größten Unternehmen in Europa zu finden sind. Anders als viele andere der großen Unternehmen konnten diese Betriebe ihren Umsatz im Vergleich zum Vorjahr177 um durchschnittlich 10% steigern. Tabelle 11: Key Player Bauindustrie

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

Hochtief AG

25.228

79.987

Billfinger Berger SE

8.509

66.826

STRABAG

4.504

76.866

ED. ZÜBLIN

2.522

13.411

MAX BÖGL

1.600

5.900

Quelle: Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. (2012)

176 177

Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. (2012) Stand 2011

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

6.1.4. Entwicklungstrends Dem Verbraucher wird es immer wichtiger, Energie effizient und ökonomisch einzusetzen und gleichzeitig Kosten einzusparen. Parallel dazu werden auch die gesetzlichen Mindeststandards weiter verschärft. Das Bundeskabinett hat am 6. Februar die Novellierung der Energieeinsparverordnung (EnEV) beschlossen. Damit sollen insbesondere die Standards für Neubauten angehoben werden, zum Beispiel mit Bezug auf die Gesamtenergieeffizienz, die Gebäudehülle und den Primärenergiefaktor. Außerdem soll der Energieausweis gestärkt werden, etwa durch ein Kontrollsystem, die Ausweitung der Aushangpflicht und die Pflichtnennung von Energiekennwerten in Immobilienanzeigen. Der Energieausweis bei Neubauten soll in einem zweistufigen Verfahren (2014 und 2016) um jeweils um 12,5% jährlich gesenkt werden. Hintergrund der Novellierung ist die verschärfte EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (2010/31/EU), welche im Zuge der neuen EnEV umgesetzt wird. Der Gebäudebereich hat neben dem Verkehrsbereich eine Schlüsselfunktion für das Gelingen der Energiewende.178 Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) strebt bis zum Jahre 2050 einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand an. Der Primärenergiebedarf soll in einer Größenordnung von 80% gesenkt werden. Oberstes Gebot im Zuge des Wandels ist die Wirtschaftlichkeit und das richtige Setzen von Anreizen. Das BMVBS hat daher im Jahr 2012 eine Bestandsaufnahme der Energieentwicklung beim Gebäudebestand durchgeführt und festgestellt, dass klimapolitische Maßnahmen (bspw. durch die EnEV) gut greifen, aber dennoch viel Ausbaupotenzial besteht. Dementsprechend wird in einem zweiten Verfahren festgestellt, welche Maßnahmen den größten Nutzen versprechen und wo am meisten Investitionsbedarf besteht. Alle zwei Jahre soll in diesem Zusammenhang ein Fortschrittsbericht veröffentlicht werden. Um die energetische Ertüchtigung des Gebäudebestands weiterhin voranzutreiben bedarf es finanzieller Anreizprogramme. Wie bereits beschrieben, werden mittels der KfW jährlich 1,5 Mrd. Euro zur Verfügung gestellt. Im Zuge dieser Förderung wurden bis jetzt bereits ca. 3 Mio. Gebäude bei Sanierung oder Neubau unterstützt. Die CO2-Bilanz konnte so jährlich um 6,1 Tonnen reduziert werden. Das Projekt Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität vom BMVBS vereint verschiedene Trends und versucht auf eine autonome Dezentralisierung aufmerksam zu machen. Das Gebäude ist so konzipiert, dass es sowohl Heiz-, Lüftungs- und Klimatisierungsvorgänge als auch den gesamten elektrischen Bedarf im Haushalt selbst erbringt. Das KfW-Förderprogramm soll eine Verbreitung dieser Gebäude unterstützen und mehr Akzeptanz in der Bevölkerung schaffen und den wirtschaftlichen Erfolg energieeffizienter Maßnahmen verbessern. Als Effizienzhäuser Plus gelten solche, die einen jährlich überschüssigen Endenergiebedarf aufweisen. Momentan sind 18 Modellvorhaben in Deutschland verbreitet und werden wissenschaftlich begleitet. Die größte Herausforderung stellt jedoch der zu sanierende Gebäudebestand dar, dessen erneuerbarer Primärenergiewert ebenfalls auf die Zielwerte von 2050 gesetzt werden muss. Im Zuge der KfW-Förderungen sollen bis 2050 nahezu alle Altbauten auf Effizienzhaus 40 - Niveau (EH 40) gebracht werden. EH 40 ist der derzeitige KfW-Förderstandard und benötigt 60% weniger Primärenergie als ein vergleichbarer Neubau (EH 100). Der verminderte Energieverbrauch verlangt einen umfassenden Wärmeschutz und gilt derzeit ausschließlich für Neubauten. Die bereitgestellten Fördermittel umfassen zinsvergünstigte Darlehen und Tilgungszuschüsse (z.B. Tilgungszuschüsse von 10%). Nichtsdestotrotz müssen weitere Fördermaßnahmen greifen, um weitere Anreize beim Verbraucher zu schaffen. In diesem Zusammenhang stehen die Förderung von Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien (MAP) und Fördermittel für hoch effiziente energetische Sanierungen als mögliche Zusatzoptionen zum KfW-Programm zur Verfügung. Insgesamt müssen energetische Mehrinvestitionen in den Wohnungsneubau und Wohngebäudebestand von rund 15 Mrd. Euro jährlich erreicht werden, um die energetische Zielsetzung bis 2050 zu erreichen. Dementsprechend spielen auch „weiche Instrumente“ eine entscheidende Rolle bei der Sensibilisierung der Bevölkerung hinsichtlich energetischer Sanierung. Hierbei sollen Energieberatung und Qualifizierung für bessere Aufklärung sorgen. Vor allem eine einfache Dokumentation der wichtigsten energetischen Merkmale von Gebäuden und Wärmeversorgungstechnik, welche eine Einschätzung der Stärken und Schwächen des Gebäudes ermöglichen, soll dem Bauherren leicht zugänglich und transparent dargeboten werden. 6.1.5. Spezifische Besonderheiten Verglichen mit dem internationalen Umfeld ist der deutsche Markt für Energieeffizienz weit entwickelt. Folglich startet Deutschland bei der Umsetzung der EU-Energieeffizienzrichtlinie bereits auf hohem Niveau. Nichtsdestotrotz bestehen große wirtschaftliche Potenziale die Energieeffizienz bei Unternehmen, Haushalten und der öffentlichen Hand weiter zu steigern. Lebenszyklusanalysen zeigen, dass sich Energieeffizienzinvestitionen deutlich häufiger rechnen als vielfach angenommen. In kaum einem anderen Bereich schaffen Investitionen einen so vielfachen Nutzen: Vermietbarkeit und Betrieb der Immobilie 178

Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2012)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

sind langfristig gesichert und der Wert der Gebäude steigt. Dies eröffnet vielen Unternehmen, insbesondere dem Mittelstand, neue Chancen, im Markt für Energiedienstleistungen und –effizienzprodukte Fuß zu fassen. Durch qualitativ hochwertige Beratung sollen Haushalte und andere Unternehmen über die Vorteile energieeffizienter Produkte, Produktionsprozesse und Energiemanagementsysteme in Kenntnis gesetzt werden.179 Internationale Unternehmen profitieren von einem stabilen deutschen Markt für Energieeffizienz. Seine Kontinuität bietet Unternehmen Planungssicherheit. Die Industrie kann so Anlagen und Komponenten laufend optimieren und Innovationen im realen Betrieb überprüfen.180 Grüne Gebäude (wie EH 40) brauchen intelligent vernetzte Infrastrukturen, innovative Lösungen für elektrische Installationstechnik und Gebäudeautomatisierung. Arbeiten all diese Faktoren zusammen, lassen sich Treibhausgas-Emissionen reduzieren und gleichzeitig Luftqualität und Effizienz steigern. Des Weiteren gilt Deutschland als internationaler Markt- und Innovationsführer im Bereich Energieeffizienztechnologien und Energieberatung. Die Exportinitiative Energieeffizienz ermöglicht es dem Ausland, Kontakt zu deutschen Unternehmen aufzubauen und an deren Knowhow teilzuhaben. Der deutsche Markt zeichnet sich besonders durch eine leistungsstarke und flächendeckende logistische Infrastruktur aus. Diese bietet die perfekte Kombination aus modernen Transportverbindungen und neusten IT Systemen. Trotz positiver Entwicklung stößt der Markt für energieeffiziente Gebäude an gewisse Grenzen. Immobiliendienstleister nennen allen voran zwei große Kompetenzlücken, die mangelnde Zahlungsbereitschaft für innovative Leistungsangebote und den akuten Fachkräftemangel. Doch auch diese Hürden werden bereits in Angriff genommen. 80% der Dienstleister planen in den nächsten Jahren eine Aufstockung der Mitarbeiterzahlen um ca. 10%. Des Weiteren ist auf Unternehmensseite eine Erhöhung der Kooperation mit den Kunden geplant, um sich individuell anzupassen und die Nachfrage am Markt zu erhöhen. Auch eine stärkere unternehmensinterne Mitarbeitervernetzung soll dafür sorgen den effizienten Gebäudemarkt in- und extern transparenter zu gestalten. Folglich will man neue Leistungsangebote gewährleisten, die besser auf den Kunden zugeschnitten sind und dessen Zahlungsbereitschaft erhöhen.181

6.2. HEIZ-, LÜFTUNGS- UND KLIMATISIERUNGSSYSTEME 6.2.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Mit dem Atomausstieg 2022 wird die Energiepolitik vor drastische Herausforderungen gestellt. Erneuerbare Energie zu erzeugen, zu speichern, zu dezentralisieren und effizient zu verarbeiten sind nur einige Schlagworte in diesem Zusammenhang. Bei den Stichworten Effizienz und Dezentralisierung können sogenannte HLK-Systeme Abhilfe schaffen. HLK ist das Akronym für Heiz-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme, welche vornehmlich in Gebäuden oder im Fahrzeugverkehr eingesetzt werden. Alle drei Funktionen sollen durch ein Gerät abgedeckt werden und zudem sollen die Geräte autonom und effizient arbeiten, als auch mit erneuerbaren Energien kombinierbar sein. Im Zuge der Energiewende nehmen HLK-Systeme eine besondere Stellung ein, da die Wärmenutzung den Großteil des Energiebedarfs darstellt. Entscheidender Hebel der Energiewende ist, neben dem Einsatz erneuerbarer Entergien, eine effiziente Energienutzung. Mittels intelligentem Energiemanagement lassen sich mit HLK-Systemen bis zu 30% an Energie einsparen.182 Durch das Erneuerbare Energien Wärmegesetz, das 2009 in Kraft trat, wurde veranlasst, dass seit 2011 alle Neubauten und bestehende öffentliche Gebäude einen Teil ihres Wärme- und Kältebedarfs durch erneuerbare Energien decken müssen.183 Bereits heute werden so 11% des Endenergieverbrauchs für die Wärmeversorgung in Gebäuden gedeckt. 184 Hierbei wird vor allem auf die Solarenergie gesetzt, die einen entscheidenden energetischen Beitrag in Bezug auf die Wärme- und Kälteversorgung leisten kann. Folglich kommen HLK-Systeme zum Einsatz, die mit Solarzellen und weiteren Technologien verknüpft werden können. Während klassische HLK-Systeme versuchen alle drei Faktoren (Heizen, Lüften und Klimatisieren) in einem Gerät zu vereinen, gibt es auf dem deutschen Markt verschiedene Untergruppen oder auch Mischformen. In Bezug auf Subsegmente sind ausschließlich Heizsysteme zu betrachten, da Lüftungs- und Klimatisierungssysteme auf dem deutschen Markt kaum vorhanden sind (siehe Potenzial/Marktgröße) oder in der Heiztechnik bereits enthalten sind (z.B. bei der Wärmepumpe).

179

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013g) Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2010a) Roland Berger (2011 ) 182 HLK Gebäudetechnik (2010) 183 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011b) 184 Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013g) 180 181

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Einige alleinstehende Heizsysteme bieten die Möglichkeit umweltfreundlich und zugleich mit erneuerbaren Energien zu arbeiten. Solarthermie nutzt die Energie der Sonne, um Trinkwasserwärme zu regulieren oder um die Heizanlagen von Gebäuden zu unterstützten. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bezuschusst den Bau von Solarthermieanlagen durch das im März 2011 neu aufgelegte Marktanreizprogramm für erneuerbare Energien im Wärmemarkt (MAP). Hierbei handelt es sich um eine Maßnahme der Bundesregierung, welche versucht durch monetäre Anreize die Akzeptanz der Bevölkerung in Bezug auf Solarenergie zu erhöhen. Stark angestiegene Preise fossiler Energien halfen zwar den Markt zu beleben, dennoch blieb der Beitrag solarthermischer Anlagen zur Wärmeversorgung in Deutschland Ende 2011 nur bei rund 1%.185 Symptomatisch für den Vertrauensverlust in die Branche ist die Tatsache, dass zwei deutsche Großkonzerne erhebliche Probleme mit der Solarbranche hatten. Sowohl der Ausstieg von Siemens aus dem Solarthermiegeschäft Ende 2012, aufgrund der hohen Konkurrenz von Photovoltaikanlagen und der Nicht-Erfüllung der Unternehmenserwartungen,186 als auch der Rückzug des Unternehmens Bosch aus ähnlich gelagerten Gründen werfen starke Kritik gegenüber der Bundesregierung auf. Inkonsequente Verteilung der Fördergelder oder eine unstrukturierte Energiepolitik sind nur einige Stichworte in diesem Zusammenhang. 187 Nichtsdestotrotz zeigt eine Trendanalyse im Kapitel Potenzial/Marktgröße, dass der Markt für Solarthermie keinesfalls verloren ist und in der Prognose sogar einen Anstieg verzeichnet. In Bezug auf Sonnenenergie rückt die Technologie der Wärmepumpe in den Vordergrund. Wärme aus dem Umfeld wird gespeichert und für Heizzwecke nutzbar gemacht. Wiederum ist eine Wärmepumpe in der Lage der Luft, dem Wasser oder dem Erdreich Wärme zu entziehen und weiterzuverarbeiten. Durch Kompressoren wird die Energie von einem niedrigen auf ein hohes Temperaturniveau gebracht, um damit Gebäude oder Wohnungen zu heizen. Aufgrund von künftigen Energiesparverordnungen, steigenden Energiepreisen oder der Pflicht zur Nutzung erneuerbarer Energien beim Neubau, wird der Wärmepumpe auch zukünftig eine vielversprechende Stellung im Markt zugeordnet (siehe Potenzial/Marktgröße).188 Als Subsegment der Wärmeerzeugung spielt Holz nach wie vor eine bedeutende Rolle. In Pelletkesseln bspw. wird Holz verbrannt und die entstehende Wärme wird in Pufferspeichern zwischengelagert, um individuell abrufbar zu bleiben. Für eine Biomasse-Verbrennung spricht der hohe Wirkungsgrad (90-95%) und die gute Kompatibilität mit der Solarenergie. Holz, als eine der wenigen regenerativen Energiequellen, bietet vor allem im häuslichen Bereich eine gute Alternative zu fossilen Brennstoffen und leistet damit einen nicht unbedeutenden Beitrag in der Energiepreisentwicklung.189 Die effiziente Wärmenutzung spielt bei der Kraft-Wärme-Kopplung die zentrale Rolle. Hierbei handelt es sich um eine effiziente Verwendung der gleichzeitig bereitgestellten Elektrizität und Wärme. So kann die Wärme, die bei der Erzeugung von Elektrizität entsteht, anderweitig genutzt werden und bspw. an Haushalte bzw. Einrichtungen als Fernwärme übertragen werden.190 Trotz kritischer Stimmen gegenüber der Kraft-Wärme-Kopplung fördert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle die Kraft-Wärme-Kopplung finanziell. Kritisiert wird vor allem, dass der erzeugte Strom größtenteils durch fossile Brennstoffe gewonnen wird und nur die Abwärme saubere Energie sei. Zudem muss im autonomen Verbrauch Strom hinzugeführt werden, um fehlende Wärme zu erzeugen.191 Durch in Kraft treten des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes am 19. Juli 2012 wird der Ausbau von Wärme- und Kältespeichern gefördert, welcher auch einen positiven Einfluss auf die schwankende Einspeisung von erneuerbaren Energien in das Stromnetz hat. 192 Weiterhin soll der Anteil der Kraft-WärmeKopplung bis 2020 auf 25% (Stand 2011: 12%) steigen. Für den Erfolg eines Markteintritts haben die steigenden Preise fossiler Energien einen bedeutenden Einfluss. Es ist bezeichnend, dass Deutschland die zweithöchsten Strompreise in ganz Europa hat, was nicht nur Hausbesitzer sondern auch klein- und mittelständische Unternehmen belastet. Der Wunsch nach dezentraler Stromversorgung wird immer größer.193 Starken Einfluss übt auch die Bundesregierung durch neue Gesetzgebung aus. Allen voran ist hierbei das erneuerbare Energien Wärmegesetz zu nennen, welches den Verbraucher selbst veranlasst sich mit dem Thema Cleantech zu beschäftigen. Folglich wird die Umstellung der Heizung auf erneuerbare Energien durch umfangreiche Förderprogramme deutlich attraktiver. So stellt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bspw. für eine 40m² Bruttokollektorfläche zwischen 1.500 Euro bis 3.600 Euro, je nach verwendeter Technologie in Aussicht. Auch für Sanierung und Neubau werden dem Verbraucher, im Fall der Umstellung auf erneuerbare Energien, Fördergelder zugesprochen. 194 An dieser Stelle zeigt die Bundesregierung,

185

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2011) Handelsblatt (2012d) 187 Tagesspiegel (2013) 188 Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013) 189 Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013) 190 BHKW-Infozentrum (2013) 191 FAZ (2011) 192 Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (2013) 193 Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013g) 194 Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (2013) 186

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

dass sie auch am Heizungsmarkt den Verbraucher auf innovative Technologien in Verbindung mit erneuerbaren Energien aufmerksam machen will, um eine Sensibilisierung der Gesellschaft hinsichtlich der Energiewende zu erreichen. 6.2.2. Potenzial / Marktgröße Die Ergebnisse des Forschungsprojektes Datenbasis Gebäudebestand - Datenerhebung zur energetischen Qualität und zu den Modernisierungstrends im deutschen Wohngebäudebestand des Instituts für Wohnen und Umwelt zeigen interessante Fakten bezüglich des deutschen Heizungsmarktes. Zusammengefasst ist die Heizungsmodernisierung auf einem recht guten Weg (siehe auch Entwicklungstrends), jedoch ist der Markt für Belüftung und Klimatisierung in Deutschland fast nicht existent. Im Rahmen der Studie wurden ca. 7.500 Besitzer von Wohnanlagen befragt, von denen nur 1,5% mit einer Lüftung und 0,9% mit einer Klimaanlage ausgestattet waren. Bezüglich Lüftung und Klimatisierung zeigt sich, dass rein von der technischen Seite ein großes Ausbaupotenzial in Deutschland herrscht, da nahezu 99% aller Wohngebäude ohne diese Technologien ausgestattet sind. Dass diese Technologien bisher allerdings weitestgehend ungenutzt sind, liegt am Klima Deutschlands und an der damit einhergehenden Irrelevanz der Themen Klimatisierung/Lüftung für den Verbraucher. In der nachfolgenden Grafik, die vom Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik (BDH) publiziert wurde, ist die Marktentwicklung der Wärmeerzeugung von 2003 bis 2012 abgebildet. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass im Verlauf von 10 Jahren insbesondere Wärmepumpen auf Kosten der Öl-Heizungen einen festen Marktanteil erringen konnten. Bei Biomasseanlagen zeigt sich im Vergleich zur alternativen Wärmeerzeugung kein stabiler Trend über die vergangenen 10 Jahre. Abbildung 22: Marktentwicklung der Wärmeerzeuger von 2003 bis 2012

90 77%

80 74%

73% 70%

69%

68%

67%

66%

69%

60 Gas

Öl Wärmepumpen

Biomasse 30

25%

24% 21%

20 10

3% 2%

4% 2%

7% 6%

19%

17% 10% 6%

18% 9% 4%

16% 8% 3%

14% 9% 3%

12% 9% 3%

0 2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

Quelle: Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik (2013)

Auch die Solarenergie soll bei der Wärmeerzeugung in naher Zukunft eine besondere Rolle spielen. Die Studie Klimaschutz im Wohnungssektor – Wie heizen wir morgen?, die Shell in Kooperation mit dem Bundesverband Deutschland Haus-, Energieund Umwelttechnik (BDH) durchführte, prognostiziert, dass sich das Potenzial von erneuerbaren Energien im Heizungssektor von 1,6 Mio. Solarwärmeanlagen in 2013 auf 4,5 Mio. Solarwärmeanlagen in 2030 verdreifachen wird. Natürlich spielen fossile Brennstoffe aufgrund der enormen Anteile am Gesamtmarkt auch künftig eine tragende Rolle und werden auch mittelfristig im Heizungsmarkt nicht zu ersetzen sein. Dennoch hat eine Kombination von HLK-Geräten mit erneuerbaren Energien extrem

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

hohes Potenzial.195 Im Zuge der zunehmenden Vielfalt der Wärmeerzeuger bieten innovative Technologien wie bspw. HLKSysteme in Kombination mit erneuerbaren Energien einen großen und vielversprechenden Markt. Während sich der Heizungsmarkt 2012/2013 noch in die vier Kategorien Gas, Öl, Wärmepumpen, Biomasse untergliedert, können zukünftige Szenarien anders aussehen. In naher Zukunft wird die Heizungsstruktur nach wie vor durch Gas und Öl bestimmt. Doch innerhalb jener Leistungsträger findet ein technologischer Wandel statt. Weg von Niedertemperaturkesseln hin zu Brennwertkesseln. Jene Kessel haben den Vorteil, die entstehende Kondensationswärme zur Wärmebereitstellung zu nutzen. Somit soll, laut der Hauswärmestudie, der Anteil der Brennwertöfen bei Gas auf 60% steigen und bei Öl auf 53%. Abbildung 23: Anzahl der Heizungen im Trendszenario in Tsd.

14.000

13.183

12.988

12.780

12.566

12.000

10.000

Gas Öl

8.000

Wärmepumpe Holz

6.000

5.846

5.721

Fernwärme

5.565 5.110

Nachtspeicher 4.510

4.000

Solarthermie

3.010 2.260

2.000

1.660

1.056 802 441

620

980

1.084 866 655 544

954

1.508 1.114 450 24

Mini-KWK

1.158

1.235 286

0 2011

2015

2020

2030

Quelle: Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013)

Bei den Mini-KWK-Anlagen, also den Miniatur Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist, ausgehend von einem geringen Niveau (in der Abbildung aufgrund der geringen Anzahl nicht ersichtlich), ein deutlicher Anstieg zu vermerken. Die Zahl steigt von 16.000 auf 34.000. Mini-KWK-Anlagen erzeugen Strom mittels Generatoren, die Wärme erzeugen. Jene Abwärme wird mit Hilfe eines Wärmetauschers gewonnen und zum Heizen oder zur Wassererwärmung genutzt. Die Verwertung von zusätzlich gewonnener Umweltwärme führt zu einer Reduktion des Endenergieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen. Derartige Heizanlagen oder Kessel arbeiten hocheffizient und tragen nachhaltig zu einer Verbesserung der Energiebilanz bei. Aufgrund ambitionierter Zielsetzungen der Bundesregierung, wie die Schaffung eines klimaneutralen Gebäudebestands bis 2050, wird man auf solch innovative Technologien künftig angewiesen sein. Dementsprechend verdreifacht sich auch die Anzahl der Wärmepumpen von ca. 0,5 Mio. auf 1,5 Mio. Stück, die meist auch in Verbindung mit KWK-Anlagen zum Einsatz kommen. 196 Des Weiteren entwickelt sich ein Trend zu erneuerbaren Heiztechniken, z.B. Holzkessel oder Solarthermie. Holz wird auch in Zukunft unverzichtbar sein. Diese Tatsache wird in Abbildung 2 verdeutlicht, aus der ein Anstieg der Holzkessel um 50% zu entnehmen ist. Im Zuge der erwarteten künftigen Dezentralisierung rückt auch der Einsatz von Solarthermie immer stärker in den Vordergrund (vgl. Entwicklungstrends). Es wird ein Anstieg von 1,6 Mio. Einheiten in 2011 auf über 4,5 Mio. Anlagen 2030 erwartet. Der große Vorteil von Solarthermie ist die Regulierung des Warmwasserprozesses, welcher 15% des gesamten

195 196

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DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Heizenergieverbrauchs ausmacht. Durch einen Ausbau der Kollektoren will man dem hohen Energiebedarf für Warmwasser entgegen wirken.197 Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass ein hohes Potenzial für HLK-Systeme besteht, da sich der Markt im Hinblick auf erneuerbare Energien stets vergrößert und gleichzeitig eine effiziente Modernisierung der Heizanlagen angestrebt wird. Das Potential der HLK-Systeme liegt vor allem in der Kombinationsmöglichkeit unterschiedlicher Technologien. Eine HLK-Anlage, die bspw. Abwärme weiterverwertet oder mit unterstützenden Solarthermiekollektoren verbunden ist, sei hier als Beispiel genannt. Generell führt die Kombinationsmöglichkeit der Technologien aus den bekannten Subsegmenten zu einer großen Vielfalt am Markt, welche den hochgesteckten energiepolitischen Zielen der Politik gerecht wird.198 6.2.3. Wettbewerbsumfeld Der wohl größte Vorteil von HLK-Anlagen ist die individuelle Anpassung auf die Begebenheiten der Gebäude bzw. den Bedürfnissen der Verbraucher. Die Dienste einer reibungslosen Regulation und die freie Kombinierbarkeit stehen bei diesen Anlagen im Vordergrund.199 Die Möglichkeit einer einfachen Verbindung der Anlage mit Wärmepumpen, Holzkesseln, Brennwertkesseln oder Solarthermie hat den Vorteil sich den Wettbewerb zu Nutze zu machen (siehe Spezifische Besonderheiten). Kooperationen unter Herstellern und eine hohe Anpassungsfähigkeit auf die Technologien können einen Markteintritt erheblich erschweren. Tabelle 12: Key Player Heiz-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

Johnson Controls

31.756

170.000

Eaton Corporation

12.346

72.000

Siemens Building Technologies

5.820

29.353

Lennox international

2.227

12.000

Quelle: Unternehmenswebsite

Die Größe der Key Player zeigt deutlich, dass HLK-Systeme ein komplexes Gebilde aus verschiedenen Technologien sind. Die Notwendigkeit HLK-Systeme verbraucherindividuell und gebäudespezifisch zu gestalten, zwingt die Hersteller dazu, ihr Produktportfolio möglichst vielfältig auszulegen. Wiederum zeigt sich, dass der Markt für HLK-Anlagen nicht nur auf Gebäude beschränkt ist. Heiz- Lüftungs- und Klimatisierungssysteme sind auch im Zug- Schiff- und Flugverkehr, sowie in der Automobilbranche zu finden. Folglich ist eine breite Marktbearbeitung mit einem umfänglichen Produktprogramm möglich. Dieser Aspekt bleibt jedoch vornehmlich den großen, schon länger etablierten Unternehmen vorbehalten. Da hohes technologisches Knowhow gefordert ist, um sich am Markt zu behaupten, ist es für kleine Startups schwer sich zu platzieren. Des Weiteren ist zu erkennen, dass etablierte mittelständische Unternehmen mit hohem Potenzial, meist von Key Playern gekauft werden und in den Konzern integriert werden. Ein Beispiel hierfür ist die Akquisition der Moeller GmbH durch die Eaton Corporation 2008. Dadurch konnte die Eaton Corporation ihre Kompetenzen vor allem im Gebäudemarkt weiter ausbauen. In einem ähnlichen Vorgang wurde die Elektrowatt AG 1996 von Siemens übernommen, woraus sich letztendlich Siemens Building Technologies entwickelte. Hierdurch wurden die Kompetenzen von Siemens im Bereich Energieversorgung erweitert und mit dem Wissen über die Gebäudetechnik kombiniert. Ein weiterer Aspekt ist die enge Verknüpfung des Heizungssektors mit der Solarbranche, die neben Solarthermie oder Photovoltaik auch eine Verbindung zu einem Heizsystem anbieten (z.B. SOLVIS GmbH & Co KG). Das heißt, dass die Kernkompetenzen nicht auf HLK-Systemen liegen, sondern diese nur einen Teil des Produktangebots ausmachen. Folglich zeichnet sich im HLK-Bereich eine starke Abhängigkeit vom Produktionssektor, vom Produkt- und Dienstleistungsumfang sowie vom technischen Knowhow ab. 6.2.4. Entwicklungstrends Der enorme Nachholbedarf an energetischer Sanierung bei Wohngebäuden bildet die Grundlage einer Trendanalyse. Geht man vom heutigen Stand aus, wird nur 1% aller Wohngebäude in Deutschland jährlich energetisch saniert. Des Weiteren muss auch 197 198 199

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die Modernisierungsrate von Heizanlagen betrachtet werden. Diese liegt aktuell bei 3%. Alternative Heizsysteme, wie Brennwertkessel, KWK, Solarthermie oder Wärmepumpen werden den Heizungsmarkt entscheidend verändern. Diesen Trend bzw. diese Chance müssen die HLK-Unternehmen nutzen, um den Markt noch stärker mit moderner und nachhaltiger Technik zu bearbeiten. Wie in der gesamten, sich wandelnden Energiebranche, muss auch hier investiert werden, um technologische Meilensteine in Sachen Effizienz und sauberer Energie zu erreichen. Wiederum gilt es politische Entscheidungen in Bezug auf eine Förderung zu überdenken. Mit dem Gesetz zur steuerlichen Förderung von energetischen Gebäudesanierungen lenkt die Politik zwar in die richtige Richtung, jedoch müsste ein anderer Schwerpunkt gesetzt werden. Neben der Gebäudesanierung könnte eine Förderung der Heizungsmodernisierung im Vordergrund stehen. Die Trendanalyse der Hauswärmestudie zeigt, dass der Fokus auf einer strukturierten Förderung der Heizungsmodernisierung liegen sollte, was wesentlich wirtschaftlicher und kosteneffizienter wäre. Sicherlich spielt auch, in Bezug auf die HLK-Systeme, die politische Macht im Zuge der Dezentralisierung eine tragende Rolle. Steigende Strom- und Erdölpreise fördern zwar die Entscheidung des Verbrauchers seinen Haushalt dezentral zu versorgen, jedoch steht die Politik weiterhin stark hinter den Energiegroßkonzernen und bremst somit eine Entwicklung in die Richtung der Selbstversorgung. Um eine Verminderung der Abhängigkeit ausländischer Ressourcen zu forcieren, wäre eine Förderung dezentraler Energieformen nicht nur politisch sondern auch wirtschaftlich durchaus sinnvoll. Ein Mix aus erneuerbaren Energien und fossilen Energieträgern stellt bspw. eine vielversprechende Perspektive im Heizungssektor dar. Vor allem neue Technologien (z.B. Mini-KWK) werden ihre Position auf dem Markt finden und in Abhängigkeit von ihrer Effizienz gefördert werden, um mögliche Potenziale aufzudecken. Das heißt, dass dem Staat die Aufgabe zukommt Technologien möglichst neutral bzw. objektiv in punkto Förderung zu beurteilen, da meist nie exakt vorhergesagt werden kann, wie sich eine Technologie entlang ihres Reifeprozesses entwickelt. 200 6.2.5. Spezifische Besonderheiten Durch die Ausführungen der vorhergehenden Kapitel wird deutlich, mit welchen Markteintrittsbarrieren bei HLK-Systemen zu kämpfen ist. Die drei wohl größten Aspekte in diesem Zusammenhang sollen an dieser Stelle nochmals kurz beleuchtet werden. Zum einen spielt der sogenannte Technology Push eine tragende Rolle. Dieser beschreibt eine langfristige, radikale und äußerst kostspielige Innovation, welche von einer hohen Marktunsicherheit geprägt ist. Europa bspw. gilt als Vorreiter für Neuinvestitionen in erneuerbare Energien mit einem Gesamtvolumen von etwa 76 Mrd. Euro im Jahre 2011. 201 Investitionen und Entwicklung gehen in verschiedene Richtungen. Letztendlich fehlt es an einer klaren Struktur bzw. einer zielführenden zukünftigen Technologie. Als Paradebeispiele gelten hier die Fehlinvestitionen von Siemens und Bosch, die das Potenzial des stark fluktuierenden Energiemarkts unterschätzt haben. Selbst Großkonzerne mit viel Erfahrung in der Branche, umfangreichen Produktionskapazitäten und starken Entwicklungsabteilungen kämpfen damit, den Energiemarkt konsequent zu bearbeiten und nachhaltig zu entwickeln. Vermeidlich große Technologiesprünge werden auf einem sich schnell entwickelnden Markt meist zu früh als Durchbruch bewertet. Gleichzeitig können sich die HLK-Systeme diese Barriere aber zu Nutze machen, indem sie eine hohe Kompatibilität bezüglich neuer Technologien aufweisen. Somit kann man technologischen Trends, die erfolgsversprechend sind aber dennoch am Markt scheitern, mit geringen Kosten aus dem Weg gehen, da man mehrere Alternativen vorweisen kann. Andererseits kann man eine Entwicklung, die sich durchsetzt, weiter verfolgen. Wiederum muss die Frage gestellt werden, ob der Markt für Technologien wie Mini-KWK, Wärmepumpe, Solarthermie usw. bereit ist. Der Trend (siehe Potenzial/Marktgröße) beschreibt nach wie vor das Festhalten an fossiler Energie und zeigt nur eine geringe, aber dennoch aussagekräftige Tendenz in Richtung erneuerbare Energien. Den Löwenanteil an Heizenergie werden 2030, wie auch heute, Öl und Gas ausmachen. Das mag vor allen Dingen an der ausgereiften Technik der etablierten Lösungen liegen. Beim Kunden tragen Kriterien, wie Haltbarkeit, Qualität, Komfort und Wirtschaftlichkeit, einen wesentlichen Teil zur Kaufentscheidung bei. In diesem Zusammenhang muss die Politik Initiative ergreifen, um dem Verbraucher moderne Heiz- und Gebäudetechnik näher zu bringen. Konkrete Ziele zu setzen und deren Erfordernisse konsequent umsetzen sind wichtige Grundlagen, um die volatile Bevölkerung zu sensibilisieren.202 Im Kapitel Wettbewerbsumfeld wird deutlich, dass nur wenige große Anbieter auf dem Markt existieren, die Produkte für Gebäudetechnologie bzw. Heizsysteme anbieten. Hintergrund ist der bereits erwähnte große Aufwand, der bei dem Eintritt in das HLK-Geschäft entsteht. Technologisches Knowhow und hohes Investitionsvolumen sind nötig, um langfristig Erfolg zu haben. Da der Diversifikationsgrad sehr hoch ist, bildet sich ein Unternehmen im Bereich HLK meist als Untergruppe einer vorhandenen Energiesparte (bspw. Siemens Building Technologies). Der Markt, der neu entsteht, richtet sich an Dienstleistungen wie Installation, Wartung und Kontrolle von HLK-Anlagen. Des Weiteren findet man viele kleine bis 200 201 202

Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013) Allianz Global Investors (2012) Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013)

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mittelständische Unternehmen, die zwar keine HLK-Anlagen als Ganzes anbieten, aber zumindest Teile davon. Obwohl Deutschland im Bereich der Heizungstechnik auf einem guten Weg ist (siehe Potenzial/Marktgröße), bleibt die Klimatisierungs- und Belüftungstechnik hinter ihren Möglichkeiten zurück. Richtet man den Blick auf den Nachbarn Österreich (gleiche/ähnliche Klimazone) so zeigt sich, dass Bürger im Bereich HLK aufgeklärter sind und es auch Fachportale und Magazine zu diesen Themen gibt. Bei genauerer Betrachtung fällt auf, dass der deutsche Markt in Bezug auf Heizungstechnik stark untergliedert ist und HLK-Systeme als Ganzes eher weniger bekannt sind.

6.3. GEBÄUDE- UND WÄRMEDÄMMUNG 6.3.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Mit dem Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) und der Energieeinsparverordnung (EnEV) richtet sich die Energiewende der Bundesregierung direkt an Immobilienbesitzer. Ziel der Gesetzgebung ist es, im Interesse des Klimaschutzes und der Schonung natürlicher Ressourcen, die Weiterentwicklung von ressourcenschonenden Technologien auch im Bereich der Immobilien voranzutreiben. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass alternativ zur Nutzungspflicht erneuerbarer Energien für den Wärmebedarf, eine verbesserte Gebäude- und Wärmedämmung als Ersatzmaßnahme (Vermeidung von Wärmeverlust) eingesetzt werden kann. Dies gilt unter der Bedingung, dass durch Maßnahmen der Gebäude und Wärmedämmung der Wärmedurchgangskoeffizient eines Gebäudes deutlich verbessert wird. Liegt der Wärmedurchgangskoeffizient 15% unter den durch die Energieeinsparverordnung (EnEV) festgelegten gesetzlichen Anforderungen, kann auf Einsatz von erneuerbaren Energien zur Strom- und Wärmeversorgung verzichtet werden.203 Diese theoretische Möglichkeit, kennt in der Praxis jedoch Grenzen, denn eine Sanierung unter Berücksichtigung der staatlichen Anforderungen sprengt meist das Budget vieler Bauherren. Erschwerend kommt hinzu, dass die Fördermittel der Regierung sukzessive gekürzt werden. So standen in 2012 statt der geplanten 1,5 Mrd. Euro nur 900 Mio. Euro zur Förderung der Gebäudesanierung zur Verfügung.204 Die Gesetzgebung, welche im Jahr 2009 quasi einen Boom in der Gebäude- und Wärmedämmung auslöste, versinkt nun in der Ungewissheit zukünftiger staatlicher Rahmenbedingungen und so bevorzugen Verbraucher aktuell eher die Reparatur alter Heizanlagen anstatt einer vollständigen energetischen Modernisierung des Eigenheims. Zugleich ist meist eine ganzheitliche Gebäudedämmung nur in Verbindung mit einer modernen, energieeffizienten Heizanlage sinnvoll. Dämmung allein macht nur einen Bruchteil der erforderlichen Energieeinsparungen aus. Erst in Verbindung mit technisch modernen Häusern können sich die Ausgaben für Dämmung schnell amortisieren. Geschilderter Sachverhalt führt zu einer Verunsicherung der Verbraucher, die nicht wissen, wie man ohne verlässliche politische Vorgaben in energetische Maßnahmen investieren soll. Investoren brauchen verlässliche Rahmenbedingungen. Das gilt nicht nur für gewerbliche Investoren, sondern insbesondere auch für private Eigentümer.205 Nichtsdestotrotz verschärfen sich auch in der Zukunft die gesetzlichen Regulierungen, da auch neue EU-Richtlinien eine Zwangssanierung forcieren. Beispielsweise müssen für ein Einfamilienhaus aus den 50er Jahren durchschnittlich 110.000 Euro investiert werden, um den Energieverbrauch auf den gesetzlich geforderten Stand zu bringen. Hier mangelt es allerdings an klarer Struktur und die Hausbesitzer werden immer wieder mit neuen Voraussetzungen oder Neuregelung der Gesetzgebung konfrontiert. Dies schafft Unsicherheiten, ob nicht bald der Neubau von heute zum Sanierungsfall wird.206 Trotz dieser Probleme bei der Umsetzung, hat der einstige Boom der Gebäudedämmung durchaus positive Resultate vorzuweisen. Eine Studie der deutschen Energieagentur (Dena) kommt zu dem Ergebnis, dass sich in einer übergreifenden Betrachtung die vermehrten Kosten der energetischen Sanierung über die Energieeinsparungen refinanzieren. Folglich ist es sinnvoll, bei einer Haussanierung auch in die Energieeffizienz zu investieren. Selbst hohe Anfangsinvestitionen amortisieren sich aufgrund stetig steigender Heizkosten in einer vertretbaren Zeitspanne. Aber auch bei der Modernisierung des Heizsystems ist man auf einen erheblichen Förderbeitrag angewiesen, damit sich jene hohe Anzahlung künftig auch lohnen wird. Transparent macht dies eine Kalkulation im Rahmen der Dena-Studie, welche die Amortisationszeit ohne eine Förderung und bei gleichbleibenden Energiepreisen bei durchschnittlich 25 Jahren sieht. Im Ergebnis muss eine verlässliche Ausgestaltung der Fördermaßnahmen gewährleistet werden, um eine gewisse Planungssicherheit zu schaffen und die Eigentümer in Richtung effizienter Sanierung zu sensibilisieren. Dementsprechend lässt sich über einen erfolgreichen

203

Infoportal Wärmedämmung (2013) Die Welt (2012a) Bundesvereinigung Bauwirtschaft (2012) 206 Expertengespräch 204 205

