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Branchenübersicht
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
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 Mobilität.
Sprache: Deutsch
Anzahl Seiten: 159
Autor: Philipp Lohde; Stefan Praller
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Inhaltsverzeichnis
1. EXECUTIVE SUMMARY _______________________ 7
2. ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE ________ 9
3. DEUTSCHLAND ALS IMPORTLAND ____________ 10
4. CLEANTECH-UMFELD IN DEUTSCHLAND ______ 14
4.1. Rechtliche Rahmenbedingungen ______________ 14
4.2. Politische Rahmenbedingungen _______________ 16
4.3. Wirtschaftliche Treiber _____________________ 18
5. ENERGIE __________________________________ 20
5.1. Solar _________________________________ 20
5.2. Wind _________________________________ 26
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
8.3. Filtertechnologien ________________________ 101
9. WASSER UND ABWASSER _________________ 105
9.1. Wasseraufbereitung _______________________ 105
9.2. Abwasseraufbereitung _____________________ 110
9.3. Reinigung ______________________________ 116
9.4. Filtration ______________________________120
10. MOBILITÄT ______________________________ 124
10.1. Öffentliche Verkehrssysteme ________________ 124
10.2. Fahrzeuge _____________________________ 128
10.3. Elektro- und Hybridantrieb _________________ 133
11. FAZIT / EMPFEHLUNG _____________________ 141
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
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
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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
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
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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. US-
amerikanische 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.
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
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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.
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
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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
Veränderungen gegenüber Vorjahr in % 2011 2012 2013 2014
BIP (real) 3,0 0,7 0,3 1,5
Verwendung des realen BIP
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
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 Euro-
Krisenländern 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)
2 Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (2013a)
3 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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
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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
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 EU-
Mitgliedstaat 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.
EURO
2011 IN MRD.
EURO
VERÄNDERUNG
GGÜ. VORJHAR
ANTEIL 2012 AN
GESAMT
Einfuhr Gesamt 909,1 902,5 0,7% 100%
7 Statistisches Bundesamt (2013b)
8 Statistisches Bundesamt (2013c); Statistisches Bundesamt (2013b)
37,6
18,4
13,8
2,6
8,8
18,3
0,4
Eurozone
Nicht-Eurozone
Europa ohne EU
Afrika
Amerika
Asien
Australien und Ozeanien
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
12
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
9 Statistisches Bundesamt (2013b)
10 Statistisches Bundesamt (2013b)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
13
Abbildung 2: Importe nach Deutschland nach Güterabteilungen
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
Statistisches Bundesamt (2013b) 12
Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (2013a) 13
Statistisches Bundesamt (2013b)
97,39
87,43
80,43
71,66
68,24
54,87
43,24
0 20 40 60 80 100 120
Erdöl und Erdgas
Datenverarbeitungsgeräte,elektr. u. opt. Erzeugnisse
Kraftwagen undKraftwagenteile
Chemische Erzeugnisse
Maschinen
Metalle
Elektrische Ausrichtung
Importe in Mrd. Euro
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
14
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-Energien-
Gesetz (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
Wirtschaftswoche (2013a) 15
Germany Trade & Invest (2010) 16
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011a)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
15
Abbildung 3: Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien
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
17
Für Kleinanlagen aktuell 15,07 ct/kWh und für Freiflächenanlagen 10,44 ct/kWh 18
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013a) 19
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011b) 20
§ 5 EEWärmeG 21
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011b)
15%
33%
20%
12%
15%
3%
Wasserkraft
Windenergie onshore
Photovoltaik
biogene Festbrennstoffe
Biogas
biogener Anteil des Abfalls
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
16
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) 23
Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (2011) 24
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
17
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) 31
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
18
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 schadstoff-
oder 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.
41
Deutsches Cleantech Institut (2011) 42
Deutsches Cleantech Institut (2011) 43
Deutsches Cleantech Institut (2011) 44
Deutsches Cleantech Institut (2010b) 45
Deutsches Cleantech Institut (2011) 46
Deutsches Cleantech Institut (2011) 47
Roland Berger (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
19
Abbildung 4: Entwicklung des Bruttostrompreises (in Euro)
Quelle: Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (2013)
13,94 14,32
16,1117,19
17,9618,66
19,4620,64
21,65
23,2123,69
25,2325,89
0
5
10
15
20
25
30
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Strompreis Brutto
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
20
5. Energie
5.1. SOLAR
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 5.1.1.
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
21
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
Potenzial / Marktgröße 5.1.2.