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Fördermix (Zuschüsse, Kredite usw.) und eine zu erwartende Steigerung der Heizpreise die lange Amortisationszeit deutlich nach unten korrigieren.207 Letztendlich ist der deutsche Markt zum heutigen Stand noch nicht bereit für die energetische Wende im privaten Bereich. Obwohl die Bundesregierung durch eine strenge Gesetzgebung einen Wandel forcieren will, gibt es zu viele Spannungen zwischen den politischen Forderungen und einer konsequenten Umsetzung von Fördermaßnahmen. Dennoch bleibt dem Verbraucher keine andere Wahl, da er in Folge der Energiewende in Zukunft gezwungen sein wird, sich mit dem Thema Energieeffizienz im Haushalt zu beschäftigen.208 Spätestens mit Eintritt der neuen Gesetzgebung muss der Markt inklusive der Rahmenbedingungen organisiert sein. Die Kommunikation zwischen Bundesregierung und Bevölkerung bildet die Grundlage einer erfolgreichen Energiewende, denn sobald eine Planungssicherheit für den Verbraucher geschaffen ist, wird die Nachfrage nach effizienter Gebäudeverwaltung automatisch steigen. Aus einer technischen Sichtweise heraus lässt sich der deutsche Markt nach drei unterschiedlichen Arten von Dämmstoffen analog der eingesetzten Rohstoffe unterteilen: Anorganisch-mineralische, organisch-nachwachsende und organischsynthetische Rohstoffe. Diese lassen sich nochmals nach Art der Dämmwirkung und Anwendung unterteilen. Die wichtigsten Dämmstoffe auf dem deutschen Markt sind Mineralwolle, expandierter Polystyrolschaum (EPS) und nachwachsende Faserdämmstoffe. Am häufigsten wird auf dem deutschen Markt mit einem Marktanteil von 55% der anorganisch-mineralische Dämmstoff Mineralwolle (siehe 2. Potenzial/Marktgröße) eingesetzt. Bei der Mineralwolle handelt es sich um einen Faserdämmstoff, der durch den Einschluss ruhender Luft in Faserzwischenräumen seine Dämmwirkung entfaltet. Die Fasern werden durch Schmelzen von Glas, Stein oder Schlacken hergestellt. Ein Beispiel für organisch-nachwachsende Faserdämmstoffe sind Zellulose-Dämmstoffe. Zellulose hat eine gute Wärmedämm- und Wärmespeicherkapazität, sowie eine hohe Dichte und Feuchtigkeitsresistenz. Dämmstoffe aus Zellulose werden aus recyceltem Altpapier hergestellt. Im Gegensatz zu den beiden vorhergehenden Rohstoffen wird die Dämmwirkung von EPS durch den Einschluss ruhender Luft in aufgeblähten Zellen erzeugt. EPS ist der Vorreiter der organisch-synthetischen Dämmstoffe. Er gehört zu der Gruppe der Schaumkunststoffe und ist besser bekannt unter dem Namen Styropor. Die wohl größten Vorteile, die für EPS sprechen sind die ausgereifte Technik in der Herstellung sowie der günstige Preis.209 Der Markt für Dämmstoffe ist insofern technisch komplex, da es eine hohe Fachkenntnis erfordert, eine Vielzahl von unterschiedlichen Produkten und Dämmverfahren individuell auf das Gebäude abzustimmen. Das Institut für preisoptimierte energetische Gebäudemodernisierung (IpeG-Institut) pflegt beispielsweise eine Sammlung von über 230 Dämmstoffen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften.210 Allen voran steht die Wärmeleitfähigkeit, als entscheidendes Element der Dämmstärke. Die Kennzahl Lambda gibt die Dämmwirkung an, das heißt je kleiner Lambda, desto besser ist die Dämmwirkung. Auch das Verhalten gegenüber Wasser spielt eine große Rolle, denn an jeder Stelle an der Dämmstoffe zum Einsatz kommen sind Temperaturgefälle zu erwarten und Dämmstoffe können sowohl hydrophob (wasserabstoßend) als auch hydrophil (wasseranziehend) sein. Zur Vermeidung von Schimmelbildung werden einige Dämmstoffe daher chemisch behandelt. Im Rahmen der Brandschutzverordnung dürfen Dämmstoffe unbrennbare Brennstoffe (Brandschutzklasse A), bis leicht entflammbare Brennstoffe (B3) enthalten. Ein Privathaus muss beispielsweise mit Dämmstoffen der Widerstandsklasse B2 ausgestattet werden. Das Einbauverfahren, abgeleitet aus den baulichen Gegebenheiten bestimmt die Lieferform (Platten-, Matten-, Schütt-, Einblas- und Stopfdämmstoffe). Bei Kellerdecken wird beispielsweise mit Plattendämmstoffen, bei Holzschichten mit Einblasdämmstoffen gearbeitet. Zuletzt muss auch der Materialpreis betrachtet werden, der letztlich zu einer breiten Spanne der einmaligen Gebäudesanierungskosten von 80 bis 230 Euro pro qm führt. Die Dicke des zu verwendenden Dämmstoffes (vgl. Spezifische Besonderheiten) spielt hier eine entscheidende Rolle für den Preis. Hinsichtlich der Dicke der Dämmung schreibt die EnEV bestimmte thermische Mindestanforderungen vor. Aus der Menge an Eigenschaften und der individuell auf das zu dämmende Gebäude angepassten Verarbeitungsform ergeben sich eine Vielzahl von Produkten und Produktvarianten, die kennzeichnend für einen heterogenen Markt sind. 6.3.2. Potenzial / Marktgröße Wie schon im vorhergehenden Kapitel beschrieben, ist prinzipiell ein wachsender Markt für Gebäude- und Wärmedämmung vorhanden211, der jedoch seitens der Verbraucher noch auf wenig Akzeptanz stößt. Nur jeder zehnte Altbau (vor 1979) in Deutschland hat eine Wärmedämmung, die den aktuellen Anforderungen genügt.212 Diese Aussage einer Dena-Studie 207

Die Welt (2012a) Expertengespräch WECOBIS (2013a) 210 IpeG-Institut (2013) 211 Expertengespräch 212 Deutsche Energie-Agentur (2011) 208 209

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

unterstützt die These, dass zwar ein hohes Marktpotenzial existiert, aber Dämmung vom Verbraucher als eher unwichtig bzw. unsicher betrachtet wird.213 Auf Produktebene hingegen ist der Markt nahezu ausgeschöpft. Es gibt zahlreiche unterschiedliche Dämmstoffe, die technologisch ausgereift und hocheffizient sind. Hier kann der Verbraucher aus einem Portfolio schöpfen, welches verschiedene Gebäudearten individuell bedienen kann. Demnach fanden in den letzten 20 Jahren in der Dämmstoffindustrie kaum Veränderungen statt. Laut einer Studie des Wirtschaftsministeriums Baden-Württemberg zum Thema Dämmstoffe im Hochbau aus dem Jahre 2000 verzeichneten die 90er Jahre zwar einen Zuwachs an der Produktion von Dämmstoffen214, welcher jedoch im Laufe der Folgejahre stagnierte. Mineralwolle entwickelte sich bis zum Jahre 2000 zum Marktführer der Dämmstoffe mit einem Marktanteil von 58%, gefolgt von Hartschaumstoffen mit einem Marktanteil von 36%. Für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zeigte sich bis 1996 ein Marktanteil von 5% des Gesamtvolumens, welcher hauptsächlich aus Zellulosefaserdämmstoffen bestand. Die folgende Abbildung bezieht sich auf die Daten einer Baumarktstatistik des Gesamtverbands der Dämmstoffindustrie (GDI) für das Jahr 2005/2006. Sie beschreibt den Marktanteil der produzierten Dämmstoffe in Deutschland. Insgesamt haben sich die Zuwächse in der Produktion bis 1998 innerhalb von 10 Jahren fast verdoppelt und pendelten sich bei einem produktionsbedingten Marktvolumen in Deutschland von ca. 33 Mio. m³ pro Jahr ein. Bemerkenswert ist der Marktausblick, der zu diesem Zeitpunkt prognostiziert wurde. Bereits vor über zehn Jahren wurde festgehalten, dass die politischen Rahmenbedingungen einen entscheidenden Einfluss auf die künftige Marktentwicklung der Dämmstoffproduktion haben. Vor allen Dingen sei die Förderung der energetischen Sanierung von Altbauten ein Faktor, der den Markt vorantreiben werde.215 Demnach galt bereits damals die Sanierung von Altbauten als größtes Potenzial. Abbildung 24: Marktanteil der Dämmstoffe

0,4% 6%

5% Mineralwolle

EPS-Hartschaum PUR-Hartschaum

55% 31%

XPS-Extruderschaum Dämmende Leichtbauplatten

Nachwachsende Rohstoffe

Quelle: WECOBIS (2013)

Aus kartellrechtlichen Gründen gibt es bis heute keine neuen offiziell vom Verband kommunizierten Marktzahlen und die vorliegende Statistik aus 2006 wird auch heute noch als Referenz akzeptiert.216 Von offizieller Seite haben sich demnach die Marktanteile nicht verändert und auch aktuell ist Mineralwolle mit 54,6% der meist genutzte Dämmstoff gefolgt von Hartschaum 35,4%. Derartige Statements verleiten zur Annahme, dass der Wettbewerb stagnierte und keine neuen Technologien bzw. Innovationen den Markt veränderten. Im Hinblick darauf, dass ca. 230 verschiedene Dämmstoffe produziert werden, sticht Mineralfaserwolle und Hartschaum konkurrenzlos bei einer Gesamtproduktion von 24,5 Mio. m³ hervor. Etwa 70% der vor 1979 gebauten Gebäude haben überhaupt keine Dämmung, und bei 20% ist diese unzureichend. Während für Neubauten eine vernünftige Wärmedämmung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz von 2009 obligatorisch ist, ist bei Altbauten eine Verpflichtung zur Gebäudedämmung nahezu nicht existent oder praktisch nicht anwendbar. Von den insgesamt 213

Expertengespräch Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg (2000) Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg (2000) 216 WECOBIS (2013b) 214 215

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

18 Mio. Gebäuden in Deutschland sind fast 13 Mio. vor 1979 gebaut, also vor der ersten Wärmeschutzverordnung.217 Folglich hat sich an einer Verbesserung der Sanierungsquote für Altbauten, welche die Studie von 2000 schon forderte, bis dato wenig verändert. Ohne klare politische Strukturen und Zielsetzungen in Bezug auf die Altbausanierung wird sich der Dämmstoffmarkt kaum weiterentwickeln. Der hohe Anteil an Altbau bestimmt den Markt und birgt bis heute großes Potenzial. 6.3.3. Wettbewerbsumfeld Das Wettbewerbsumfeld von Dämmstoffherstellern ist, abseits von Nischenproduktanbietern, von wenigen großen Herstellern geprägt. Kleine Unternehmen zeichnen sich zwar durch hohe Flexibilität aus, jedoch ist der Markt aktuell sehr stark vom Preis getrieben, was großen Unternehmen mit hoher Produktivität und entsprechender Kostenstruktur zu Gute kommt.218 Als Spezialist ist das Unternehmen Rockwool zu nennen, welches ausschließlich auf die Herstellung von Dämmstoffen spezialisiert ist und als Spitzenreiter der Branche angesehen werden kann. Mit der deutschen Tochter Rockwool Mineralwolle GmbH & CO. OHG, als Exklusivvertretung auf dem deutschen Markt, erwirtschaftet Rockwool einen Umsatz von ca. 250 Mio. Euro. Das Unternehmen ist spezialisiert auf Steinwolle-Dämmstoffe und gilt als Weltmarktführer im größten Segment der Mineralwolle. Rockwool hat durch die Spezialisierung auf Dämmstoffe eine hohe Expertise und langjährige Erfahrung. Die größten Konkurrenten im Mineralsegment für Rockwool sind Knauf Insulation GmbH und die URSA Deutschland GmbH. Beide Unternehmen produzieren und vertreiben eigens patentierte Glas- Holz- und Steinwolle und konkurrieren um die geringste Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise die geringste Dicke der Dämmprodukte.219 Dementsprechend ist das Mineralsegment hart umkämpft. In diesem Segment herrscht die größte Rivalität innerhalb der Branche. Eine Barriere für den potentiellen Markteintritt ergibt sich aber auch aus der hohen Expertise der bestehenden Unternehmen. Tabelle 13: Key Player Dämmstoffe

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

2.100

9.500

Knauf Insulation GmbH

253

600

Deutsche Rockwool Mineralwolle GmbH & Co. OHG

250

1.000

Steico AG

130

920

URSA Deutschland GmbH

100

300

Saint-Gobain Weber GmbH/Isover

Quelle: Unternehmenswebsite, Bundesanzeiger

Der Wettbewerb im Segment EPS-Hartschaum (Styropor) zeichnet sich auf mittelständischer Ebene ab. Das Unternehmen Karl Bachl GmbH & Co KG ist beispielsweise auf Baustoffe spezialisiert und bietet auch zahlreiche EPS-Produkte zur Dämmung an. Andere Mittelständler wie Isobouw konzentrieren sich ausschließlich auf Produktion und Vertrieb von EPSDämmstoffen. Generell gilt, im Segment der Kunststoffe und nachwachsenden Rohstoffe sind viele mittelständische Unternehmen aufzufinden. Styropor und weitere Dämmprodukte sind aber auch in den Portfolios von Key Player aufzufinden, wenngleich diese mehr als Zusatzprodukt denn als Alleinstellungsmerkmal zu interpretieren sind. Durch den gesetzlichen Schub seitens der Regierung wird der Dämmstoffmarkt angekurbelt, wenngleich noch offen ist, inwieweit die Investitionsbereitschaft der Bauherren mit diesem Schub Schritt halten kann. Des Weiteren rücken Innovation und Ökologie wieder stärker in den Vordergrund und können entscheidend zur künftigen Entwicklung der Dämmstoffe beitragen. Geringere Dicke, besserer Wärmewiederstand oder nachhaltige Produkte sind Ansatzpunkte, die den künftigen Markt beeinflussen können (vgl. Entwicklungstrends). Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch neue Sanierungsund Modernisierungsgesetze zu erwarten ist, dass der Dämmstoffmarkt in den nächsten Jahren langsam wieder an Dynamik gewinnt, zumindest lassen die Neuanmeldung von Patenten und die Entwicklung neuer, innovativer Lösungen auf Seiten der Hersteller auf diesen Entwicklungstrend schließen.

217 218 219

Deutsche Energie-Agentur (2011) Expertengespräch Enbausa (2010)

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6.3.4. Entwicklungstrends Die aktuell gültige Energiesparverordnung aus dem Jahre 2009 sollte 2012 durch eine Neuauflage ersetzt werden. Die Novellierung hat sich jedoch in das Jahr 2013 verschoben und steht kurz vor der Veröffentlichung.220 Im Zuge der EnEV vom 1. Januar 2009 ist auch das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) in Kraft getreten (vgl. Aktuelle Marktstruktur und -treiber). Dieses schreibt vor, erneuerbare Energien im Neubau einzusetzen. Problematisch wird es nun mit der Einführung der EnEV 2013, da diese wesentlich strengere Richtwerte vorgibt und z.B. die energetischen Anforderungen nochmals um 30% verschärft. Fraglich ist nun, nach welchen Vorschriften sich der Bauherr richten muss. In diesem Zusammenhang besteht noch viel Aufklärungsbedarf und Bauherren sind von der ungeklärten Rechtslage nach wie vor verunsichert. Der deutsche Staat hat noch keine konsequente Lösung gefunden, die Energiewende auch beim Endverbraucher erfolgreich zu implementieren. Nichtsdestotrotz haben die politischen Regelungen zur Folge, dass sie den Dämmstoffmarkt wiederbeleben. Aus einer weiteren Reduzierung des primären Energiebedarfs, wie es die EnEV 2013 vorsieht, muss zwangsläufig ein besserer bzw. höherer Wärmedurchgangswiderstand resultieren. Dieser wird momentan durch eine Zunahme der Dämmstoffdicke erreicht. Dämmstoffdicken dieser Dimension sorgen für Diskussionen um den richtigen Lichteinfall oder um die korrekte Einhaltung von Abstandsmaßen. Folglich entsteht ein Anreiz, Dämmstoffe zu entwickeln, die dünner und gleichzeitig wirksamer sind. Der stagnierende Wettbewerb der letzten 15 Jahre (vgl. Potenzial/Marktgröße) gab sich stets mit dem Status quo zufrieden, ohne viel Potenzial in eine Entwicklung neuer Technologien zu investieren. Mineralstoffe und Styropor waren das Maß aller Dinge. Nun werden gesetzliche Anreize gesetzt, die auch technologische Innovation erfordern. Die Industrie reagiert auf die steigenden Anforderungen und es zeichnen sich bereits heute mehrere Trends ab. Beispielsweise ist zu beobachten, dass hochwertige Ober- und Unterputze sowie zusätzliche Anstriche als Voraussetzung dienen, um eine höhere Qualität der Dämmstoffe zu gewährleisten. Dementsprechend entstehen neue Märkte für Produkte, welche die Dämmstoffe in ihrer Leistung unterstützen sollen. Aus technologischer bzw. innovativer Sicht gelten Vakuumisolationspaneele (VIPs) als künftige Hoffnungsträger. Der größte Vorteil von VIPs ist die geringe Wärmeleitfähigkeit, wodurch man bei gleicher Dämmeigenschaft eine wesentlich geringere Materialstärke benötigt. So können heute mit 2 cm dicken VIPs die gleichen Dämmwerte erreicht werden wie mit 16 bis 20 cm dicken, konventionellen Dämmstoffen.221 Problematisch ist allerdings der Preis, der im Vergleich zu den Wettbewerbsprodukten heute noch deutlich zu hoch ist. Gleiches gilt für Naturbaustoffe denen eine hohe Wachstumschance, unter der Prämisse der Reduzierung der Preise, eingeräumt wird. 6.3.5. Spezifische Besonderheiten Dämmstoffe müssen in Deutschland bestimmte Qualitätssicherungen durchlaufen, um am Markt zugelassen zu werden. Hierbei ist der Hersteller in der Pflicht die europäische Produktnorm, die deutsche Anwendungsnorm, die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen, die europäischen Zusatz-Leitlinien und die Kundenanforderungen zu beachten. Unabhängige Prüfungsinstitute unterstützen einen regelkonformen Herstellungsprozess.222 An Dämmstoffen wird nach wie vor die ungeklärte Gesundheitsverträglichkeit kritisiert. Verbraucher achten bei der Sanierung vermehrt auf umwelt- und gesundheitsschonende Produkte und ziehen Zertifikate und Siegel als Beurteilung heran. In diesem Zusammenhang gilt es für Innovationen sich den Anforderungen der Verbraucher anzupassen. So muss für neue Produkte neben der technologischen Funktionsfähigkeit auch die ökologische Verträglichkeit in Betracht gezogen werden, was die Akzeptanz am Markt durchaus beeinflusst.223 Auffällig ist, dass die Preise bei verschiedenen Dämmstoffen stark schwanken (vgl. Aktuelle Marktstruktur und -treiber). In diesem Zusammenhang müssen die Rahmenbedingungen stimmen, welche die Preise rechtfertigen. Die bereits bekannten Faktoren wie die Art des Dämmmaterials, die Anforderungen an Lärmschutz oder Brandverhalten und der Aufwand der Verarbeitung spielen eine bedeutende Rolle bei der Preisargumentation.224 Folglich ist es für den Hersteller besonders wichtig, sich den Präferenzen der Kunden anzupassen oder flexibel auf Veränderungen zu reagieren, um beim Preiswettbewerb des Baustoffsektors mithalten zu können. Als die wohl größten Markteintrittsbarrieren gelten in der Baustoffindustrie die Größenvorteile etablierter Unternehmen und die hohen Kapitalkosten.225 Selbst Key Player sehen sich im permanenten Wettbewerb mit anderen europäischen Herstellern. Um ihre Marktposition zu schützen und anzupassen, müssen Unternehmen quasi Markteintrittsbarrieren aufbauen. Hierzu 220

Energie-Experten (2012) Baulinks (2010) Industrieverband Hartschaum (2011) 223 Enbausa (2010) 224 Baumemotion (2011) 225 Expertengespräch 221 222

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zählen unter anderem ausgeprägte Logistiksysteme, Schutzrechte, Genehmigungen, Produktions- und Entwicklungs-Knowhow und hohe Produktionskapazitäten. Weitere Aspekte des Bausektors sind, dass die Baustoffproduktion weitestgehend standortgebunden ist und kleinere Unternehmen meist als lokale Nischenanbieter fungieren und dass überdurchschnittliche Transportkosten die Importkonkurrenz schwächen.226 Dennoch bietet der Dämmstoffmarkt einige Chancen, welche die Attraktivität für neue Anbieter (in Bezug auf den deutschen Markt) steigen lässt. Zum einen sind es die politischen Entscheidungen, die den Wettbewerb ankurbeln, zum anderen die bereits bekannte große Zahl an Altbauten, die ein hohes Potenzial birgt. Auch Life-Cycle-Ansätze, welche veranlassen, die Produktion mit professionellem Einbau und Wartung zu verbinden, können die Marktstruktur positiv verändern. Baukooperationen und Komplettlösungen aus eigener Hand sichern die Qualität und verbessern gleichzeitig die Wertschöpfungsketten in Unternehmen (z.B. durch vertikale oder horizontale Integration).227

226 227

Commerzbank (2012) Commerzbank (2012)

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7. Energietransport und -speicherung 7.1. SMART GRIDS (INTELLIGENTE NETZE) 7.1.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Smart Grids werden intelligente Stromnetzwerke genannt, die den Strom- und Energiefluss in Deutschland optimierend steuern, speichern und lenken sollen. 2011 beschloss die Bundesregierung das Pilotprojekt E-Energy - Smart Energy made in Germany. Dieses Projekt sollte ein so genanntes Internet der Energie in Deutschland etablieren. Energie muss genau zum richtigen Zeitpunkt dort sein, wo sie verbraucht wird. Unnötig lange Stromtransporte werden verkürzt, teure Spitzenstrompreise werden vermieden und eine Leistungssicherheit wird hergestellt. Hierfür wurden mehr als 140 Mio. Euro von verschiedenen Ministerien zur Verfügung gestellt.228 Bis ca. 1998 bestanden in Deutschland Gebietsmonopole. Die großen Energieunternehmen besaßen ein staatlich anerkanntes Energiemonopol in bestimmten Regionen. Lediglich die Kartellaufsichtsbehörde kontrollierte damals die Unternehmen.229 Seit 2005 wurden diese Monopole in einer Novelle des EnGW endgültig abgeschafft. Somit wurde der Markt liberalisiert und es entstand erstmals ein Wettbewerb für Energieübertragung im deutschen Markt. Zusätzlich bekamen die privaten Endverbraucher mehr Rechte. Sie konnten erstmals ihren Anbieter wechseln und hatten ein Anrecht auf unabhängige Messdienstleister. Zusätzlich werden seit 2005 alle Netzbetreiber mit mehr als 100.000 angeschlossenen Kunden von der Bundesnetzagentur reguliert. Kleine Betreiber werden von der jeweiligen Landesbehörde betreut. Basierend auf einer Metastudie des Fraunhofer-Instituts kann ein optimiertes Stromnetz im Jahr 2020 im Vergleich zu 2009 in Deutschland einen Mehrnutzen bzw. ein Einsparungspotenzial von etwa. 55,7 Mrd. Euro pro Jahr bringen.230 Obwohl intelligente Netzwerke aus einer Vielzahl von Subsegmenten bestehen, wird in Deutschland häufig nur zwischen den eigentlichen Netzen (Smart Grids) und intelligenten Stromzählern (Smart Meter) unterschieden. Während Smart Grids eine große Investitionssumme benötigen, um das eigentliche Stromnetz auszubauen, um Speicheranlagen und Rechenzentren zu errichten, können intelligente Stromzähler bereits an das bestehende Stromnetz angeschlossen werden. Intelligente Zähler sind Stromzähler, die parallel Daten senden und empfangen können. Damit sollen sie helfen Endverbrauchern einen bewussteren Umgang mit Energie und Strom zu vermitteln. Insgesamt soll so Strom und Energie gespart, Überproduktion vermieden und Spitzenlast verteilt werden. Wirklich sparen kann das Gerät jedoch nicht alleine. Hier ist der Endverbraucher selbst gefragt. Mit dem Smart Meter wird es nun möglich seinen aktuellen Stromverbrauch punktgenau abzulesen und den Stromverbrauch in Eigenverantwortung selbst zu reduzieren. 2011 hat die deutsche Bundesregierung mit dem neuen EnWG-Gesetzt verordnet, dass jeder Neubau in Deutschland mit einem intelligenten Stromzähler auszustatten ist. Der Markt in Deutschland befindet sich aktuell in einer Warteposition. Viele Voraussetzungen für ein flächendeckendes SmartGrids-Projekt sind schon vorhanden, (z.B. die Technologien), aber es fehlt noch an Regelungen und Richtlinien. Notwendige deutschlandweite bzw. europaweite Standards sind noch nicht festgelegt. Da intelligente Netzwerke immer länderübergreifend sein müssen, ist es unabdingbar gemeinsam mit den deutschen Nachbarländern, allen voran Frankreich, eine einheitliche Schnittstelle zu finden. Nur mit einem standardisierten Netzwerk ist es möglich Strom genau dahin zu transportieren, an welcher dieser auch gebraucht wird. Trotzdem muss auch bei den modernen, ökologisch und ökonomisch gebauten Netzwerken auf eine maximale Versorgungssicherheit geachtet werden. Eine hochwertige Energieinfrastruktur ist gerade für die deutsche Industrie von Bedeutung. Aus diesem Grund gibt es in Deutschland hohe Anforderungen an die Qualität und Zuverlässigkeit der Energieinfrastruktur. Die letzten zehn Jahre hinweg hat Deutschland im Durchschnitt nur 16 Minuten von insgesamt 525.600 Minuten im Jahr einen Stromausfall gehabt. Damit liegt die Versorgungssicherheit bei über 99,99%. Deutschland ist daher das versorgungssicherste Land in der Welt. Diese Sicherheit muss auch während des Netzumbaus/Netzausbaus gewährleistet bleiben. Geographisch gesehen liegt Deutschland als einer der größten Stromproduzenten in der Mitte Europas und damit wird Deutschland zu einem Knotenpunkt der europäischen Energieversorgung werden. In dieser Rolle ist Deutschland, zusammen mit England und Spanien, einer der Vorreiter in punkto Investitionen in länderübergreifende Projekte. 2013 wurden in Europa 228 229 230

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013f) Fraunhofer - Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK (2012) Fraunhofer - Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK (2012)

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etwa 280 solcher Projekte gezählt. Etwa 12% davon sind von Deutschland organisiert und/oder bezahlt. Eine weitere Herausforderung für Deutschland ist der inländische Energietransport. Deutschland hat, geographisch gesehen, mehrere Gebiete, die in Zukunft eine wichtige Rolle spielen werden. Eine der größten Aufgaben wird es sein, die Offshore Windkraftanlagen im Norden und die großen Solar-Potenziale im Süden zu einem Energienetz zu verbinden.231 Politisch gesehen könnten in naher Zukunft einige Probleme auf die Bundesregierung und den deutschen Smart-Grids-Markt zukommen. Intelligenten Netzwerken, vor allem intelligenten Messgeräten, wird unterstellt, extreme Einblicke in das Verbraucherverhalten der einzelnen Kunden zu ermöglichen. Durch die andauernde Aufzeichnung des Stromverbrauches, sowie einer Aufzeichnung darüber, wann welches elektrische Gerät benutzt wurde, können Benutzerprofile von den Betreibern angelegt werden. Die Frage wie sich dieses „Ausspähen“ verhindern oder reglementieren lässt, ist bis jetzt von Seiten der Politik nicht geklärt worden. Diese Fragen müssen schnell beantwortet werden, da Deutschland traditionell als ein Land gilt, welches viel Wert auf Datensicherheit und Privatsphäre legt. Somit könnten solch Fragen der Privatsphäre großen Einfluss auf den deutschen Markt haben. 7.1.2. Potenzial / Marktgröße Über 70% der in einer aktuellen Befragung des Marktforschungsinstitut trend:research interviewten Marktexperten in Europa sind der Meinung, dass die Einführung von Smart Grids zur besseren Integration dezentraler Energieerzeugung bzw. zur Kontrolle der Netze mittel- bis langfristig unvermeidlich ist. Der Markt gilt momentan als sehr angebotsgetrieben. Maschinenund Technologierhersteller werben aktiv für moderne, intelligente Lösungen. Die Anlagen- und Netzbetreiber verharren jedoch aktuell in einer Warteposition. Kritisch sind aktuell noch Finanzierungsfragen, fehlende bundesweite technische Standards und unklare politische Rahmenbedingungen. Zwar wurde mit dem E-Energy-Projekt der Bundesregierung jetzt erstmals ein gewaltiger Schritt in Richtung intelligente Netzte gemacht, jedoch fehlen immer noch flächendeckende Richtlinien für deutsche Smart Grids. Trend:research rechnet 2012 mit einem Marktvolumen von etwa 100 Mrd. Euro für intelligente Stromnetze in Deutschland. Dieses Volumen soll im Jahr 2030 auf mehr als 263 Mrd. Euro ansteigen. Das größte Potenzial besitzt hierbei das deutsche Stromtrassen- und Strommastnetzwerk. Transport- und Verteilernetze machen bei der Rechnung bis 2030 alleine etwa 115 Mrd. Euro aus.232 Eine Studie von trend:research unter den 25 größten Energielieferanten in Europa ergab, dass viele der benötigten Technologien bereits entwickelt wurden und produktionsbereit sind. Jedoch geben fast alle Befragten an, dass die Produkte viel zu teuer sind. Zudem sind die fehlenden bzw. nicht akzeptablen Finanzierungsmöglichkeiten und eine schlechte Wirtschaftslage in Europa bis jetzt noch Markthemmnisse für den Ausbau länderübergreifender, intelligenter Stromnetze. Dazu kommt die Tatsache, dass zurzeit keine standardisierten Sicherheitsrichtlinien existieren. Bevor diese EU-weit nicht festgelegt werden, sind Ausbau und Vorantreiben des Netzausbaus noch mit großen Risiken behaftet.233 Betrachtet man den deutschen Smart-Grids-Markt fällt auf, dass die Smart-Meter-Branche einen wesentlichen Teil am Umsatz ausmacht. Smart Meter sind unabdingbar für einen schnellen Datenaustausch in einem Echtzeitinformationsnetz. Sie sollen die teuren Stromspitzen verringern und für alle Beteiligten, vom Stromproduzenten bis zum Endabnehmer, die Netze mit den benötigten Informationen versorgen.234

231

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2012) trend:research (2012) trend:rsearch (2010) 234 trend:research (2012) 232 233

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Abbildung 25: Smart Meter - Absatz bis 2017

100.000

82.720 80.000

60.000 50.150 Smart Meter Hardware in 1.000 € 37.500

40.000

20.000

19.800

2013

2014

20.000

0 2015

2016

2017

Quelle: trend:research (2012)

Das Diagramm behandelt den prognostizierten Absatzmarkt in Deutschland für Smart Meter Hardware. Deutlich zu sehen ist das starke Wachstum der prognostizierten Umsätze bis 2017. Die Entwicklung bleibt 2013 und 2014 noch recht konstant, steigt ab 2015 aber rasch an. Grund hierfür ist der schnell wachsende Ausbau der intelligenten Netze, die Smart Meter zunehmend rentabler machen. 7.1.3. Wettbewerbsumfeld Intelligente Stromnetzwerke sind in Europa seit den letzten Jahren im Kommen. Der Gedanke, mithilfe eines ständigen Datenstroms und austauschbaren Informationen, Verbrauch und Transport zu optimieren ist relativ neu. Es gibt in Deutschland keinen etablierten Markt für intelligente Stromnetzwerke. Dementsprechend haben sich in Deutschland noch keine Unternehmen auf dem Markt festgesetzt. Trotzdem ist ein intelligentes Stromnetz ein wesentlicher Bestandteil der Energiewende in Deutschland. Um die Effekte und Auswirkungen genauer einzuschätzen zu können, hat die Bundesregierung 2011 das Projekt E-Energy beschlossen. E-Energy - IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft ist ein Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie in ressortübergreifender Partnerschaft mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Technologiepartnerschafen in sechs Modellregionen entwickeln und erproben Schlüsseltechnologien und Geschäftsmodelle für ein Internet der Energie.235 Das Projekt soll zunächst nur vier Jahre laufen und 2015 wird dann ein Fazit aus der Testphase gezogen. Ziel der Bundesregierung ist die Etablierung eines deutschen intelligenten Stromnetzes. Hierbei sollen die aus dem Projekt gewonnen Daten eine wichtige Rolle spielen. Die teilnehmenden Unternehmen erhoffen sich durch die frühe starke Zusammenarbeit mit der Bundesregierung einen gesicherten Platz im entstehenden deutschen Markt für intelligente Netze. Bei diesem Projekt wurde das Thema Smart Grids in sechs Subsegmente untergliedert.  Intelligenz für Energie, Märkte und Netze  Entwicklung und Demonstration dezentraler vernetzter Energiesysteme  Aufbruch zum Minimum Emission Regions  Modellstadt Mannheim in der Metropolregion Rhein Neckar  Regenerative Smart Energy Region 235

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013f)

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 Steigerung der Selbstregelfähigkeit des Energiesystems durch die Etablierung eines Internets der Energie. Für jedes der Segmente wurde ein Wettbewerb veranstaltet. Die qualifiziertesten Unternehmen in den Subsegmenten bilden in Zusammenarbeit mit den beiden Ministerien eine Projektgruppe. Tabelle 14: Gewinner E-Energy 2011

THEMA

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

RWE AG

Entwicklung und Demonstration dezentraler vernetzter Energiesysteme

53.227

71.419

EnBW

Aufbruch zum Minimum Emission Regions

19.245

20.098

EWE AG

Intelligenz für Energie, Märkte und Netze

8.200

9.049

MVV Energie

Modellstadt Mannheim in der Metropolregion Rhein Neckar

3.899

5.541

Quelle: Hoppenstedt (2012)

In der Tabelle sind die vier Gewinner der jeweiligen Bereiche dargestellt. Die vier Unternehmen gehören zu den großen Energielieferanten in Deutschland. Ein Markteinstieg ausländischer Akteure ist derzeit nicht zu erwarten, denn es gibt in Europa wesentlich attraktivere Märkte. So investieren beispielsweise Frankreich und Finnland deutlich mehr in den Ausbau ihrer Smart Grids Systeme. 7.1.4. Entwicklungstrends Die Entwicklung der Smart Grids in Deutschland ist vielfältig. Intelligente Netzwerke bestehen aus einer Vielzahl an untereinander gekoppelten Projekten und Techniken. Daher ist es schwer möglich auf alle einzelnen Subsegmente mit einer genauen Trendanalyse einzugehen. Das intelligente Stromnetz baut auf dem Zusammenspiel der einzelnen Komponenten auf. Hierbei spielen jedoch einige Systeme eine Schlüsselrolle.  verbesserte Stromzähler mit Echtzeit-Feedback-Funktion (Smart Meter)  verlustfreiere Stromübertragungsmöglichkeiten (bessere Kabel)  neue Energiespeichermöglichkeiten (Elektrofahrzeuge als Zwischenspeicher)  effizientere Technologien in der Stromerzeugung (verbesserte Pumpen in Wasserkraftwerken)  konstruktive Leitsysteme zum Ausgleichen von Verbrauchsschwankungen (internetbasierte Programme)  breitere Aufklärung über Stromverbrauch in Privathaushalten (Medienkampagnen der Regierung) Ziel der intelligenten Netzwerke ist ein deutschland- bzw. ein europaweites Netzwerk aus Stromnetzten, Speichermedien und Echtzeitdatenübertragung. Der Aufbau eines solchen Netzwerks braucht Zeit und erfolgt in kleinen Entwicklungsschritten. Daher wachsen momentan in vielen deutschen Regionen eigene kleine Smart Grids. Sie werden in Deutschland Micro Smart Grids genannt. Hierbei handelt es sich um Versuchskreisläufe mit beschränkten Möglichkeiten. In der Regel sind die Abnehmer öffentlich Einrichtungen wie Krankenhäuser oder Schulen, die im Verbund mit regionalen Energieerzeugern neue Technologien erproben und so versuchen ihren Energiebedarf optimal zudecken. Vorreiter auf dem Gebiet der Micro Smart Grids ist aktuell Berlin. Dort ist am EUREF-Campus im Frühjahr 2012 ein Micro Smart Grid installiert worden. Dieses Pilotprojekt ist in seiner Konstellation bisher einmalig in Deutschland. Hierbei werden unterschiedliche Energiequellen, Verbraucher und Stromspeicher miteinander verknüpft. Das Projekt ist ein Teil des Forschungsprojekt BeMobility - Berlin elektroMobil, das vom Bund mit insgesamt 5,4 Mio. Euro gefördert wird. Ziel ist die Erprobung des Zusammenspiels zwischen Windenergie, Sonnenkraft und Elektroautos als Stromzwischenspeicher. Das Micro Smart Grid in Berlin Schöneberg soll in einem begrenzten Raum zeigen, welche Möglichkeiten bereits bestehen und wie diese sinnvoll kombiniert werden können. So wurden fünf Kleinwindanlagen, drei Solaranlagen und eine Großbatterie als Netzpuffer installiert. Unterstützt wurde das Ganze durch die Berliner Gaswerke, dem Unternehmenn Schneider Electric, dem Reiner Lemoine Institut sowie Solon. Die Komponenten wurden mit Ladesäulen für Elektrofahrzeuge und der Energieleitwarte verbunden. Dadurch war es der NBB (Netzgesellschaft Berlin-Brandenburg) möglich, alle Energieflüsse innerhalb des Micro Smart Grids zu steuern und in Echtzeit abzulesen, wie viel Strom aktuell verbraucht wird. Zudem ist es möglich, neben Strom DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

aus dem öffentlichen Netz auch lokal produzierte regenerative Energie für die Versorgung der Elektroautos und für ausgewählte Mieter auf dem EUREF-Campus einzusetzen. Das Pilotprojekt zeigt, wie gut die flexiblen Batterien der Elektrofahrzeuge für einen kurzfristigen Spannungsausgleich im Netz geeignet sind. Setzt man eine Million dieser Fahrzeuge intelligent ein, so entspräche dies der heutigen Kapazität aller in Deutschland verfügbaren Pumpspeicher.236 7.1.5. Spezifische Besonderheiten Eine Besonderheit in Deutschland ist der bereits bestehende Plan zur Etablierung intelligenter Netzwerke. Im Februar 2013 hat der deutsche Bundesverband für Energie- und Wasserwirtschaft e.V. eine Studie veröffentlicht, in der bereits konkrete Pläne und Zielsetzungen veröffentlicht wurden. Die Durchführung wird hierbei in drei Phasen unterteilt. Die Aufbau- und Pionierphase (2012 bis 2014), die Etablierungs- und Ausgestaltungsphase (2014 bis 2018) sowie die Realisierungs- und Marktphase (2018 bis 2022). Bis zur Realisierung sind zehn Stufen zu beschreiten. 1) Abgrenzung sowie Interaktion von Markt und Netz 2) Rechtlicher und regulatorischer Rahmen für Smart Grids 3) Forschung und Entwicklung, Pilot- und Demonstrationsprojekte 4) Standards, Normen, Datenschutz und Datensicherheit 5) Messen: Sensorik im Netz, Roll-Out intelligenter Messsysteme 6) Steuern & Regeln: Automatisierung der Netze 7) Lokale & globale Optimierung im Energie-System 8) Speicher und Elektromobilität, Hybridnetze 9) Variable Erzeugung - Supply Side Management 10) Variabler Verbrauch - Demand Side Management Wichtige Grundlagen für Smart Grids werden durch die stringente Abgrenzung sowie Regelung der Interaktion von Markt und Netz, die Entwicklung eines konsistenten rechtlichen und regulatorischen Rahmens, Forschung und Entwicklung sowie die Erstellung von Standards und Normen geschaffen. Diese Grundlagen müssen so schnell wie möglich geschaffen werden. Darauf aufbauend soll zum einen die Weiterentwicklung der Infrastruktur erfolgen (Sensorik, intelligente Messsysteme, Netzautomatisierung, Energieinformationsnetz). Zum anderen können die Netznutzer (Erzeuger, Speicher, Verbraucher) im künftigen Energiemarkt neue Produkte anbieten und nachfragen. Diese Produkte leiten sich aus dem Kerngedanken eines Smart Grids ab: Die Gewährleistung von Stabilität und Effizienz durch die Flexibilität der Netze sowie der Netznutzer.237

7.2. BRENNSTOFFZELLEN 7.2.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Von Brennstoffzellen erhoffen sich Politik, Forschung und Wirtschaft ungemeine Potenziale. Saubere und störungsfreie Energieversorgung in unterschiedlichsten Anwendungsfeldern bei hohen Wirkungsgraden ist nur eine der prognostizierten Aussichten. Im Jahr 1839 entdeckte der britische Physiker Sir William Robert Grove die Technologie der Brennstoffzelle, die sich jedoch gegen die damals spannungsstärkeren Elektrodynamos und Verbrennungsmotoren nicht durchsetzen konnte. In den 1960er Jahren wurde erstmals eine Brennstoffzelle im Rahmen des amerikanischen Raumfahrtprogramms eingesetzt, hierbei spielten die hohen Kosten und der extreme Reinheitsgrad der benötigten Gase nur eine untergeordnete Rolle.238 Seit Beginn der 90er Jahre wird die Entwicklung auch im zivilen Bereich vorangetrieben, so dass hocheffiziente Energieumwandlungssysteme mit Brennstoffzellen weltweit entwickelt und getestet werden. Deutschland ist europaweit führend in der Brennstoffzellentechnologie und einer der weltweit größten Produktionsstandorte für Brennstoffzellenanlagen und -komponenten. Unter Brennstoffzellen versteht man hocheffiziente Energiewandler, die chemisch gespeicherte Energie in elektrischen Strom umwandeln. Ein wesentlicher Unterschied zu Verbrennungskraftwerken besteht in der Art, wie die chemisch gespeicherte Energie gewandelt wird. Bei Verbrennungskraftwerken geschieht die Wandlung in einem mehrstufigen Verfahren, bei dem zunächst thermische, anschließend mechanische und zum Schluss elektrische Energie erzeugt wird. Bei Brennstoffzellen wird 236 237 238

Clean Energy Project (2012) BDEW Bundesverband für Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013) Die Brennstoffzelle (2013)

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hingegen Energie auf direktem Wege elektrochemisch erzeugt. So können im Vergleich zur konventionellen Methode wesentlich höhere Wirkungsgrade erzielt werden.239 Grob unterteilt sich die Brennstoffzelle in vier verschiedene Anwendungsgebiete: den stationären, mobilen, portablen und den speziellen Anwendungen. Erstere, die stationären Anwendungen, betreffen hauptsächlich die Wärme- und Stromversorgung von Haushalten und Industrie. Dabei kommen unterschiedliche Brennstoffzellen-Systeme zum Einsatz, wie MikroBrennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen im häuslichen und den Brennstoffzellen-Blockheizwerken im industriellen Gebrauch. Die zur Hausenergieversorgung eingesetzten Mikroanlagen produzieren eine elektrische Leistung von 1-5 kW. In wesentlich größeren Bereichen befinden sich die Blockheizwerke mit einer elektrischen Leistung von 10 kW bis hin zu mehreren Megawatt (MW). Diese Technologie eignet sich nicht nur für Großgebäude, sondern auch als Bordstromversorgung von Schiffen.240 Die dezentrale Stromproduktion sowie der vergleichsweise hohe Wirkungsgrad von Brennstoffzellen sind die beiden wesentlichen Vorteile der Technologie.241 Für stationäre Anwendungen wird in der Brennstoffzellentechnologie überwiegend Erdgas als Brennstoff verwendet, da eine Versorgung der Geräte über das vorhandene Verteilernetz möglich ist. 242 Die Funktionsfähigkeit der stationären Anlagen und ihre Vorteile konnten bereits in Demonstrationsprojekten aufgezeigt werden. Im Bereich Hausenergieversorgung läuft derzeit der bundesweit größte Praxistest, welcher durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) gefördert wird. Im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstroff- und Brennstoffzellentechnologie sind an dem Projekt Callux unterschiedliche Unternehmen aus der Energiewirtschaft und der Heizgeräteindustrie (u.a. EnBW, E.ON, Vaillant) beteiligt. Ziel des mit 75 Mio. Euro budgetierten Projektes ist es, den Einsatz der Brennstoffzellentechnologie im Bereich Hausenergieversorgung voranzutreiben. Im Rahmen von Callux wurden überwiegend Ein- und Zweifamilienhäuser aber auch kleingewerbliche Bauten mit Brennstoffzellen ausgestattet. 243 Die Technologie Stationäre Anwendung für die private Hausenergieversorgung hat bereits Marktreife erlangt. Als problematisch erweist sich allerdings derzeit noch der Preis solcher Anlagen, der den konventioneller Geräte um ein Vielfaches übersteigt.244 Mobile Anwendungen dienen zum Antrieb von (Straßen-) Fahrzeugen, insbesondere Pkw, Bussen und leichten Nutzfahrzeugen. Durch den Einsatz der Technologie soll der Einsatz fossiler Kraftstoffe – und somit der Ausstoß von CO2 – deutlich reduziert werden. Diese Brennstoffe werden bei mobilen Anwendungen durch den Einsatz von Wasserstoff ersetzt. Eine Studie der Europäischen Union geht davon aus, dass die Technologie das Potenzial hat, den Kraftstoffverbrauch des Straßenverkehrs in Europa bis zum Jahr 2050 um bis zu 40% senken zu können. 245 Technologisch betrachtet ist der Einsatz von mobilen Anwendungen bereits serienreif. Die Kosten sind allerdings noch viel zu hoch, um ernsthaft mit konventionellen Antriebssystemen zu konkurrieren.246 Erste Hersteller gehen jedoch ab dem Jahr 2014 in Kleinserienfertigung.247 Eine weitere wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche Markteinführung und somit für die serienmäßige Herstellung der Technologie, wird der Bau einer nationalen Infrastruktur für mobile Anwendungen sein. Ein flächendeckendes Netz von Wasserstofftankstellen ist für den kommerziellen Erfolg der Technologie unerlässlich. 15 von der Europäischen Union geförderte Tankstellen für flüssigen und festen Wasserstoff wurden in Deutschland hierfür bereits gebaut. 248 Das Bundesverkehrsministerium unterstützt derzeit den Bau von etwa 35 weiteren Wasserstofftankstellen im Bundesgebiet bis 2015.249 Nach Expertenschätzung sind für die flächendeckende Versorgung der Bundesrepublik Deutschland jedoch etwa 1.000 Wasserstofftankstellen notwendig.250 Neben Anwendungen für Busse und Pkw, ist auch der Einsatz von Brennstoffzellenantrieb abseits vom Straßenverkehr möglich, zum Beispiel zum Antrieb von Schienenfahrzeugen oder von Schiffen. Hier befindet sich die Entwicklung allerdings noch im Anfangsstadium. Portable Anwendungen der Brennstoffzellentechnologie sind beispielsweise Batterieladegeräte oder die Stromversorgung für Konsumelektronik im Freizeit- oder Unterhaltungsbereich. Als Vorteile werden vor allem längere Akkulaufzeiten und eine Steigerung der Leistungsfähigkeit von Elektrogeräten angeführt. Portable Anwendungen können zudem dort genutzt werden, wo eine zuverlässige Stromversorgung nicht gewährleistet werden kann. Insbesondere die (Bord-)Stromversorgung von Booten oder Wohnmobilen kann durch portable Anwendungen erleichtert werden. 251

239

Die Brennstoffzelle (2013) Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2011) Callux (2013) 242 Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2010) 243 Callux (2013) 244 Handelsblatt (2012b) 245 HyWays (2013) 246 Der Spiegel (2012) 247 Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (2011) 248 Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2010) 249 Clean Energy Partnership (2012) 250 Handelsblatt (2012c) 251 Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2010) 240 241

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Als letztes der vier angesprochenen Anwendungsgebiete sind die sogenannten speziellen Anwendungen zu nennen. Diese bedienen einen recht breiten Markt, welche als Nischen- oder frühe Märkte klassifiziert werden können. Notstrom-, unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), Sonderfahrzeuge, U-Boote, Luft- und Raumfahrt sind nur einige der zahlreichen Einsatzmöglichkeiten.252 Besondere Förderung erhält die Brennstoffzellenerforschung aus der Politik. Das gemeinsame Programm der Bundesministerien BMVBS, BMWi, BMBF und BMU, das Nationale Innovationsprogramm (NIP), stellt bis 2015 über 700 Mio. Euro für Forschungs-, Entwicklungs- und speziell Demonstrationsprojekte bereit. Von der Industrie werden Investitionen in mindestens gleicher Höhe erwartet. Ziel des NIP ist die Marktvorbereitung in allen Anwendungsgebieten. 253 Zudem existieren weitere Förderprogramme, wie das Zukunftsinvestitionsprogramm (ZIP) der Bundesregierung. 254 In unterschiedlichen Regionen Deutschlands haben sich sogenannte Brennstoffzellencluster gebildet, in denen verschiedene Unternehmen und wissenschaftliche Institute angesiedelt sind, die oft im Wettbewerb zueinander stehen, sich aber auch zum Teil in ihren Leistungsportfolios ergänzen. Zu finden sind diese Cluster in den Bundesländern Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Sachsen.255 7.2.2. Potenzial / Marktgröße Die mit Brennstoffzellen einhergehenden technischen Möglichkeiten und Perspektiven, bezüglich des Wirkungsgrades, der Versorgungssicherheit und der Umweltverträglichkeit sind unbestritten. Der zukünftige Markt für Brennstoffzellen ist ein großer, vielversprechender und schnell wachsender Markt, sowohl national als auch international. Allerdings ist unbedingt anzumerken, dass eine verlässliche Abschätzung des Marktes für Brennstoffzellentechnologien zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht möglich ist. Zahlreiche Institutionen und Umfragen schätzen zwar das gegenwärtige wie auch das zukünftige Marktvolumen (meist für das Jahr 2020) ab, allerdings zeigt sich in den erhobenen Zahlen eine deutliche Inkonsistenz. Laut einer von der VDMA Arbeitsgruppe Brennstoffzellen (AG BZ) durchgeführten Befragung256 erwarten deutsche Unternehmen bis 2020 ein Umsatzvolumen von 2 Mrd. Euro. Diese Prognose übertrifft die 2011 ebenfalls von der AG BZ durchgeführte Erhebung von 1,2 Mrd. Euro.257 Allerdings wurde bei dieser Studie auch festgestellt, dass kurzfristige Marktzuwächse skeptischer gesehen werden als noch zwei Jahre zuvor. Die gestiegenen Erwartungen für das Jahr 2020 zeigen sich auch in den Mitarbeiterzahlen. Aktuell beschäftigen die befragten Unternehmen bereits über 1.500 Personen im Bereich Brennstoffzellen, innerhalb der nächsten sieben Jahre soll diese Zahl auf über 6.000 steigen. Bemerkenswert ist dabei, dass in der Befragung die mobilen Anwendungen nicht erhoben wurden, sämtliche Zahlen für den gesamten Brennstoffzellenmarkt folglich deutlich höher liegen sollte. Für 2013 gibt die AG BZ an, dass deutsche Unternehmen, ohne mobile Anwendungen, mehr als 100 Mio. Euro umsetzen werden. Riesiges Potenzial wird dabei den speziellen Anwendungen bescheinigt. Zwischen 2012 und 2015 sollen sich die Stückzahlen dieser Anwendungen mehr als verdreifachen, von 4.000 Systemen im Jahr 2012 auf 14.000 Systeme in 2015. Auch in diesem Segment wurden die mittelfristigen Erwartungen reduziert. Bei der Befragung aus dem Jahr 2011 wurde noch mit einem Anstieg auf 40.000 Systeme gerechnet. Für das Jahr 2020 decken sich die Erwartungen hingegen wieder. Sowohl 2011 als auch 2013 gaben die Unternehmen an, bis 2020 mit einem Absatz von 100.000 Brennstoffzellensystemen zu rechnen. 258 Laut einer 2010 im Auftrag des BMVBS erarbeiteten VDI-Studie zur Entwicklung eines Markteinführungsprogramms in Speziellen Märkten, steigt der Weltmarkt in diesem Bereich von 140 Mio. in 2009 auf 3,2 Mrd. Euro bis zum Jahr 2017. Erheblichen Anteil werde dabei das Segment Business/Notstromversorgung einnehmen, mit einem Umfang von 1,8 Mrd. Euro (56%) am Markt für Spezielle Anwendungen. Der globale Markt für Brennstoffzellen wird laut einer Untersuchung der Forschungsunternehmen Freedonia und Pike Research im selben Zeitraum auf 8,6 Mrd. US$ steigen. 259

252

Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2010) Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2009b) Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2010); FuelCellEurope (2013) 255 Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (2009a); Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (2009b) 256 Nicht befragt wurden dabei Hersteller mobiler Anwendungen. 257 Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (2013a) 258 Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2011), Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013a) 259 Verein Deutscher Ingenieure (2010b) 253 254

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 26: Prognose des Weltmarktes für Brennstoffzellen [2017]

Militärische Anwendung 3%

Fahrzeuge 16%

Stationäre Anwendunge 43%

Spezielle Anwendungen 38% Gesamtvolumen: 8,6 Mrd. US$ Quelle: Verein Deutscher Ingenieure (2010b)

Im Jahr 2012 betrug der weltweite mit Brennstoffzellen erwirtschaftete Umsatz mehr als 1 Mrd. Euro. Mit einem Anteil von 60% ist der Markt in Deutschland fünfmal so groß wie im gesamten restlichen Teil von Europa (12%) und viermal größer als der nordamerikanische Markt (15%). In den nächsten Jahren wird jedoch mit einem raschen Wachstum des weltweiten Marktes gerechnet, so dass für das Jahr 2017 ein weltweites Marktvolumen von rund 6,5 Mrd. Euro vorhergesagt wird. 260 Bis 2025 soll dieser sogar auf 46,5 Mrd. Euro ansteigen.261 Experten erwarten, dass dabei der größte Umsatzanteil von stationären und speziellen Anwendungen ausgehen wird.

260 261

Deutsche Mittelstandsnachrichten (2011) Integrityexports (2011)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 27: Anteil des globalen Umsatzes auf dem Brennstoffzellenmarkt

Asien 11%

Sonstige 2%

Nord Amerika 15%

Deutschland 60% Europa (ohne Deutschland) 12%

Quelle: Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013a)

Im Zeitraum von 2009 bis 2011 lag die jährliche Wachstumsrate der Umsätze von Brennstoffzellen weltweit bei durchschnittlich 83%. Deutschland verfügt über hohes wissenschaftliches und industrielles Knowhow zur Entwicklung, Serienfertigung und weltweiten Vermarktung von Brennstoffzellen. Die schärfsten Konkurrenten kommen dabei aus Nordamerika und Asien.262 Wesentliche Treiber für diese Marktentwicklung sind die äußerst geringen Schadstoffemissionen, sowie der sehr hohe elektrische Wirkungsgrad von Brennstoffzellen.263 Nichtsdestotrotz ist der Markt für Brennstoffzellen, insbesondere im Vergleich zu anderen alternativen Energien eher als klein zu bezeichnen.264 Hauptgrund hierfür ist, dass Brennstoffzellen im Vergleich mit regulären Technologien auf einigen Anwendungsgebieten deutlich teurer sind. Daher streben die deutschen Hersteller nach kostengünstigeren Produktionsmöglichkeiten für Komponenten oder Gesamtsysteme.265 2013 zeichnet sich jedoch ein positives Bild für die deutsche Brennstoffzellenindustrie ab, da die Branche wächst und sowohl Industrie als auch Politik die Relevanz von Brennstoffzellen-Technologien für die Energiewende erkannt haben. Mit einer aktuellen Studie liefert der Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau e.V. (VDMA) repräsentative Kennzahlen für Brennstoffzellen zu den Themen Marktentwicklung, Technologiereife und industrielle Durchsetzungskraft. Der aktuelle Status und die Zukunftsprognose der Studie bieten Entscheidungsgrundlagen für den Ausbau der Brennstoffzellen-Industrie in Deutschland und verdeutlichen die energiewirtschaftliche und industrielle Bedeutung der jungen Branche. Während die längerfristigen Erwartungen deutlich gestiegen sind, werden im aktuellen VDMA Brennstoffzellen Konjunkturspiegel leichte Verzögerungen bei der kurz- bis mittelfristigen Technologieeinführung sichtbar. Der Großteil der hierzulande produzierten Brennstoffzellen wird auch in Deutschland verkauft, Exporte machen ca. ein Drittel des gesamten Geschäftes aus. Bis 2020 könnte sich die Exportquote auf bis zu 50% erhöhen. In einer Studie des Heidelberger Instituts für Energie- und Umweltforschung im Bereich der Hausenergie wurden Szenarien für die ökologische und ökonomische Bedeutung der Strom- und Wärmeerzeugung mit Brennstoffzellen im Einfamilienhaus entwickelt. Im Basisszenario der Studie wird die Produktion von Brennstoffzellengeräten und Beistellgeräten bis 2020 in Deutschland ein Volumen von rund 850 Mio. Euro erreichen. In diesem Jahr sollen Brennstoffzellengeräte im Wert von mehr als 2,2 Mrd. Euro exportiert werden.266

262

Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2012b); Navigant Research (2012) Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (2009a) Navigant Research (2012) 265 Energieportal24 (2012) 266 Institut für Energie- und Umweltforschung (2012) 263 264

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 28: Entwicklung der jährlichen Stückzahlen von Brennstoffzellensystemen für Spezielle Anwendungen

120.000

100.000

80.000

60.000 Anzahl Brennstoffzellensysteme 40.000

20.000

14.000 4.000

0 2012

2015

2020

Quelle : Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013b)

7.2.3. Wettbewerbsumfeld Hersteller und Zulieferer in Deutschland sind aufgrund ihrer Technologiekompetenz in allen Anwendungsbereichen vertreten. Sie stehen im Wettbewerb mit Ländern wie den USA, Japan und Korea. In diesen drei genannten Ländern und in Deutschland sitzen aktuell die einzigen kommerziellen Anbieter von Brennstoffzellen.267 Die Wertschöpfungskette in der Branche ist sehr vielschichtig und umfasst, neben der Produktion der Brennstoffzelle selbst, die Produktion von verschiedenen Komponenten (z.B. Membranen, Bipolarplatten), von Brennstoffzellen-Peripherie (z.B. Gaserzeuger, Batterie, Elektromotor) sowie komplette Brennstoffzellen-Systeme für verschiedene Anwendungen. Zahlreiche Dienstleistungen kommen in der Branche hinzu. Als Beispiel sind an dieser Stelle Forschung und Entwicklung, Aus- und Weiterbildung sowie Beratungsleistungen zu nennen.268 Als führende Unternehmen und Innovationstreiber auf dem deutschen Markt gelten die Unternehmen Ceramic Fuel Cells (CFC), Elcore, SFC Energy und Truma. Aufgrund des Maschinenbau-Knowhows entschied sich CFC bewusst für den Standort Deutschland. Der Vertrieb in Deutschland wurde Ende 2011 mit dem Distributionspartner Sanevo gestartet. Bei Elcore werden neben dem Brennstoffzellen-Stack auch die dazugehörigen Measurement Specialties (MEAs), sowie die Elektroden, Katalysatoren und Membranen hergestellt. SFC Energy produziert Stromerzeuger für netzferne Industrie-, Freizeit- sowie Verteidigungsanwendungen. Als weltweit führendes Unternehmen im Bereich Produktion und Verkauf von Brennstoffzellen, beliefert SFC heute über 50 Reisemobilhersteller und Yachtbauer ebenso wie Bundeswehr und US Armee. Truma ist einer der führenden europäischen Hersteller von Komfortgeräten (Heiz-, Wasser-, Klima- und Energiesysteme), für Boote, Freizeit- und Nutzfahrzeuge (vgl. Tabelle 2).269 Deutsche Hersteller gelten als Pioniere in der Brennstoffzellentechnologie zur Energieversorgung von Industrie, Wohnbauten und Verkehrsmitteln. Der Markt besteht aus ca. 200 Herstellern sowie Zulieferern und ist aufgrund der deutschen Technologiekompetenz im nationalen und internationalen Vergleich gut positioniert. Im Bundesgebiet arbeiten etwa 1.500 Beschäftigte in der Branche, die 2013 voraussichtlich einen Umsatz von etwa 100 Mio. Euro erwirtschaften wird. 270 Tabelle 15: Key Player Brennstoffzellen

UMSATZ IN MIO. 267

MITARBEITER

Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2011) Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2010) Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2012) 270 Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013b) Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau, (2012) 268 269

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

EURO Truma GmbH & Co. KG

172

600

SFC ENERGY AG

189

Elcore GmbH

Ceramic Fuel Cells Ltd.

159

Quelle: Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2012); Hoppenstedt (2013); Unternehmenswebsite

7.2.4. Entwicklungstrends Die Brennstoffzellenbranche befindet sich noch in der Entwicklungsphase und birgt ein hohes technologisches Potenzial. Im mobilen Segment ist, im Hinblick auf eine erfolgreiche Markteinführung, Folgendes zu optimieren:  Verbesserung des dynamischen Verhaltens  Größe- und Gewichtsreduktion des Gesamtsystems  Entwicklung von Speichersystemen für Brennstoffe  Weiterentwicklung der bisher aufwändigen und störungsanfälligen Reformer-Einheiten Des Weiteren müssen die Produktionskosten zunehmend verringert werden, um einen ökonomisch sinnvollen Eintritt von Brennstoffzellentechnologie in den Automobilmarkt zu forcieren. Ansatzpunkte hierfür sind, neben Skaleneffekten durch hohe Stückzahlen, auch der Einsatz neuer Materialien sowie die Verringerung des Edelmetalleinsatzes. Zusätzlich muss die Kraftstoffwahl und die dazugehörige Infrastruktur betrachtet werden. Die hier zu behandelnden Forschungsschwerpunkte sind die zu erwartenden Veränderungen von Kraftstoffherstellungsverfahren, Verfahren zur wirtschaftlichen und umweltverträglichen Bereitstellung regenerativer Kraftstoffe und die Definition einheitlicher Kraftstoffspezifikationen. Im portablen Segment stehen im Zentrum der weiteren technischen Verbesserungen insbesondere die Entwicklung hoher Leistungsdichten und Energiespeicherkapazitäten, ein geringes Gewicht sowie eine möglichst variable Geometrie des Systems. Dazu kommen Anforderungen wie die schnelle Befüllung mit dem jeweiligen Energieträger bzw. die Entwicklung geeigneter und komfortabler Wechselsysteme (z.B. Patronen), die eine möglichst lange Netzautarkie ermöglichen. Insgesamt sind die Zuverlässigkeit und die Sicherheit des Gesamtsystems zu verbessern, z.B. in Bezug auf die Anwendung von WasserstoffDruckspeichern. Zusätzlich ist allgemein eine Verkleinerung bzw. Miniaturisierung des Systems und einzelner Komponenten bedeutsam, weshalb die Forschung in diesem Bereich gleichzeitig mit Entwicklungen z.B. im Bereich der Mikro- und Nanotechnologie korrespondiert. Im stationären Segment geht es in der Zukunft beispielsweise um Großprojekte für Krankenhäuser, Verwaltungsgebäude und Biogasanlagen. Dies alles sind potentielle Standorte für große Brennstoffzellen-Anlagen im Leistungsbereich zwischen 100 bis 2.000 kW. Speziell die Möglichkeit, Strom und Hochtemperaturwärme kombiniert zu erzeugen, ist an solchen und ähnlichen Einsatzorten oft von Vorteil. Auf diese Weise werden Gesamtwirkungsgrade von bis zu 90% erzielt. Darüber hinaus können diese Brennstoffzellenanlagen mit Absorptionskälteanlagen ergänzt werden, die aus Abwärme Prozesskälte für Klimatisierung und Produktion erzeugen können. In Kombination mit Biomethan aus Biogasanlagen ist diese Technologie CO2-neutral.271 Das gemeinsame Nationale Innovationsprogramm (NIP), finanziert durch diverse Bundesministerien, unterstützt die Marktvorbereitung der Brennstoffzellentechnologien in Deutschland in allen Anwendungsbereichen. Über 700 Mio. Euro werden bis 2016 für Forschungs-, Entwicklungs- und vor allem Demonstrationsprojekte von der Bundesregierung bereitgestellt und durch Investitionen von der Industrie mindestens verdoppelt. Mit einem Gesamtvolumen von 1,4 Mrd. Euro ist dieses Programm das umfangreichste F&E- und Implementierungsprogramm seiner Art, das in Europa bisher umgesetzt wurde.272 Des Weiteren existiert die VDMA-Arbeitsgemeinschaft Brennstoffzellen (AG BZ), in der die Interessen der deutschen Brennstoffzellen-Industrie gebündelt werden. In der AG BZ sind mit derzeit 55 Unternehmen die Kernakteure der deutschen BZ-Industrie organisiert. Auftrag der Arbeitsgemeinschaft ist der Ausbau des Industrienetzwerks zur Optimierung und Kostenreduktion von BZ-Systemen für alle Anwendungen.273 Trotz der positiven Aussichten existieren noch einige Unsicherheiten im Zusammenhang mit der kommerziellen Nutzung der Brennstoffzellentechnologie. Dabei ist der Einsatz unter Wirtschaftlichkeits- bzw. Kosten-Nutzen -Gesichtspunkten ebenso zu nennen, wie die Frage nach einer Einbindung in vorhandene Versorgungsstrukturen, Akzeptanz, Anwendungsbereiche und Anforderungen auf Anwenderseite oder Erfahrungen mit in Betrieb befindlichen Anlagen. Zur Strategieentwicklung ist es für 271 272 273

Institut für Energie und Umweltforschung (2007) Nationale Organisation für Wasserstoff und Brennstoffzellen (2012) Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013b)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Hersteller und Energieversorgungsunternehme daher wichtig, die vorhandenen Informationen richtig einzuschätzen um nachhaltig am Markt erfolgreich zu bestehen.274 7.2.5. Spezifische Besonderheiten Deutschland nimmt auf dem Gebiet der Brennstoffzellentechnologie eine wichtige Rolle als Absatzmarkt, Entwicklungsplattform sowie Drehscheibe im Exportgeschäft ein. Unternehmen, die sich in dieser schnell wachsenden Branche etablieren möchten, treffen mit dem Standort Deutschland eine sehr gute Wahl. Für Unternehmen, die eine Zusammenarbeit mit deutschen Partnern anstreben, in Demonstrationsprojekten einsteigen oder durch direkte Investitionen expandieren möchten, gibt es eine Reihe von interessanten Einstiegsmöglichkeiten. Brennstoffzellen haben eine günstige ökologische Bilanz. Dazu tragen insbesondere ihr hoher Wirkungsgrad und die geringen Emissionen bei. Vor allem in Kombination mit der Kraft-Wärme-Kopplung und einem dezentralen Versorgungskonzept (dezentrale Stromerzeugung) arbeiten Brennstoffzellen sehr energieeffizient, ressourcenschonend und mit minimalen Lärmemissionen. Die ökologisch optimale Lösung, den notwendigen Wasserstoff mit Hilfe von regenerativen Energien zu erzeugen, ist allerdings erst langfristig realisierbar. Mit Erdgas steht jedoch für stationäre Brennstoffzellen schon heute ein Energieträger zur Verfügung, der die Umwelt vergleichsweise wenig belastet und eine entsprechende Infrastruktur für die Versorgung aufweist. Brennstoffzellen können somit aufgrund ihrer hohen Energieträgerflexibilität eine langfristige Option für die Abkehr von klassischen fossilen Primärenergieträgern darstellen. Obwohl sich Brennstoffzellen für viele Anwendungen als äußerst nützlich erweisen, sind sie gegenwärtig nur in wenigen Marktbereichen wettbewerbsfähig. Eine Ausweitung der Marktbereiche ist durch die Verbesserung der Lebensdauer und Leistung von Brennstoffzellen sowie durch die Minimierung von Herstellungskosten und die Verwendung der richtigen Technologien in Produktion und Logistik möglich. Des Weiteren müssen nationale sowie internationale Gesetze und Standards geschaffen werden.

7.3. SPEICHERTECHNIK 7.3.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Die Energiewende in Deutschland hat einen starken Einfluss auf die Zusammensetzung des Strommixes. Die Erzeugung von Energie aus regenerativen Energieträgern steigt und hat bereits einen Anteil von rund 20% an der Bruttostromerzeugung in Deutschland. Die Tendenz zur Verlagerung auf regenerative Energien wird weiter anwachsen, weil nach der endgültigen Entscheidung für den Atomausstieg bereits zahlreiche Kernkraftwerke abgeschaltet wurden und auch in Zukunft die Strombereitstellung durch Kohlekraftwerke zur Reduzierung des gesamtdeutschen CO 2-Emissionen gesenkt werden sollen. Zur Kompensation der fehlenden konventionellen Energieträger werden vor allem Windenergie und Solarenergie eingesetzt. Sie allein machen knapp zwei Drittel der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien aus. Diese Technologien sind zwar umweltfreundlich, sie stoßen allerdings an ihre Grenzen.

274

Institut für Trend- und Marktforschung (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 29: Anteile der Energieträger an der Bruttostromerzeugung in Deutschland (2002 und 2012)

100% 90% 80%

5,0% 4,0% 2,7% 9,6%

0,8%

6,7% 4,5% 5,8% 3,4% 7,4% Übrige Energieträger

70% 22,9%

11,3%

60%

Biomasse 19,1%

50%

40%

Photovoltaik

Wasserkraft

Windkraft Erdgas

28,1% 16,1%

30%

Steinkohle Kernenergie Braunkohle

20% 26,9%

25,7%

2002

2012

10% 0% Quelle: ag-energiebilanzen (2013)

Nach dem ambitionierten Ausstieg aus der Kernenergie als Reaktion auf die Katastrophe von Fukushima hat die Bundesregierung versäumt, langfristige Pläne für eine Neugestaltung der Netzinfrastruktur anzustoßen.275 Durch das Abschalten der Kernkraftwerke unterliegt das deutsche Stromnetz vermehrt Angebotsschwankungen, da Wind- und Solarenergie den natürlichen Gegebenheiten von Sonnenlicht bzw. Wind unterliegen. Die Netzinfrastruktur ist allerdings darauf ausgelegt, dass eine permanente, bedarfsgerechte Stromversorgung gewährleistet ist. Stromproduktion und Stromverbrauch können bei diesen beiden regenerativen Energieträgern nur zufällig zur gleichen Zeit geschehen.276 Wenn derzeit bei hohem Stromverbrauch wenig Wind- oder Solarenergie erzeugt wird, kann Energie aus Pumpwasserspeichern oder aus Kernkraftwerken oder Kohlekraftwerken zusätzlich eingespeist werden, um die fehlende Energieproduktion der erneuerbaren Energien kompensieren zu können. Mit Wegfall der beiden konventionellen Energieträger Kern- und Kohlekraftwerke müssen Alternativen bzw. Lösungen gefunden werden, um bei Stromengpässen rechtzeitig die benötigte Energie bereitstellen zu können.277 Pumpwasserspeicher alleine reichen nicht aus, um etwaige Produktionsdefizite angemessen kompensieren zu können. Aus diesem Grund soll die Energie aus erneuerbaren Energieträgern zwischengespeichert werden, um sie im Bedarfsfall ins Netz einspeisen zu können. Nur so kann gewährleistet werden, dass die Verbraucher jederzeit zuverlässig mit Strom versorgt werden können.278 Stromspeicher stellen eine wichtige Säule für den Erfolg der Energiewende dar. Bisher gibt es in Deutschland verschiedene Technologien, um Versorgungsengpässen begegnen zu können. Keine ist allerdings aktuell in der Lage, analog zu Kern- und Kohlekraftwerken, über saisonale Zeiträume zu- oder hochgeschaltet zu werden, damit eine zuverlässige lang andauernde Versorgung des Bundesgebiets mit elektrischer Energie gewährleistet werden kann.279 Als zukunftsfähig werden in Deutschland vor allem drei Technologien erachtet. Diese sind Pumpwasserspeicher, Lithium-Ionen-Akkumulatoren und Wasserstoffspeicher.

275

Expertengespräch DB Research (2012) Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 278 Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 279 DB Research (2012) 276 277

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 30: Strom aus Wind und Solar in Deutschland über das Jahr 2012 (in GWh)

8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 Wind 3.000

Solar

2.000 1.000 0

Quelle: ENTSO-E (2013)

Auf dem Markt gibt es aktuell nur die Pumpwasserspeichertechnologie als Lösung des Energiespeicherproblems.280 Überschüssiger Strom wird genutzt, um Wasser auf höhere geographische Ebenen zu befördern. Bei Bedarf lässt man das Wasser wieder abwärts fließen, um Generatoren oder Turbinen zur Stromerzeugung anzutreiben. Europas größtes Pumpspeicherkraftwerk liegt in Thüringen und hat mit 1.060 MW die Leistung eines Kernkraftwerkes. Die Technik ist ausgereift und geht mit einer hohen Leistungsfähigkeit und einem hohen Wirkungsgrad einher. Pumpspeicher sind momentan die effizienteste und ausgereifteste Methode erneuerbaren Strom zu speichern. Sie machen mit 95% nahezu die gesamte zur Verfügung stehende Leistung netzgekoppelter Speicher aus. Insgesamt weisen die 30 Pumpwasserspeicher in Deutschland eine Leistung von 6,3 GW und eine Speicherkapazität von 40 GWh auf. 281 Ein großer Nachteil der Technologie ist allerdings, dass selbst bei großen Pumpspeichern maximal eine Stromlieferung über einen Zeitraum von acht Stunden möglich ist. Für einen längeren Zeitraum oder gar saisonale Engpässe sind Pumpspeicherkraftwerke ungeeignet. 282 Die geografischen Umstände in Deutschland erlauben zudem keinen flächendeckenden Ausbau von Pumpwasserspeichern, da es kaum noch geeignete Standorte für den Bau weiterer Anlagen gibt. Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind für eine langfristige Speicherung von Energie wesentlich besser geeignet. Dieser Technologie wird überwiegend in der Automobilindustrie Beachtung geschenkt. Kaum beachtet wird hingegen der Einsatz von Lithium-Ionen Akkumulatoren als Energiespeicher. Vorteile sind die hohe Zyklenfestigkeit sowie ein großes Spektrum an möglichen Ladestrategien und Einsatzmöglichkeiten. Ihr größter aktueller Nachteil sind die hohen Anschaffungskosten für die Akkumulatoren.283 Im Hinblick auf die Energiewende wird viel in die Weiterentwicklung von Lithium-Batterien sowie in Gebrauchsstrategien für die Technologie investiert, um eine Dezentralisierung der Energieversorgung und eine langfristige Speicherung von Strom voranzutreiben. Ein weiteres Zukunftsfeld für die Energiespeicherung stellt Wasserstoff dar. Diese vielversprechende Technologie zur Behebung der deutschen Energiespeicherproblematik ist derzeit noch nicht ausgereift und die Wissenschaftler sind sich noch nicht einig, in welcher Form die Technologie umgesetzt werden wird. Für die Zukunft wird ihr aber ein großes Marktpotenzial zugesprochen.

280

Expertengespräch DB Research (2012) Expertengespräch 283 Roland Berger (2012a) 281 282

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

7.3.2. Potenzial / Marktgröße Zur erfolgreichen Umsetzung der ehrgeizigen Ziele der Energiewende ist ein hoher Speicherbedarf notwendig, um die schwankungsintensiven Energieträger Solar und Wind optimal ausnutzen zu können. Flexible konventionelle Kraftwerke im Bedarfsfall hochzufahren ist keine Alternative. Lange Standzeiten, zusätzlicher Verschleiß durch flexible Lastfolgebetriebe und hohe Fixkosten machen konventionelle Kraftwerke als flexiblen Speicher höchst unrentabel.284 Dementsprechend stecken hohe Erwartungen in der Speichertechnologie und es werden in der Branche ein hohes Marktpotenzial und hohe Zuwachsraten erwartet. Dieses Potenzial konnte bisher aufgrund noch nicht ausgereifter Technologien nicht ausgeschöpft werden. Damit das Ziel der massiven Erhöhung des erneuerbare Energien-Anteils am Strommix erreicht werden kann, sind also Neuentwicklungen von Speichertechnologien dringend erforderlich. Ein konkretes Marktpotenzial ist daher schwer absehbar und es können nur Markttendenzen eingeschätzt werden. In der kurzfristigen Speicherung von Energie wird bis zum Jahr 2025 mindestens mit einer Verdopplung des Speicherbedarfs gerechnet trotz einer geplanten Reduzierung des Nettostromverbrauchs.285 Auch danach sind hohe Zuwachsraten von hoher Wahrscheinlichkeit. Zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit wird im Bereich der langfristigen Energiespeicherung ein Investitionsbedarf von 30 Mrd. Euro allein in Deutschland geschätzt.286 Bei der kurzfristigen Energiespeicherung wird auch in Zukunft mit der Nutzung bestehender und mit dem Bau neuer Pumpspeicherkraftwerke gerechnet.287 Im Bereich der Pumpwasserspeicher ist das Potenzial aufgrund fehlender Standorte schon zur Hälfte ausgeschöpft. Für die aktuelle Turbinenleistung (6,3 GW) und Pumpleistung (40 GWh) wird maximal eine Erhöhung auf 14,6 GW beziehungsweise 87 GWh bis zum Jahr 2040 gerechnet. Spätestens ab dem Jahr 2040 muss aber die deutsche Netzinfrastruktur einen permanenten Speicherbedarf von 40 Twh abdecken können. 288 Es wird zudem eine langfristige Energiespeicherung über Monate notwendig sein, damit, nach dem Rückbau von Kern- und Kohlekraftwerken über saisonale Engpässe eine Versorgung mit regenerativen Energien möglich ist. Diesen Anforderungen können Pumpwasserspeicher weder technologisch noch aufgrund der mangelnden geografischen Voraussetzungen in Deutschland gerecht werden. Eine intereuropäische Vernetzung der Energieinfrastruktur wurde lange Zeit in Erwägung gezogen. Allerdings wird künftig in den geografisch günstigen Ländern für Pumpwasserspeicher (Norwegen, Österreich, Schweiz) mit hohen Zuwachsraten von regenerativen Energien – und somit mit einem erhöhten Eigenbedarf der Pumpwasserspeicher gerechnet.289 In Deutschland wird also vor allem mit einer Intensivierung der Anstrengungen bei der Suche nach neuen Speichertechnologien gerechnet. Ein genaues Marktpotenzial ist bisher noch nicht absehbar. Erst mit einer Marktreife der zukünftigen Technologien können Schätzungen zu den Übertragungsverlusten der Energie, zum Bau der neuartigen Speicherinfrastruktur sowie zur Nutzungsintensität vorgenommen werden. Wie einleitend erläutert, wird neben den Pumpwasserspeichern vor allem den Technologien Lithium-Ionen-Akkumulatoren sowie Wasserstoffspeicher ein hohes Marktpotenzial zugesprochen. Tabelle 16: Speicherarten und Leistungsparameter

SPEICHERART

WIRKUNGSGRAD

STROMGESTEHUNGSKOSTEN

Pumpspeicher

75% (gleichbleibend)

10,3 ct/kWh (leicht fallend)

Lithium-IonenAkkumulatoren

90% (leicht steigend)

132,2 ct/kWh (stark fallend)

Wasserstoffspeicher

25% (stark steigend)

53 ct/kWh (stark fallend)

Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2012d), VEND Research

In der Tabelle wird die Einschätzung unterschiedlicher Experten für das zukünftige Technologie- und Preispotenzial dargestellt. Hierbei wird der Status quo des jeweiligen Speichers und in Klammern deren Entwicklungspotenzial dargestellt. Die Tendenzen spiegeln die Aussagen von Experten der Energiebranche aus eigener Recherche wider. Im Bereich der 284

DB Research (2012) DB Research (2012) DB Research (2012) 287 DB Research (2012) 288 DB Research (2012) 289 DB Research (2012) 285 286

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Pumpspeicherkraftwerke wird mit einem gleichbleibenden hohen Wirkungsgrad der Energiespeicherung bei leicht fallenden Kosten gerechnet. Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben in Zukunft einen noch höheren Wirkungsgrad. Sollte die Erwartung der Experten stark fallender Kosten pro kWh eintreffen, wäre eine Wirtschaftlichkeit der Akkumulatoren sichergestellt. Die größten Erwartungen stecken allerdings hinter der Wasserstoffspeichertechnologie. Ihr wird zukünftig, mit einem stark steigenden Wirkungsgrad bei stark fallenden Kosten, das größte Potenzial vorhergesagt. 7.3.3. Wettbewerbsumfeld Aktuell hat sich in der Speichertechnologie kein klares Wettbewerbsumfeld unter den Produzenten de Speichertechnologie herauskristallisiert, da die Technologien aktuell in ihrer Entwicklungsphase und noch weit von einer Marktreife entfernt sind. Der Wettbewerb spielt sich daher vor allem auf der Entwicklungsebene zwischen Forschungsinstituten um die Freigabe staatlicher Forschungsmittel ab.290 Die wichtigsten Forschungsanreize setzt eine gemeinsame Initiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi), des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Die Bundesregierung hat in diesem Zusammenhang im Jahr 2011 das Programm mit dem Namen Förderinitiative Energiespeicher mit einem Gesamtbudget von 200 Mio. Euro gestartet. 291 Ziel ist die Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft in Bezug auf Speichertechnologien anhand der gesamten Wertschöpfungskette zu intensivieren und zu fördern. Die Initiative richtet sich ausdrücklich an internationale Forschungs- und Unternehmenskooperationen, die eine Entwicklung von Speichertechnologien in Deutschland beschleunigen können. Folgende Teilziele umfasst die Initiative:292  Verbesserung des systemischen Zusammenhangs von Ausbau erneuerbarer Energien und Verfügbarkeit von Netzkapazitäten (Schaffung von Speicherkapazitäten mit unterschiedlichen Anforderungen)  Erweiterung und Verbesserung der grundlegenden Verständnisse zur thermischen, elektrischen und stofflichen Speicherung von Energie  Förderung von Projekten zur angewandten Forschung und technologischen Entwicklung, insbesondere Förderung gezielter Maßnahmen im Bereich der anwendungsnahen Forschung und der Zusammenarbeit von Wirtschaft und Wissenschaft  Förderung anwendungsorientierter Maßnahmen bei der Zulieferindustrie und bei Geräteherstellern zur Entwicklung von kostenoptimierten Herstellprozessen  Gezielte Erprobungsmaßnahmen zur Qualifizierung von Prototypen und zum Sammeln erster Betriebserfahrungen sind in Begleitung von Maßnahmen zur Marktvorbereitung (Standardisierung, Normung, Aus- und Weiterbildung) gezielte Erprobungsphasen unter realistischen Betriebsbedingungen (Demonstrationsprojekte)  Rückkopplung der Forschungs- und Versuchsergebnisse in die Grundlagenforschung und die technologische Entwicklung ist für einen erfolgreichen Innovationsprozess 7.3.4. Entwicklungstrends Da hinter den derzeit identifizierten Energiespeichertechnologien unterschiedlich hohe Erwartungen stecken, sind auch in der Entwicklung neuer Techniken innerhalb eines Segments unterschiedlich starke Aktivitäten feststellbar. Im Bereich der Pumpwasserkraftwerke ist in der Öffentlichkeit weiterhin die Vorstellung einer intereuropäischen Vernetzung Deutschlands mit den Ländern Norwegen, Österreich sowie mit der Schweiz sehr präsent. Der geografische Nachteil Deutschlands – im Sinne der Pumpspeicherwerke – soll durch diese Vernetzung kompensiert werden. Wenn in Deutschland mehr Strom produziert als verbraucht wird, könnte so die überschüssige Energie ins Ausland befördert werden, um bei Energieengpässen wiederum ins deutsche Netz zurückgespeist zu werden.293 Da allerdings in diesen drei Ländern der Ausbau regenerativer Energien bevorsteht, und somit ein hoher Eigenbedarf an Pumpwasserspeichern, hat die deutsche Politik kein großes Interesse an hohen Investitionen zur Intensivierung der Vernetzung.294 Vielmehr wird an alternativen Arten von Pumpwasserkraftwerken bzw. Standorten im Bundesgebiet geforscht. Diskutiert wird in diesem Zusammenhang der Bau von Pumpwasserspeichern in stillgelegten Bergwerken in Deutschland und in den Niederlanden. Gleich dem konventionellen Pumpwasserspeicher werden zwei Becken in unterirdischen Hohlräumen miteinander durch Schächte verbunden. So könnten 290

Expertengespräch Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011g) Bundesministerium für Bildung und Forschung (2011b) 293 Expertengespräch 294 DB Research (2012) 291 292

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theoretisch in deutschen Bergwerken Höhenunterschiede von bis zu 1.750 m genutzt werden. Diese Technologie ist allerdings bisher erst theoretische erschlossen und birgt lediglich ein Potenzial von etwa 20 GWh in etwa 100 geeigneten Bergwerken. 295 Bei der Speichertechnologie der Lithium-Ionen-Akkumulatoren strebt die Industrie und Wissenschaft besonders nach der Standardisierung der Technologie. Durch ein einheitliches Batteriesystem wird mit einer Verdopplung des Marktpotenzials in diesem Segment bis zum Jahr 2020 gerechnet.296 Hintergrund dieser Annahme ist eine Vergrößerung der Anwendungsfelder sowie die Möglichkeit einer Modularisierung des Systems. In modularer Bauweise können unterschiedlich viele Speicher miteinander gekoppelt werden, beispielsweise um eine dezentrale Stromspeicherung individuell auf lokale Anforderungen abzustimmen. Branchen- und industrieübergreifende Standards bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben das Potenzial, den ökologischen Nutzen regenerativer Energien voll ausschöpfen zu können. 297 Für die Zukunft wird daher mit einer Intensivierung der Bestrebungen in diesem Bereich gerechnet. Lithium-Batterien haben derzeit die besten Chancen sich flächendeckend zu etablieren. Fraglich ist jedoch, ob jene Trends vom Verbraucher auch wirklich wahrgenommen und akzeptiert werden. Bei der Speichertechnologie Wasserstoff gibt es verschiedene Anwendungsansätze. Er birgt sowohl hohes Potenzial als auch große Risiken. Das größte Risiko besteht in der hohen Reaktivität der Substanz. Bei Kontakt mit Luft vermischt sich Wasserstoff zu einem hochexplosiven Knallgas. Trotzdem bleibt das Interesse an Wasserstoff als Speichertechnologie groß. Das liegt vor allem an dem großen Energiepotenzial, das diese Technologie aufweist. Experten glauben, dass mit einem einzigen Kavernenspeicher für Druckluft, die gesamtdeutsche Energieversorgung für etwa 30 Minuten gewährleistet werden könne. 298 Bisher ist man sich allerdings nicht sicher, in welcher Speichertechnologie genau Wasserstoff eingesetzt werden kann. Denkbar ist der Einsatz sowohl als Langzeitspeicher als auch als Reservespeicher oder sogar als Mischform beider Technologien. Als vielversprechendste Speicherung von Wasserstoff erscheint die Methanisierung der Substanz. Der durch sie entstandene Wasserstoff wird zusammen mit Kohlendioxid in Methangas umgewandelt. Ein großer Vorteil hierbei ist die Möglichkeit der Einspeisung von Methan in das vorhandene Erdgasnetz. So kann Methan als Kurz- aber auch Langzeitspeicher dienen und hat zudem durch das bereits bestehende Netzwerk eine flächendeckende Verfügbarkeit. Die Methanisierung von Wasserstoff steht allerdings erst am Anfang der Entwicklung und stößt an zahlreiche ungelöste Probleme. Die größten Herausforderungen stellen Explosionsgefahr, Unwirtschaftlichkeit oder niedrige Wirkungsgrade bedingt durch die chemischen Prozesse dar. Trotz aller Probleme und Schwierigkeiten hat Wasserstoff, aufgrund seiner energetischen Beschaffenheit, das Potenzial als Energiespeicher eine reibungslose Stromversorgung in Deutschland zu gewährleisten. Beim gesamten Portfolio von Speichermöglichkeiten, die derzeit auf dem Markt oder in der Entwicklung sind, lässt sich resümieren, dass eine Speichertechnologie, die in allen Anwendungsbereichen am vorteilhaftesten ist, bisher noch nicht existiert.299 7.3.5. Spezifische Besonderheiten Der deutsche Markt ist im Bereich Speichertechnologie unzureichend aufgestellt und hat großen Nachholbedarf, damit die Energiewende der Bundesregierung gelingen kann.300 Die aktuellen Stromspeicherkapazitäten reichen nicht aus, um die täglichen oder saisonalen Schwankungen auszugleichen, die durch die immer weiter fortschreitende Umstellung auf regenerative Energien zunehmend verschärft werden. Zahlreiche Solar- und Windkraftwerke werden derzeit mit Hilfe staatlicher Subventionen errichtet und es kommt immer häufiger vor, dass regenerative Energieträger an unwirtschaftlichen Orten verbaut werden (mit geringer Sonneneinstrahlung oder in niedrigen Windlastzonen), um staatliche Subventionen regional ausschöpfen zu können. Folge ist, dass aus Mangel an Stromspeicherkapazitäten, es immer wieder zu Abschaltungen von Solarfeldern oder von Windkrafträder kommt. Zu Spitzenzeiten wird oft so viel Energie erzeugt, dass große Mengen Strom ins Ausland geführt werden müssen, als Gegenmaßnahme für eine Netzüberlastung. Teilweise kommt sogar dazu, dass der deutsche Exporteur sogar dafür zahlen muss, seine Energie ins polnische Netz einspeisen zu dürfen. 301 In Deutschland fehlt ein Masterplan. Die deutsche Bundesregierung hat nach der Katastrophe von Fukushima sehr schnell den Atomausstieg eingeleitet.302 Staatliche Innovations-, Investitions- und Förderprogramme sind dringend notwendig, damit die Ziele der Energiewende erreicht werden können. Insbesondere die Netzbetreiber hängen der Energiewende hinterher, da von staatlicher Seite der bisherige Fokus überwiegend auf der Stromerzeugung lag. Hier wird es nötig sein, einen Teil der Gelder 295

DB Research (2012) Roland Berger (2012a) Roland Berger (2012a) 298 Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 299 Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 300 Expertengespräch 301 Expertengespräch 302 Expertengespräch 296 297

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ins Stromnetz zu investieren. Derzeit werden intensiv Lösungen für die deutsche Netzwerk- bzw. Speicherproblematik gesucht. Neben der Dezentralisierung der Stromversorgung und dem Bau neuer Stromautobahnen, muss nun die Suche nach neuen Speichertechnologien intensiviert werden. Eine ganzheitliche Lösung zur Begegnung der Energiewende ist daher unumgänglich.