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) 58
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
22
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
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
BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012a); Solar Praxis AG und BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012) 69
BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012c)
7,47,6
4,0
3,0 3,0 3,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
2011 2012 2013 2014 2015 2016
Neuinstallierte PV-Leistung in GW
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
23
Abbildung 6: Installierte kumulierte Solarthermie-Leistung in GW
Quelle : BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2012b)
Wettbewerbsumfeld 5.1.3.
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 Q-
Cells, 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
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013d) 71
Expertengespräch 72
Landesbank Baden-Württemberg (2009)
10,7
11,8
13,2
14,8
16,6
18,4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
2011 2012 2013 2014 2015 2016
Installierte Solarthermie-Leistung in GW
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
24
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.
Entwicklungstrends 5.1.4.
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
73
Expertengespräch 74
Germany Trade & Invest (2013b) 75
Bundesregierung (2013) 76
Sonne, Wind und Wärme: Branchenmagazin für Erneuerbare Energien (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
25
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
Spezifische Besonderheiten 5.1.5.
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 Photovoltaik-
Systemtechnik. 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) 78
Wirtschaftswoche (2013b) 79
Germany Trade & Invest (2013b) 80
Germany Trade & Invest (2013b) 81
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013b); Intersolar Europe (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
26
5.2. WIND
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 5.2.1.
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 Mecklenburg-
Vorpommern 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) 83
Deutsche WindGuard GmbH (2012) 84
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
27
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.
Potenzial / Marktgröße 5.2.2.
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 Erneuerbare-
Energien-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
Sachverständigenrat für Umweltfragen (2011); Agentur für Erneuerbare Energien (2012a) 90
50Hertz Transmission GmbH; Amprion GmbH; TenneT TSO GmbH; TransnetBW GmbH (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
28
Abbildung 7: Installierte Nennleistung Windenergie
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 MW-
Bereich 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
Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013b) 92
Deutsche WindGuard (2012) 93
Deutsches Cleantech Institut (2009b); Deutsche WindGuard (2012); Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES(2012b)
2,02,8
4,4
6,1
8,7
11,9
14,5
16,5
18,3
20,5
22,1
23,6
25,426,8
28,8
31,2
0
5
10
15
20
25
30
35
InstallierteNennleistungin GW
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
29
Abbildung 8: Anzahl WEA in Deutschland
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 2-
3-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)
5.070
6.084
7.751
9.246
11.270
13.530
15.180
16.305
17.323
18.417
19.199
19.982
20.88921.462
22.212
23.04323.283
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Anzahl WEA
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
30
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
Wettbewerbsumfeld 5.2.3.
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
Enercon 2.125 116.902
Vestas 789 1.061
REpower Systems 450 2.550
GE Energy 223 760
Nordex 35 80
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) 96
Bundesverband Windenergie e.V. (2012e) 97
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
31
Unternehmen aus. Das Institut schätzt dabei jedoch ein, dass die deutschen Unternehmen aufgrund des technologischen
Vorsprungs der Konkurrenz aus Asien gewachsen seien.101
Entwicklungstrends 5.2.4.
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, zeit-
und 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 Offshore-
Windenergieanlagen 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) 102
Energie innovativ (2012) 103
Bundestag (2013) 104
Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (2013b); Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorschutz (2013d);
Deutsche Energie-Agentur (2010)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
32
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 Offshore-
Bedingungen 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.
Spezifische Besonderheiten 5.2.5.
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 5.3.1.
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
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012c) 106
Germany Trade & Invest (2012) 107
Deutsche Energie-Agentur (2013a)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
33
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
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
BDEW Bundesverband Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013a) 109
Renewable Energy Policy Network for the 21st Century e.V. (2006)
23,023,9
25,226,0
26,5
2,6 2,6 2,8 3,0 3,2
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
2013 2014 2015 2016 2017
Große Kraftwerke in TWh
Kleine Kraftwerke in TWh
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
34
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.
Potenzial / Marktgröße 5.3.2.
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) 111
Deutsche Energie-Agentur (2013b) 112
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013e) 113
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013c) 114
Konrad-Adenauer-Stiftung (2013) 115
Stadtwerke München (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
35
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
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.
Wettbewerbsumfeld 5.3.3.
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
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2010) 117
Bayerisches Landesamt für Umwelt (2012)
19,620,0
21,220,4
19,0
21,0
19,0
21,0
17,7
21,2
0
5
10
15
20
25
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Energie aus Wasserkraftin Mrd. KWh
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
36
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 82 750
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.
Entwicklungstrends 5.3.4.
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
37
Abbildung 11: Entwicklung der Wasserkraft seit 1997
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
Die Welt (2013) 119
Landesverband Bayern Wasserkraft (2009)
0
5
10
15
20
25
30
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Energie ausWasserkraft in Mrd.KWh
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
38
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.