7.4. ENERGIEINFRASTRUKTUR 7.4.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Die deutsche Energieinfrastruktur gilt weltweit als eine der größten, modernsten und am besten ausgebauten Energienetzwerke. Das Bundesumweltministerium definiert Energieinfrastruktur als alle Leitungssysteme und Netzwerke, die zur Bereitstellung von Strom und Wärme dienen. Dazu gehören in Deutschland die Stromnetze, die Gasleitungen, das Wärmenetzwerk und die CO2-Anlagen. Durch die Energiewende sind in Deutschland vor allem die Stromnetze stark in den Fokus von Öffentlichkeit und Politik gerückt. Die Energiewende ist eingeleitet und gerade der Ausbau der erneuerbaren Energien verzeichnet große Erfolge. Der Ausbau der Netze hinkt allerdings nach Meinung vieler Experten noch hinterher. Die neue Netzpolitik gilt daher als der entscheidende Faktor, um die Energiewende erfolgreich durchführen zu können. Gelingt dieser Ausbau nicht rechtzeitig, so ist auch die Energiewende in Gefahr. Aufgrund dieser aktuellen Relevanz wird in diesem Kapitel näher auf das Segment Strom und Stromleitungen eingegangen. In Deutschland lag der Primärenergieverbrauch im Jahr 2011 bei 3.753 Mrd. kWh und der Endenergieverbrauch bei 2.220 Mrd. kWh. Die Energiebilanz für die Bundesrepublik Deutschland weist zwischen Primär- und Endenergieverbrauch Umwandlungsverluste von 35% aus (Bilanzjahr 2011). Der Energieverbrauch wird in vier Hauptbereiche aufgeteilt. Industrie, Verkehr, Gewerbe und Haushalte. Hierbei verbrauchen Industrie, Verkehr und Haushalte jeweils etwa 28% des Gesamtvolumens. Das deutsche Gewerbe verbrauchte die restlichen 16%. Diese Anteile sind seit 1990, mit geringfügigen Schwankungen, etwa gleichbleibend. In den Haushalten gliederte sich der Verbrauch in Raumwärme (72%), Warmwasser (13%) und Elektrogeräte/Beleuchtung (15%). Insgesamt sind mehr als 1,7 Mio. km Stromleitungen in Deutschland verbaut.303 In diesen Leitungen wurden 2011 etwa 615 TWh Strom transportiert. Davon wurden 541 TWh in Deutschland verbraucht, der Überschuss wurde ins Ausland weiterverkauft. In Deutschland ist die Bundesnetzagentur für Kontrolle und Ausbauplanungen zuständig. 2010 wurde in Zusammenarbeit mit der Bundesregierung der Netzplan Zielnetz 2050 ausgearbeitet. Dieser sieht in Abständen von 5 bis 10 Jahren eine ständige Erneuerung und Ausweitung des deutschen Netzes vor. Ziel ist, die erneuerbaren Energien besser einzubinden bzw. das deutsche Netz vollständig auf die neuen Energiequellen auszurichten. Die Stromnetzwerke in Deutschland werden in zwei große Subsegmente gegliedert. Übertragungsnetze und Verteilernetze. Die Übertragungsnetze benutzen die leistungsfähigsten Stromleitungen. Diese können bis zu 380 kV Höchstspannung transportieren. Sie dienen als Hauptverkehrswege für den produzierten Strom in Deutschland. Mit ihnen wird der Strom von den Produktionsstandorten zu den Verbrauchsschwerpunkten transportiert. Aufgehängt sind die deutschen Höchstspannungsleitungen immer an Stahlfachwerkmasten. Insgesamt sind in Deutschland etwa 35.000 Kilometer Leitungen bis 380 kV installiert. Besonders die so genannten Stromautobahnen von Norden nach Süden bestehen überwiegend aus Übertragungsleitungen. Seit Anfang der 90er Jahre ist es technisch möglich, Wechselstrom einfach und kostengünstig in Gleichstrom und wieder zurück umzuwandeln. Damit können die Transportprobleme langer Wechselstromleitungen durch Netzabschnitte mit Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) gelöst werden. HGÜs können Strom ohne große Energieverluste schnell weiterleiten. Benutzt wird diese Technik vor allem bei Offshore-Windparks. In den Anlagen wird Wechselstrom produziert, dann in Gleichstrom umgewandelt und durch eine 200 km lange Leitung zum Festland geschickt.304 Das zweite Subsegment bilden die Verteilernetze. Sie haben die Aufgabe den Strom von den großen Umspannwerken, die von den Übertragungsleitungen gespeist werden, direkt zu den Endverbrauchern zu transportieren. Verteilernetze lassen sich nochmals in drei Arten aufteilen. Hochspannungsleitungen bis 220 kV führen von den großen Umspannwerken direkt in deutsche Ballungszentren und Industriebetriebe. Mittelspannungsleitungen mit 60 kV verteilen den Strom zu regionalen Transformatoren oder in größere öffentliche Einrichtungen z.B. Krankenhäuser. Niederspannungsleitungen führen ca. 400 V und dienen der schlussendlichen Feinverteilung. Sie speisen kleine Betriebe oder private Haushalte.305 303 304 305

Bundesregierung (2012) 3sat (2010) Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2012)

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Abbildung 31: Länge des deutschen Stromnetzes nach Leitungen

35 77

Höchstspannung in Tsd. km 479

Hochspannung in Tsd. km Mittelspannung in Tsd. km Niederspannung in Tsd. km

1.123

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2012)

Das Kreisdiagramm veranschaulicht die Mengenverteilung der verschiedenen Leitungen. Deutlich ist zu erkennen, dass die Niederspannungsnetzwerke den Großteil der deutschen Leitungen einnehmen. Obwohl sie durch ihre Länge die größte Gruppe darstellen sind es die Höchst- und Hochspannungsleitungen, die den größten Teil der Investitionssummen in Deutschland benötigen. Geographisch betrachtet gibt es in Deutschland noch ausreichend Potenzial für den Bau neuer Stromnetze. Dass dieses Potenzial bereits frühzeitig erkannt wurde, zeigt das Bundesprojekt Zielnetz 2050. Hauptziel des Projektes ist, den im Norden produzierten Strom in den Westen und Süden zu schaffen. Hierfür eigenen sich in Deutschland aktuell nur Oberlandleitungen. Unterirdische Stromleitungen sind wegen der hohen Bevölkerungsdichte und den immensen Kosten nicht rentabel. Zusätzlich sind der Wartungsaufwand und die Reparatur wesentlich kostspieliger. Zwar sind seit dem Jahr 2000 immer mehr Stromleitungen unterirdisch, jedoch betrifft dies nur die Mittel- und Niederspannungsleitungen. Von ihnen sind ca. 70% unterirdisch verlegt – Tendenz steigend. Auf das Thema Unter- und Oberleitungen wird im Unterkapitel Entwicklungstrends noch genauer eingegangen. Der Netzausbau in Deutschland ist für die beschlossene Energiewende von essentieller Bedeutung. Erneuerbare Energien sind auf ein flexibles und leistungsstarkes Energie- und Stromnetzwerk angewiesen. Obwohl der Trend prinzipiell in Richtung dezentraler Energieproduktion geht, wird es immer gewisse regionale Unterschiede geben. Aufgrund der geografischen Bedingungen befinden sich große Windparks überwiegend im Norden, Solarenergie und Thermalenergie wird überwiegend im Süden produziert. Diese Ungleichverteilung der Energieproduktion aus erneuerbaren Energien macht es notwendig, den Strom über weite Strecken zu transportieren. Trotzdem stoßen die Pläne der Bundesregierung, die regenerative Energieproduktion durch den Netzausbau zu fördern, sowohl von politischer als auch von gesellschaftlicher Seite auf Widerstand. Vor allem die großen neuen Strommasten in der Natur stören viele. Hier existiert ein ausgeprägtes NIMBY-Denken. Dieses not-in-my-back-yard-Prinzip ist immer dann relevant, wenn neue Stromtrassen gebaut werden sollen. Der breite Teil der Bevölkerung will die Energiewende und nimmt dafür auch einen Ausbau der Stromnetze in Kauf, aber nicht in ihrer unmittelbaren Umgebung. Es gibt viele Bürgerbewegungen die sich gegen solche neuen Strommasten wehren.306 Damit der Netzausbau trotzdem nach Plan weitergeführt werden kann, wurde von der deutschen Bundesnetzagentur ein Programm entwickelt, um die negativen Folgen des Ausbaus einschätzen bzw. verhindern zu können. Dieses Programm nennt sich NetzOptimierung vor Verstärkung vor Ausbau, kurz NOVA. Hiermit soll sichergestellt werden, dass bereits bestehende Verbindungen erst optimiert und ausgebaut werden. Neue Stromtrassen sollen nur im Ausnahmefall hinzukommen. Für den Bau neuer Verbindungen wurden entsprechende Richtlinien erarbeitet. Es wurden vier Schutzgüter geschaffen, die auf keinen

306

Norddeutscher Rundfunk (2011)

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Fall durch einen Neubau geschädigt werden dürfen. Erst wenn feststeht, dass keines dieser Schutzgüter in Gefahr ist, darf eine neue Trasse gebaut werden.307 Die Schutzgüter sind:  Menschen, einschließlich der menschlichen Gesundheit  Tiere, Pflanzen und die biologische Vielfalt  Boden, Wasser, Luft, Klima und Landschaft  Kulturgüter und sonstige Sachgüter 7.4.2. Potenzial / Marktgröße Die großflächige Modernisierung des deutschen Stromnetzes steht fest. Bereits 2011 wurde er im Bundestag beschlossen. Derzeit wird nur noch über den genauen Ablauf der Maßnahmen diskutiert. Größtes Potenzial für den Ausbau von Stromleitungen bietet die Anbindung der Regionen, in denen erneuerbare Energien produziert werden, an die Regionen, in denen die Energie verbraucht wird. Die Produktionsstandorte für erneuerbare Energien sind vor allem der Norden (Windkraft on- und offshore) und der Süden (Solar). Die zahlreichen in Deutschland verteilten Industriezentren können mit einer Anbindung der erneuerbaren Energien an die Hochspannungsleitungen profitieren. Umsetzungspläne für den Ausbau liegen bereits vor. Eine Stromautobahn von den Offshore-Anlagen im Norden zu den Industriezentren im Süden und Westen soll zukünftig errichtet werden. Hierfür sollen bis 2020 etwa 2.800 km neue Stromtrassen gebaut und 2.900 km Leitungen erneuert bzw. verbessert werden. Abbildung 32: Investitionen der Netzbetreiber in die deutsche Netzinfrastruktur

5,0

4,0 4,0 3,6

3,6 3,1

3,0 3,0

2,7 2,4

2,4 Investitionen in Mrd. Euro

2,2 2,0 2,0

1,7

1,0

1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 Quelle: Bundesnetzagentur (2012)

Wie sich an dieser Grafik erkennen lässt, schwanken die Investitionen der Netzbetreiber in den Netzausbau im Laufe der Zeit stark. Das geringe Investitionsvolumen zur Jahrtausendwende lässt sich mit der defensiven Haltung der Netzbetreiber gegenüber den Plänen der damaligen rot-grünen Bundesregierung erklären. Nachdem sich 2005 eine endgültige Entscheidung für die Wende abzeichnete stiegen auch die Investitionen wieder sprunghaft an. Für die zukünftige Entwicklung des Netzausbaus liegen keine verlässlichen Zahlen vor. Da Netzausbau und Energiewende höchst politische Themen sind, werden konkrete Angaben zu Kosten und Investitionszahlen kurz vor der diesjährigen Bundestagswahl kaum verbindlich zu erfahren sein. Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft beziffert allerdings die jährlichen Kosten in einer aktuellen Stellungnahme auf ungefähr 4,5 Mrd. Euro. Diese Zahl ist jedoch exklusive der Kosten für die Anbindung großer Windparks in der Nordsee. In diesem Fall wird von einem, nicht näher genannten, zweistelligem 307

Bundesnetzagentur (2013)

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Milliardenbetrag gesprochen. Mithilfe dieser enormen Summen soll das Ziel der Bundesregierung, bis 2050 über 80% des Strombedarfes aus erneuerbaren Energien zu decken, realisiert werden.308 Aktuell ist es nicht möglich die genaue Entwicklung des zukünftigen Netzausbaus zu beziffern. Es lässt sich mit Sicherheit nur sagen, dass mit steigenden Stromverbrauch und steigenden Kraftwerkleistungen die Stromnetze in gleichem Maße wachsen werden. 7.4.3. Wettbewerbsumfeld In Deutschland wird das Stromnetz zwar von staatlicher Seite überwacht, betrieben wird es jedoch von wenigen großen Anbietern. Diese Anbieter kümmern sich um Erhalt, Reparatur und Ausbau. Zurzeit sind in Deutschland vier große Netzwerkanbieter tätig - kleine Unternehmen finden sich keine. Im Westen und im östlichen Baden-Württemberg betreibt Amprion das Stromnetz. Im restlichen Baden-Württemberg ist Transnet BW der Hauptbetreiber. Im Osten Deutschlands befindet sich das Unternehmen 50Hertz und den Korridor von der Nordsee bis nach Bayern betreibt TenneT. Diese Firmen nehmen eine Monopolstellung in ihren jeweiligen Gebieten ein.309 Erwähnenswert ist die Tatsache, dass alle aktuellen Stromnetzbetreiber Deutschlands auch von den vier großen Energielieferanten und Kraftwerkbetreibern gegründet wurden. TenneT TSO wurde vom E.ON Konzern gegründet, 50hertz wurde von Vattenfall gegründet, Amprion entstand als Teil des RWE-Konzerns und Transnet BW ist eine 100%-Tochter der EnBW. Alle Konzerne, außer EnBW, haben ihre Stromnetzbetreiber mittlerweile abgestoßen oder weiterverkauft. Dies geschah teilweise aus rechtlichen oder finanziellen Gründen. Alle vier Unternehmen gehören zum Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber (entsoe). Ziel dieses Verbandes ist die Standardisierung des europäischen Stromnetzwerkes um den länderübergreifenden Verkauf von überschüssigem Strom zu vereinfachen. Tabelle 17: Key Player Stromtransport

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

TenneT TSO

8.900

889

Amprion GmbH

7.302

896

50Hertz Transmission GmbH

6.900

694

Transnet BW

5.200

310

Quelle: Jahresberichte der Unternehmen (2011)

TenneT TSO deckt, geographisch gesehen, 40% der Bundesrepublik ab. Das Unternehmen betreibt ein Höchstspannungsnetz mit etwa 10.700 Kilometern Leitungen. 50Hertz Transmission deckt 30% der Landfläche Deutschlands ab. Zu ihrem Netz gehören etwa 9.700 Kilometer Stromleitungen. Zusätzlich hat das Unternehmen 2007 die 50Hertz Offshore GmbH gegründet. Diese Tochterfirma ist für den Transport des in der Nordsee produzierten Stroms auf das Festland verantwortlich. Hierbei ist es für alle deutschen Windparks zuständig. Amprion verfügt mit ca. 11.000 Kilometern Leitungen über das längste Stromnetz in Deutschland. Über das eigene Netz hinaus ist Amprion verantwortlich für die Koordination des Verbundbetriebs in Deutschland sowie als Koordinierungsstelle Nord auch für den nördlichen Teil des europäischen Verbundnetzes, welches die Länder Belgien, Bulgarien, Deutschland, Niederlande, Österreich, Polen, Rumänien, Slowakische Republik, Tschechische Republik und Ungarn umfasst. Transnet BW besitzt etwa 3.200 Kilometer Stromleitungen. Wegen der Lage im deutschen Ländereck kooperiert das Unternehmen mit Netzwerkbetreibern aus Frankreich und der Schweiz. 7.4.4. Entwicklungstrends Die Energiewende ist politisch beschlossen und gesellschaftlich weitgehend akzeptiert oder sogar gewünscht. Der damit verbundene Netzausbau hingegen bereitet in der Bevölkerung noch einige Widerstände. Zur Akzeptanzsteigerung versuchen das Umwelt- und das Wirtschaftsministerium die Bürger mit in die Finanzierung, aber auch in den Gewinn der Netzinfrastruktur einzubeziehen. Bürger sollen sich insgesamt mit 15% der Investitionssumme und ab jeweils 1.000 Euro pro Person beteiligen können. Vorrang genießen dabei die unmittelbaren Anwohner neuer Leitungsprojekte.310 308 309 310

Bundesverband deutscher Energiewirtschaft (2013) Die Welt (2012b) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013)

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Ein weiterer Trend ist die Dezentralisierung der Energieversorgung. Diese Entwicklung stellt neue technische Anforderungen an das deutsche Stromnetz. Hier wird es das Ziel sein, vermehrt auf HGÜs zu setzen und mithilfe des schnellen Transportes die auftretenden Energieschwankungen besser ausgleichen zu können. HGÜs haben verschiedene Vorteile. Gleichstromleitungen sind belastbarer und in der Lage den erforderlichen Strom mit einer höheren Spannung, sprich höherer Geschwindigkeit, zu transportieren. Es gibt weniger Reibungsverluste und der gesamte Kabeldurchmesser kann genutzt werden. Bei Drehstromstrom wird häufig der so genannte Skin-Effekt beobachtet. Dieser bewirkt, dass sich der Strom bei Drehstrom immer an die Ränder des Leiterquerschnittes drängt. Damit wird die Leistung quasi auf die eines Leiters mit geringerem Durchschnitt gedrosselt. Bei Gleichstrom existieren solche Probleme nicht. Nachteile von HGÜs sind die Unwirtschaftlichkeit auf kurzen Strecken und die relative Anfälligkeit gegenüber Umwelteinflüssen, wie z. B. Regen und Luftverschmutzung. Eines der großen Hindernisse für den Netzausbau ist, wie bereits erläutert, die mangelnde Bürgerakzeptanz. Viele Bürger wollen nicht, dass neue sichtbare Stromleitungen durch ihre Umgebung gezogen werden. Ein Großteil der Bevölkerung stimmt einem Ausbau zwar prinzipiell zu, 77% aller Deutschen befürworten den Netzausbau aber nur dann, wenn er unterirdisch verläuft. Damit steht der Wunsch, dass keine landschaftliche Veränderung eintritt, noch vor den Kosten für den Netzausbau.311 Flächendeckende Stromnetze mit unterirdisch verlegtem Kabel sind allerdings nicht rentabel. Experten rechnen mit mehr als dem 6,9fachen an Kosten im Vergleich zu den herkömmlichen Landoberleitungen. Auch der höhere Blindleistungsanteil der unterirdischen Leitungen ist ein Nachteil. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Erdkabel noch keine rentable Lösung für lange Stromtrassen sind. Aufgrund der hohen Nachfrage nach einer Möglichkeit Leitungen ohne große Landschaftsbeeinflussungen zu errichten, wird zukünftig vermehrt in die Entwicklung einer rentableren Lösung investiert.312 7.4.5. Spezifische Besonderheiten Neben den vier großen Stromnetzbetreibern in Deutschland gibt es mit der Deutschen Bahn einen fünften Betreiber. Die Deutsche Bahn betreibt neben der Österreichischen Bundesbahn als einziges Bahnunternehmen ein eigenes Netz, das Strom für gewerbliche und private Nutzung weiterleitet. Der deutschlandweite Energietransport wird über ein eigenes ca. 7.800 km langes 110-kV-Hochspannungsnetz mit rund 25.000 Strommasten abgewickelt. Der sogenannte Bahnstrom wird den Zügen der Deutschen Bahn und anderen Eisenbahnverkehrsunternehmen in einem Einphasen-Stromnetz als Wechselstrom mit 15 kV und 16,7 Hz zur Verfügung gestellt. Die Bahn ist mit ca. 13.000 Gewerbekunden an 5.600 Bahnhöfen der sechstgrößte Energieversorger Deutschlands. Neben der Energieerzeugung in eigenen Bahnkraftwerken ist das Stromnetz der Deutschen Bahn über Bahnstromumformerwerke und -umrichterwerke mit dem normalen 50-Hz-Stromnetz verbunden. Über diese Infrastruktur kann die DB Energie zusätzlichen Strom beziehen beziehungsweise überschüssigen Strom in das öffentliche Drehstromnetz einspeisen. In der Hauptschaltleitung (HSL) in Frankfurt am Main werden die rund 180 Unterwerke und 50 Erzeugerwerke überwacht. Eine Ersatzschaltleitung ist in Limburg an der Lahn eingerichtet. Gesteuert und koordiniert wird die Stromeinspeisung durch die HSL. Ferner gibt es sieben regionale Zentralschaltstellen (ZES), die für den regionalen Betrieb (einschließlich dem Beheben von Störungen) zuständig sind.313

311 312 313

Statista (2013f) Energie Control GmbH Wien (2007) Deutsche Bahn Energy (2013)

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8. Luft und Boden 8.1. EMISSIONSKONTROLLE, -MESSUNG 8.1.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Als Emission wird das Aussenden oder Ausstoßen von Störfaktoren in die Umwelt bezeichnet. Emissionen verursachen Immissionen – das Einwirken der emittierten Störfaktoren auf den Menschen und die Umwelt. Die im Volksmund wohl geläufigste Emission ist die CO2-Emission, also der Ausstoß von Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre, beispielsweise durch Fabriken, Kraftfahrzeuge und Flugzeuge. Emissionen können sehr vielfältiger Art sein, die nicht primär gesundheitsschädlicher Natur sein müssen. So zählen neben den CO2-Emissionen andere Luftverunreinigungen durch Treibhausgase314 ebenso dazu wie beispielsweise Strahlungsemissionen. Aber auch der Ausstoß von Lärm und Erschütterungen werden als Emission kategorisiert. Zum Schutz des Menschen und seiner Umwelt, wurden in den vergangen Dekaden zahlreiche Vorschriften und Gesetze von der EU und ihren Mitgliedsstaaten erlassen. Diese behandeln oftmals das Thema Umwelt- und Klimaschutz im Sinne des Emittierens von Treibhausgasen, aber auch andere Emissionen, beispielsweise Lärm, sind geregelt. Den gesetzlichen Rahmen für die Emissionen bildet in Deutschland ein Gesetz, welches die Auswirkungen der Emissionen, also die Immissionen, regelt: Das Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge – kurz das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). Das 1974 erlassene Gesetz dient im Allgemeinen dem Schutz von Menschen, Tieren und Pflanzen, von Boden, Wasser und Luft sowie von Kultur- und sonstigen Sachgütern vor schädlichen Umwelteinwirkungen.315 Es gilt als bedeutendstes Regelwerk dieses Rechtsgebietes, da bislang kein (bundes-) einheitliches Umweltgesetzbuch316 existiert. Die Formulierung des BImSchG ist relativ vage und beschreibt keine konkreten Emissionen sondern primär die verschiedenen Arten der Umweltverunreinigungen, wie beispielsweise Luftverunreinigungen317 oder Lärm. Weiterhin regelt es die integrierte Vermeidung von Emissionen bei genehmigungspflichtigen Anlagen, unter anderem durch die Einbeziehung der Abfallwirtschaft. Eine Spezifizierung der Gesetze erfolgt in den Bundes-Immissionsschutzverordnungen (BImSchV), welche aktuell 39 Durchführungsverordnungen318 enthalten, von denen jedoch einige im Laufe der Zeit bereits wieder aufgehoben, angepasst oder ersetzt wurden. In diesen Rechtsverordnungen werden Details geregelt, die über die Anforderungen des Gesetzestextes hinausgehen, insbesondere Anforderungen technischer Art und des Verwaltungsvollzugs. Als weiter Spezialisierungen dienen sogenannte Technische Anleitungen von denen aktuell zwei existieren: die Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) sowie die Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm). Diese Verwaltungsvorschriften sind bundeseinheitlich gültig und konkretisieren die Grenzwerte der Emissionen bzw. der Immission, sofern diese nicht bereits durch eine BImSchV (anders) definiert sind. Für Licht- und Geruchsemissionen bestehen bislang keine bundesweit gültigen Verordnungen, lediglich länderspezifische Richtlinien.319 Die TA Luft dient dem Schutz der Allgemeinheit, sowie der Vorsorge vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen. Sie trat erstmalig 1964 in Kraft. Die aktuelle gültige Version stammt aus dem Jahr 2002 und ersetzt die vorherige Version, welche seit 1987 Bestand hatte. Die Urfassung der TA Lärm wurde 1968 erlassen und zuletzt 1998 überarbeitet. Sie behandelt den Schutz der Allgemeinheit vor schädlichen Lärmimmissionen, darunter fallen unter anderem die Genehmigungsverfahren von Industrieund Gewerbeanlagen. Nicht behandelt werden in der TA Lärm allerding die lärmbedingten Immissionen durch den Straßen-, Schienen- oder Luftverkehr sowie durch Baustellen, Sportstätten oder sozialen Einrichtungen. Diese werden bereits in den BImSchV behandelt.320 Einen weiteren Markttreiber stellt der Handel mit Emissionen dar. Der Emissionshandel, präziser ausgedrückt der Emissionsrechtehandel, beschreibt das Handeln mit Zertifikaten für Treibhausgasemissionen. Der Ursprung liegt im Weltklimagipfel 1997 in Kyoto, im sogenannten Kyoto-Protokoll. In diesem einigten sich die teilnehmenden Industriestaaten 314

Treibhausgase: Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstofftrifluorid (NF3) 315 §1 Absatz 1 BImSchG 316 Gesetzvorhaben zur einheitlichen Regelung des Umweltrechts auf Bundesebene; bislang nicht erfolgreich umgesetzt. 317 Luftverunreinigungen waren 1974 bei der Erlassung, die Emission auf die das Gesetz primär ausgerichtet war. 318 Stand: Juli 2013 319 Vgl. Licht-Richtlinie der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI) 320 Vgl. z.B. 16. BImSchV (Verkehrslärmschutzverordnung) oder 18. BImSchV (Sportanlagenlärmschutzverordnung)

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darauf, mit dem Inkrafttreten im Jahr 2005, ihre Treibhausgasemissionen im Zeitraum von 2008 bis 2012 zu reduzieren (1. Verpflichtungsperiode321). Die jeweilige Senkung der Emissionen wurde dabei länderspezifisch festgelegt. So wurde für Deutschland beispielsweise eine Reduktion um 21% vereinbart.322 Für die gesamte Europäische Union (EU), mit ihren damals noch 15 Mitgliedsstaaten, wurde eine Reduktion der Treibhausgasemissionen um 8% vereinbart.323 Zur Erfüllung der Reduktionsvorgaben (Cap) wurde der EU-weite Emissionshandel eingeführt. Es ist das erste multinationale Emissionsrechtehandelssystem der Welt, welches seither Vorbild anderer Handelssysteme und als Vorreiter für ein mögliches weltweites Handelssystem gilt. Zudem wurde als Ziel ausgegeben, den Ausstoß von Treibhausgasen bis 2050 um 80% zu reduzieren.324 Die zu reduzierende Menge an Treibhausgasen wird durch die EU in Emissionshandelsperioden festgelegt. Für die erste Handelsperiode (2005-2007)325 lag diese Reduktionsvorgabe, wie 1997 im Kyoto-Protokoll bestimmt, bei 8%. Die Reduktionsvorgaben gelten dabei für eine Anlage (eine Fabrik, ein Kraftwerk) und nicht für ein Unternehmen oder gar ein ganzes Land. Jede dieser Anlagen erhält zu Beginn einer Handelsperiode kostenlos eine bestimmte Anzahl an Emissionsberechtigungen in Form von Zertifikaten, sogenannten European Union Allowances (EUA). Jedes dieser Zertifikate berechtigt den Anlagenbetreiber dazu, innerhalb der Handelsperiode eine Tonne CO2 auszustoßen - oder eine vergleichbare Menge an Treibhausgasen mit dem gleichen Treibhauspotenzial (GWP326). Folglich dürfen Unternehmen mit einem Zertifikat entweder eine Tonne CO2 oder rund 47,6 kg Methan emittieren. An welchen Stellen der Anlage die Treibhausgasreduktion erzielt wird, bleibt den Anlagenbetreibern dabei völlig selbst überlassen. Tabelle 18: Treibhauspotenziale

Klimarelevante Gase

Treibhauspotenzial (GWP)

Anteil an den vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen

Kohlenstoffdioxid (CO2)

76,7%

Methan (CH4)

14,3%

Distickstoffoxid (N2O)

310

7,9%

bis 23.900

1,1%

Schwefelhexafluorid (SF6) Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (diverse, CHFxCly) u.a. Quelle: Intergovernmental Panel on Climate Change (2007)

Ein Unternehmen hat bislang beispielsweise 10.000 Tonnen Treibhausgase ausgestoßen und soll diesen Wert nun um 21% verringern. Es erhält 7.900 Zertifikate, welche den Ausstoß von 7.900 Tonnen CO2 genehmigen (oder vergleichbare Menge Treibhausgas mit demselben Treibhauspotenzial). Kann das Unternehmen diese Vorgabe nicht erreichen und stößt beispielsweise 8.500 Tonnen aus, ist eine Strafe pro fehlendem Zertifikat fällig. Diese betrug innerhalb der ersten Handelsperiode 40 Euro pro fehlendem Zertifikat. Aktuell beträgt sie 100 Euro. Um die drohende Strafe zu vermeiden ist auch der Zukauf von fehlenden Emissionszertifikaten möglich - in diesem Fall fehlen 600 Zertifikate. Diese kauft es einem Unternehmen ab, welches seine Zielvorgabe übertroffen hat und somit nichtbenötigte Emissionszertifikate besitzt. Es lässt sich mit den Zertifikaten auf diese Weise also zusätzlich Geld verdienen. Das Einsparen von Emissionen stellt somit für die Unternehmen auch einen finanziellen Anreiz dar, den Emissionsausstoß zu reduzieren. Zertifikate können zudem auch angesammelt werden, wenn beispielsweise eine Nichterfüllung zukünftiger Zielvorgaben zu befürchten ist. Der Preis für die Zertifikate richtet sich, wie bei den meisten Gütern nach Angebot und Nachfrage.327 Ein Ansammeln der Zertifikate kann also auch dahingehend sinnvoll sein, um zu einem späteren Zeitpunkt einen höheren Erlös zu erzielen. Die europäische und nationale Rechtsprechung kann mit ihren Erlassen und Gesetzen also durchaus als grundlegender Treiber im Markt der Emissionskontrolle und -messung angesehen werden. Als weiterer Einfluss kann der gesellschaftliche Druck auf ein Unternehmen gewertet werden, umweltbewusst und -schonend zu produzieren.

321

Die Vertragsstaaten des Kyoto-Protokolls haben mittlerweile eine 2. Verpflichtungsperiode von 2013 - 2020 beschlossen. Gegenüber dem Wert von 1990 323 Bundeministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013i) 324 nachhaltigkeit.info (2013) 325 2. Handelsperiode: 2008-2012; 3. Handelsperiode: 2013-2020 326 GWP: Global warming potential 327 Zwischen 2009 und Mitte 2011 lag der Preis zwischen 13 und 17 Euro pro Zertifikat, aktuell (Juli 2013) beträgt er etwas mehr als 4 Euro. 322

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8.1.2. Potenzial / Marktgröße Durch die immer strikter werdenden Gesetze und Vorgaben ist in den kommenden Jahren mit einem Wachstum des Marktes für Emissionskontrolle und -messung zu rechnen. Der Markt für Sensorik, unter welchen auch die Messung der Emissionen fällt, ist in den vergangenen Jahren stark und überdurchschnittlich gewachsen. Umfasste der Weltmarkt im Jahr 2006 noch 81,6 Mrd. Euro, wuchs er seither um durchschnittlich 7,9% jährlich auf 119,4 Mrd. Euro in 2011. Bis 2016 wird sogar ein jährliches Wachstum von 9% erwartet. Der Weltmarkt hätte dann einen Umfang von 184,1 Mrd. Euro und wäre seit 2006 um durchschnittlich 8,5% gewachsen. In diesen Zukunftserwartungen wurde bereits der zu erwartende Preisverfall von Sensoren berücksichtig.328 Auch der deutsche Branchenverband für technische Messsysteme, AMA Fachverband für Sensorik e.V., bescheinigt der deutschen Sensorik- und Messtechnikindustrie eine positive Zukunftsaussicht. Die Mitgliedsunternehmen des AMA konnten für das Jahr 2011 ein zweistelliges Umsatzplus von 15% aufweisen. Der Durchschnitt der deutschen Industrie lag für 2011 unter diesem Wert, bei rund 11%. 2012 wurde eine moderatere Umsatzsteigerung von 5% gegenüber dem Vorjahr erwartet. Tatsächlich wurde jedoch nur ein leichtes Wachstum von einem Prozent erwirtschaftet.329 Auch bei den Investitionen (plus 16% gegenüber 2010) und bei den Exporten konnten die deutschen Unternehmen für das Jahr 2011 Steigerungen aufweisen. Blieb der Export in nicht-europäische Länder in den Jahren 2004 bis 2011 weitestgehend konstant, konnte durch eine massive Steigerung des Exportvolumens innerhalb Europas ein Gesamtwachstum des deutschen Sensorik Exports von 75% ausgewiesen werden. Die positiven Indikatoren zeigen sich auch im Wachstum der Branche. Innerhalb der letzten sechs Jahre wuchsen die Mitarbeiterzahlen um 22%.330 All diese Kennzahlen, Fakten und Aussichten beziehen sich auf den gesamten Markt für Sensorik- und Messtechnik. Der Markt wird mit einem Anteil von 32,9% von Sensoren zur Messung mechanischer Eigenschaften dominiert. Nach bilderfassenden Sensoren (19,2%) stellen chemische und biologische Eigenschaften messende Sensoren mit 10,9% (entsprach 2011 ca. 13,02 Mrd. Euro) das drittgrößte Subsegment.331 8.1.3. Wettbewerbsumfeld Im Bereich der Gassensorindustrie gilt für den deutschen Markt, wie auch für den europäischen, dass er durch viele kleine innovative Firmen bearbeitet wird. Neben vielen kleinen Anbietern existieren nur wenige größere Firmen, die Sensorik in Massenproduktion herstellen und vertreiben, um sie mit Geräten und Systemen kombiniert zu verkaufen.332 Zwei der größeren Anbieter sind die deutsche Testo AG und der französische Automobilzulieferer faurecia. Die aus dem Schwarzwald stammende Testo AG ist Weltmarktführer im Bereich der mobilen Messgeräte und bedient mit ihren 2.100 Mitarbeitern eine große Bandbreite von Messgeräten. Neben Messgeräten für Abgase und Emissionen bieten sie beispielsweise auch mobile Geräte zur Messung von Temperaturen, Druck oder thermischen Größen an. Im Jahr 2010 erwirtschaftete sie einen Gesamtumsatz von 208 Mio. Euro.333 Das französische Unternehmen faurecia ist mit seiner Sparte faurecia Emission Control seit 2010 (seit der Übernahme von EMCON Technologies) weltweit Marktführer im Bereich von Technologien zur Emissionskontrolle.334 In seinem Produktspektrum finden sich unter anderem Katalysatoren, Krümmer, Schalldämpfer und Dieselpartikelfilter. Im Jahr 2011 erwirtschaftete das 94.000 Mann starke Unternehmen einen Gesamtumsatz von 17,35 Mrd. Euro. Neben den wenigen großen Akteuren existieren auf dem deutschen Markt viele kleinere Anbieter, häufig mit weniger als 100 Mitarbeitern und Umsätzen unter ca. 15 Mio. Euro.335 8.1.4. Spezifische Besonderheiten Ziel der Europäischen Union ist es, bis 2050 den Treibhausgasausstoß um 80% gegenüber dem Wert von 1990 zu reduzieren. Aufgrund dieser ambitionierten Zielvorgabe ist nicht damit zu rechnen, dass der Markt für Sensoren und Messtechnik zur Emissionsmessung und -kontrolle in den kommenden Jahren schrumpfen wird. Es ist vielmehr mit einem starken Wachstum zu rechnen. Das erwartete Wachstum liegt nicht allein an den Vorgaben, sondern zudem am erhöhten Bewusstsein für

328

Sensor Magazin (2012a) AMA Fachverband für Sensorik e.V. (2013) 330 Sensor Magazin (2012b) 331 Sensor Magazin (2012a) 332 Sensor Magazin (2012c) 333 Badische Zeitung (2011) 334 Autohaus (2009) 335 Viele der Unternehmen bieten neben den Emissionsmessgeräten andere Messgeräte an, die in den Umsätzen enthalten sind. 329

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

umweltfreundliche Technologien und Produktionsverfahren. Aus Imagegründen ist zu erwarten, dass sich Unternehmen (auch) in Zukunft selbst unter Druck setzen, um ihre Emissionen zu reduzieren. Nach einer 2009 von Dialego336 durchgeführten Umfrage gaben 82% der befragten Personen an, ihre eigenen Konsumgewohnheiten aufgrund der bisherigen Klimadiskussion geändert zu haben. Als wichtigste Umweltprojekte sahen jeweils 49% der ebenfalls 2009 von IPSOS337 befragten Personen die Themen Luftverschmutzung und Erderwärmung / Klimawandel. Emissionen allgemein besitzen bei den deutschen Bundesbürgern mit 27% die fünfthöchste Bedeutung (vgl. folgende Abbildung). Abbildung 33: Bedeutung der Umweltprojekte nach einer Umfrage von Ipsos

Luftverschmutzung

49%

Erderwärmung / Klimawandel

49%

Übermäßige Verpackung von Verbrauchsgütern

42%

Abfallprodukte

33%

Emissionen

27%

Wasserverschmutzung

23%

Artenschutz

18%

Abholzung

15%

Abreicherung von Bodenschätzen

10%

Mangelhafte Trinkwasserqualität

Bodenerosionen

4% 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Quellen: Statista (2013b)

8.2. CO2-AUSSTOß 8.2.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Kohlenstoffdioxid (CO2) ist eine unbrennbare, saure, farb- und geruchslose Gasverbindung aus einem Kohlenstoff- (C) und zwei Sauerstoffatomen (O). Diese entsteht zum einen durch die Zellatmung eines Lebewesens, aber auch bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Substanzen bei ausreichender Sauerstoffzufuhr. Kohlenstoffdioxid ist ein wichtiger Bestandteil des globalen Kohlenstoffzyklus, jedoch besitzt er auch eine toxische Wirkung. Im Vergleich zu den anderen Treibhausgasen hat CO2 zwar den geringsten Effekt auf das Weltklima (so hat beispielsweise Methan in gleicher Menge einen 21-mal größeren Effekt338), gilt jedoch als das bedeutendste. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass es mit 87,4% den mit Abstand größten Anteil aller vom Menschen ausgestoßenen Treibhausgase bildet. Die restlichen 12,6% sind unter anderem Distickstoffoxid und Fluorchlorkohlenwasserstoffe.

336

Statista (2013d) Statista (2013e) 338 Siehe Treibhauspotenzial in Abschnitt 8.1: Emissionskontrolle und -messung 337

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Abbildung 34: Kohlendioxid (CO2) Emissionen nach Hauptverursachern [1990 - 2010]

1.400.000 1.200.000 1.000.000 800.000 600.000 400.000

200.000 0

Energiewirtschaft [Tsd. t]

Verarbeitendes Gewerbe [Tsd. t]

Verkehr [Tsd. t]

Haushalte und Kleinverbraucher [Tsd. t]

Industrieprozesse [Tsd. t]

Sonstige [Tsd. t]

Gesamtemissionen (incl. Nicht-CO2) [Tsd. t] Quelle: Umweltbundesamt (2012a)

Seit 1990 ist der Ausstoß von CO2 in Deutschland - wie auch der gesamte Treibhausgasausstoß – nahezu kontinuierlich zurückgegangen. Nach der Wiedervereinigung lag das zunächst an der wirtschaftlichen Umstrukturierung der neu integrierten Bundesländer. Vor allem die Minderung des dortigen Braunkohleinsatzes zur Energieerzeugung wirkte sich positiv aus. Die in den Folgejahren konsequent verfolgte Klimapolitik der Bundesregierung führte zu einem weiteren Absinken der Emissionen.339 Wie in obiger Abbildung zu sehen, ist 2009 der bisherige Tiefstwert erreicht worden, welcher allerdings (auch) auf die Auswirkungen der Wirtschaftskrise zurückzuführen ist. Mit der Erholung der Wirtschaft, einhergehend mit einer kühlen Witterung, ist auch der CO2-Ausstoß im Jahr 2010 wieder leicht angestiegen, jedoch im Vergleich zur Vorkrisenzeit weiterhin auf einem niedrigeren Niveau. Im Vergleich zu den anderen Treibhausgasen ist bei Kohlendioxid ein geringerer Rückgang zu verzeichnen. Zwischen 1990 und 2010 konnte der CO2-Ausstoß in Deutschland um 21,4% gesenkt werden. Im Vergleich dazu konnten die Nicht-CO2-Treibhausgase einen Rückgang um mehr als 42% verzeichnen. Dementsprechend stieg auch der CO2-Anteil an der Gesamtemission von 83,6% (1990) auf 87,4% in 2010.340 Als Hauptverursacher von Kohlendioxid werden in der Öffentlichkeit oft der (Straßen-) Verkehr und die industrielle Produktion angesehen. Tatsächlich belegen diese beiden Bereiche jedoch nur den zweiten und vierten Platz der größten Emittenten. Der Verkehr ist mit 153.272 Tsd. t (2010) für 18,7% der gesamten CO2-Emission verantwortlich, Industrieprozesse verzeichnen eine Menge von 53.645 Tsd. t (6,6%). Dazwischen, auf Platz drei, liegen Haushalte und Kleinverbraucher.341 Mit 144.557 Tsd. t CO2 erzeugen sie rund 17,7% des Gesamtausstoßes. Der mit Abstand größte Emittent von Kohlendioxid ist jedoch die Energiewirtschaft. Weit mehr als ein Drittel (42,6%) wird allein von ihr erzeugt – ganze 349.060 Tsd. t der insgesamt ausgestoßenen 818.962 Tsd. t.342 Im Vergleich zum Jahr 1990, welches in den meisten Bestimmungen, Gesetzen und Statistiken als Referenzjahr verwendet wird, ist jedoch der Ausstoß aller Emissionsarten teilweise deutlich zurückgegangen. Um durchschnittlich 1,1% jährlich sank der Gesamtausstoß von 1.042.161 Tsd. t (1990) um 21,4% auf 818.962 Tsd. t Kohlendioxid im Jahr 2010. Die größten Einsparungen wurden dabei beim viertgrößten Emittenten, dem verarbeitenden Gewerbe erzielt (-35%). Deutlich geringere CO2 Einsparungen wurden im selben Zeitraum hingegen auf deutschen Straßen erzielt. Der Verkehr konnte in den vergangen 339

Umweltbundesamt (2012b) Umweltbundesamt (2012c) 341 Zu dieser Kategorie gehören Heizgeräte, aber auch beispielsweise Küchengeräte 342 Umweltbundesamt (2012a) 340

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

20 Jahren lediglich eine Reduktion um 5,6% vorweisen. Gerade einmal 9.094 Tsd. t wurden hier eingespart (von 162.366 Tsd. t auf 153.272 Tsd. t).343 Die Fahrzeuge sind im Vergleich zu 1990 deutlich sparsamer und umweltfreundlicher geworden. Der durchschnittliche CO2-Ausstoß sank allein zwischen 2006 und 2010 um rund 15%, jedoch ist gleichzeitig die Anzahl der zugelassenen Fahrzeuge geradezu explodiert. Fuhren 1990 noch etwas weniger als 30,7 Mio. Personenkraftwagen344 auf deutschen Straßen, ist die Zahl heute auf 43,3 Mio. PKW345 angestiegen. Dieser geringere Rückgang zeigt sich auch am Anteil des Verkehrs an der Gesamtemission. Betrug sein Anteil 1990 noch 15,6%, liegt er 20 Jahre später bei 18,7%. Ebenfalls gestiegen ist der Anteil der Energiewirtschaft an der Gesamtemission (von 40,6% auf 42,6%), auch wenn in diesem Bereich die absolute CO2-Reduktion am stärksten ausgefallen ist (74.358 Tsd. T, 17,6% Rückgang).346 Abbildung 35: CO2-Emissionen nach Verursachern im Vergleich [1990, 2010]

Industrieprozesse 6%

Sonstige 1%

Haushalte und Kleinverbraucher 20%

Industrieprozesse 6%

Energiewirtschaft 41%

Sonstige 0,5%

Haushalte und Kleinverbraucher 18%

1990 Gesamtemission: 1.042.161 [Tsd. T]

Energiewirtschaft 43%

2010 Gesamtemission: 818.962 [Tsd. T]

Verkehr 19%

Verkehr 15%

Verarbeitendes Gewerbe 17%

Verarbeitendes Gewerbe 14%

Quelle: Umweltbundesamt (2012a)

Von der Politik, sowohl national als auch international, wurden in der Vergangenheit zahlreiche Maßnahmen ergriffen, um den Emissionsausstoß in Zukunft zu verringern und damit zum Schutz des Planeten und seiner Bewohner beizutragen. Der EUweite Emissionshandel347 trägt ebenso zum Schutz des Klimas und der Reinhaltung der Luft bei, wie der konsequente Umstieg auf erneuerbare Energien (insbesondere in Deutschland). Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) ist der Energiesektor weltweit für rund zwei Drittel der gesamten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Der Ausstoß von Kohlendioxid bei der Energiegewinnung ist dabei auf eine Menge von 31,6 Gigatonnen348 angestiegen. Mit 349 Mio. t CO2 ist der deutsche Energiesektor für 1,1% der weltweiten energiebedingten CO2-Emissionen verantwortlich. In den kommenden Jahren wird insbesondere durch eine wachsende Energienachfrage in Entwicklungs- und Schwellenländern mit einem weiteren ansteigen der CO2-Emissionen gerechnet.349 Bis 2030 wird ein Anstieg des Energiebedarfs um 44% gegenüber 2006 vorausgesagt. Lag der weltweite Ausstoß zu diesem Zeitpunkt noch bei 29 Gigatonnen, wird für 2015 ein Anstieg auf 33 Gigatonnen, bis 2030 sogar auf 40 Gigatonnen erwartet. Innerhalb des deutschen Energiesektors ist der Großteil der CO2-Emissionen auf die Stromerzeugung zurückzuführen. 2010 betrug die Kohlendioxidemission der Stromerzeugung 305 Mio. t, für 2012 lag die erste Schätzung des Umweltbundesamtes bei 317 Mio. t.350 Bei nahezu gleichbleibenden Bevölkerungszahlen ist der Stromverbrauch in Deutschland zwischen 1990 und 2010 von 480 TWh auf 560 TWh gestiegen. Auch in Zukunft ist nicht damit zu rechnen, dass sich dieser Wert rückläufig 343

Umweltbundesamt (2012a) Kraftfahrt-Bundesamt (2012a) 345 Kraftfahrt-Bundesamt (2013a) 346 Umweltbundesamt (2012a) 347 siehe Kap. 8.1: Emissionskontrolle und -messung 348 31,6 Mrd. t 349 Proplanta (2009) 350 Umweltbundesamt (2013) 344

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

entwickeln wird. Betrachtet man die aktuellen Trends, wie beispielsweise Elektrofahrzeuge, ist eher mit einem weiteren Anstieg zu rechen. Positiv zu bewerten ist jedoch, dass im selben Zeitraum, trotz eines massiven Anstiegs des Stromverbrauchs, die CO2-Emissionen der Stromerzeugung gesunken sind: von 357 Mio. t in 1990 auf 317 Mio. t in 2010 (trotz eines prognostizierten Anstiegs in den kommenden Jahren). Für den CO2-Emissionsfaktor Strommix, welcher die CO2-Emissionen in Gramm pro erzeugter Kilowattstunde Strom angibt, bedeutet dies ebenfalls ein Absinken. Pro Kilowattstunde Strom wurde 1990 noch 744 g CO2 ausgestoßen, 2010 war dieser Wert auf 546 g/kWh gesunken.351 Abbildung 36: Entwicklung der CO2-Emissionen des Strommixes

[Mio. t | TWh]

[g/kWh] 800

600

700 500 600 400 500 300

400

300 200 200 100 100

CO2 Emission der Stromerzeugung [Mio. t]

Stromverbrauch [TWh]

CO2 - Emissionsfaktor Strommix [g/kwh] Quelle: Umweltbundesamt (2013)

Eine der Ursachen des verminderten CO2-Ausstoßes der Energiebranche ist der Wandel des Strommixes. 1990 war dieser noch von Kernenergie (27,7%), Braun- (31,1%) und Steinkohle (25,6%) gekennzeichnet. Erneuerbare Energien (3,6%) und Erdgas (6,5%) besaßen einen eher unbedeutenden Anteil. 20 Jahre später, im Jahr 2010, hatte sich diese Struktur bereits deutlich gewandelt, Braun- und Steinkohle haben massiv an Anteil verloren, ebenso die Kernenergie. Der Anteil der erneuerbaren Energie betrug 2010 bereits 16,4%. Weitere zwei Jahre später hat sich der Strommix in Deutschland durch den konsequenten und raschen Ausstieg aus der Atomenergie (als Folge des Nuklearkatastrohe von Fukushima) erneut massiv gewandelt. Der Anteil erneuerbarer Energien ist um weitere 6% gestiegen, der Anteil der Kernenergie durch erste Abschaltungen von Kernkraftwerken gesunken.352 Tabelle 19: Wandel des deutschen Strommixes

1990

2010

2012

Braunkohle

31,1%

23,2%

25,7%

Kernenergie

27,7%

22,4%

16,1%

Steinkohle

25,6%

18,6%

19,1%

Erdgas

6,5%

13,8%

11,3%

Mineralölprodukte

2,0%

1,3%

1,5%

351 352

Umweltbundesamt (2013) ag-energiebilanzen (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

Erneuerbare Energien

3,6%

16,4%

22,1%

Übrige Energieträger

3,5%

4,2%

Bruttoerzeugung insgesamt [in Mrd. kWh]

549,9

628,6

617,6

Quelle: ag-energiebilanzen (2013)

8.2.2. Spezifische Besonderheiten Flottenbilanz – hinter diesem Schlagwort verbirgt sich der CO2-Ausstoß, den alle neuzugelassene Fahrzeuge eines Herstellers im Durchschnitt verursachen dürfen. Herangezogen wird dabei der Mittelwert des CO2-Ausstoßes pro Kilometer sämtlicher Fahrzeuge des Herstellers. Im Mittel dürfen diese den Wert von aktuell 130 g/km nicht überschreiten. Im Mittel bedeutet, dass eine Überschreitung bei einigen Fahrzeugmodelle durchaus möglich ist, diese jedoch durch einen geringeren Ausstoß bei anderen Modellen kompensiert werden muss. Erstmalig wurde 1998 von der Automobilbranche das selbstauferlegte Ziel ausgegeben, bis 2005 den CO2-Ausstoß auf 140 g/km zu senken. Die EU schlug bereits Mitte der 90er eine Senkung auf 120 g/km vor, welche jedoch aufgrund der durch die Hersteller erfolgten Selbstauflage nicht zu Stande kam. Da allerdings 2007 die durchschnittliche Emission der Neuwagen bei 160 g/km lag, wurde beschlossen doch eine rechtliche Vorgabe zu schaffen.353 Diese rechtliche Regelung wurde Ende 2008 zwischen dem Europäischen Rat und dem Europäischen Parlament beschlossen.354 Als Zielvorgabe wurde ausgegeben, bis 2020 den CO2-Ausstoß auf durchschnittlich 95 g/km zu senken.355 Diese Reduktion soll in mehreren Perioden erfolgen. Die Erste sah vor, den Ausstoß bis 2012 auf 130 g/km zu reduzieren. Weitere 10 g/km sollten im gleichen Zeitraum durch Maßnahmen bei Kraftstoffen, Reifentechnologien und Klimaanlagen eingespart werden.356 Mit 146 g/km lagen die deutschen Hersteller 2011 allerdings noch deutlich über der Vorgabe. Selbst die selbstauferlegte Vorgabe von 140 g/km bis 2005 wurde bislang nicht erreicht. Als Begründung des Scheiterns sieht die EU den fehlenden rechtlichen Druck in den vergangenen beiden Dekaden. Dadurch bestand für die Hersteller nicht die Veranlassung das Risiko einer deutlich umgestalteten Modellpolitik zu tragen.357 Es wurde zudem festgelegt, dass eine endgültige Spezifizierung des Vorgehens bis 2020 im Jahr 2013 erfolgen soll. Diese Festlegung fand jedoch bislang nicht statt. Für den 27. Juni 2013 war eine Abstimmung über den Vorschlag der EUKommission geplant, welcher jedoch, nicht zuletzt aufgrund des vehementen Widerstands Deutschlands, zunächst verschoben wurde. Nach Vorstellung der EU-Kommission sollte zur Errechnung der Emissionswerte eine Formel herangezogen werden, welche das Fahrzeuggewicht als Variable beinhaltet. Mit einem recht bildlichen Beispiel versuchte der EU-Klimakommissar Hedegaard die angewendete Formel im Juli 2012 zu verdeutlichen: „Wenn ein übergewichtiger und ein schlanker Mensch die gleiche Anzahl Kilos verlieren sollten, sei das nicht gerade fair. Die Hersteller verbrauchsintensiverer, schwerer Wagen sollen sich deshalb stärker verbessern [als Hersteller leichterer Fahrzeuge].“358 Besonders betroffen wären nach dem Konzept der EU-Kommission deutsche Hersteller, da sie insbesondere in der Oberklasse stark vertreten sind. Für deutsche Hersteller sieht die Flottenbilanz wie folgt aus. Die mit Abstand geringste Bilanz – auch international – kann Smart ausweisen. 359 Der Flottenausstoß von 99 g/km ist jedoch differenziert zu sehen, da das Portfolio – im Gegenteil zu anderen, breiter aufgestellten Herstellern – aktuell nur den Smart fortwo im Kleinstwagensegment aufweist. Die großen deutschen Hersteller, mit einer breiten Produktpalette, haben deutlich höre Flottenbilanzen (siehe nachfolgende Abbildung).360

353

EU Parlament (2008) Formelle Verabschiedung im April 2009 355 95 g/km entsprechen einem Verbrauch von 3,4 l/100km Diesel und 3,9 l/100km Benzin 356 120 g/km entsprechen einem Verbrauch von 4,5 l/100km Diesel und 5 l/100km Benzin 357 Bundeministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009) 358 Handelsblatt (2012a) 359 Die zweitniedrigste Flottenbilanz hat mit 133 g/km der italienische Hersteller Fiat 360 Autobild (2012) 354

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

100

Abbildung 37: Flottenbilanz Deutscher Hersteller: CO2-Ausstoß in g/km [2012]

[g / km] 250 227

200 169

142

150

151

Audi

BMW / Mini

100

0 Smart

Mercedes

Porsche

Quelle: Autobild (2012)

8.3. FILTERTECHNOLOGIEN 8.3.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Wie bereits in den vorangegangenen Kapiteln erläutert, üben die Treibhausgase einen großen Effekt auf das Weltklima aus. Kohlenstoffdioxid (CO2) gilt aufgrund der ausgestoßenen Menge dabei als größte Klimabedrohung. Folglich kommt der Reduktion dieses Gases daher eine besondere Bedeutung zu. Der Großteil der CO2 Emissionen entsteht in der Energiewirtschaft,361 weltweit rund zwei Drittel und in Deutschland etwa 43%. Vor diesem Hintergrund sollte es selbstverständlich sein, dass nicht nur die Minderung der Emission, sondern auch die Reinigung der bereits erfolgten Emissionen hohe Priorität beim Klimaschutz genießt. Im nachfolgenden Kapitel wird der Fokus auf ebendieses Gas gelegt. Die übrigen Treibhausgase erzielen bei einer vergleichbaren emittierten Menge zwar einen deutlich höheren Effekt362 als CO2, aufgrund des mengenmäßig geringeren Ausstoßes ist die Erforschung und Entwicklung von Filtertechnologien in diesen Segmenten jedoch aktuell nicht so interessant. Grundsätzlich bieten sich zwei Möglichkeiten an, um die Emissionen abzuscheiden. Eine der beiden Varianten ist die Filterung des CO2 aus der Umgebungsluft. In der Theorie ist seit Langem bekannt, wie CO2 aus der Luft gefiltert werden kann. Bei der Entwicklung effizienter Verfahren, welche die Theorie umsetzen, ohne Unmengen an Energie zu verbrauchen und damit ggf. weitere Emissionen zu verursachen, besteht jedoch erheblicher Forschungsbedarf. Als zweite und trivialere Variante erscheint es jedoch, das CO2 zu filtern, bevor es überhaupt erst in die Atmosphäre gelangen kann. Für diesen Zweck gibt es drei unterschiedliche Verfahren, welche an drei unterschiedlichen Stellen ansetzen: das Post- und das Pre-Combustion-Capture sowie das Oxyfuel Verfahren. Die Entwicklung aller drei Verfahren erfolgt derzeit parallel. Welche sich am ehesten für den 361 362

Siehe Kapitel 8.2: CO2-Ausstoß siehe Kapitel 8.1: Emissionskontrolle -messung

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

101

industriellen Einsatz eignet, ist bislang nicht abzusehen. Es ist zudem davon auszugehen, dass es nicht die eine Lösung gibt, sondern der Kampf zum Schutz des Klimas mit einer Kombination aus vielen verschieden Verfahren zu führen ist.363 Aus diesem Grund existieren verschiedene Filterungsverfahren und Anschlussverwertungsverfahren, die sich teilweise auch bereits im Einsatz befinden. Viele weitere Verfahren werden derzeit noch erforscht. Da die Energiebranche also Hauptverursacher der CO2-Emissionen zählt, beziehen sich viele Filterungsmaßnahmen direkt auf diesen Wirtschaftszweig. Eine der aktuell gebräuchlichsten Varianten zur CO2-Filterung in Kraftwerken ist das sogenannte Post-Combustion-Capture Verfahren - die Filterung nach der Verbrennung. Dieses Verfahren ist technisch recht weit ausgereift, jedoch ist es wirtschaftlich nicht besonders attraktiv.364 Zur Abscheidung des CO2 wird das Gas nach der Verbrennung in einen AminWäscher geleitet, welcher das CO2 absorbiert. Durch Erhitzung werden die Amine vom CO2 gereinigt. Die Amine können nun wiederrum rezirkuliert und wiederverwendet werden. Positiv zu bewerten ist bei diesem Verfahren das eine Nachrüstung in bestehenden Kraftwerken einfach zu bewerkstelligen ist. Negativ dagegen ist der hohe Wirkungsgradverlust365 von bis zu 15% zu bewerten. Pre-Combustion-Capture meint hingegen die Filterung vor der Verbrennung. Bei diesem Vorgehen wird die Primärenergie366 vorrangig zu einem energiereichem Gasgemisch vergast. Anstatt es bei der Verbrennung vollständig in CO2 und H2O umzuwandeln, ist nun ein Rohgas entstanden, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid (CO) und molekularem Wasserstoff (H2) besteht. Dieses Rohgas muss anschließend gereinigt und entschwefelt werden, an dieser Stelle lässt sich auch die CO2Filtrierung zwischenschalten. Das nun entstandene Synthesegas, welches quasi kein CO2 mehr enthält, kann anschließend in einer Gasturbine verbrannt werden. Zur Energiegewinnung lassen sich nun die heißen Abgase mit Wasser abkühlen, um mit dem Wasserdampf wiederum eine Dampfturbine zu betreiben. Dieses bereits in der Theorie recht umfangreiche und komplizierte Verfahren zeichnet sich auch in der Praxis durch einen komplizierten Anlagenbau und damit einhergehenden hohen Investitionskosten aus. Da die Technologie zudem noch nicht ausgereift ist, wird nicht vor 2014 mit der Inbetriebnahme solcher IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) Kraftwerke gerechnet. Diese sollen jedoch einen Wirkungsgrad von 55% ohne CO2-Abscheidung aufweisen.367 Für die Energiegewinnung aus Kohle bietet sich zudem Verbrennung mit einer Mischung aus reinem Sauerstoff und rezirkulierendem Kohlenstoffdioxid an. Das Oxyfuel-Verfahren hat ein Abgas zu Folge, welches nahezu ausschließlich aus hochkonzentriertem CO2 und Wasserdampf besteht. Dieser kondensiert anschließend und das hochkonzentrierte CO2 bleibt zurück. Vorteile dieses Verfahrens sind das Vermeiden unerwünschter Stockoxide und die Nachrüstbarkeit bestehender Kraftwerke. Durch die hohe Energieintensität der Luftzerlegung zur Bereitstellung des reinen Sauerstoffs sinkt der Wirkungsgrad der Filtration um 10% auf rund 37%. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass zahlreiche Ansätze zur Reinhaltung und Reinigung der Luft vorhanden sind. Diese sind jedoch technisch noch nicht ausgereift und größtenteils bislang zu inneffizient. Die Herausforderung, aber auch gleichzeitig eine mögliche Perspektive um sich erfolgreich auf dem Markt zu positionieren, liegt nun darin, ebendiese effizienten, technisch ausgereiften Filtertechnologien zu entwickeln. Die Filterung des CO2 zur Reinigung der Luft ist ein Vorgehen, das konsequent verfolgt werden sollte. Anschließend muss jedoch darüber entschieden werden, was mit dem abgeschiedenen CO2 geschehen soll. Als Alternativen bieten sich die Lagerung oder die Verwendung von CO2 als Roh- oder Kraftstoff an. Die Frage der Lagerung beschäftigt sich hauptsächlich mit der unterirdischen Verwahrung. Als Lagerorte sind zum Beispiel poröse Sedimente auf dem Festland, unter dem Meeresboden oder in stillgelegten Bergwerken im Gespräch. Bei der unterirdischen Lagerung in porösen Sedimenten wird das CO2 in tiefliegende Sedimente abgegeben. Gut geeignet sind dabei mit Salzwasser gefüllte Poren. Bei ausreichender Tiefe (ca. 800 m), verflüssigt sich das CO2 aufgrund des herrschenden Drucks.368 In diesem Zustand besitzt es eine ähnliche Dichte wie das Salzwasser und ist deshalb in der Lage, es zu verdrängen. Das Herabpumpen des CO2 in eine solche Tiefe ist mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Folglich würde es sich anbieten, eine vorhandene Bohrung zu verwenden. Diese könnte beispielsweise von der Kohle-, Öl- oder Gasförderung stammen. Letztere hätte zudem den Vorteil, dass von einer Gasundurchlässigen Deckschicht ausgegangen werden kann – eine Voraussetzung für die unterirdische Lagerung. Tiefere Bohrungen würden jedoch zunehmend mit Verfahren der Energiegewinnung in Konkurrenz stehen, wie beispielsweise der Geothermie.369 Die Lagerung in porösen Sedimenten unter dem Meeresboden unterscheidet sich technisch unwesentlich von dem voran beschriebenen Verfahren. Vorteilhaft wäre hierbei die geringere Gefahr für den Menschen. Für den Fall das doch CO2 363

GAiA (2009a) Lemann (2008) 365 Dimensionsloses Maß für die Effizienz der Energieumwandlung. Stellt Nutzen und Aufwand der Umwandlung gegenüber: η = P Nutzen / PAufwand 366 Kohle, Gas, Biomasse, Abfall 367 Lemann (2008) 368 Lemann (2008) 369 Siehe Kapitel 5.4: Geothermie 364

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

102

austreten sollte, würde es sich im Wasser verflüchtigen und nicht an die Oberfläche treten.370 Für einen Austritt an die Oberfläche müsste das CO2 in großer Menge austreten, eine Gefahr für den Menschen wäre trotzdem nicht zu befürchten. Da sich das Gas relativ schnell verteilen würde, hätte es keine toxischen Auswirkungen – lediglich der treibhausgasreduzierende Effekt wäre hinfällig. Abschließend zu klären bleibt zudem der gesetzliche Rahmen für dieses Verfahren, da die 1972er Londoner Konvention sowie das OSPAR-Abkommen371 die Verbringung von Abfällen ins Meer verbieten. Die unterirdische Lagerung, häufig auch als Carbon Dioxide Capture and Storage (CCS) bezeichnet, wird häufig kontrovers diskutiert. Zu erforschen bleibt, wie genau sich das CO2 im Untergrund verhalten wird.372 Dem Verfahren pessimistisch gegenüberstehenden Personen ziehen Vergleiche zur Unterirdischen Endlagerungen von Atommüll.373 Dem gegenüber entgegnen optimistisch eingestellte Personen jedoch, dass es sich bei CO2 um ein nicht radioaktives, nicht brennbares natürliches Gas handeln würde.374 Bis zur Marktreife von CCS, welche laut McKinsey nicht vor 2020 sein wird, bleibt jedoch noch genug Zeit, um sich mit der Lösungen der Herausforderungen zu beschäftigen.375 In der 2012 von der Zero Emission Platform (ZEP) und der European Biofuels Technology Platform (EBTP) veröffentlichten Studie Biomass with CO2 Capture and Storage (Bio-CCS) wurde CCS der erfolgreiche Einsatz in kleineren (pilotartigen) Projekten bescheinigt.376 Die Bedeutung der Weiterverwertung von CO2 kann unter anderem von den bereitgestellten Forschungsgeldern erkannt werden. Jeweils 100 Mio. Euro wurden in den Jahren 2009 bis 2012 vom US-Energieministerium und dem deutschen Bundesforschungsministerium (BMBF) zur Verfügung gestellt.377 Nun gilt es, unter anderem mit Hilfe der Fördermaßnahmen, sinnvolle Einsatzgebiete für CO2 zu finden oder auch sichere und dauerhafte Lagerungsstätten. Notwendig ist hierbei nicht nur eine technische oder wirtschaftliche Sichtweise, sondern auch eine politische Diskussion. 8.3.2. Spezifische Besonderheiten 2008 noch als vielversprechende Lösung gehandelt, mittlerweile jedoch als Technologie für die Zukunft verworfen, ist das sogenannte Air Capture oder auch Directet Air Capture Verfahren (DAC). Einzuordnen ist dieses Verfahren als Luftreinigung nach der Emittierung. Zur Reinigung der Atmosphäre von CO2 wird die Luft durch einen Filter geblasen. Das CO2 wird hierbei mit einem Lösungsmittel gebunden und in mehreren Reaktionsschritten zu Kalziumkarbonat (CaCO3). Erhitzt man dieses, wird das CO2 kontrolliert wieder freigesetzt. Dieses kann nun eingelagert werden, beispielsweise Untertage. Die CO2-freie Luft wird nun wieder ausgestoßen. Das Verfahren ist technisch umsetzbar und zudem wird mit Wind eine natürliche Energieressource zum durchblasen der Filter verwendet. Allerdings ist die Reinigung des Lösungsmittels und das Herauslösen des CO2 energieintensiv und wäre nur sinnvoll, wenn dies mit erneuerbarer Energie bewerkstelligt würde. In einer 2011 von der American Physical Society (APS) durchgeführten Studie wurde das DAC zudem als ineffizient und ineffektiv bezeichnet. Aus der gleichen Studie geht hervor, dass die Reinigung der Luft heutzutage 10mal so teuer wäre wie die Filterung direkt an der Quelle. Ein Grund dafür ist die Materialintensivität der Anlagen, welche in großem Ausmaß gefertigt werden müssten. Gleichzeitig wurde der DAC jedoch durchaus die Machbarkeit bescheinigt, Voraussetzung wäre jedoch die Erforschung deutlich effektiverer Lösungsmittel und der Einsatz erneuerbarer Energien.378 Ein möglicher Anschluss an die Filterung stellt die unmittelbare Verwendung von CO2 dar. Den „Klimakiller“ CO2 als nützlichen Rohstoff zu verwenden, klingt zunächst utopisch. Allerdings gibt es bereits zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten und konkrete Projekte, wie CO2 weiterverarbeitet werden kann. Die Rede ist hierbei von sogenannten CO2-Polymeren, chemischen Verbindungen als Rohstoffe für die (chemische) Industrie oder als Kraftstoffe. Polypropylencarbonat, kurz PPC, ist eine der möglichen Verbindungen. Bereits vor rund 40 Jahren wurde diese Verbindung entwickelt, aber erst heute wird das mögliche Potenzial erkannt. PPC zeichnet sich dadurch aus, dass es zu 43 Gewichtsprozent aus CO2 besteht, eine hohe Temperaturstabilität, Elastizität und Transparenz besitzt. Als möglicher Einsatzort für dieses biologisch abbaubare Polymer werden u.a. Verpackungsfilme und Schäume genannt. Zudem könnte es als Weichmacher für bio-basierte Kunststoffe verwendet werden, welche oftmals so spröde sind, dass sie ohne Additive nicht verwendet werden können. Ab 2015 soll zudem die industrielle Produktion von Schaumstoffen für Matratzen, Isolierstoffen für Kühlschränke und Gebäuden beginnen. Als weiteres Einsatzgebiet von PPC werden Kraftstoffe genannt.379 In Verbindung mit externen Energien (optimaler Weise aus erneuerbaren Energien) kann in mehreren Reaktionsschritten aus CO2 Kraftstoff entstehen. 2011 wurde in Island mit dem Bau 370

Lemann (2008) Oslo-Paris-Übereinkommen zum Schutz der Nordsee und des Nordatlantiks. GAiA (2009a) 373 GAiA(2009b) 374 GAiA (2009a) 375 McKinsey (2008) 376 Zero Emission Platform (2012) 377 Nova Institut (2012) 378 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (2011) 379 Nova Institut (2012) 371 372

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einer ersten kommerziellen Anlage begonnen, welche pro Jahr 5 Mio. Liter Methanol auf CO2 Basis herstellen wird – 2,5% des isländischen Kraftstoffbedarfs

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9. Wasser und Abwasser 9.1. WASSERAUFBEREITUNG 9.1.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Nachhaltige Wasserwirtschaft ist ein bedeutender Markt in der Umwelttechnik. Seine Unterteilung in Marktsegmente orientiert sich am Wasserkreislauf: Wassergewinnung und -aufbereitung, Wasserverteilung, Effizienzsteigerung bei der Wassernutzung sowie Abwasserentsorgung. Sowohl Trinkwasser als auch Brauchwasser durchlaufen diesen Kreislauf. Dabei wird Brauchwasser, das überwiegend bei Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft Verwendung findet, eher selten aufbereitet. In diesem Kapitel liegt der Fokus auf der Aufbereitung von Trinkwasser. Es existieren im Bundesgebiet knapp 5.000 Wasserversorgungsunternehmen380, von denen sich mehr als die Hälfte in den süddeutschen Bundesländern Bayern und Baden-Württemberg befindet.381 Die Größenstruktur ist sehr unterschiedlich ausgeprägt. Der Großteil der Unternehmen setzt sich zusammen aus kleinen Versorgern mit einem Volumen von unter 0,5 Mio. m³ aufbereitetem Wasser pro Jahr. Mittelgroße und große Wasserversorgungsunternehmen, mit einem Produktionsvolumen von über 5 Mio. m³, sind mit einem Anteil von 3,5% in ihrer Zahl zwar gering, sie produzieren jedoch knapp zwei Drittel des Gebrauchswassers. In der Wasserversorgung existieren öffentlich-rechtliche und privatrechtliche Organisationsformen schon seit Jahrzehnten nebeneinander. Mit etwa 56% der Unternehmen stellen öffentlich-rechtliche Unternehmen die Mehrheit dar. Allerdings existiert ein Trend zur Privatisierung. Anfang der 1990er Jahre waren noch über drei Viertel der deutschen Wasserversorgungsunternehmen in öffentlicher Hand. Bereits heute ist mit 44% fast die Hälfte privatrechtlich organisiert. Die privatrechtlichen Organisationen sind im Schnitt größer und stellen bereits heute mit 64% einen großen Anteil des Wasseraufkommens zur Verfügung.382 Abbildung 38: Wasserversorgungsunternehmen in Deutschland nach Anzahl und Wasseraufkommen pro Jahr (in %)

49,2%

40 34,8%

35,1% Anzahl der WVU

Wasseraufkommen 25,2%

12,6% 10

6,7%

14,0% 10,8%

7,2% 1,9%

0,9%

1,6%

0 < 0,1 Mio. m³ 0,1-0,5 Mio. m³ 0,5-1 Mio. m³ Quelle: Statistisches Bundesamt (2009)

380 381 382

Andere Quellen sprechen von 6.000 Unternehmen. Statistisches Bundesamt (2009) Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

105

1-5 Mio. m³

5-10 Mio. m³

> 10 Mio. m³

Als nationale Umsetzung der EG Trinkwasserrichtlinie regelt die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) von 2001 (2012 erneuert) die gesetzlichen Anforderungen an das Trinkwasser. Die Verordnung umfasst: 383  Beschaffenheit des Trinkwassers  Aufbereitung des Wassers (zulässige Verfahren und Aufbereitungsstoffe)  Pflichten der Wasserversorger (z.B. Untersuchungspflichten und Berichterstattung gegenüber staatlicher Behörden)  Pflichten der zuständigen Behörden (z.B. Überwachung des Trinkwassers)  Das Gebot zur Minimierung chemischer Stoffe im Trinkwasser Die gesetzlichen Vorgaben zur Trinkwasserqualität werden - im Gegensatz zu vielen anderen EU-Staaten - nicht nur flächendeckend eingehalten sondern sogar übertroffen. Insbesondere das Gebot zur Minimierung chemischer Stoffe im Trinkwasser verschärft in Deutschland die Vorgaben seitens der Europäischen Gemeinschaft.384 Deutschland gilt mit der Verfügbarkeit von 188 Mrd. m³ Wasser im langjährigen Mittel sowie einer mittleren jährlichen Niederschlagshöhe von 785 mm als ein wasserreiches Land. Die Niederschlagshöhe ist in der Bundesrepublik allerdings höchst unterschiedlich verteilt. In den neuen Bundesländern liegt diese tendenziell unter der Höhe der alten Bundesländer. So haben die Bundesländer Sachsen-Anhalt und Brandenburg den geringsten Niederschlag, wohingegen die höchsten Niederschlagsmengen an den bayerischen Alpenrändern, am Schwarzwald sowie im Bergischen Land in Nordrhein-Westfalen gemessen werden.385 Niederschlagsreiche und niederschlagsarme Regionen liegen dabei geografisch oftmals sehr nah beisammen. Die beiden nordrhein-westfälischen Städte Düren mit ca. 620 mm/Jahr und Wuppertal mit ca. 1.200 mm/Jahr liegen nur ca. 100 km voneinander entfernt.386 Die Aufbereitung von Trinkwasser orientiert sich an den regional, oft sogar lokal, sehr variierenden äußeren Rahmenbedingungen. Diese hängen unmittelbar von geologischen, klimatischen, topografischen und hydrologischen Ausprägungen ab. Vor allem die Ressourcenverfügbarkeit von Grund-, Oberflächen- und Quellwasser sowie die Ressourcenqualität bestimmen den Aufwand und die Kosten für die Trinkwasserbereitstellung. Die Qualität hängt stark von der natürlichen geologischen Belastung sowie von der regionalen Landnutzung ab. Die geografischen Umstände erfordern von den Unternehmen den Einsatz unterschiedlicher Technologien bei der Trinkwasseraufbereitung. 387 Auf dem deutschen Markt finden sich zahlreiche unterschiedliche Verfahren zur Wasseraufbereitung, die sich in folgende Kategorien aufteilen lassen: Biologische Verfahren, chemische Verfahren, Membranverfahren und physikalische Verfahren. Von den verfügbaren Ressourcen im Volumen von 188 Mrd. m³ Wasser werden in jedem Jahr mit etwa 32,3 Mrd. m³ mehr als 17% dem Wasserkreislauf entnommen und nach Nutzung wieder zugeführt. Der Großteil der Nutzung wird mit 27,2 Mrd. m³ von der nicht-öffentlichen Wasserversorgung entnommen, insbesondere von Industrie und Landwirtschaft.388 Lediglich 5,1 Mrd. m³ entnimmt die öffentliche Wasserversorgung. Sie nutzt somit weniger als 3% der insgesamt verfügbaren Wasserressourcen. Die meist genutzte Ressource für die Wassergewinnung bildet in Deutschland das Grundwasser mit einem Anteil von etwa 61,1% der Bedarfsdeckung. Etwa 3.500 Wasserversorgungsunternehmen sind für die Aufbereitung von Grundwasser zuständig.389 Das größte zusammenhängende Gebiet mit ergiebigen Grundwasservorkommen ist die Norddeutsche Tiefebene. Große Grundwasservorräte befinden sich auch im Alpenvorland und im Oberrheingraben. Die zweitwichtigste Ressource in Deutschland bildet das Oberflächenwasser mit einem Anteil von etwa 30,5%. Quellwasser (per Definition frei zutage tretendes Grundwasser) trägt in Deutschland lediglich mit 8,4% zur Trinkwasserversorgung bei.390 Zur Quellwasseraufbereitung existieren in Deutschland etwa 450 Unternehmen.391 Ferner wird in Deutschland Uferfiltrat zum Trinkwassergebrauch aufbereitet. Insgesamt sinkt in Deutschland die Wasserförderung. Im Zeitraum von 1990 bis 2010 sank die geförderte Menge um etwa 25,6% von etwa 6,8 Mrd. m³ auf 5,0 Mrd. m³. Grundwasser nahm im beobachteten Zeitraum am meisten ab, Oberflächenwasser nur leicht und bei Quellwasser wurde keine spürbare Veränderung der entnommenen Wassermenge festgestellt.392 Der wichtigste Grund für diesen negativen Trend der Wasserentnahme ist ein Rückgang der Wasserabgabe an Haushalte und Kleingewerbe in Deutschland. Der personenbezogene Wassergebrauch sank im Zeitraum von 1990 bis 2010 um 17%. Ein umweltbewussteres Verbraucherverhalten sowie der Einsatz moderner und wassersparender Haushaltsgeräte in allen Bereichen spielen hierbei die Hauptrolle. Seit den 1980er Jahren haben vor allem von den Wasserversorgern initiierte Kampagnen zu einem großen Bewusstseinswandel in der Bevölkerung geführt. Auch im industriellen Bereich nahm die 383

Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 385 Deutscher Wetterdienst (2013) 386 Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 387 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012d) 388 BDEW Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) 389 Statistisches Bundesamt (2009) 390 BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) 391 Statistisches Bundesamt (2009) 392 BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) 384

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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Wassernutzung ab. Grund hierfür sind vor allem die Mehrfachnutzung von Wasser sowie das Wasserrecycling bei Produktionsprozessen.393 Abbildung 39: Entwicklung des personenbezogenen Wassergebrauchs in Litern pro Einwohner und Tag (Deutschland)

135

131 130

129 128 127

Wassergebrauch in Litern pro Einwohner und Tag

126

126 125 125

123 122

122

2009

2010

120 2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

Quelle: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012b)

Der demografische Wandel in Deutschland spielt für den Rückgang der Gesamtnutzung von Wasser eher eine geringe Rolle. Er ist allerdings für lokale oder regionale Veränderungen oft von großer Bedeutung. Die Planung der Wasseraufbereitung, und somit die Dimensionierung der heute bestehenden Anlagen, beruht auf Prognosen aus den 1970er Jahren. Im sogenannten Wasserversorgungsbericht gingen die Experten von einem kontinuierlich steigenden Wasserverbrauch in Deutschland aus. Es wurde zu dieser Zeit in vielen Gebieten in Westdeutschland ein stark steigender Trinkwasserbedarf durch Zunahme der Bevölkerung erwartet, die wiederum pro Kopf einen steigenden Trinkwasserbedarf aufweist. Zusätzlich wurden in Ostdeutschland höhere industrielle Wachstumsraten prognostiziert als in Wirklichkeit eingetroffen sind. Diese Prognosen aus den 1970er Jahren haben sich als fehlerhaft erwiesen und führten dazu, dass in zahlreichen deutschen Kommunen stark überdimensionierte Anlagen erbaut wurden. Der abnehmende Trinkwassergebrauch durch die Haushalte und das Kleingewerbe verstärkt die niedrige Auslastung der Anlagen.394 Das (potenzielle) Wasserangebot der Wasseraufbereitungsanlagen in Deutschland übersteigt also die Nachfrage deutlich. 9.1.2. Potenzial / Marktgröße In Deutschland wurden hohe Investitionen getätigt, um die vorherrschenden hohen Trinkwasserstandards zu erreichen, die oft sogar die gesetzlichen Vorgaben von Bund und EU weit übertreffen. Insgesamt beläuft sich das Investitionsvolumen in die öffentliche Wasserversorgung zwischen 1990 und 2010 auf über 50,8 Mrd. Euro. Die Summe beinhaltet Investitionen in Wassergewinnung, Aufbereitung und Speicherung, in Wassertransport- und Wasserverteilungsanlagen sowie Ausgaben für Zähler und Messgeräte. Insgesamt unterliegen die jährlichen Investitionen hohen Schwankungen zwischen 2,0 und 2,7 Mrd. Euro.395 Der Großteil entfiel mit etwa 29,8 Mrd. Euro auf Investitionen in das Rohrnetz.396 An zweiter Stelle folgt mit etwa 15%

393

BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) In Deutschland verfügt jedes an die öffentliche Wasserversorgung angeschlossene Wohngebäude über einen Wasserzähler. 396 Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 394 395

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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und etwa 7,6 Mrd. Euro die Gewinnung und die Aufbereitung von Trinkwasser, wobei keine gesonderte Erhebung der beiden Prozesse durch das Statistische Bundesamt vorgenommen wurde.397 Über die genaue Länge des Trinkwassernetzes liegen keine Daten vor. Nach Schätzungen des Bundesverbands der Energieund Wasserwirtschaft wird von einer Netzlänge von 530.000 km ohne Hausanschlussleitungen ausgegangen. Über 99% der deutschen Bevölkerung, ein im europäischen Vergleich sehr hoher Anteil, ist an die öffentliche Wasserversorgung angeschlossen. 2011 betrug der durchschnittliche Wasserpreis für Haushalte in Deutschland pro m³ 1,93 Euro inkl. Steuern. Je Bürger entfallen in Deutschland im Durchschnitt somit etwa 86 Euro pro Jahr für Leitungswasser.398 Der gesamte Umsatz für aufbereitetes Wasser für Haushalte beläuft sich im gesamten Bundesgebiet somit auf 6,92 Mrd. Euro. Dabei weisen verschiedene Städte bzw. Kommunen hohe Unterschiede bei den Wasserpreisen auf. Die günstigste Wasserversorgung haben die Städte Ingolstadt und Emden, die teuerste hingegen ist in den Städten Wiesbaden und Eschwege anzutreffen. Bemerkenswert ist, dass sowohl in den teuersten als auch in den günstigsten Städten öffentliche Unternehmen die Wasserversorgung sicherstellen. In allen deutschen Regionen hat sich der Preisanstieg in den letzten Jahren deutlich vermindert. Er ist von 11,7% im Jahr 1992/93 auf 1,0% in 2010/11 deutlich gefallen. Dabei ist zu beachten, dass in Deutschland die Wasserpreise nach dem Kostendeckungsprinzip gebildet werden, das bedeutet, dass alle Kosten der Wasserversorgung in den Wasserpreis einfließen.399 Abbildung 40: Preissteigerung Trinkwasser (in %)

14% 12% 11,7%

10% 8,1% 8%

6% 4,7% 4,5% 4% 2,9%

2,7% 2,6%

2,3% 1,7%

1,6% 1,5%

1,6% 1,1%

0,6% 0,6% 0,6%

1,0%

0,5% 0,5%

Quelle: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a)

Auch seitens der Wassertechnik herrscht in Deutschland ein positives Klima. Branchenexperten schätzen die derzeitige Lage der deutschen Wassertechnik als insgesamt gut ein.400 Der deutsche Markt, der in der nachhaltigen Wasserwirtschaft global mit 20% Weltmarktanteil den Spitzenplatz einnimmt, ist auch bei Forschung und Entwicklung sowie bei der Patentierung weltweit führend. In Deutschland arbeiten hoch qualifizierte Arbeitskräfte und modernste Technologien werden auf dem dortigen Markt eingesetzt sowie international vertrieben.

397

BDEW BDEW BDEW 400 BDEW 398 399

Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2011)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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9.1.3. Wettbewerbsumfeld Das Wettbewerbsumfeld der Branche für Wassertechnik wird dominiert von einer Vielzahl von kleinen und mittelständischen Unternehmen, die technisch sehr hochwertige Produkte erzeugen und sich stark auf Marktnischen spezialisiert haben. Diese Marktnischen weisen allesamt eine Größe von unter 100 Mio. Euro auf. Dieser deutsche Mittelstand vertreibt hauptsächlich im Inland oder exportiert ins innereuropäische Ausland.401 Die deutschen Unternehmen beziehen ihre Stärke vor allem aus dieser breiten Anbieterlandschaft und dem hoch spezialisierten Umfeld in unterschiedlichen Bereichen der Wasseraufbereitung. Hintergrund der starken Spezialisierung auf dem deutschen Markt ist auch die Tatsache, dass die kleinräumige Struktur der öffentlichen Wasserversorger in Deutschland, sowie ihre individuellen Anforderungen, die Ausbildung von Kooperationen und Unternehmensfusionen tendenziell behindern. Im außereuropäischen Wettbewerb spielen kleine deutsche Nischenanbieter keine große Rolle. Abbildung 41: Anteile deutscher Exporte nach Wirtschaftsregionen (2010)

14%

EU 27 Sonstiges Europa

42%

Ost- und Südostasien Naher und Mittlerer Osten Afrika

15%

Andere Regionen

18% Quelle: EUWID (2011)

Eine größere Rolle im internationalen Wettbewerb nimmt eine überschaubare Zahl von Großunternehmen ein, die Haupttreiber dafür sind, dass Deutschland das zweitgrößte Exportvolumen nach den USA auf dem Markt für Wassertechnik aufweist.402 Diese Unternehmen sind international geschäftstätig und stehen in Konkurrenz mit Unternehmen aus den USA, Kanada, Großbritannien und den Niederlanden. Hervorzuheben ist auch Frankreich, wo mit Veolia und Suez die beiden wichtigsten globalen Unternehmen der Branche beheimatet sind. Diese Unternehmen besitzen den Vorteil, dass sie, aufgrund ihrer Größe und breiten Technologiekompetenz, ganzheitliche Problemlösungen und aufeinander abgestimmte Systeme anbieten können. Ihr Nachteil liegt an ihrer mangelnden Flexibilität, die gerade auf der fragmentierten Nachfrageseite der Wasseraufbereitungsunternehmen dringend erforderlich ist. Vor diesem Hintergrund erklärt es sich, dass die Großunternehmen auf dem deutschen Markt überwiegend Großprojekte durchführen und der Umsatz der sechs größten Unternehmen in der Branche gerade einmal ein Drittel des Gesamtmarktes ausmacht. Kein Unternehmen allein schafft einen Marktanteil von 10%.403 Tabelle 20: Key Player Wasseraufbereitung

KSB Group

401 402 403

UMSATZ IN MIO. EURO

MITARBEITER

2.300

16.200

BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2011) EUWID (2011) EUWID (2011) ; Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und Fraunhofer-Institut (2007)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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Wilo SE

1.586

6.708

Prominent Dosiertechnik GmbH

358

2.250

Fichtner GmbH & Co. KG

220

1.500

Hans Huber GmbH & Co. KG

100

600

Quelle: EUWID (2011) / Graham & Whiteside (2013

9.1.4. Spezifische Besonderheiten Auf dem deutschen Markt für Wasseraufbereitung lassen sich drei wichtige Trends identifizieren: Dezentralisierung der Infrastruktur, Modernisierung bestehender Anlagen und die Wiedernutzung von Wasser. Demografische und wirtschaftliche Veränderungen, die nicht mit der langfristigen Prognose des Wasserversorgungsberichts der 1970er Jahre in Einklang stehen, erfordern eine erhöhte Flexibilität der Wasserversorgung. Zahlreiche zentrale Großanlagen haben eine zu geringe Auslastung, aufgrund der falsch prognostizierten Bevölkerungs- oder Wirtschaftsentwicklung. Gegenwärtig ersetzen viele kleine dezentrale beziehungsweise semi-zentrale Wasseraufbereitungsanlagen die alte zentrale Infrastruktur. Der Vorteil ist, dass kostspielige Großanlagen geschlossen werden können und beim Bau neuer Anlagen Planungshorizonte verkürzt und Investitionsrisiken minimiert werden können sowie insgesamt kürzere Wege der Wasserversorgung geschaffen werden.404 Zudem kann in Zukunft flexibler auf unerwartete Entwicklungen reagiert werden. Viele bestehende Anlagen in Deutschland werden derzeit modernisiert, um sie energieeffizienter und kostensparender zu gestalten, beziehungsweise um ihre Leistung den lokalen Anforderungen anzupassen. Auch eine intelligentere Ressourcennutzung verändert den Markt. Zur Schonung des Wassers werden in Deutschland große Mengen von Abwasser nicht mehr unmittelbar nach Gebrauch gründlich gereinigt und dem natürlichen Wasserkreislauf zugeführt. Vielmehr werden Teile des Wassers nur auf ein gewisses Niveau gereinigt, um sie in Bereichen nutzen zu können, für die nicht die höchste Wasserqualität erforderlich ist. Dadurch kann die Entnahme von Quell-, Grundund Oberflächenwasser reduziert werden sowie eine energieschonendere Wasseraufbereitung erzielt werden.405 Die Hersteller in Deutschland haben sich bereits auf den veränderten Nachfragetrend in allen Bereichen eingestellt.406 Große Chancen auf dem deutschen Markt bieten vor allem die hohen qualitativen Ansprüche von Wasserversorgern, aber auch von Unternehmen, die oft die gesetzlichen Anforderungen übersteigen. Das deutsche Trinkwassernetz ist das qualitativ hochwertigste in der Europäischen Union.407 So herrscht auf dem deutschen Markt insbesondere nach Premiumprodukten eine hohe Nachfrage.408 Neben den qualitativen Ansprüchen führt auch die fragmentierte Struktur des Marktes dazu, dass Billiganbieter aus Fernost es schwer haben, sich auf dem Markt zu platzieren. Hoch spezialisierte Unternehmen, welche die individuellen Anforderungen der Branche befriedigen können, sind in Deutschland im Vorteil.

9.2. ABWASSERAUFBEREITUNG 9.2.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Für die Staaten der Europäischen Union werden in der Kommunalabwasserrichtlinie (91/271/EWG) die Mindeststandards für die Reinigung von Abwasser festgelegt. Für unterschiedliche Gebiete werden in der Richtlinie verschieden strenge Anforderungen an die Reinigung gestellt. In Deutschland wird die EU-Richtlinie durch das Wasserhaushaltsgesetz sowie durch die Abwasserverordnung (AbwV) umgesetzt.409 In ihr werden die verschiedenen Mindestanforderungen an die Reinigungsqualität von Industrie- und Haushaltsabwasser festgelegt, die Art und der Ort der Messverfahren sowie die zu testenden Parameter.410 Die AbwV legt zudem fest, dass in Deutschland die technischen Verfahren zur Abwasseraufbereitung auf dem neuesten Stand der Technik durchgeführt werden, höchst standardisiert und im gesamten Bundesgebiet vereinheitlicht sind. Diese besonders strenge Auslegung der Kommunalabwasserrichtlinie der Europäischen Union bewirkt, 404

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und Fraunhofer-Institut (2007) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und Fraunhofer-Institut (2007) Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2011) 407 Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 408 BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2011) 409 Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 410 Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 405 406

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

110

dass in Deutschland ein exzellentes Niveau der Abwasseraufbereitung herrscht und die qualitativen Anforderungen an die Einleitung von Abwasser in das Grundwasser besonders hoch sind.411 Die staatlichen Organe in Deutschland beschränken sich auf die Festlegung des gesetzlichen Ordnungsrahmens und die staatliche Schutzfunktion. Die Erarbeitung der Normen und Regeln geschieht überwiegend durch etwa 2.300 ehrenamtliche Experten der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. sowie des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches. Diese Vereine kooperieren mit anderen nationalen und internationalen Normungsgesellschaften wie dem DIN oder dem CEN. Nutzen dieser technischen Selbstverwaltung sind Unabhängigkeit, hohe Wasserqualität, ein breiter Konsens für die Richtlinien sowie eine Entlastung der staatlichen Organe.412 Das Gesetz über Abgaben für das Einleiten von Abwasser in Gewässer (AbwAG) bestimmt die preisliche Dimension des Abwassers. Es definiert, dass sich die Höhe des Preises für das Einleiten von Abwasser in das Gewässer an der Schädlichkeit des Abwassers bemisst. Beispielsweise muss industriell verschmutztes Wasser deutlich teurer gereinigt werden, als normales Haushaltsabwasser. Zusätzlich ist jedoch auch die Möglichkeit gegeben, den Preis für Abwasser mit Investitionen für Umwelt und Gewässerschutz zu verrechnen.413 Sowohl die Gebühren der öffentlich-rechtlichen als auch die Tarife der privatrechtlichen Abwasserunternehmen setzen sich, gleich den Kosten für Trinkwasser, nach dem Kostendeckungsprinzip zusammen. Unterschiedliche Faktoren spielen bei der Errechnung der Preise eine Rolle. Einige, zum Beispiel geografische Gegebenheiten, Bau und Wartung von Kanalisation, Verschmutzungsgrad des Wassers oder flächenbezogener Niederschlag, sind höchst unterschiedlich. So kommt es, dass in den unterschiedlichen Städten und Kommunen verschiedene Gebühren und Tarife abgerechnet werden. 414 Die von der Politik vorgegeben Rahmenbedingungen haben einen großen Einfluss auf die Branche. Durch sie ist die Abwasserwirtschaft im Allgemeinen kaum abhängig von externen wirtschaftlichen Einflussgrößen (z.B. Konjunkturschwankungen). Auch Preisänderungen von Sekundärrohstoffen wirken sich wenig auf die Branche aus. Das hängt damit zusammen, dass die Abwasserbranche in Deutschland weniger als Geschäft, sondern eher als Art der Grundversorgung verstanden wird. Die höchsten Kosten innerhalb der Abwasserentsorgung machen die Fixkosten aus. Insgesamt 75-80% der Kosten fallen an, unabhängig davon, wie viel Abwasser in die Kanalisation eingeleitet und anschließend gereinigt wird.415 Die Aufgaben der Abwasserentsorgung werden in Deutschland vor allem im öffentlichen Bereich von den Städten und Gemeinden realisiert. Insgesamt sind 6.900 Anlagen und rund 90% der Unternehmen öffentlich-rechtlich organisiert. Die Bundesrepublik hat eines der effektivsten und modernsten Abwassernetze weltweit. Noch zu Beginn der 1990er Jahre dominierte in Deutschland die biologische Reinigung mit Nährstoffelimination vor der biologischen ohne Nährstoffelimination. Zu dieser Zeit gab es noch zahlreiche reine mechanische Kläranlagen. Heute ist dieser Typ Kläranlage praktisch nicht mehr vorhanden. Es gibt zudem fast ausschließlich Anlagen, die eine Nährstoffelimination aufweisen, so dass nahezu die gesamte in Deutschland gereinigte Abwassermenge durch dieses Verfahren gereinigt wird.416 Die größte Anzahl der Abwasserbehandlungsanlagen machen mit 68% kleinere Anlagen zur Reinigung des Wassers von weniger als 5.000 Einwohnern (Größenklasse 1 und 2) aus. Viele Anlagen gibt es auch im Bereich 10.000 bis 100.000 Einwohner (Größenklasse 4). Mit nur 3% der Anlagen reinigen Abwasserbehandlungsanlagen der Größe von über 100.000 Einwohner (Größenklasse 5) über 52% der gesamten auftretenden Abwassermenge. Anlagen der Größenklasse 4 und 5 versorgen mehr als 90% der Abwassermenge.417

411

Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2005b) 414 ZDF (2011) 415 Sparkasse (2012) 416 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011f) 417 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011f) 412 413

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

111

Abbildung 42: Größenstruktur Betreiber von Abwasserbehandlungsanlagen

80 68%

52% 50 39%

Einwohner Anlagen

30 20% 20

9% 5%

0 <5.000

5.000-10.000

10.000-100.000

>100.000

Quelle: Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011)

Abwasseranlagen verbrauchen große Mengen an Energie. Eine energieeffizientere Gestaltung der Anlagen kann, neben der Reduzierung des CO2-Ausstoßes, auch die Kosten senken. Dabei ist anzumerken, dass, gemessen an dem Energieverbrauch pro Einwohner, große Anlagen wesentlich energiesparender sind als kleine Anlagen. Anlagen der Größenklasse 1 verbrauchen mehr als das Doppelte wie Anlagen der Größenklasse 5.

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

112

Abbildung 43: Stromverbrauch öffentlicher Abwasserreinigungsanlagen in kWh je Einwohner

50 44 40

35 32

Spezifischer Stromverbrauch [kWh/EW x a]

0 Größenklasse Größenklasse Größenklasse Größenklasse Größenklasse 1 2 3 4 5 Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011f)

Den Rahmen für die technologische Bewertung bildet die europäische Wasserrahmenrichtlinie, gemäß derer die Aufbereitung nach dem entsprechend definierten Entwicklungsstand der Verfahren durchgeführt werden muss. Für die gesamte Abwasserbranche bedeutet das, dass sich die Bedingungen in Zukunft verändern werden, da die technologischen Anforderungen an die Behandlung von Abwasser in den kommenden Jahren weiter steigen werden. 418 In diesem Zusammenhang setzt sich das Umweltbundesamt in bestimmten Regionen für eine vierte Reinigungsstufe in den Klärwerken ein. Zukunftsträchtige Technologien werden stärker an dem Kriterium der Nachhaltigkeit gemessen. Dazu zählt die Steigerung der Produktivität bei der Rückgewinnung und Weiterverwertung von Roh- und Nährstoffen, Reduzierung und Einsparung der eingesetzten Energie. In diesem Bereich wird auch die zunehmende Nutzung von Abwärme an Bedeutung gewinnen. In diesen Sektoren werden bereits neue Technologien erforscht.419 9.2.2. Potenzial / Marktgröße In Deutschland fallen jährlich rund 10,1 Mrd. m³ Wasser zur Behandlung in den Kläranlagen an. Die Zusammensetzung der Abwassermenge besteht in etwa zur Hälfte aus Regenwasser und zur anderen Hälfte aus Schmutzwasser. Dabei wird das Abwasser mit einem 515.000 km langen öffentlichen und einem ca. doppelt so langen privaten Kanalnetz eingesammelt. Insgesamt sind 95% der Bevölkerung in Deutschland ans zentrale öffentliche Wassernetz angeschlossen.420 Weitere 3,8% der Bevölkerung entsorgen ihr Abwasser durch dezentrale Abwasserbehandlungsanlagen. Somit wird das Abwasser von etwa 98,9% der Bevölkerung durch Abwasserbehandlung gereinigt. Nur 1,1% der Bevölkerung lässt das Abwasser in Kanalisationen ohne zentrale Abwasserbehandlung (1,1%) bzw. direkt zurück in den Wasserkreislauf (0,1%).421 Auch hier liegt Deutschland weit über dem EU-Durchschnitt. Nur Malta und die Niederlande haben einen höheren Anschlussgrad. Die Behandlung des Wassers erfolgt nahezu vollständig durch biologische Kläranlagen worunter wiederum 98% des Wassers durch gezielte Nährstoffelimination gereinigt wird.422 Im Jahr 2007 wiesen die Abwasserbehandlungsanlagen in Deutschland einen mittleren 418

Wirtschaft- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2011) Deutschlandfunk (2012) Wirtschaft- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2011) 421 Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 422 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011f) 419 420

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

113

Abbaugrad von 99% BSB5 (Biochemischer Sauerstoffbedarf), 81% Nges (Summenparameter der anorganischen Stickstoffverbindungen) und 90% Pges (Gesamtphosphor) auf.423 Im Jahr 2011 konnten die Anforderungen der EUKommunalabwasserrichtlinie im bundesweiten Mittel deutlich übertroffen werden.424 Nach der aktuellen Umsatzsteuerstatistik des Statistischen Bundesamtes wurden in der Gesamtbranche im Jahr 2010 etwa 1,7 Mrd. Euro erwirtschaftet. Die Umsatzerlöse der Branche Abwasserentsorgungsunternehmen verzeichneten in der Vergangenheit nur mäßige Steigerungen. Das lag daran, dass die Abwasserentsorgung als Kernaufgabe der öffentlichen Daseinsvorsorge weniger als Geschäft sondern vielmehr als Bestandteil der kommunalen Grundversorgung betrachtet wird. In den letzten Jahren gab es hohe Umsatzsteigerungen. Das liegt daran, dass die Exporte von Abwassertechnik stark angestiegen sind. In dem letzten großen Branchenbericht von 2011 wurde von einer durchweg positiven Entwicklung berichtet. Branchenführer sprechen von drei Rekordjahren in Folge.425 Abbildung 44: Umsatzentwicklung in der Branche Abwasserbeseitigung (in Mrd. Euro)

1,8

1,7 1,6

1,6 1,4 1,4

1,3 1,2

1,2

Gesamt

0,9

0,8 0,8

0,7 0,6

0,6

0,6 0,6

0,7

Kläranlagen 0,8

0,8

Sammelkanalisation

0,7

0,6

0,4 0,2 0 2005

2006

2007

2008

2009

2010

Quelle: Sparkasse (2012)

9.2.3. Wettbewerbsumfeld Die Leistung der Abwasserentsorgung wird von einer Vielzahl öffentlich-rechtlicher, monopolistischer Unternehmen erbracht. Aufgrund der regionalen Leistungsgebundenheit können Verbraucher nicht zwischen verschiedenen Anbietern auswählen. Aus diesem Grund herrscht in der Branche auch kein großer Wettbewerb. 426 Privatwirtschaftliche Anbieter haben große Nachteile gegenüber öffentlich-rechtlichen Unternehmen, vor allem wegen der überwiegend ausschreibungspflichtigen Auftragsvergabe der Kommunen sowie wegen der unterschiedlichen steuerlichen Bemessungsgrundlage von öffentlich-rechtlichen und privatrechtlichen Unternehmen.427 Auf dem Markt gab es in den vergangenen Jahren einige Veränderungen. Die großen Energiekonzerne wie RWE, Remondis und auch Veolia haben das Interesse am deutschen Wassermarkt verloren und sich von ihren Wassersparten getrennt. Tabelle 21: Key Player Abwasserentsorgung

Anzahl der Mitarbeiter 423

WILO (2010) Recyclingportal (2011) Sparkasse (2012) 426 Sparkasse (2012) 427 Sparkasse (2012) 424 425

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

114

Umsatz in Mio. Euro Produkte/ Dienstleistungen

Süwag Energie AG

1.322

1.664

Strom, Gas, Wärme, Sammelkanalisation, Abwassersysteme

Berliner Wasserbetriebe

4.650

1.194

Wasserversorgung, Abwasserentsorgung

swb AG

2.700

1.148

Erdgas, Fernwärme, Trinkwasser, Strom, Entsorgungsdienstleistungen

Gelsenwasser AG

1.400

702

285

1.230

Hamburger Stadtentwässerung AöR

Wasser, Abwasser, Erdgas Sammelkanalisation, Abwasserbehandlung

Quelle: Sparkasse (2012)

Insgesamt lässt sich eine stark fragmentierte Branche mit vielen kleineren Gebietsmonopolen vorfinden. Unternehmen wie die Süwag AG, die Berliner Wasserbetriebe, swb AG, Gelsenwasse AG und die Hamburger Stadtentwässerung bilden die Minderheit. 95% der Betriebe sind Unternehmen mit weniger als 50 Mitarbeitern – rund 75% sogar mit weniger als 10 Beschäftigten. Dabei handelt es sich in der Regel um kommunale Entsorgungsbetriebe, die knapp die Hälfte des Branchenumsatzes erwirtschaften (46,9%). Nur 4,4% der verzeichneten Unternehmen arbeiten mit mehr als 50 Beschäftigten, davon nur 1% mit mehr als 250 Mitarbeitern. Gemeinsam tätigen diese Unternehmen einen Umsatzanteil von 53,1%. Aufgrund der Geheimhaltungspflicht gibt die Statistik des Unternehmensregisters bei Unternehmen mit mehr als 50 Beschäftigten keine zusätzlichen Daten des Umsatzanteils an. Tabelle 22: Betriebe Abwasserentsorgung nach Größenklassen

ANZAHL DER UNTERNEHMEN

ANTEILE UNTERNEHMEN IN %

UMSATZ IN 1.000 EURO

UMSATZANTEIL IN %

1.544

75,4

828.851

26,4

10 bis 49 Beschäftigte

413

20,2

642.707

20,5

50 bis 249 Beschäftigte

3,4

0 bis 9 Beschäftigte

428

1.666.323 250 und mehr Beschäftigte Summe

1,0

2.048

100

3.137.881

53,1

100

Quelle: Sparkasse (2012)

9.2.4. Spezifische Besonderheiten In den kommenden Jahren steht die Abwasserwirtschaft vor der Aufgabe, die steigenden technologischen Anforderungen an die Qualität und Nachhaltigkeit umzusetzen. Gute Chancen bestehen daher in der Branche für innovative Technologien und Verfahren, die zunehmend Energiesparmaßnahmen in Abwasseranlagen und die nachhaltige Nutzung des Abwassers unterstützen, das heißt beispielsweise aus Reststoffen und Abfallprodukten der Produktion wie Klärschlamm neue Energie schöpfen. Dazu stellen Energiemaßnahmen einen erfolgreichen Weg dar, um Kosten zu senken. Energiemaßnahmen sind Verfahren, die es ermöglichen, aus organischen Reststoffen des Abwassers und Abfall Biogas, Strom und Wärme zu

428

Aufgrund der Geheimhaltungspflicht erfolgt in der Statistik keine weitere Aufspaltung des Umsatzanteils nach Größenklassen.

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

115

erzeugen.429 Laut dem Umweltbundesamt würden ein Einsatz innovativer Pumpen, stromsparender Belüftung der Reinigungsbecken und eine effektivere Behandlung des Klärschlamms ein Energiesparpotenzial von etwa einem Fünftel erzielen. Auch könnte aus der Behandlung in den Kläranlagen weitaus mehr Biogas abgeschöpft werden als es heute bereits der Fall ist.430 Die hohen Markteintrittsbarrieren werden insbesondere durch private Anbieter von Kläranlagen beklagt. Eine Chance für Privatunternehmen ergibt sich durch den Wegfall der steuerlichen Begünstigung der kommunalen Abwasserunternehmen. Lange Zeit wurden öffentlich-rechtliche Betreiber günstiger besteuert als privatwirtschaftliche. Die städtischen und kommunalen Abwassergesellschaften waren von der vollen Umsatzsteuerpflicht von 19% befreit, so dass private Anbieter schwer benachteiligt waren. Nach einem Urteil des Bundesfinanzhofes wurde diese Bevorteilung aufgehoben. Zukünftig werden auch städtische und kommunale Unternehmen verpflichtet eine Umsatzsteuer zu entrichten, wenn sie im Wettbewerb zu privatrechtlich organisierten Unternehmen stehen.431 Nichtsdestotrotz dürfte für private Investoren der Markt für Abwasseraufbereitung weiterhin eher unattraktiv bleiben. Ein hoher technischer Innovationsbedarf insbesondere durch Erneuerungs- und Reparaturmaßnahmen ist wesentlicher Grund dafür. Etwa 18% des Gesamtumsatzes müssen investiert werden. Diese Quote liegt weit über den Investitionsbedarfen anderer Branchen.432

9.3. REINIGUNG 9.3.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Grundsätzlich ist die Abwasserreinigung ein Sammelbegriff für alle Techniken zur Verringerung der Inhaltsstoffe, die zur Verunreinigung des Wassers beitragen. Die verschiedenen Verfahren lassen sich dabei untergliedern in mechanische und biologische Verfahren mit weitergehenden Maßnahmen (abiotisch-chemisch). Organische Belastungen sind heutzutage vor allem in kommunalem Abwasser und Industrieabwässern enthalten. Diese müssen in der Regel biologisch behandelt werden. Bei besonders starken Verunreinigungen oder wenn das Abwasser wieder zurück in Gewässer oder Seen eingeleitet wird, reichen rein biologische Verfahren allein nicht aus. Die Abwässer müssen dann weitgehend mit spezielleren Methoden der Abwasserreinigung behandelt werden. Die Reinigung des Abwassers an sich erfolgt meist in Kläranlagen. Mechanische Verfahren bilden meist die erste Reinigungsstufe. Hier können etwa 20% bis 30% der groben Bestandteile, Sand und absetzbaren Stoffen aus dem Abwasser entfernt werden. Zu den mechanischen Verfahren gehören:  Rechen- und Siebverfahren  Sedimentation in Absatzbecken und Sandfängen  Flotation und Leichtstoffabscheidung  Filtration  Membranverfahren wie Umkehrosmose und Ultrafiltration  Zentrifugation In den kommunalen Anlagen werden vor allem Rechen- und Siebverfahren sowie Absetzbecken und Sandfang eingesetzt.433 Auf der zweiten Stufe erfolgt die biologische Abwasserreinigung. Diese werden für den Abbau organisch hoch belasteter Abwässer eingesetzt. Dabei wird mit Mikroorganismen gearbeitet, die vom Abbau der organischen Verbindungen leben und sich dabei vermehren. Die Gesamtheit der beteiligten Mikroorganismen wird als Belebtschlamm bezeichnet. Die Zusammensetzung dieses Belebtschlammes kann von Kläranlage zu Kläranlage unterschiedlich sein und ist der jeweiligen Abwasserzusammensetzung angepasst. Bezogen auf den Biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) liegt die Reinigungswirkung solcher Kläranlagen i.d.R. bei 90-95%434. Die dritte Stufe ist ein abiotisch-chemisches Verfahren. Hier kommen keine Mikroorganismen zum Einsatz, das Verfahren bedient sich chemischer Reaktionen wie z.B. der Oxidation.435 Man unterscheidet bei der Abwasserreinigung prinzipiell zwei unterschiedliche Arten der Reinigung. Zum einen die zentrale Reinigung in einer kommunalen Kläranlage und die dezentrale Reinigung in vollbiologischen Kleinkläranlagen, die sich im 429

RWTH Aachen (2013) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011f) Sparkasse (2012) 432 Sparkasse (2012) 433 WILO - Abwassertechnik für die Abwasserwirtschaft (2010); Wasser-Wissen-Lexikon (2013); 434 Wasser-Wissen-Lexikon (2013) 435 Für eine detaillierte Übersicht der Verfahren siehe WILO - Abwassertechnik für die Abwasserwirtschaft (2010) 430 431

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

116

Besitz der jeweiligen Grundstückseigentümer befinden. Zentrale Abwasserreinigungsanlagen wenden dabei die mechanischen und biologischen Reinigungsverfahren an. Dezentrale Abscheideranlagen bzw. Ölabscheider behandeln Verunreinigungen von Leichtflüssigkeiten vor der Einleitung ins Abwasserkanalnetz. In Gebieten, die nicht an eine zentrale Kläranlage angeschlossen sind, reinigen biologische Haus-/ Kleinkläranlagen die Abwässer.436 Innerhalb der Branche gibt es viele Richtlinien und Verordnungen. Das Wasserhaushaltsgesetz aus dem Jahr 2010 regelt die gesamte Nutzung und den allgemeinen Schutz des Wassers. Das Wasserhaushaltsgesetz regelt bundesweit also alle geltenden Mindestanforderungen an die Behandlung von Abwasser. Der weitgehende Stand der Technik ist mit der Umsetzung der IVU (Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung) in den Umweltgesetzen als Grundlage festgelegt. Konkrete Vorgaben zur Einleitung von Wasser sind seit 2005 in der Neufassung der Abwasserverordnung (AbwV) geregelt. 437 Den Rahmen für die technologische Bewertung bildet die europäische Wasserrahmenrichtlinie, gemäß derer die Abwasserreinigung nach dem entsprechend definierten Entwicklungsstand der Verfahren durchgeführt werden muss.438 9.3.2. Potenzial / Marktgröße Die letzte offizielle Veröffentlichung zu der behandelten Abwassermenge in öffentlichen Kläranlagen vom Statistischen Bundesamt stammt aus dem Jahr 2009. Insgesamt wurde im Jahr 2007 eine Abwassermenge von etwa 10,1 Mrd. m³ behandelt. Im Vergleich dazu waren es 1991 lediglich 8,5 Mrd. m³. Knapp 52% der Jahresabwassermenge 2007 stammt aus Schmutzwasser, 48% dagegen aus Fremd- und Niederschlagswasser (vgl. folgende Grafik). Mit 2,9 Mrd. m³ ist die größte Menge an Schmutzwasser in Nordrhein-Westfalen angefallen, gefolgt von Bayern (1,7 Mrd. m³) und Baden-Württemberg (1,6 Mrd. m³). Abbildung 45: In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge in Mrd. m³

12 10,5

9,8

10,1 9,6

9,4

8,5

Zu behandelnde Jahresabwassermenge insgesamt

Schmutzwasser 6

5,2

4,85,0

4,94,7

5,35,2

5,2

5,14,9

4,2 4

Fremd- und Niederschlagswasser

3,3

0 1991

1995

1998

2001

2004

2007

Quelle: Statistisches Bundesamt (2009)

Betrachtet man die beiden Verfahren, mechanisch und biologisch, zur Abwasseraufbereitung seit 1991, so ist zu erkennen, dass die mechanische Wasseraufbereitung stark zurückgegangen ist. Im Jahr 2007 wurden 99,9% des Abwassers mittels biologischer Verfahren behandelt.

436 437 438

WILO - Abwassertechnik für die Abwasserwirtschaft (2010) Sparkasse (2012) Deutschlandfunk (2012)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

117

Abbildung 46: In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge nach Verfahren in Mrd. m³

12 10,5010,48

9,80 9,50

9,60 9,50

10,10

10,09

9,40 9,40

8,50

Zu behandelnde Jahresabwassermenge insgesamt

7,90

Biologisch behandelte Abwassermenge

In mechanischen Kläranlagen behandelte Abwassermenge

2 0,60

0,30

0,10

0,02

0,00

0,001

0 1991

1995

1998

2001

2004

2007

Quelle: Statistisches Bundesamt (2009)

Bezogen auf das Gesamtvolumen des in die Oberflächengewässer eingeleiteten Abwassers, spielt die öffentliche Abwasserentsorgung in Deutschland lediglich eine geringe Rolle. Zu den 10,1 Mrd. m³ Abwasser aus öffentlichen Kläranlagen kamen 2007 noch 26,8 Mrd. m³ aus den Bereichen Energieversorger, Bergbauunternehmen und Industriebetriebe. Betrachtet man allerdings nicht die Gesamtmenge des eingeleiteten Wassers, sondern die Menge des verschmutzten und anschließend behandelten Wassers, so dreht sich dieses Verhältnis wieder. Aufgrund des hohen Kühlwasseranteils im industriellen Sektor wurden rund 90% des Wassers ohne vorherige Aufbereitung den Oberflächengewässern wieder zugeführt. Dazu kamen weitere 4%, die ungenutzt wieder zugeführt werden. Die Menge des nicht-öffentlichen Sektors am behandelten Abwasser belief sich auf insgesamt 1,1 Mrd. m³. Bezogen auf die Menge des behandelten Abwassers dominieren vier Branchen des verarbeitenden Gewerbes: die Chemieindustrie (327 Mio. m³), das Papier- und Druckgewerbe (256 Mio. m³), die Ernährungsindustrie (127 Mio. m³) sowie die Metallerzeugung und -bearbeitung (90 Mio. m³). Diese vier Bereiche vereinen 90% des vom verarbeitenden Gewerbe und fast 73% des gesamten nicht-öffentlich erzeugten Abwassers auf sich.439

439

EUWID (2011)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

118

Abbildung 47: Behandelte Abwassermenge der nicht-öffentlichen Abwasserbeseitigung in Mio. m³

300

327

Chemieindustrie Papier- und Druckgewerbe Ernährungsindustrie Metallerzeugung und bearbeitung

Sonstige

127

256

Quelle: EUWID (2011)

Deutschland gilt als Exportnation von Abwassertechnik und ist weltweit führend in dieser Branche. Das Volumen für Dienstleistungen und Produkte des Wasser- und Abwasserbereichs (nachhaltige Wasserwirtschaft) wächst jährlich um etwa 5,2% und betrug im Jahr 2011 ca. 46 Mrd. Euro. Hier wird ein Wachstum auf 93 Mrd. Euro im Jahr 2015 erwartet.440 Einen wichtigen Bestandteil der nachhaltigen Wasserwirtschaft stellt die Abwasserentsorgung dar. Diese hatte 2011 eine Marktgröße von 18,3 Mrd. Euro und ein erwartetes Wachstum von 4,5%. Das Marktvolumen soll in diesem Bereich im Jahr 2015 33,9 Mrd. Euro betragen.441 9.3.3. Wettbewerbsumfeld Der Wettbewerb in der Branche ist nicht besonders stark ausgeprägt (siehe Kapitel 9.2 Abwasseraufbereitung), da die erbrachten Leistungen sozusagen von den vielen kleinräumigen Gebietsmonopolen erbracht werden. Daher liegt die Verantwortung oder Pflicht zur Abwasserentsorgung quasi komplett bei den Kommunen. Ein Trend, der sich in den vergangenen Jahren aufgrund der knappen finanziellen Mittel allerdings zunehmend abzeichnet ist, dass von den Kommunen vermehrt privatwirtschaftliche Unternehmen mit der Durchführung von Dienstleistungen beauftragt werden. Hindernisse dabei sind allerdings die überwiegend ausschreibungspflichtige Auftragsvergabe seitens der Kommunen und die Ungleichheit bei der steuerlichen Behandlung von privaten und kommunalen Betrieben. Öffentlich-rechtliche Betriebe sind von der Körperschafts- und Umsatzsteuer befreit, wohingegen privat organisierte Unternehmen der vollen Umsatzsteuerpflicht unterliegen. Diese Ungleichbehandlung kann als Markteintrittsbarriere/ Wettbewerbsverzerrung gesehen werden. Laut einem Urteil des Bundesfinanzhofs sollen allerdings Städte und Gemeinden zukünftig nicht mehr von der Umsatzsteuerpflicht ausgeschlossen werden. Sobald aber ihre Leistungen wieder im Wettbewerb mit privaten Anbietern stehen, könnte eine entsprechende Befreiung der Umsatzsteuer mittelfristig wieder greifen. Nach den Angaben des Branchenbildes der deutschen Wasserwirtschaft lag der Investitionsanteil mit 18% am Gesamtumsatz über den Durchschnitt anderer Wirtschaftsbereiche. 9.3.4. Spezifische Besonderheiten Auch die Kläranlagen werden unter Energieeffizienzgesichtspunkten überprüft, da diese generell einen sehr hohen Energiebedarf haben. Die rund 10.000 Anlagen in Deutschland verbrauchen jährlich etwa 4.400 GWh und emittieren rund 3 Mio. Tonnen CO2. Sparpotenziale versprechen hier beispielsweise eine effizientere Belüftung, der Einsatz von Pumpen und 440 441

Verband deutscher Maschinen und Anlagenbau (2012a) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012d)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

119

Motoren der höchsten Effizienz und eine verbesserte Steuerung der Aggregate. Würden, all diese Potenziale ausgeschöpft, könnte ein Fünftel der bisher benötigten Strommenge eingespart werden. Dies würde eine CO2-Minderung von 600.000 Tonnen bedeuten. Des Weiteren werden neue Verfahren entwickelt, welche die Energieeffizienz steigern sollen. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB hat mit der Hochlastfaulung ein Verfahren entwickelt, um Klärschlamm schneller und kostengünstiger in Biogas umzuwandeln. Auf diesem Weg kann sogar ein Netto-Energiegewinn realisiert werden. Das entstehende Biogas kann als regenerative Energie verwendet werden, um den Bedarf der Kläranlage an thermischer Energie zu decken. Die Energieeffizienz lässt sich zudem durch Kraft-Wäre-Kopplung erhöhen.442 Neben dem energetischen Fokus werden neue Verfahren hinsichtlich einer höheren Effizienz entwickelt. Vielversprechend ist in diesem Zusammenhang vor allem die Abwasserbehandlung mittels Plasmabehandlung. Bei dieser Methode wird eine elektrische Entladung im Wasser ausgelöst, um organische Schadstoffe zu zerstören. Der große Vorteil an diesem Verfahren ist, dass es ohne Chemikalien auskommt. Es wird in erster Linie bei der Abwasserbehandlung an verschmutzten Punktquellen zum Einsatz gebracht, wie zum Beispiel bei kommunalen Abwässern, industriellen Abwässern oder Krankenhäusern.443

9.4. FILTRATION 9.4.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Filtration ist ein spezielles Verfahren der Abwasserreinigung. Zu einem großen Teil werden dafür Membranfilter verwendet, die den Druckunterschied zwischen den Seiten einer Spezialmembran ausnutzen. Ein Flüssigkeitsstrom wird durch das Membransystem geleitet und dabei in zwei Teilströme - Permeat und Retentat - aufgetrennt. Permeat durchdringt den Filter aufgrund des hohen Drucks. Retentat ist das Fluid, das beim Trennprozess von der Membran zurückgehalten wird. Die Membran dient dabei als Barriere, ähnlich einem Sieb, das nur bestimmte Bestandteile des Zufuhrstroms durchlässt. Die Poren des Membranmaterials sind so klein, dass sie in Angström ( m) angegeben werden und selbst auf rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen unsichtbar sind. Damit die Flüssigkeit überhaupt durch das Material dringen kann, ist der hohe Druck erforderlich. Es wird zwischen vier allgemein gebräuchlichen Arten der Filtration - Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration und Mikrofiltration - unterschieden. Der Unterschied liegt in der Größe der durchgelassenen Partikel. Für Umkehrosmose wird die dichteste, zur Flüssigkeitsseparation zur Verfügung stehende Membran verwendet. Lediglich Wassermoleküle können die Membran passieren, für alle anderen Stoffe ist sie undurchlässig. Bei der Nanofiltration kommt eine weniger feine Membran zum Einsatz. Kleine Ionen können durch die Membran gelangen, während größere Ionen und ein Großteil organischer Bestandteile zurückgehalten werden. Eine Membran mit etwas größeren Poren wird für die Ultrafiltration verwendet. Salze, Zucker, organische Säuren und kleine Peptide können die Membran durchdringen, Proteine, Fette und Polysacharide werden zurückgehalten. Die Mikrofiltration verwendet die gröbste Membran. Ungelöste Stoffe, Bakterien und Fettpartikel sind die einzigen Substanzen, die nicht durch die Membran gelangen können. Für Ultra- und Mikrofiltration muss sehr viel weniger Druck als für Umkehrosmose und Nanofiltration aufgewendet werden. 444 Die folgende Tabelle fasst die Eigenschaften der Filtrationsarten kurz zusammen: Tabelle 23: Größenbereiche der Filtration

ART DER FILTRATION

GEFILTERTE TEILCHEN

PORENGRÖßE (MIKROMETER)

AUFZUWENDENEDER DRUCK (BAR)

Mikrofiltration

Partikel, Bakterien, Parasiten

0,1-1,0

0,1-2

Ultrafiltration

Viren, Makromoleküle, Kolloide

0,01-0,1

0,1-5

Nanofiltration

Größere Ionen, Pestizide

0,001-0,01

3-20

Umkehrosmose

Ionen

0,0001-0,001

10-100

Quelle: IFTAT (2008) 442 443 444

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012d) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012d) Wasser-Wissen-Lexikon (2013); Alfa Laval (2003)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

120

Die Membranfiltration ist allgemein relativ kostengünstig, da sie während des kompletten Vorgangs auf Erhitzen oder das Hinzufügen von Chemikalien verzichtet. Der Energieverbrauch kann dadurch gering gehalten werden. Sie kann entweder als Dead-End oder als Cross-Flow-Filtration durchgeführt werden. Beim Cross-Flow-Verfahren wird ein großes Flüssigkeitsvolumen, bei hoher Geschwindigkeit durch eine Kreislaufpumpe an der Membran vorbeigeführt. Ein Teil des Wassers wird durch die Membran gedrückt, während der andere Teil als Konzentrat in einen Kanal abgeführt wird. Von einer Zuführpumpe wird permanent Wasser hinzugeführt, so dass das Wasservolumen beibehalten wird. Der Vorteil von Cross-Flow besteht darin, dass keine Aufbereitungsunterbrechungen zur Membranspülung notwendig sind. Nachteilig ist dagegen, dass größere Investitionen für die Anlage benötigt werden. Beim Dead-End-Verfahren wird das zu filternde Wasser wie in einer Sackgasse durch die Membran gedrückt. Die herausgefilterten Partikel sammeln sich in den Kapillaren. Daher muss die Membran in regelmäßigen Abständen freigespült werden. Im Vergleich zur Dead-End-Filtration bietet Cross-Flow-Filtration entscheidende Vorteile.445 Die zu filternde Flüssigkeit fließt bei der Cross-Flow-Filtration kontinuierlich entlang der Membran. Dadurch werden Verunreinigung und Fließstörungen sowie die Bildung eines Filterkuchens vermieden. Es entsteht ein automatisierter Filterungsprozess mit gleichbleibender, kontrollierbarer Produktqualität. Zwar ist Dead-End Filtration kostengünstiger, hat einen geringeren Energieverbrauch und profitiert von einer kompakten Bauweise, trotzdem überwiegen für Industrieunternehmen die Vorteile der Cross-Flow-Filtration. Zuverlässigkeit und Kontinuität sind die entscheidenden Faktoren. Im Zusammenhang mit Wasserqualität sind anthropogene Spurenstoffe und Mikroverunreinigungen in den Fokus der öffentlichen Aufmerksamkeit gerückt. Beispielsweise Wirkstoffe aus Arzneimitteln gelangen durch den Haushalt in Abwasser. Diese Stoffe ziehen bereits schon in niedriger Konzentration negative Effekte auf die Umwelt nach sich, da viele der üblichen Abwasserfiltrationsverfahren nach dem heutigen Stand der Technik nicht ausreichend effizient sind, um eine vollständige Filterung zu ermöglichen. Forschungsbemühungen gehen in die Richtung, die Membranqualität weiter zu verbessern und bessere Säuberungsmethoden für die Membran zu entwickeln. 9.4.2. Potenzial / Marktgröße Die Wasserbranche birgt ein enormes Wachstumspotenzial. Membranfiltration gilt als Schlüsseltechnologie in den Sektoren Abwasserbehandlung, Trinkwasseraufbereitung und Wasserentsalzung. Treiber sind hier einerseits die steigenden technologischen Anforderungen an die Abwasseraufbereitung sowie der sehr hohe Wasserbedarf der Industrie. Zusätzlicher Gebrauch von Wasser und dessen Verschmutzung erfordert einen größeren Filtrationsaufwand.446 Aus ökonomischer Sicht ist Wasser ein essentieller Produktionsfaktor.447 Vor allem landwirtschaftliche Betriebe, Bergbau- und Energieunternehmen, aber auch die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie haben eine hohe Nachfrage. Daher erscheint eine nachhaltige und intelligente Wassernutzung nicht nur aus Umweltschutz- sondern auch aus Kostengründen erforderlich. Wassersparmaßnahmen zur Unterstützung der Filtrationstechniken und andere produktionsintegrierte Verfahren sind daher ebenso wichtig wie eine ordnungsgemäße Abwasserbehandlung. In einigen Industrien werden daher eigene Filtrationssysteme eingesetzt, damit beispielsweise das Abwasser wiederverwendet werden kann. 448 Für Privathaushalte ist ein deutlicher Trend zu einer Verringerung der Abwassermenge zu erkennen. Vergleichsweise sparsame Duschen und Toiletten sind die hauptsächlichen Verursacher für den sinkenden Bedarf an Frischwasser in Deutschland. Durch einen zusätzlich bewussteren Umgang mit Wasser haben Haushalte in Deutschland einen so geringen Wasserverbrauch wie nie zuvor. Im weltweiten Vergleich gibt es zahlreiche Länder, die im Durchschnitt mehr als das doppelte an Wasser verbrauchen. Die USA stehen nach wie vor an der Spitze des Wasserverbrauches, jedoch gibt es auch in Europa einige Länder in denen deutlich mehr verbraucht wird als in Deutschland. Zu nennen sind hier hauptsächlich Norwegen, Frankreich und England.449 Trotz dieser Entwicklung für Privathaushalte wird prognostiziert, dass der Wasserverbrauch in Deutschland zunimmt, da die Industrie einen anteilsmäßig weit höheren Wassererbrauch hat als Privathaushalte. Der Wasserbedarf von Privathaushalten macht in Deutschland etwa 16% aus. Wärmekraftwerke, die das Wasser vor allem für Kühlzwecke verwenden, nutzen mit etwa 60% das meiste Wasser.450

445

Tomas (2008) Roland Berger (2012b) TU Dresden (2011) 448 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011h) 449 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011h) 450 Umweltbundesamt (2011) 446 447

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

121

Abbildung 48: Membranbasierter Abwasser-, Trinkwasser- und industrieller Wasseraufbereitung (in Mio. Euro)

Quelle: Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2007)

Das Marktvolumen hat sich im Laufe der letzten 10 Jahre von 780 Mio. Euro auf etwa 1.400 Mio. Euro fast verdoppelt. Dabei nimmt die industrielle Membranfiltration mit ca. 70% den größten Anteil in Anspruch. Ein Ausblick zeigt, dass die industrielle Membranfiltration bis 2020 ein jährliches Marktvolumen von 1,7 Milliarden Euro annehmen wird. Insgesamt lässt sich für das Segment Filtrationstechnologie ein Aufwärtstrend beobachten.451 9.4.3. Wettbewerbsumfeld Es gibt viele kleine Unternehmen, die sich mit der Entwicklung und Installation von Filtertechnologien beschäftigen. Europaweit hat keine Firma einen Marktanteil von über 10%. Der dominierende Produzent im Bereich der Membrantechnologie ist der US amerikanische Konzern GE, gefolgt von Siemens. Für beide Firmen handelt es sich bei Filtrationstechnologien aber lediglich um eines von zahlreichen Geschäftsfeldern. Deutschlandweit sind über 100 Unternehmen im Bereich Filtertechnologie tätig. Das Angebot fällt dabei ganz unterschiedlich aus und reicht von der Herstellung einzelner Komponenten bis zum Vollservice, der Fertigung, Installation und Wartung umfasst. Bei diesen Vollserviceleistungen begrenzt sich das Angebot meist nicht auf Filtertechnologien sondern beinhaltet auch weitere Reinigungsverfahren. Für letzteres sind vor allem Unternehmen gefragt, die sich in geographischer Nähe befinden. Darin lässt sich auch die hohe Anzahl an Wettbewerbern begründen. 452 Forschung und Entwicklung wird in Deutschland nicht nur in kommerziellen Unternehmen sondern auch in öffentlichen Forschungszentren betrieben. Im Bereich der Membrantechnologie forschen beispielsweise das Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen oder das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik.

451 452

Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2007) Fraunhofer- Institut für System- und Innovationsforschung (2007)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

122

9.4.4. Spezifische Besonderheiten In Deutschland gibt es in den Bundesländern verschiedene Anforderungen an Filtrationsanlagen. Diese hängen stark von dem Wasserverbrauch pro Einwohner und der vorhandenen Industrien ab. Es wird also ein durchschnittlicher Wert betrachtet, wodurch die Größe des Bundeslandes zweitrangig ist. Auffällig ist das starke West-Ost-Gefälle. Abbildung 49: Wasserverbrauch pro Einwohner und Tag nach Bundesländern in Deutschland (Liter)

140 130 120 110 100 90

Wasserverbrauch nach Bundesländern pro Person (l)

Sachsen

Thüringen

Sachsen-Anhalt

Brandenburg

Mecklenburg-Vorpommern

Saarland

Berlin

Baden-Württemberg

Rheinland-Pfalz

Hessen

Bremen

Niedersachsen

Bayern

Schleswih-Holstein

Hamburg

Nordrhein-Westfalen

Quelle: Statistisches Bundesamt (2010)

In Nordrhein-Westfalen ist der pro Kopf Wasserverbrauch mit 135 l pro Tag am höchsten. In den nördlichsten Bundesländern Schleswig-Holstein und Hamburg ist der Wasserverbrauch mit 134 l nur minimal geringer. Den geringsten Wasserverbrauch mit unter 100 l haben die Einwohner der Bundesländer Sachsen-Anhalt (91 l), Thüringen (89 l) und Sachsen (84 l).453 Der sinkende Pro-Kopf Verbrauch stellt ein Risiko für die Hersteller von Filteranlagen da. Dem gegenüber steht allerdings die aus dem geringeren Verbrauch resultierende verstärkte Verschmutzung des Abwassers durch mikrobielle Belastungen oder Arzneimittel. Dies wird zu einem steigenden Bedarf an Mikro- und Ultrafiltrationsanlagen führen. Ab 2013 will die EU erstmals überwachen, wie sich Medikamentenrückstände in Oberflächengewässern entwickeln und inwieweit sie eine Belastung für die Umwelt darstellen.454 Weitere Geschäftsbereiche, die sich im Bereich der Filtertechnologie ergeben, sind beispielsweise die Entsorgung der anfallenden schlammhaltigen Wässer oder die Minimierung des Spülwasser- und Chemikalienverbrauchs in Produktionsprozessen. Außerdem müssen Membranmaterialien und die Betriebsweise sowie die Vorgehensweise beim Spülen und Reinigen der Membranen weiterentwickelt werden. Wichtig ist es zudem, Veränderungen in der Filterungsqualität schnell zu detektieren ohne die Membranen zu beschädigen. Weitere Investitionen in innovative Technologien und Verfahren sind daher notwendig.

453 454

Statistisches Bundesamt (2010) IFTAT (2008)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

123

10. Mobilität 10.1. ÖFFENTLICHE VERKEHRSSYSTEME 10.1.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Öffentliche Verkehrssysteme sind Fahrzeuge und Infrastruktur die benötigt werden, um Personen im öffentlichen Raum zu befördern. Sie können von Jedermann zu gleichen Bedingungen genutzt werden. In diesem Kapitel wird dabei ein Fokus auf die benötigten Transportmittel im öffentlichen Personennah- und Fernverkehr gelegt. Dabei handelt es sich im Nahverkehr um Busse, S-, U- und Strassenbahnen und im Fernverkehr um Züge. Ziel der Deutschen Bundesregierung ist es, bis 2020 Leitmarkt für Elektromobilität zu werden.455 Da durch den elektrischen Antrieb im Bahnbereich keine direkten CO2 Emissionen anfallen, spielen Effizienzsteigerungen in diesem Zusammenhang eine eher untergeordnete Rolle.456 Im Anwendungsbereich Öffentliche Verkehrssysteme werden daher verstärkt Hybridbusse und elektrische Busse betrachtet. Hybridbusse sind dadurch gekennzeichnet, dass beim Antrieb zwei Techniken kombiniert werden. Sie verfügen über zwei Motoren sowie zwei Energiespeichersysteme. Überwiegend werden ein Verbrennungsmotor (bspw. Diesel) und ein elektrischer Antrieb kombiniert. Im Bereich Hybridantrieb kann zwischen zwei Arten von Antrieben unterschieden werden. Bei einem parallelen Hybridantrieb wird das Fahrzeug durch den Verbrennungsund Elektromotor gleichzeitig angetrieben. Der Verbrennungsmotor läuft dabei dauerhaft und wird in Lastspitzen durch den Elektromotor unterstützt. Fahrzeuge mit seriellem Hybridantrieb bewegen sich mit einem Elektroantrieb. Durch den Verbrennungsmotor wird Strom erzeugt, dieser wird in einer Batterie gespeichert und speist damit den Elektroantrieb. Bei beiden Hybridarten wird also ein Verbrennungsmotor eingebaut. Dieser ist allerdings kleiner als bei klassischen Antriebsvarianten. Alle Hybridbusse vereint die Eigenschaft, dass sie über eine spezielle Bremse verfügen, die die kinetische Energie, die beim Bremsen entsteht in elektrische Energie umwandelt. Neben klassischen Hybridbussen gibt es weitere Antriebsarten, die als Alternative zum klassischen Verbrennungsmotor gesehen werden. Manche Hersteller setzen auf einen Wasserstoffverbrennungsmotor, über den der Bus anstelle eines Gasverbrennungsmotors verfügt. Dieser wandelt Wasserstoff in Energie um und treibt den Bus damit an. MAN/NEOPLAN bietet beispielsweise einen solchen Wasserstoffzellenbus an (Citaro Fuel CELL Hybrid). Wasserstoff kann auf eine andere Weise auch zusammen mit Brennstoffzellen als Antrieb verwendet werden. Bei einem Brennstoffzellenbus wird der Wasserstoff nicht verbrannt, sondern zu Brennstoffzellen hinzugefügt. Kombiniert man diese Techniken für den Busantrieb jeweils mit einer weiteren Energiequelle, kann der Bus als Wasserstoffzellen- oder Brennstoffzellen-Hybridbus bezeichnet werden. Im Folgenden werden alle Busse mit diesen verschiedenen Hybridantriebsarten als Hybridbusse bezeichnet. Neben Hybridbussen verkehren in Deutschland Elektrobusse. Der Unterschied zu Hybridbussen besteht darin, dass Elektrobusse nur mit elektrischer Energie angetrieben werden und über keinen zusätzlichen Motor verfügen. Der erste Elektrobus Deutschlands fährt in Offenbach. Der Cobus 2500e legt ca. 140km mit einer 3 stündigen Aufladung zurück. Problematisch für Elektrobusse ist, dass in Deutschland bisher kein Netz mit einheitlichen Ladestationen existiert. Die Entwicklung und Produktion von Hybrid- und Elektrobussen ist aufgrund von benötigtem Material, Werkzeug und Personal teuer. Damit beschränkt sich der Markt auf die Hersteller, die auch klassische Busse mit Dieselantrieb produzieren. Die größten Hersteller sind Mercedes Benz, Solaris, Volvo, MAN und Hess. Des Weiteren wird an komplett neuartigen Transportmitteln gearbeitet. Das Fraunhofer-Institut Dresden entwickelte gemeinsam mit der Göppel-Bus GmbH die AutoTram, eine Kombination aus Bus und Bahn. Die Energieerzeugung in der AutoTram erfolgt durch einen Brennstoffzellencluster oder ein dieselelektrisches Antriebsaggregat.457 Zusätzlich kann der elektrische Speicher an Ladestationen nachgeladen werden. Schienenverkehrsmittel zählen bereits zu den umweltfreundlichsten Verkehrsmitteln, da sie mit einem elektrischen Motor und ohne Schadstoffemissionen fahren. Bei elektrischen Motoren für Eisenbahnen wird ebenfalls mit kinetischer Energie gearbeitet. Die Deutsche Bahn AG ist der mit Abstand größte Betreiber des Regional- und Fernzugverkehrs in Deutschland. Daneben gibt es einige Privatstreckennetzbetreiber, deren Anteil am Streckennetz in Deutschland allerdings zusammen nur ca. 22% beträgt.458 455

Modellregion Elektromobilität (2011) Bayrisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (2010) Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (2012) 458 Verband der Bahnindustrie in Deutschland e.V. (2013) 456 457

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

124

Für den Markt an Schienenfahrzeugen ist mit weniger prägnanten Entwicklungen zu rechnen. Zwar werden regelmäßig neue Lokomotiven ausgeschrieben und erworben, aufgrund der langen Lebensdauer wird allerdings weiterhin ein regelmäßiger Austausch der Lokomotiven ohne große Veränderungen stattfinden. Außerdem existieren bisher keine Lokomotiven, die mit einer anderen Antriebsart außer elektrischem Strom, Verbrennungsmotoren oder Dampf fahren. Aufgrund dessen ist die Bahn nicht primär relevant und wird im Folgenden nicht weiter betrachtet.459 Personenzüge werden durch elektrischen Strom betrieben. Der Strom hierfür wird meist über eine Oberleitung bezogen. 2011 wurde 21,8% der Energie dafür aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen.460 Da Züge eine relativ lange Lebensdauer haben (ca. 25 Jahre) und vergleichsweise wenig Schadstoff hervorbringen ist der Bedarf an neuen emissionsärmeren Technologien sehr gering.461 Der Fokus für saubere Energien liegt bei der Deutschen Bahn AG vielmehr auf der Herkunft des Stroms, mit dem die Züge fahren sowie auf einem umweltschonenden Fahrzeugdesign. Seit April 2013 gibt es einen sogenannten UmweltPlus Tarif, bei dem der Reisende bei Erwerb des Fahrscheins mit einem Aufpreis von einem Euro mit 100% Ökostrom fahren kann. Für Reisende mit der BahnCard - der Ermäßigungskarte der Deutschen Bahn - gilt dies ohne Aufpreis. Abbildung 50: Strommix bei der Deutschen Bahn AG

13% 22% Braunkohle Steinkohle 2%

Kernenergie

32%

Erdgas

22%

Quelle: Deutsche Bahn AG (2011)

Auch U-Bahnen und Straßenbahnen sind in Deutschland mit elektrischen Antrieben ausgestattet.462 Hersteller von modernen und energiesparenden Lokomotiven und Triebwagen für den Nah- und Fernverkehr sind in Deutschland überwiegend identisch, da es sich grundsätzlich um die gleiche Technologie handelt, die lediglich an einigen Stellen modifiziert wird. Die größten Schienenfahrzeughersteller sind Bombardier, Siemens, Alston und Stadler. Bombardier produziert in seiner ECO4 Serie Transportlösungen, die nach eigenen Angaben durch eine aerodynamische Form bis zu 50% an Energie im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen einsparen463. Als primäre Nachfrager für alle genannten Verkehrsmittel gelten die kommunalen Verkehrsbetriebe, die Deutsche Bahn sowie weitere Bahnbetreiber. 10.1.2. Potenzial / Marktgröße Insgesamt wurden im Jahr 2012 durch das öffentliche Verkehrssystem in Deutschland ca. 10.878 Mio. Menschen befördert.464 Rund 450 Unternehmen betreiben Nah-, Fern- und Schienenpersonennahverkehr. Deutschland gilt als eines der Länder, mit dem am besten ausgebauten Netz an öffentlichen Verkehrsmitteln. Das Streckennetz umfasst 33.576 km.465 Es verkehren im gesamten Bundesgebiet 34.624 Überland- und Stadtbusse, ca. zwei Drittel davon befinden sich im Bestand der Verkehrsbetreiber, während ein Drittel angemietete Busse sind.466 459

Bayrisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (2010) Deutsche Bahn AG (2011) Deutsches CleanTech Institut (2010a) 462 Deutsches CleanTech Institut (2010a) 463 Bombardier (2012) 464 Statistisches Bundesamt (2013d) 465 Verband der Bahnindustrie in Deutschland e.V. (2013) 466 Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (2011) 460 461

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

125

Das Europäische Parlament und der Europäische Rat erstellten 2008 die Richtlinie 2008/50/EG zur Luftqualität in Europa.467 Für Deutschland sind diese Richtlinien im Bundes-Immissionsschutzgesetz niedergeschrieben.468 Ziel ist die Vermeidung bzw. die Verringerung schädlicher Auswirkungen auf die Umwelt. Zur Erfüllung der Richtlinien unterstützt die Bundesregierung u.a. Verkehrsverbünde bei der Anschaffung von vergleichsweise teuren Hybridbussen. Der Anteil an Hybridbussen ist im Deutschen Verkehrsnetz mit ca. 7% relativ gering. Um diesen Anteil zu steigern soll ein Busbetrieb aufgebaut werden, in dem ganze Strecken rein elektrisch zurückgelegt werden können. Ziel ist es, die Emissionen deutlich zu reduzieren. Es werden im Rahmen der Förderung maximal 55% der Mehrkosten übernommen (maximal 150.000 Euro bei Solo- und 250.000 Euro bei Gelenkbussen). Förderungswürdig sind Busse, die folgende Mindeststandards erfüllen:469  Senkung der CO2-Emissionen um mindestens 20% gegenüber einem vergleichbaren Linienbus  die Partikelemission und Stickoxidemission (NOx) unterschreitet den Enhanced Environmentally Friendly Vehicle – Abgasstandard  es ist ein Partikelfiltersystem eingebaut  deutliche Reduzierung des Innenraumlärms  im Falle einer externen Stromzufuhr muss diese durch erneuerbare Energiequellen sichergestellt werden Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung förderte 2009 bis 2011 den Ausbau und die Marktvorbereitung der Elektromobilität mit einem Volumen von insgesamt 130 Mio. Euro.470 Viele Projekte werden auch über diesen Zeitraum hinaus, gefördert und weiter ausgebaut. Schwerpunkte der Förderung wurden auf die folgenden Modelregionen gelegt:  Baden-Württemberg  Berlin/Brandenburg  Bremen/Oldenburg  Hamburg  Niedersachsen  Rhein-Main  Rhein-Ruhr  Ländliche Regionen in Mitteldeutschland, Mecklenburg-Vorpommern und Saarland Diese Regionen stellen sehr unterschiedliche Ansprüche an Infrastruktur und Mobilität und somit auch an die benötigten Verkehrssysteme. In Hamburg und Berlin verkehren im Rahmen des europäischen HyFLEET:CUTE Projektes (Clean Urban Transport for Europe) Busse mit Wasserstoffmotor. 2013 belief sich die Anzahl an Hybridbussen im deutschen innerstädtischen Verkehr auf 222, wobei 50 weitere von einzelnen Verkehrsverbünden bestellt oder ausgeschrieben wurden.471 Die Stadt Dresden hat mit 18 Hybridbussen die größte Hybridbusflotte in Deutschland. Über 10% der Busse fahren mit Hybridantrieb. Bisher wird die Anschaffung von Hybridbussen jedoch als unwirtschaftlich betrachtet. Grund hierfür ist, dass der Anschaffungspreis sehr viel höher als bei einem Bus mit klassischem Antriebssystem ist. Ein weiterer Nachteil besteht in dem deutlich höheren Gewicht der Hybridbusse aufgrund der zusätzlichen technisch notwendigen Ausrüstung. Die geplante Ersparnis von 20% bei den Spritkosten konnte 2012 nicht erreicht werden und belief sich beispielsweise in Dresden auf lediglich 16%.472 Trotz dieser Entwicklungen hält die Stadt an dem Einsatz der Busse fest und plant die Flotte auch weiterhin auszubauen. Regionen, die durch die einzelnen Förderprogramme unterstützt werden, verhalten sich ähnlich. Für viele andere Regionen bringen die Fahrzeuge zu dem derzeitigen Stand der Technik nicht die erwünschten Ergebnisse, weshalb eine Anschaffung noch nicht vorgesehen ist. Zudem ist die Technik für einige Regionen schlicht zu teuer und daher nicht umsetzbar. Es ist trotzdem davon auszugehen, dass der Markt weiter wachsen wird, da eine Nachfrage nach alternativen Verkehrsmitteln im öffentlichen Nahverkehr besteht. 10.1.3. Wettbewerbsumfeld Der Wettbewerb beschränkt sich sowohl für Hybridbusse als auch für Schienenfahrzeuge auf eine geringe Anzahl an Anbietern. Hauptgrund dafür ist, dass die Forschung und Entwicklung im Bereich Hybridfahrzeugen kostenintensiv ist und sich daher primär etablierte Lokomotiv- und Bushersteller mit der Erweiterung ihres Angebots in Richtung saubere Energie auseinandersetzen.

467

Amtsblatt der Europäischen Union (2008) Bundesministerium der Justiz (2012) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012f) 470 Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2011a) 471 Stadtbus (2013) 472 Statistik in Dresden (2012) 468 469

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

126

Tabelle 24: Eingesetzte Hybridbusse in Deutschland

HERSTELLER

BUSTYP

HYBRIDTECHNOLOGIE

ANZAHL IN DEUTSCHLAND

EINSATZGEBIETE

Mercedes-Benz (EvoBus)

Citaro

seriell

Dortmund, Krefeld und weitere Städte in NRW, Bremen, Dresden, Hamburg, Leipzig, Rostock, Stuttgart

parallel

Bochum, Düsseldorf, Neuss und weitere Städte in NRW, Hannover

Solaris

Urbino 18 Hybrid I, II + III

MAN

A37 Hybrid (Lion’s City)

seriell

Region Lübeck und Mittelsachsen, vereinzelte Städte in Sachsen und NRW

Volvo

7700 Hybrid

parallel

Dortmund, Frankfurt am Main, Hamburg, München, Stade

Hess

Swisshybrid

seriell

Region Lübeck, Vereinzelte Städte in NRW, Dresden, Leipzig

seriell/parallel

weitere Quelle: Stadtbus (2013)

Die Münchner Verkehrsgesellschaft (MVG) testet seit 2008 Hybridbusse verschiedener Hersteller.473 Der Test soll als Entscheidungsgrundlage für eine zukünftige Beschaffungsstrategie dienen. Dabei werden folgende Hybridbusse auf bestimmten Strecken eigesetzt.  Citaro G Blue (seit 2011)  Urbino 18 Hybrid (seit 2008)  Lion’s City Hybrid (seit 2010)  Volvo 7700 Hybrid (seit 2012) Abbildung 51: Durchschnittlicher Kraftstoffverbrauch – Hybrid versus Diesel

durchschnittlich Hybridbus Liter/100 km

konventioneller Gelenkbus 0

Quelle: Münchner Verkehrsgesellschaft (2010)

Die prognostizierte Kraftstoffeinsparung konnte nur von den Solohybridbussen erreicht werden. Aufgrund häufiger Betriebsstörungen, schlechter Verfügbarkeit von Ersatzteilen und hoher Kosten entschied sich die MVG 2013 dagegen Hybridbusse in Serie zu beschaffen. Diese Entwicklung ist beispielhaft für viele Verkehrsbetriebe. Die Nachfrage nach Hybridbussen ist daher stark von staatlichen Anreizen und Förderprogrammen abhängig. Im Bereich Lokomotiven und Triebwägen produzieren Bombardier und Siemens hauptsächlich Produkte die tendenziell weniger verbrauchen, da der Markt dies immer mehr nachfragt. Grundsätzlich ist allerdings die Herkunft des Stroms entscheidend und darüber entscheiden die Deutsche Bahn AG und die Betreiber der öffentlichen Nahverkehrsnetze. 10.1.4. Spezifische Besonderheiten Problematisch für viele Hersteller ist, dass sich die erhoffte Energieeinsparung durch den Einsatz von Hybridbussen nicht realisieren lässt. Einzelne Verkehrsbetriebe setzen daher auch bei der Neuanschaffung auf Busse, die ausschließlich mit Verbrennungsmotoren betrieben werden. Allerdings werden auch konventionelle Busse umweltfreundlicher, da sie leichter 473

Münchner Verkehrsgesellschaft (2013)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

127

werden und der Kraftstoffverbrauch dadurch reduziert werden kann. Der Anspruch an Hybridbusse steigt also und es wird zunehmend schwieriger allen Ansprüchen gerecht zu werden und die Anforderungen der Verkehrsbetriebe zu erfüllen. Grund für die Kosten und die geringere Energieeinsparung ist u.a. das Heizen im Winter. In Bussen mit Verbrennungsmotor werden die Busse teilweise durch Abwärme - des Verbrennungsmotors – geheizt. Da diese in Hybridbussen kaum vorhanden ist, müssen sie im Winter durch zusätzliche Energie von außen versorgt werden, wodurch sich die Energieersparnis verringert. Hybridbusse konkurrieren also weiterhin stark mit konventionellen Bussen. Ein starkes Wachstum des Marktes ist aus diesem Grund erst dann zu erwarten, wenn die Energieeinsparungen und somit die Kosteneffizienz weiter steigen.

10.2. FAHRZEUGE 10.2.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber Unter den Begriff Fahrzeuge fallen sämtliche Verkehrsmittel, die zum Personen- oder zum Güterverkehr dienen. Im folgenden Kapitel werden die auf dem deutschen Markt wichtigsten Fahrzeuge betrachtet. Dies sind Fahrzeuge für den Verkehr auf der Straße (Pkw und Lkw), auf Schienen (Züge), in der Luft (Flugzeuge) sowie im Wasser (Schiffe). 2010 wurden in Deutschland Güter mit einer Beförderungsleistung von 621,5 Tonnenkilometer (tkm) transportiert. Der Energieverbrauch belief sich dabei auf 650,7 Petajoule.474 Der größte Anteil der Güter wird in Deutschland auf der Straße mit Lkw transportiert. Lkw, die in umweltfreundlichere Schadstoffklassen eingeordnet werden, tragen die Bezeichnung Enhanced Environmental Vehicle (EEV) und hatten 2007 mit etwa 1% einen relativ geringen Anteil am Gütertransport auf der Straße. Seit 2010 fördert das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Straßenentwicklung die Anschaffung emissionsarmer Nutzfahrzeuge. Unterstützt werden Unternehmen in Abhängigkeit von Größe und Fahrzeugtyp mit einer Pauschale von maximal 6.050 Euro.475 Ein Anreiz zur Anschaffung effizienter Lkw soll zudem dadurch gegeben werden, dass sich die Höhe der Lkw Maut in Deutschland nach Effizienzklassen berechnet. Für energieeffiziente EEV muss eine geringere Maut gezahlt werden, als für verbrauchintensivere Lkw.476 Für die Seeschifffahrt werden ökologische Richtlinien durch die International Maritime Organization (IMO) - einer Unterorganisation der UN - geregelt. Ihre Standards sind nicht auf Deutschland beschränkt und gelten weltweit. 2008 führte die IMO den Energy Efficient Design Index (EEDI) ein. Mit dessen Hilfe wird ein Referenzwert berechnet, der die Emissionen in CO2 pro Meile eines Schiffs angibt. Geplant ist, den EEDI schrittweise zu senken. Dadurch sollen die Produktion und der Kauf von effizienten Schiffen in den 170 Mitgliedsstaaten gefördert werden.477 Die an Deutschland grenzenden Meere (Nordund Ostsee) gehören zu einer Sonderzone der Schifffahrt. In diesen Emission Controlled Areas (ECA) gelten besondere Umweltrichtlinien. Beispielsweise wird der Ausstoß von Schwefel und Schwefeloxiden durch Seeschiffe überwacht. Seit 2010 gilt in Deutschland eine Regelung zur Begrenzung der Luftschadstoffe. In dieser sind die Senkung der Grenzwerte für Schwefel im Treibstoff sowie weitere Verschärfungen festgeschrieben.478 Seit 2012 darf der Schwefelanteil im verwendeten Treibstoff nur maximal 1% betragen. Ab 2015 wird diese Grenze auf 0,1% abgesenkt. Die EU hat Richtlinien für einen umweltschonenderen Schiffsverkehr im Zusammenhang mit dem Ausbau eines transeuropäischen Netzes festgelegt.479 Bis 2015 müssen alle Häfen über ein Ladestromnetz verfügen, damit im Hafen liegende Schiffe ihren Strom nicht selbst produzieren müssen. Die Luftverschmutzung in Häfen soll dadurch verringert werden. Zudem müssen alle Häfen bis 2020 über LNG Tankstellen verfügen. Bei LNG handelt es sich um verflüssigtes Erdgas, einen Brennstoff mit geringerem CO2 Ausstoss als Schweröl. Der nationale Luftverkehr in Deutschland umfasst etwa 50 Mio. tkm pro Jahr, der internationale Frachtflugverkehr umfasst etwa doppelt so viel. Den größten Anteil am Frachttransport macht die Post aus. Mit dem Flughafen Frankfurt befindet sich der größte europäische Flughafen für Gütertransport in Deutschland.480 Gemessen am gesamten Güterverkehr macht der Transport in der Luft trotzdem einen sehr geringen Anteil aus und beläuft sich auf lediglich 0,1%.

474

Statistisches Bundesamt (2012a) Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2010a) Bundesministerium der Justiz (2011) 477 Marine Environment Protection Committee (2011) 478 Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2010b) 479 Amtsblatt der Europäischen Union (2004) 480 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2006) 475 476

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

128

Abbildung 52: Verteilung des Güterverkehrs in Deutschland 2011 (Beförderungsmenge)

0,1% 2,0% 5,0%

Straßenverkehr

7,0% Eisenbahnverkehr

9,0% Seeverkehr Binnenschifffahrt Rohrleitungen (Rohöl) Luftverkehr

77,0%

Quelle: Statistisches Bundesamt (2012b)

Im Personenverkehr belief sich die Fahrleistung 2010 auf etwa 1.193 Mrd. Personenkilometer (Pkm). Der größte Anteil davon wurde durch Fahrzeuge mit Motorbetrieb zurückgelegt. An zweiter Stelle stehen öffentliche Verkehrsmittel, wie Bahnen und Busse sowie Züge. Flugzeuge transportieren vergleichsweise wenige Personen. Schiffe werden als Transportmittel im Personenverkehr kaum eingesetzt. Tabelle 25: Beförderungsleistung in Deutschland 2011 (in Mio. Pkm)

BEFÖRDERUNGSLEISTUNG

ANTEIL AM GESAMTEN PERSONENTRANSPORT (%)

Motorisierter Individualverkehr

921.800

81,0%

Buse und Bahnen im Nahverkehr

77.716

6,8%

Eisenbahnverkehr

83.880

7,4%

Luftverkehr

55.216

4,8%

1.138.612

100%

VERKEHRSART

Gesamt Quelle: Statistisches Bundesamt (2012b)

Über Straßen werden mit Abstand die meisten Personen und Güter in Deutschland befördert. Da Straßenfahrzeuge im Vergleich zu Schiffen und Zügen einen hohen Verbrauch an Kraftstoff aufweisen, wird besonders in diesem Bereich mit Hochdruck an alternativen Antriebsarten gearbeitet. Neuproduzierte Pkw dürfen in Deutschland bis 2020 gesetzlich einen CO2 Ausstoß von 95 g/km nicht überschreiten. Ziel der Bundesregierung ist es, Deutschland als Vorreiter in der Elektromobilität zu etablieren. Zwar wird viel Forschung und Entwicklung in den Bereichen Elektro- und Hybridmobilität betrieben, das Interesse daran ist in der deutschen Gesellschaft allerdings vergleichsweise gering. Bisher fahren lediglich etwa 72.000 Elektro- und Hybridautos in Deutschland.481 Neben den Zielen und Vorgaben der Bundesregierung gelten zudem in der gesamten EU Grenzwerte bezüglich der Feinstaubelastung. Vor allem in großen Städten werden diese häufig überschritten. Daher wurden 2008 sogenannte Umweltzonen eingerichtet, in denen eine Überschreitung des Grenzwerts auf maximal 35 Tagen im Jahr zugelassen wird.482 In Umweltzonen dürfen nur Pkw fahren, die ihre Erstzulassung nach einem bestimmten Datum erhielten. Es ist davon auszugehen, dass die Bestimmungen zunehmend strenger werden, um die Feinstaubbelastung weiter zu senken und um die Bevölkerung zum Kauf modernerer Fahrzeuge zu bewegen. 483 Für Lkw werden ähnliche Technologien wie für Pkw erprobt. Auch für sie gibt es zunehmend Umweltzonen in Deutschland, in denen nur Fahrzeuge mit niedriger 481 482 483

Kraftfahrtbundesamt (2013b) Amtsblatt der Europäischen Union (2008) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012g)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

129

Feinstaubbelastung fahren dürfen. Unternehmen sollen dazu animiert werden EEV zu erwerben. Vor allem bei Lkw ist es allerdings schwierig, einen elektrischen Antrieb zu verwenden, da diese im Schnitt besonders lange Strecken zurücklegen. Zwar wird allgemein dem Eisenbahnverkehr und anderen öffentlichen Verkehrssystemen Umweltfreundlichkeit nachgesagt, allerdings gilt dies nur bei hoher Auslastung. Interesse besteht daher neben der reinen Effizienz der Fahrzeuge daran, diese so einzusetzen, dass sie möglichst gut ausgelastet sind. Abbildung 53: CO2-Äquivalente in g/Pkm

250

200

150

100

Berufsverkehr (1-2 Personen/Pkw, 70% Auslastung Bus und Bahn) Freizeitverkehr (3 Personen/Pkw, 20% Auslastung Bus und Bahn)

Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012h)

10.2.2. Potenzial / Marktgröße Deutschlands Wirtschaft ist stark vom Güterimport und -export abhängig, daher werden die dafür benötigten Fahrzeuge weiterhin eine wichtige Bedeutung einnehmen.484 Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung prognostiziert, dass sich das Güterverkehrsaufkommen bis 2050 im Vergleich zu 2007 verdoppelt.485 Güter werden in Deutschland überwiegend mit Lkw, Schiffen und Eisenbahnen transportiert. Aufgrund moderner Techniken und effizienter Fahrzeuge sinkt der Verbrauch pro tkm stetig. Allerdings nimmt die Fahrleistung tendenziell zu.

484 485

Statistisches Bundesamt (2012c) Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2006)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

130

Abbildung 54: Marktgrößenentwicklung Güterverkehr (in Mio. t) 3.078

3.028

3000

2.986

2.919 2.767

2.744

2.891 2.769

2.765

2.734

2500

2000 Straßenverkehr innländischer Lkw 1500 Seeverkehr 1000

500

Eisenbahnverkehr

471 304

504

518

543

562 463

346

317

310

560 361

371

312

502

515 375

356

518 366

0 2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

Quelle: Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung (2011b), Statistisches Bundesamt (2013f)

In den letzten 20 Jahren nahm die gesamte Fahrleistung im Güterverkehr um etwa die Hälft zu. Die größten Steigerungen sind im Bereich Straßenverkehr zu verzeichnen. Bei der Fahrleistung umweltverträglicher Güterfahrzeuge, wie Zug und Schiff war die Zunahme hingegen geringer. Der gesamte Güterverkehr wurde stark von der Wirtschaftskrise 2009 beeinflusst. Die Menge der transportierten Güter nahm um etwa 14% ab. Im Vergleich dazu litten See- und Eisenbahnverkehr besonders unter den Folgen. Der Güterverkehrsmarkt konnte sich 2011 wieder festigen. Ein Aufwärtstrend stellte sich 2012 allerdings nur für die Seeschifffahrt ein, das Güterverkehrsaufkommen stieg um 1,5%. Dagegen ging das Güterverkehrsaufkommen 2012 für Eisenbahnen und Lkw wieder um 2,7% zurück.486 Für die Schifffahrt wird in Deutschland ein großes Potenzial vorhergesagt. Schiffe verbrauchen durchschnittlich nur 30% des Dieselkraftstoffes, den Lkw für die gleiche Strecke und der transportierten Menge benötigen. Zudem weisen Wasserstraßen im Vergleich zu Straßen eine weitaus geringere Verkehrsdichte auf. Im März 2013 wurden knapp 25 Mio. t Güter in deutschen Seehäfen umgeschlagen.487 Der mit Abstand umschlagstärkste Hafen ist der Hamburger Hafen (ca. 9,7 Mio. t im März 2013), darauf folgen die Häfen in Bremerhaven (ca. 4,4 Mio. t) und Wilhelmshaven (2,3 Mio. t).488 Der umschlagstärkste Binnenhafen in Europa ist der Duisburger Ruhrorthafen mit etwa 2 Mio. t. Mit ungefähr 1 Mio. t umgeschlagenen Gütern sind auch die Häfen in Rostock, Lübeck und Bremen wichtig für den Frachtverkehr. Nur etwa 2% der umgeschlagenen Güter bleiben in Deutschland, der Großteil wird ins Ausland transportiert. Im Vergleich zu den genannten Transportarten wird mit 0,1% nur ein minimaler Teil der Güter mit Flugzeugen transportiert.489 Bei etwa der Hälfte, der mit dem Flugzeug transportierten Güter handelt es sich um Briefe der Deutschen Post. Da Flugzeuge im Vergleich zu anderen Transportmitteln eine schlechtere Umweltbilanz aufweisen, wird versucht, den Flugverkehrsmarkt durch Emissionshandel zu kontrollieren.490 Der Personenverkehr stieg in den vergangenen 20 Jahren um etwa ein Drittel an. Ähnlich dem Gütertransport wird auch für die Personenbeförderung primär die Straße genutzt. Wenngleich der Verbrauch pro Pkm sank, stieg die absolute Emissionsbelastung an.

486

Umweltbundesamt (2012d) Statistisches Bundesamt (2013d) Statistisches Bundesamt (2013e) 489 Umweltbundesamt (2012d) 490 Amtsblatt der Europäischen Union (2009) 487 488

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

131

Abbildung 55: Marktgrößenentwicklung Personenverkehr (in Mrd. Pkm)

1.000 900

922

905

899

888

884

800

700 Motorisierter Individualverkehr

600

Eisenbahn

500 400

Öffentlicher Personennahverkehr

300 Luftverkehr 200 100

79 82

82 80

83 80

84 78

83 78 53

0 2007

2008

2009

2010

2011

Quelle: Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung (2011b), Statistisches Bundesamt (2012b)

Der Verkehr auf Schienen gilt als umweltfreundliches Verkehrsmittel. Deutschland ist mit einem vergleichsweise dichten Streckennetz ausgestattet, dennoch hat die Deutsche Bahn AG durch Rückbau von Schienen und Gleisanschlüssen an Wettbewerbsfähigkeit eingebüßt. Das Unternehmen stößt immer häufiger an Kapazitätsgrenzen, da Strecken gleichzeitig von schnellen Personen- und langsamen Güterzügen genutzt werden.491 Die Bahn wird bereits zu über 20% durch erneuerbare Energie betrieben. Einige Zughersteller, wie die Firmen Bombardier und Siemens arbeiten an Zügen, die durch eine aerodynamische Form energiesparender fahren sollen. Prinzipiell ist das Optimierungspotenzial im Bereich Energieeffizienz des Bahnverkehrs allerdings sehr viel geringer als bei anderen Fahrzeugen.492 10.2.3. Wettbewerbsumfeld Hersteller von konventionellen Fahrzeugen arbeiten meist auch an Fahrzeugen, die mit einem vergleichsweise geringeren Verbrauch und niedrigerer Emissionsbelastung fahren. Wettbewerb besteht zum einen zwischen den verschiedenen Verkehrsmitteln und zum anderen innerhalb der Fahrzeugsegmente. Ziel deutscher Automobilhersteller ist es weiterhin stark am Markt vertreten zu sein. Bisher haben vor allem die japanischen Hersteller einen großen Marktanteil an Elektro- und Hybridfahrzeugen. Dies zeigt sich auch im Electric Vehicle Index (EVI), der regelmäßig von McKinsey veröffentlich wird. Der EVI zeigt an, in wie weit die einzelnen Länder hinsichtlich Elektromobilität entwickelt sind. An der Spitze steht Japan, gefolgt von den USA. Deutschland belegt vor Frankreich den dritten Platz.493 Die deutsche Regierung hat hohe Ziele für die Elektromobilität ausgegeben und mit dem Opel Ampera und einer Elektroversion des Smart von Mercedes sind auch schon zwei Varianten auf dem Markt. Volkswagen und BMW werden ihre ersten Elektrofahrzeuge auf der IAA 2013 präsentieren. Da die deutschen Automobilhersteller mit ihren Marken bei den konventionellen Pkw den Standard setzen, ist davon auszugehen, dass sie ihr positives Image auch auf die Elektrofahrzeuge übertragen können.494 Im Busbetrieb werden in Deutschland vor allem Hybrid- und Elektrobusse der Firmen Mercedes Benz, Solaris und Volvo verwendet. Ein Großteil der Lkw auf deutschen Straßen kommt von den Herstellern Daimler und Volkswagen. Beide haben Lkw entwickelt, die sparsamer sind und eine

491

Umweltbundesamt (2010) Umweltbundesamt (2012d) McKinsey (2013) 494 Expertengespräch 492 493

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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geringere CO2- und Feinstaubbelastung aufweisen. Hybrid- und Elektrotechnologien sind für Lkw in Deutschland nicht verbreitet, da die Fahrzeuge weite Strecken zurücklegen müssen und nicht ausreichend Aufladestationen existieren. Betrachtet man die Schifffahrt, ist festzustellen, dass deutsche Reedereien unter einem großen Konkurrenzdruck stehen. Nach einer langen Hochphase sank 2008, bedingt durch die Wirtschaftskrise die allgemeine Nachfrage nach Gütern. Seitdem leiden Reedereien unter niedrigen Frachtraten und hohen Treibstoffkosten. Bereits 180 Reedereien mussten Insolvenz anmelden und viele haben sich aus Kosteneinsparungsmaßnahmen zusammengeschlossen. Die deutsche Handelsflotte umfasst aktuell insgesamt 411 Handelsschiffe.495 Außerdem ziehen sich viele deutsche Banken aus dem Schiffsbaumarkt zurück. Umsatz- und Mitarbeiterzahlen sinken stetig. Keine der fünf größten Reedereien der Welt ist in Deutschland ansässig. Verhandlungen zwischen der größten deutschen Reederei Hapag Lloyd und Hamburg Süd zu fusionieren wurden im Frühjahr 2013 eingestellt. Hapag Lloyd AG machte 2012 einen Umsatz von 6.844 Mio. Euro und hat etwa 7.000 Mitarbeiter.496 Durch eine Fusion hätte die Reederei zu einer der fünf größten der Welt gehört. Wie oben beschrieben, wird der Schifffahrt aufgrund des geringen Kraftstoffverbrauchs und der wenig befahrenen Wasserstraßen hohes Potenzial bescheinigt, die aktuellen Rahmenbedingungen machen es aktuell allerdings schwer, dieses auch auszunutzen. Mit Airbus ist einer der größten Flugzeugbauer in Deutschland vertreten, 17.000 Beschäftige arbeiten an dem deutschen Standort und etwa 6.105 Mrd. Euro Umsatz wurden hier 2012 erwirtschaftet.497 Airbus arbeitet daran, effizientere Flugzeuge mit geringerem Verbrauch zu entwickeln. Bisher setzt das Unternehmen dabei auf Leichtmetalle, eine aerodynamische Bauweise, effizientere Motoren und alternative Antriebsarten. Airbus hat sich zum Ziel gesetzt bis 2050 den CO2 -Ausstoß seiner Flugzeuge um 50% zu verringern. Um diese Ziele zu erreichen hat Airbus die Vision von Flugzeugen, die eigenständig, unter Einbeziehung externer Faktoren - beispielsweise dem Wetter - die effizienteste Flugroute aussuchen. Zudem schwebt den Airbus-Ingenieuren vor, dass Flugzeuge auf Hochfrequenzrouten in einer Formation fliegen - ähnlich wie Vogelschwärme und dadurch erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden können.498 Airbus größter Konkurrent ist der US Amerikanische Flugzeugbauer Boeing. Auch Boeing arbeitet an effizienteren Flugzeugen, wie beispielweise solchen, die wie ein Vogel die Flügel bewegen können um Winde zu nutzen. Bisher planen die großen Flugzeugbauer nicht ihre Flugzeuge elektrisch anzutreiben, sie wollen vielmehr alternative Kraftstoffe und Technologien verwenden. Das Münchner Forschungsinstitut Bauhaus Luftfahrt erforscht die Möglichkeit Flugzeuge durch Solarzellen zu betreiben. 10.2.4. Spezifische Besonderheiten Im Zusammenhang mit Fahrzeugen ist auch immer die benötigte Infrastruktur entscheidend. Bei anvisierten Großprojekten (Flughäfen, Autobahnen, Bahnhöfe oder Häfen) sind aber immer auch die unterschiedlichen Gruppen an Betroffenen zu berücksichtigen. Das Projekt Stuttgart 21, zur Umgestaltung des Hauptbahnhofes von einem Sackbahnhof zu einem unterirdischen Durchgangsbahnhof, hat gezeigt, wie aktiv sich ein Teil der deutschen Bevölkerung gegen ein derartiges Vorhaben stemmen kann. So wurde der Bau 2009 gestoppt und über die Fortführung 2011 durch eine Volksabstimmung im Bundesland Baden-Württemberg entschieden. Die Bürger stimmten letztendlich für den Bau des Bahnhofs. Hier lässt sich aber ganz deutlich erkennen, dass große strukturelle, verkehrstechnische Veränderungen auch nach einem offiziellen Beschluss zum Bau revidiert werden können und erst über eine Volksabstimmung entschieden werden, was natürlich eine große Verzögerung und damit auch Kosten mit sich bringt. Für den Hamburger Hafen wird eine Elbvertiefung diskutiert. Nach der letzten Elbvertiefung 2002 können Schiffe mit einem Tiefgang von bis zu 13,4 m in den Hamburger Hafen fahren. Geplant ist eine weitere Elbvertiefung vorzunehmen um wettbewerbsfähig zu bleiben. Das größte Containerschiff der Welt Marco Polo kann zum Beispiel nur dann in den Hamburger Hafen einfahren, wenn es lediglich zu 25% beladen ist. Zuletzt wurden die Bauarbeiten für die Elbvertiefung im Oktober 2012 durch eine Einstweilige Verfügung, erwirkt durch Umweltschutzverbände, gestoppt.

10.3. ELEKTRO- UND HYBRIDANTRIEB 10.3.1. Aktuelle Marktstruktur und -treiber In Deutschland waren am 1. Januar 2013 über 43 Mio. Personenkraftwagen registriert.499 Pkw hatten 2009 mit 84,7% den größten Anteil an den gesamten Fahrleistungen im motorisierten Straßenverkehr.500 Der Anteil des Pkw-Verkehrs an der

495

Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (2013) Hoppenstedt (2013) Hoppenstedt (2013) 498 Airbus Environment (2012) 499 Statistisches Bundesamt (2013h) 500 Statistisches Bundesamt (2011) 496 497

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gesamten CO2-Belastung in Deutschland liegt bei 18,7%.501 Daher hat die Entwicklung alternativer Antriebsarten für Pkw zur Senkung dieser Belastung besondere Relevanz. Es werden verschiedene Technologien erprobt um den Straßenverkehr umweltfreundlicher zu gestalten. Die Wichtigsten sind der Pkw-Antrieb durch Batterien und durch Hybridmotoren. Im ersten Halbjahr 2013 lag der Anteil an neuzugelassenen Pkw mit alternativen Antriebsarten bei lediglich 1,5%. Während die Neuzulassungen insgesamt allerdings um 4,7% abnahmen, verzeichneten Pkw mit alternativen Antriebsarten ein Plus von bis zu 68%.502 Insgesamt beläuft sich die Zahl der Pkw mit Elektro- oder Hybridantrieb in Deutschland auf ca. 72.000 Stück.503 Das Europäische Parlament und der Europäische Rat beschlossen 2009, dass der CO2-Ausstoß bei Neufahrzeugen bis 2020 auf durchschnittlich 95 g/km gesenkt werden soll.504 Um dies zu erreichen müssen Fahrzeuge effizienter gestaltet und neue Antriebsarten entwickelt werden. Das Ziel der EU ist ehrgeizig, da die CO2 Emission 2011 noch bei durchschnittlich 146,1 g/km lag. Abbildung 56: CO2 Emissionen der Pkw Neuzulassungen

200

180 160 140 120 100

CO2 Emissionen bei Pkw Neuzulassungen (g/km)

60 40 20 0 1998

2002

2006

2010

2014

2018

Quelle: Umweltbundesamt (2012f)

Der Unterschied zwischen Elektro- und Hybridantrieb liegt in der Anzahl der Motoren. Während ein Battery Electric Vehicle (BEV) über genau einen Motor – eben einen Elektromotor – verfügt, kommen bei einem Hybrid Electric Vehicle (HEV) mindestens zwei Energiewandler und -speichersysteme zum Einsatz. Dabei wird zwischen Micro-, Mild- und Vollhybrid unterschieden. Zusätzlich können Motoren nach verschiedenen Wirk-Prinzipien arbeiten. Differenziert wird zwischen parallelem und seriellem Hybridantrieb, außerdem existieren Mischformen. Herkömmliche Hybridautos verfügen über einen Elektro- und einen Verbrennungsmotor, klassischerweise Diesel- oder Ottomotor. Darüber hinaus existieren sogenannte PlugIn-Hybrid Fahrzeuge (PHEV), deren Speicher durch eine Verbindung zum Stromnetz aufgeladen wird. Zusätzlich gibt es Fahrzeuge, die über einen Brennstoffzellenmotor verfügen. Alle Hybrid- und Elektrovarianten vereint, dass sie über eine Batterie verfügen, welche die beim Bremsen entstehende kinetische Energie speichert. Für die Herstellung von Batterien ist vor allem Lithium ein wichtiger Faktor, da die meisten HEV und BEV über Lithium-Ionen Akkus als Speicher verfügen. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Elektrofahrzeugen nimmt naturgemäß auch die Nachfrage nach Lithium zu. Es wird bereits diskutiert, ob die vorhandenen Vorräte an Lithium und weiteren benötigten

501

siehe Kap. 8.2: CO2-Ausstoß Kraftfahrtbundesamt (2013b) Kraftfahrtbundesamt (2013c) 504 Verordnung Nr. 443/2009 502 503

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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Metallen für den steigenden Bedarf an Lithium-Ionen Batterien ausreichen.505 Nach Expertenmeinung wird sich die Nachfrage nach Lithium von 2010 bis 2020 verzehnfachen. Bisher wurde Lithium weder in Deutschland noch in Europa gefunden. 5% des benötigten Lithiums könnte durch Recycling wieder auf den Markt gebracht werden. Es wird deshalb empfohlen, bessere Maßnahmen für Recycling und Wiederverwendung zu schaffen.506 Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung erforscht in dem Projekt Lithium Ionen Batterie LIB 2015 Lithium-Ionen Akkus. Finanziert wird das Fraunhofer-ISI bei F&E durch 6 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Das Projekt wird zusätzlich durch deutsche Industriekonzerne wie BOSCH, EVONIK und VW unterstützt.507 Ziel ist es, effizientere und günstigere Lithium-Ionen Akkus zu entwickeln. Einen starken Einflussfaktor auf die Entwicklung des Elektro- und Hybridfahrzeugmarktes stellt die Infrastruktur dar. Das Netz an Tankstellen zur Aufladung von Elektrofahrzeugen ist in Deutschland sehr schwach ausgebaut. 2012 befanden sich 2.821 öffentlich zugängliche Stromtankstellen in 491 deutschen Städten.508 Weite Fahrten - beispielsweise ins Ausland gestalten sich als schwierig. Für den Stadt- und Pendlerverkehr dürfte das zunächst weniger relevant sein, da 95% aller Autofahrten kürzer als 50 km sind.509 Geplant ist, das Netz an Stromtankstellen in Deutschland bis 2020 auf 150.000 zu erweitern.510 Problematisch ist bisher auch die Ladedauer. Sie beträgt an 230-V Steckdosen für Elektroautos in Abhängigkeit vom Modell zwischen drei und 20 Stunden. Einige BEV können auch durch einen 400-V Anschluss geladen werden. Mit einer Ladedauer von 1,5 bis zwei Stunden ist diese trotzdem unvergleichbar höher als die Dauer eines Tankvorgangs für einen Verbrennungsmotor. Hinzu kommt, dass die Reichweite einer Ladung nicht über 400 km hinaus geht und meistens sogar unter 200 km liegt.511 Bei der Darstellung des Marktes für Elektro- und Hybridantriebe stehen vor allem der Elektromotor und die Batterie im Vordergrund. Zwar existieren verschiedene Mischformen und Kombinationen der Antriebsarten, prinzipiell sind aber vor allem Elektromotor und Speichertechnik interessant. In Deutschland sind die Hersteller von Elektro- und Hybridautos deckungsgleich mit den Herstellern konventioneller Pkw. Bei der Anmeldung von Patenten im Bereich Hybrid- und Elektrofahrzeugtechnologie fallen deutsche Hersteller weit ab. Von den bis 2011 insgesamt 12.310 angemeldeten Patenten im Bereich Hybrid- und Elektromobilität wurden nur etwa 7,5% von deutschen Automobilherstellern vorgenommen.512 Toyota ist mit 2.588 angemeldeten Patenten bis 2011 führend. Die deutsche Automobilbranche hat allerdings großes Interesse daran diesem Trend entgegen zu wirken. Die Höhe der Investition in F&E seitens deutscher Automobilhersteller entspricht entlang der gesamten Wertschöpfungskette 17 Mrd. Euro. Vor allem in die Entwicklung von Batterien, Antriebssystemen, Leichtbaumaterialien, Energiemanagement, Fahrzeugen und intelligenten Ladetechnologien wird investiert.513 Zusätzlich hat die Bundesregierung für Forschung und Entwicklung in der Automobilbranche zwischen 2009 und 2011 500 Mio. Euro zur Verfügung gestellt. Begründen lässt sich das enorme Interesse an Elektromobilität mit:514  Klimaschutz und der Verringerung der CO2 Emission  Sicherung der Energieversorgung und einer Verminderung der Abhängigkeit vom Öl  Ausbau des Technologie- und Industriestandortes (Innovationsschub)  Verringerung lokaler Emissionen und Steigerung der Lebensqualität  Förderung des Ausbaus erneuerbarer Energien 10.3.2. Potenzial / Marktgröße Ziel der Bundesregierung ist es, den Standort Deutschland bis 2020 als Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität zu etablieren. Bis 2020 sollen über eine Million und bis 2030 sogar über sechs Mio. Fahrzeuge auf deutschen Straßen fahren, die primär durch elektrischen Strom angetrieben werden. HEV mit Micro- oder Mildhybrid und Modelle mit Vollhybrid Antrieb fallen daher aus dem Anforderungsprofil heraus, da sie zwar über eine unterstützende Batterie verfügen, aber hauptsächlich durch einen Motor angetrieben werden.515

505

Hochschule Reutlingen (2012) REdUSED (2013) 507 Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2010); Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2012) 508 BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft (2012c) 509 Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2011c) 510 BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft (2012d) 511 Elektroauto news (2013) 512 Grünecker-Patentindex (2011) 513 Nationale Plattform Elektromobilität (2012) 514 Bundesregierung (2011) 515 Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2011c) 506

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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Abbildung 57: CO2 Emissionen von Pkw (g/km)

Elektroauto mit Regenerativstrom Elektroauto mit Strommix

CO2 Emissionen von Pkw (g/km)

Effizienter Diesel Durchschnitt Neuwagenflotte

100

150

200

Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012h)

Die Europäische Union beschloss 2009 Mindeststandards für eine umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren.516 Durch den Einsatz energieeffizienterer Motoren kann der Wirkungsgrad und damit die Wirtschaftlichkeit um 20 bis 30% verbessert werden. Begründen lässt sich dieser große Unterschied bezüglich der Effizienz in der unterschiedlichen Qualität verwendeter Materialien, sowie im Fertigungsprozess und in der Lagerung. Der Wirkungsgrad trifft eine Aussage darüber, wie effizient ein Motor arbeitet beziehungsweise wie groß der Energieverlust innerhalb des Motors ist und wird wie folgt berechnet:517 η (%) = Für die Bestimmung der Effizienzklasse werden neben dem Wirkungsgrad weitere Informationen benötigt, da der Wirkungsgrad mit zunehmender Leistungsgröße steigt. Mit Hilfe von Angaben über kW, PS, Anzahl der Pole und Hz kann ein Elektromotor einer standardisierten Klassifikation zugeteilt werden.518 Seit 2009 gelten von der International Electronical Commission definierte Wirkungsgrade.519 Es wird zwischen folgenden, weltweit einheitlichen Wirkungsgradklassen unterschieden:  IE-1 – Standardwirkungsgrad  IE-2 – Hoher Wirkungsgrad  IE-3 – Premium Wirkungsgrad  IE-4 – Super Premium Wirkungsgrad Seit 2011 dürfen nur noch Elektromotoren auf den Markt gebracht werden, die mindestens in die Kategorie Hoher Wirkungsgrad fallen. Ab 2015 werden schrittweise weitere restriktive Maßnahmen eingeführt, so dass ab 2017 nur noch Elektromotoren mit Premium oder Super Premium Wirkungsgrad hergestellt werden dürfen. Damit ergibt sich für Elektromotorhersteller ein potenzieller Markt mit einem Handelswert von 35 Mrd. US Dollar weltweit.520 Zu großen Teilen stellen Automobilhersteller ihre Elektromotoren selbst her oder kooperieren dafür mit anderen Herstellern. Auffällig ist, dass deutsche Automobilhersteller eher vorsichtig bezüglich Kooperationen sind. Einzig BMW arbeitet für Forschung und Entwicklung sowie Einkauf und Produktion mit dem französischen PSA Konzern, der Peugeot und Citroen vereint, zusammen. Ein sehr zentrales Problem in Deutschland ist, dass vielen Autofahrern andere Dinge schlicht wichtiger sind als Kraftstoffverbrauch. Nur 45% der Käufer nennen den Kraftstoffverbrauch als einen ausschlaggebenden Grund für einen Pkw Kauf. Als unwichtigster Grund wurde ein Elektromotor als Kriterium genannt (1,3%).521 Zwar unterstützt die Bundesregierung Elektromobilität mit insgesamt einer Mrd. Euro, das Geld fließt allerdings fast ausschließlich in Forschung und Entwicklung. Für den Verbraucher setzt die Bundesregierung kaum Anreize. Während Käufer von BEV in anderen Ländern mit bis zu 6.700 Euro unterstützt werden, werden Elektroautos in Deutschland lediglich für 10 Jahre von der KFZ Steuer befreit522. Experten stehen den ehrgeizigen Zielen der Bundesregierung daher kritisch gegenüber. Aufgrund dieser Umstände wird für Elektroautos eine eher langsame Etablierung am Markt vorhergesagt. Deren Bestand stieg seit 2009 zwar um 348%, liegt aber mit 7.114 Stück deutlich unter den Hybridautos mit 64.995 Stück, die bis Ende 2012 zugelassen wurden (siehe folgende Abbildung). Hybridautos vertragen sich besser mit den gewohnten Standards. Für sie wird daher eine schnellere Akzeptanz und Verbreitung prognostiziert. Mit HEV ist der Fahrer weniger von Ladestationen und 516

Verordnung (EG) Nr. 640/2009 Deutsche Energie-Agentur (2009) Asea Brown Boveri (2009) 519 IEC 60034-30 Norm 520 Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2011a) 521 Allgemeiner Deutscher Automobilclub (2012) 522 Bundesregierung (2011) 517 518

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langen Ladezeiten abhängig. Die Zahl der angemeldeten HEV stieg in der ersten Hälfte 2013 um 35% im Vergleich zum gleichen Zeitraum im Vorjahr. Abbildung 58: Bestandsentwicklung von PEV und HEV (2009-2012)

80.000 72.109

70.000 64.995

60.000 52.183

50.000

47.642

BEV

39.572 37.265

40.000

HEV Gesamt

30.450 28.862

30.000

20.000

10.000

7.114 4.541 2.307

1.588

0 2009

2010

2011

2012

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (2011), Kraftfahrt-Bundesamt (2012b), Kraftfahrt-Bundesamt (2013b)

Prognosen über die Entwicklung des Bestands an Elektro- und Hybridfahrzeugen gehen weit auseinander. Verschiedene Institute geben aufgrund unterschiedlicher Ansätze und Motivationen andere Einschätzungen ab.523 Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie hat mit einem Referenzszenario eine mittlere Einschätzung über die Entwicklung getroffen. Es wird erwartet, dass sich der Bestand der Elektrofahrzeuge (BEV) bis zum Jahr 2020 auf 336.000 Stück erhöht. Das von der Bundesregierung ausgegebene Ziel von einer Million BEV bis 2020 erscheint in Anbetracht dieser Prognosezahlen sehr unrealistisch. Dies wird auch von Experten unterstützt, die dieses Ziel als viel zu hochgegriffen bewerten. Die nötigen Rahmenbedingungen, um diese Zahlen zu erreichen, sind nur unzureichend vorangetrieben und wichtige Programme nicht finanziert worden. Bei den Hybridfahrzeuge soll die Anzahl bis 2020 auf insgesamt 2,1 Mio. Stück steigen und Plug-In-Hybrid Fahrzeuge auf 580.000 Stück. Der Blick in die weitere Zukunft bis 2050 zeigt, dass die Hybridfahrzeuge auch dann noch der dominierende Fahrzeugtyp sind und nicht von Elektroautos überholt werden. Insgesamt wird aber allen drei Fahrzeugtypen eine starke Entwicklung bis 2050 vorausgesagt. In wie weit diese auch realisiert werden kann, hängt von vielen Faktoren (Politik, gesetzliche Regelungen, steuerliche Bevorzugungen, Einstellung der Käufer etc.) ab. Wichtig ist, dass es an der Zeit ist in der Forschung und Entwicklung weiter mit Hochdruck an einer entsprechenden Qualität der Antriebe zu arbeiten, so dass die Erwartungen der Kunden an die deutschen Premiummarken auch erfüllt werden können. Zudem gilt es flächendeckend Ladestationen zu etablieren, um auch hier den Komfort deutlich zu steigern.524

523 524

Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2011b) Expertengespräch

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

137

Abbildung 59: Prognose Bestandsentwicklung von HEV, PHEV und BEV (in 1.000 Fahrzeugen)

20.000 17.844

18.000 16.000 14.000

12.787

12.000 10.137

10.000

HEV PHEV BEV

7.587

8.000

6.598 6.015

6.000 3.622

4.000

2.748 2.110 1.385

2.000 580

336

0 2020

2030

2040

2050

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2010b)

10.3.3. Wettbewerbsumfeld Seit 2009 werden Elektroautos vertrieben. Weltweit fahren bereits über 100.000 Fahrzeuge. Insgesamt wurden 2012 in Deutschland 7.114 Elektrofahrzeuge neu zugelassen525. Die meisten davon sind Firmenfahrzeuge und befinden sich nicht in Privatbesitz. Im Vergleich zu führenden Industrienationen fällt Deutschland als Automobilstandort mit diesen Zahlen zurück. In den USA werden jeden Monat ca. 4.000 BEV verkauft. Das am weitesten verbreitete Elektroauto ist der Nissan LEAF. Dieser wurde seit Produktionsbeginn 2010 weltweit ca. 67.000 Mal verkauft. In Deutschland ist der Opel Ampera bisher das beliebteste Elektroauto.

Tabelle 26: Zugelassene Elektroautos in Deutschland 2012

HERSTELLER

MODELL

ZULASSUNGEN 2012

Opel

Ampera

828

Citroen

C-Zero

454

Nissan

Leaf

451

Renault

Fluence Z.E.

348

Peugeot

iON

263

525

Statistisches Bundesamt (2013f)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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Mitsubishi

i-MiEV

Chevrolet

Volt

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (2013d)

Ein Großteil deutscher Firmen ist in Bezug auf Elektrofahrzeuge zögerlich. Bisher gibt es neben dem Opel Ampera, der Lithium-Ionen Batterien des koreanischen Herstellers LG Chem bezieht, nur den E-Smart. Für den E-Smart, also den Smart mit Elektroantrieb, verwendet Mercedes einen Lithium-Ion Akku der Firma Tesla. Aufgrund zu hoher Kosten ist es allerdings nicht möglich den Akku für den E-Smart zu kaufen sondern nur zu leasen. Die Batterie ist bei jedem Elektrofahrzeug das Herzstück und der mit Abstand teuerste Teil des Pkw, etwa 10.000 Euro kostet eine Lithium-Ionen Batterie. Die deutschen Hersteller BMW und VW planen ihre BEV auf der IAA 2013 zu präsentieren. BMW wird den BMWi3 auf den Markt bringen. Für die Lithium-Ionen Batterien kooperiert BMW mit Samsung und Bosch, die ein Joint Venture gegründet haben. VW plant den e-Up! auf den Markt zu bringen. Es ist zusätzlich sinnvoll die Verkaufszahlen von Hybridautos zu betrachten. 2012 wurden insgesamt 21.438 Hybridfahrzeuge zugelassen. Dazu zählen auch solche Modelle, die hauptsächlich durch einen Verbrennungs- und nur gelegentlich durch den zusätzlichen Elektromotor angetrieben werden (Microhybrid). Die meisten Hybridfahrzeuge wurden in Baden-Württemberg, Bayern und Nordrhein-Westfalen, sowie anteilsmäßig an den Gesamtzulassungen, in Berlin zugelassen. Der Konzern Toyota dominiert den deutschen Hybridautomarkt. Zusammen mit seiner Tochterfirma Lexus ergibt sich ein Marktanteil von 70%. Tabelle 27: Hybridauto Neuzulassungszahlen in Deutschland 2012

HERSTELLER

MODELL

ZULASSUNGEN 2012

Toyota

Yaris Hybrid Auris Hybrd Prius, Prius Plus Gesamt

5.387 3.347 3.732 12.466

Lexus

CT 200h GS, LS, RX Gesamt

1.411 2.462 3.873

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt (2013e)

Für Mild- und Mikrohybridfahrzeuge kooperieren deutsche Automobilhersteller mit einigen weiteren Herstellern von Speichersystemen. Ein Großteil der Automobilhersteller setzt auch hier auf Lithium-Ionen Akkus. Der Audi A8 Hybrid verfügt über eine Sanyo Batterie. BMW bezieht seine Batterien von Bosch-Samsung und Continental. Mercedes-Benz kooperiert mit EVONIC und Continental. Mercedes verbaut außerdem Nickel-Metalhybrid Batterien, die von dem amerikanischen Hersteller Cobasys produziert werden, sowie Natrium-Nickelchlorid Batterien, die von MesDEA aus der Schweiz kommen. Für den Mini werden E-One-Moli Batterien benötigt. Volkswagen kooperiert mit BYD, Sanyo und Toshiba. 10.3.4. Spezifische Besonderheiten Im Technologiebereich eröffnen sich aufgrund struktureller Umstellungen viele neue Unternehmensfelder. Das Potenzial steckt hier nicht nur im reinen Austausch der herkömmlichen Pkw (Verbrennungsmotor) mit Elektrofahrzeugen, sondern in der Neugestaltung von Infrastruktur und gewohntem Mobilitätsverhalten. Elektroautos bieten neben dem herkömmlichen Gebrauch als Fortbewegungsmittel auch die Möglichkeit, sie angeschlossen ans Stromnetz als Elektrizitätsspeicher zu nutzen. Dadurch soll ein weiterer Kaufanreiz geschaffen werden, indem die Kunden durch die Bereitstellung des Speichervolumens Geld verdienen können. Wie bereits in der Studie angesprochen, sind diese Speicherkapazitäten nötig, um die Stabilität des Stromnetzes in Zeiten der Energiewende sicherzustellen und den Strom zu den benötigten Zeiten auch zur Verfügung zu haben. Um die Erwartungen der Autofahrer möglichst gut zu erfüllen, ist auch eine Neugestaltung der Infrastruktur essenziell. Die Problematik der langen Ladezeiten wird versucht auf verschiedene Art und Weise zu beheben. Es wird beispielsweise diskutiert, Magnetfelder an Ampeln zu implementieren, so dass Batterien beim Warten automatisch aufgeladen werden.526 Hier lohnt auch ein Blick in das Nachbarland Frankreich. Hier werden Bürogebäude nur dann genehmigt, wenn ausreichende 526

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (2013b)

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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Ladesäulen für Elektrofahrzeuge vorgesehen sind. Die große Herausforderung, die für einen Marktdurchbruch gelöst werden muss, besteht darin, die Infrastruktur parallel zu der Verbreitung von BEV aufzubauen. Elektrofahrzeuge werden nur dann erworben, wenn solide Lademöglichkeiten vorhanden sind. Elektrotankstellen werden aber erst dann flächendeckend gebaut, wenn dafür auch eine Notwendigkeit besteht. Es wird versucht diesen Kreislauf zu überwinden um Elektrofahrzeuge am Markt durchzusetzen. Alles in allem ist es schwer abzuschätzen wie schnell und intensiv Elektromobilität sich in Deutschland etablieren wird. Ein entscheidender Grund, weshalb Elektromobilität sich bisher nicht wie gewünscht durchsetzt, ist die mangelnde Befriedigung der Erwartungen der Autofahrer in Deutschland. Ein Großteil der Deutschen ist daran gewöhnt, das Auto jederzeit nutzen zu können und immer verfügbar zu haben. Im Vergleich zu herkömmlichen Pkw bringen BEV ein größeres Maß an Involvierung mit sich. Bisher sehen viele Deutsche die Notwenigkeit dessen nicht und sind daher nicht gewillt auf die gewohnten Standards zu verzichten. Zudem stellt das Auto in Deutschland ein Prestigeobjekt dar und entsprechend hoch sind die Qualitätsansprüche der Kunden. Der Preis spielt gerade in der gehobenen Automobilklasse eine eher untergeordnete Rolle. Das Auto soll den Status seines Fahrers widerspiegeln. Dies führt auch dazu, dass es Konzepte wie Carsharing (das Nutzen eines Pkw durch mehrere Personen) aktuell noch schwer haben, sich entscheidend durchzusetzen. Experten rechnen allerdings damit, dass sich die Einstellung der Nachfrager zu Elektroautos ändert, wenn die deutschen Hersteller Fahrzeuge mit bewährter Qualität und Fahrleistung auf den Markt bringen. Hier ist aktuell viel in Forschung und Entwicklung investiert worden, um marktreife Produkte zu gewährleisten. Der Automobilhersteller Audi hat beispielsweise rund 2.000 Ingenieure zur Entwicklung von Fahrzeugen mit Elektroantrieb eingestellt. 527 Von Seiten des Herstellers BMW wird vor allem mit der Präsentation des BMWi3 ein deutlicher Sprung erwartet. Da die deutschen Hersteller am Markt der herkömmlichen Pkw für zuverlässige und hochwertige Fahrzeuge bekannt und geachtet sind, ist auch davon auszugehen, dass sie dieses Image auch auf die Elektrofahrzeuge übertragen können.528

527 528

Expertengespräch Expertengespräch

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

140

11. Fazit / Empfehlung Deutschland hat mit der Energiewende einen konsequenten Weg eingeschlagen und nimmt hierbei in vielen Bereichen eine Vorreiterrolle ein. Der verantwortungsvolle und nachhaltige Umgang mit Ressourcen ist dabei nicht nur in der Bevölkerung angekommen, sondern auch die Industrie hat die Chancen in diesem Bereich erkannt und aufgegriffen. Deutsche Unternehmen sind technologisch in vielen Bereichen führend und investieren kräftig in Cleantech. Auch die Wissenschaft ist dank staatlicher Programme führend auf diesem Gebiet. Die einzelnen Segmente von Cleantech unterscheiden sich allerdings zum Teil deutlich. Nach Branchenexperten wird auch weiterhin das Segment Energie der wichtigste Technologiebereich von Cleantech bleiben. Dabei wird in Deutschland allerdings zunehmend eine Diskrepanz zwischen dem Ausbau der Energieproduktion und der Anpassung des Energienetzes auf die neuen Anforderungen sowie auf den gestiegenen Bedarf an Speichertechnologie ersichtlich. Prominente Beispiele in diesem Zusammenhang sind die ausstehende Anbindung der Offshore-Windkraftanlagen an das Stromnetz, fehlende Nord-Süd Verbindungen von Solar- und Windparks sowie eine wechselnde Über- bzw. Unterproduktion von Strom. So stellt gerade der Netzausbau eine der entscheidenden Stellschrauben dar, ob die Energiewende im angestrebten Zeitraum gelingt oder nicht. Interessant wird im Energiebereich auch die zukünftige Entwicklung der Photovoltaik sein. Diese war bisher geprägt von vielen anhaltenden Boom-Jahren durch eine hohe staatliche Förderung. Nach der Novellierung des EEG und den damit verbundenen sinkenden Einspeisevergütungen wird sich zeigen, ob und bis wann diese Branche auf eigenen Beinen stehen kann und wie sie mit der steigenden Konkurrenz aus China umgehen wird. Zukünftig wird der Schwerpunkt der Energiewende in andere Bereiche verlagert. Insbesondere Speichertechnologie, intelligente Energiesysteme und Energieeffizienz sind in diesem Zusammenhang interessante Zukunftsfelder. Nach dem ambitionierten Atomausstieg und der starken Förderung der erneuerbaren Energien zur Stromproduktion, gilt es diese Themen zu bearbeiten. Gerade bei den Speichertechniken besteht noch großer Aufholbedarf. Hier werden aktuell viele Fördermittel zur Verfügung gestellt, um zukunftsfähige Lösungen zu entwickeln. Auch andere Anwendungsfelder rücken durch technologische Fortschritte weiter in den Vordergrund. Ein vielversprechender Markt öffnet sich derzeit im Bereich E-Fahrzeuge. Deutschland scheint zwar im Vergleich zu anderen Nationen momentan im Bereich der Elektro-Automobile und zugehörigen Infrastruktur ins Hintertreffen geraten zu sein, doch täuscht dieser Eindruck nach Ansicht von Experten. Die scheinbare Tatenlosigkeit der Regierung und der Unternehmen wird eher als überlegte Vorbereitung auf eine flächendeckende Markteinführung einer uneingeschränkt marktreifen Fahrzeugtechnologie verstanden. Dennoch wird das verkündete Ziel der Bundesregierung von 1 Mio. Elektroautos bis zum Jahr 2020 höchstwahrscheinlich nicht erreicht. Noch ist die Entwicklung auf vielen der beschriebenen Märkte allerdings stark vom politischen Willen und den entsprechenden Förderprogrammen abhängig. Hier hat die deutsche Politik zwar sinnvolle Maßnahmen ergriffen und so entsprechende Rahmenbedingungen geschaffen, doch je stärker sich die Cleantech-Unternehmen auf dem Markt durchsetzen und ausgereifte Produkte anbieten, desto attraktiver wird dieser auch für wichtige Investoren werden. Dies gilt vor allem, wenn die Wettbewerbsfähigkeit der Cleantech-Unternehmen und Produkte aufgrund steigender Energiepreise ohne staatliche Förderungen erreicht wird. Insgesamt bietet der deutsche Markt hierfür sehr gute Rahmenbedingungen und wird auch in Zukunft weltweit einer der bedeutendsten Cleantech-Märkte bleiben.

DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE

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12. Anhang 12.1. QUELLENVERZEICHNIS 3sat (2010): Fernsehdokumentation Das Stromnetz von Morgen. 50Hertz Transmission GmbH; Amprion GmbH; TenneT TSO GmbH; TransnetBW GmbH (2013): Neue Netze für neue Energien. ag-energiebilanzen (2013): Bruttostromerzeugung in Deutschland von 1990 bis 2012 nach Energieträgern [auf www.agenergiebilanzen.de]. Agentur für Erneuerbare Energien (2009): Renewable energy policy action paving 2020 [auf www.bee-ev.de]. Agentur für Erneuerbare Energien (2012a): Akzeptanz und Bürgerbeteiligung für Erneuerbare Energien. Agentur für Erneuerbare Energien (2012b): Strom aus Wasserkraft in Deutschland bis 2020 [auf www.unendlich-vielenergie.de]. Agentur für Erneuerbare Energien (2012c): Branchenprognose 2020 - Ausbau der deutschen Geothermie [auf www.erneuerbare-energien.de]. Agentur für Erneuerbare Energien (2012d): Renews Spezial Ausgabe 57 / Februar 2012. Agentur für Erneuerbare Energien (2013): Bundesländer in der Übersicht [auf www.foederal-erneuerbar.de]. Airbus Environment (2012): Sustainable Aviation - Environmental Innovations. Alfa Laval (2003): Membranfiltration. Allgemeiner Deutscher Automobilclub (2012): Gründe für Pkw-Kauf 2011. Allianz Global Investors (2012): Erneuerbare Energien – Investieren gegen den Klimawandel. AMA Fachverband für Sensorik e.V. (2013): Pressemitteilung „Sensorik und Messtechnik: Branche bleibt stabil und optimistisch“. Amtsblatt der Europäischen Union (2004): Richtlinie 2004/26/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates. Amtsblatt der Europäischen Union (2008): Richtlinie 2008/50/EG des europäischen Parlaments und des Rates über Luftqualität und saubere Luft für Europa. Amtsblatt der Europäischen Union (2009): Richtlinie 2008/101/EG des Europäischen Parlaments und des Rates. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (2012): Stromerzeugung durch Wasserkraft im deutschen Energiemix [auf www.ageb.de]. Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011): Branchenbild der deutschen Wasserwirtschaft 2011.

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142

Asea

Brown Boveri (2009): Niederspannungsmotoren.

Fachwissen

IEC

60034-30

Norm

den

Wirkungsgradklassen

für

Autobild (2012): Rangliste CO2-Flottenbilanz 2011 [auf www.autobild.de]. Autohaus (2009): Faurecia wird Marktführer bei Abgaskontrolle [auf www.autohaus.de]. Badische Zeitung (2011): Testo mit sattem Rekord [auf www.badische-zeitung.de]. Baulinks (2010): Dämmstoff-Trends bei WDV-Systemen [auf www.baulinks.de]. Baumemotion (2011): Dämmstoffe im Vergleich - Ein Überblick [auf www.bauemotion.de]. Bayerisches Landesamt für Umwelt (2012): Informationen zur Wasserkraft in Bayern [auf www.lfu.de]. Bayrisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr Verkehrsprognose 2025 als Grundlage für den Gesamtverkehrsplan Bayern. BDEW Bundesverband EnergieAbwasserbehandlung.

und

Wasserwirtschaft

e.V.

(2011):

und

Technologie

Industrielle

(2010):

Wasseraufbereitung/

BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a): Wasserfakten im Überblick. BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012b): Wasserstatistik 2012. BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012c): BDEW-Erhebung Elektromobilität [auf www.bdew.de]. BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012d): BDEW zum Spitzentreffen im Kanzleramt zur Elektromobilität [auf www.bdew.de]. BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013a): Erneuerbare Energien und das EEG: Zahlen, Fakten, Grafiken (2013). BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013b): BDEW-Roadmap. Realistische Schritte zur Umsetzung von Smart Grids in Deutschland. BHKW-Infozentrum (2013): Prinzip einer Kraft-Wärme Kopplung [auf www.bhkw-infozentrum.de]. BioMassMuse (2012a): Wettbewerb oder Zusammenarbeit im Bereich der Biomasse Nutzung [auf www.biomassenutzung.de]. BioMassMuse (2012b): Wettbewerb oder Zusammenarbeit im Bereich der Biomasse Nutzung [auf www.biomassenutzung.de]. Bombardier (2012): ECO4 Technologies – Leading the way in total train performance. BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012a): Eröffnungs-Pressekonferenz Intersolar Europe. BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012b): Statistische Zahlen der deutschen Solarstrombranche (Photovoltaik). BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012c): Statistische Zahlen der deutschen Solarstrombranche (Solarthermie).

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zur

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(2013j):

Kurzinformation

über

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Altmaier

und

Rösler

wollen

Bürgerdividende

bei

Netzausbau

[auf

Bundesregierung (2010): Informationen zur Entwicklung der Geothermie in Deutschland [auf www.unendlich-vielenergie.de]. Bundesregierung (2011): Elektromobilität - Mobilität aus der Steckdose [auf www.bundesregierung.de]. Bundesregierung (2012): Informationen [auf www.bundesregierung.de].

über

deutsche

Energiekonzepte

und

nachhaltigen

Atomausstieg

Bundesregierung (2013): Photovoltaik-Förderung [auf www.bundesregierung.de]. Bundestag (2011): 117. Sitzung des Deutschen Bundestages am Donnerstag, 30.Juni 2011 [auf www.bundestag.de]. Bundestag (2013): Ausbauziele der Bundesregierung für die Offshore-Windenergie. Bundesverband BioEnergie e.V. (2012a): Der Bioenergiemarkt in Zahlen 2012 [auf www.bioenergie.de]. Bundesverband BioEnergie e.V. (2012b): Potenzial [auf www.bioenergie.de]. Bundesverband BioEnergie e.V. (2013): Marktdaten 2012 [auf www.bioenergie.de]. Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (2013a): BDI Konjunktur-Report, Ausgabe 2. Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (2013): Strompreisanalyse Mai 2013. Bundesverband deutscher Energiewirtschaft (2013): Kurzinformationen über die Ziele der Bundesregierung in Sachen Erneuerbare Energien [auf www.bundesregierung.de]. Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (2009a): Renewable energy policy action paving 2020 [auf www.bee-ev.de].

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Weichenstellung

für

das

EU-Klimaschutzpaket

2020

[auf

EUWID (2011): Wasser Special, Sonderpublikation des EUWID Wasser und Abwasser. Erneuerbare Energien - Das Magazin (2013): Düstere Aussichten. Fachagentur nachwachsender Rohstoffe e.V. (2012a) : Energie aus Biomasse. Fachagentur nachwachsender Rohstoffe e.V. (2012b): Gesetzeslage [auf www.bioenergie.fnr.de]. FAZ (2011): Kraft-Wärme-Kopplung Schlechter als ihr Ruf [auf www.faz.net]. Financial Times (2012):Zunehmende Konkurrenz: Chinesen setzen deutschen Windradbauern zu [auf www.ftd.de]. Fraunhofer-- Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK (2012): Smart Grid Communications 2020. Fokus Deutschland. Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (2013a): Geschäftsfelder [auf www.ise.fraunhofer.de]. Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (2013b): Hocheffizientes induktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge [auf www.fraunhofer.de]. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung Wasseraufbereitung und Regenwassermanagement.

(2007):

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(2012):

Statistik

privaten

Thermalpumpen

Deutschland

[auf

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(2011):

Deutscher

Netzausbau

und

deren

Umweltprobleme

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Statistisches Bundesamt (2013c): Außenhandel. Rangfolge der Handelspartner im Außenhandel der Bundesrepublik Deutschland (mit Umsatz und Saldo). Statistisches Bundesamt (2013d): Güterverkehr 2012 – Transportaufkommen sinkt um 2,2%. Statistisches Bundesamt (2013e): Verkehr – Seeschifffahrt. Statistisches Bundesamt (2013f): Verkehr – Verkehr aktuell. Statistisches Bundesamt (2013g): Verkehr, Fachserie 8 Reihe 1.1. Statistisches Bundesamt (2013h): Verkehr auf einen Blick. Tagesschau (2013) : Windkraft - Boombranche oder Sorgenkind? [auf www.tagesschau.de]. Tagesspiegel (2013): Der Solar-Ausstieg [auf www.tagesspiegel.de]. Tomas (2008): Mechanische Trennprozesse - Querstrom- und Membranfiltration. Trend:research (2010): Smart Grids in Europa bis 2030. trend:research (2012): Smart Metering (4. Auflage). trend:research (2013): Studie zum Potenzial der Geothermie in Europa bis 2030 [auf www.trendresearch.de]. TU Dresden (2011): Professur Industriewasserwirtschaft [auf www.tu-dresden.de]. Umweltbundesamt (2010): CO2-Emissionsminderung im Verkehr in Deutschland - Mögliche Maßnahmen und ihre Minderungspotenziale. Umweltbundesamt (2011): Wasserressourcen www.umweltbundesamt.de].

und

Umweltbundesamt (2012a): www.umweltbundesamt.de].

ausgewählter

Emissionen

ihre

Nutzung

Wasserbilanz

Treibhausgase

nach

für

Deutschland

Quellkategorien

[auf

Umweltbundesamt (2012b): Entwicklung der Kohlendioxid (CO2)-Emissionen [auf www.umweltbundesamt-daten-zurumwelt.de]. Umweltbundesamt umwelt.de].

(2012c):

Treibhausgas-Emissionen

Deutschland

[auf

www.umweltbundesamt-daten-zur-

Umweltbundesamt (2012d): Fahrleistung, Verkehrsaufwand und Fahrzweck [auf www.umweltbundesamt.de]. Umweltbundesamt (2012e): Daten zum Verkehr, Ausgabe 2012. Umweltbundesamt (2013): Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 bis 2012. Umwelttechnik (2012): Die Stromboje, kleine schwimmende Wasserkraftwerke [auf www.umwelttechnik.at]. Unilever (2010): Wasserkraftwerke auf firmeneigenen Grund und Boden [auf www.unilever.de]. Universität Kassel (2012): Geohydraulik und Geophysik, Geothermale Energie Lehre 2012 [auf www.uni-kassel.de].

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Zentralverband Deutsches Baugewerbe (2012): Analyse und Prognose. Bauwirtschaftlicher Bericht 2011/2012. Zero Emission Platform (2012): Biomass with CO2 Capture and Storage (Bio-CCS).

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12.2. EXPERTENVERZEICHNIS Mit folgenden Experten wurden tiefergehende Interviews geführt: 

Anonym Business Development & Sales Planing Führendes Technologieunternehmen



Martino Cevales Business Development Manager Monier GmbH



Björn Krupezki Project Manager Freelancer



Andreas Neumeier Geschäftsführer Unternehmens- und Energieberatung



Florian Philippi Geschäftsführer Fath Solar GmbH



Jörg Scheyhing Geschäftsführer Energie Consulting GmbH

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ExportHelp www.s-ge.com/exporthelp exporthelp@s-ge.com T 0844 811 812

Switzerland Global Enterprise Stampfenbachstrasse 85 CH-8006 Zürich T +41 44 365 51 51 Switzerland Global Enterprise Corso Elvezia 16 – CP 5399 CH-6901 Lugano T +41 91 911 51 35 Switzerland Global Enterprise Avenue d’Ouchy 47 – CP 315 CH-1001 Lausanne T +41 21 613 35 70 www.s-ge.com