Spezifische Besonderheiten 5.3.5.
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 5.4.1.
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) 121
Unilever (2010) 122
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2005a) 123
Verein Deutscher Ingenieure (2010a) 124
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013f) 125
Universität Kassel (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
39
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) 127
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013g) 128
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2008) 129
Bundesverband Geothermie (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
40
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.
Potenzial / Marktgröße 5.4.2.
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 0
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
Agentur für Erneuerbare Energien (2012c) 131
trend:research (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
41
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, Rheinland-
Pfalz und Hessen. Einige Anlagen befinden sich zudem in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern. Abbildung 12: Wärmeproduktion durch Geothermie
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)
1.9562.086
2.294
2.762
3.415
4.168
4.931
5.585
6.297
114 114 138 160 160 206 291 285 307
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Oberfl.Wärme in GWh
Tiefe Wärme in GWh
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
42
Abbildung 13: Stromproduktion durch Geothermie
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2012c)
Wettbewerbsumfeld 5.4.3.
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
Stiebel Eltron 450 3.000
Quelle: Hoppenstedt (2013); Umsatz- und Mitarbeiterzahlen der Unternehmen beziehen sich nicht nur auf den deutschen Markt
0,6
0,8
1,2
1,5
2
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2013 2014 2015 2016 2017
Tiefe Stromproduktionin TWh
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
43
Entwicklungstrends 5.4.4.
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
Spezifische Besonderheiten 5.4.5.
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) 134
Bundesregierung (2010) 135
Internationales Geothermie-Zentrum (2012) 136
Energien-erneuerbar (2010) 137
scinexx - Das Wissensmagazin (2011)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
44
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) 139
Energien-erneuerbar (2013) 140
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013h) 141
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2007a)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
45
5.5. BIOGAS / BIOMASSE
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 5.5.1.
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 Treibhausgas-
Emissionen 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 Biomasse-
und 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) 143
§ 2 Biomasseverordnung (BiomasseV) 144
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
46
Abbildung 14: Installierte Leistung Biomasse / Biogas in Deutschland
Installierte Leistung Biomasse (el) ohne Abfall (2011) Installierte Leistung (el) Biogas (2011)
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.
Potenzial / Marktgröße 5.5.2.
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
PRIMÄRENERGIE-
ANTEIL
UMSATZ IN MIO. EURO CO2 -EINSPARUNG IN
MIO. T
147
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (2012b) 148
Deutschlands Informationsportal zu Erneuerbare Energien (2012) 149
Bundesverband BioEnergie e.V. (2013)
1.066 MW(el)
625 MW(el)13 MW(el)
142 MW(el)
224 MW(el)
576 MW(el)
7 MW(el)
252 MW(el)176 MW(el)
353 MW(el)
988 MW(el)
368 MW(el)
24 MW(el)
280 MW(el)
312 MW(el)
33 MW(el)
Installierte Leistung (el) Biomasse ohne Abfall
HB
HH
NI
SH
MV
BE
BB
NW
HE
RP
SL
BW
BY
SNTH
ST
HB
HH
NI
SH
BE
BB
HE
RP
SL
BW
BY
SNTH
ST
NW
MV
674 MW(el)
256 MW(el)4 MW(el)
48 MW(el)
92 MW(el)
215 MW(el)
7 MW(el)
102 MW(el)61 MW(el)
125 MW(el)
743 MW(el)
158 MW(el)
0 MW(el)
164 MW(el)
261 MW(el)
1 MW(el)
Installierte Leistung (el) Biogas
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
47
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
48
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 MAP-
Investitionsförderprogramms (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) 152
Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2012) 153
Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2012) 154
Bundesverband BioEnergie e.V. (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
49
Abbildung 15: Marktentwicklung nach Sektoren in TWh/Jahr
Quelle: Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (2009b)
Wettbewerbsumfeld 5.5.3.
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. MITARBEITER
155
Deutsches Biomasse Forschungszentrum (2012) 156
BioMassMuse (2012a) 157
BioMassMuse (2012b)
4754
5760
6570
7478
8288
115120
125130
135
0
20
40
60
80
100
120
140
160
2013 2014 2015 2016 2017
Strom
Kraftstoff
Wärme
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
50
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)
Entwicklungstrends 5.5.4.
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
51
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 Kraft-
Wärme-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
Spezifische Besonderheiten 5.5.5.
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
Leopoldina Nationale Akademie der Wissenschaften (2012) 160
Erneuerbare Energien - Das Magazin (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
52
6. Energieeffizienz
6.1. ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDE
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 6.1.1.
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
Quelle: Deutsche Energie-Agentur (2012)
161
Roland Berger (2011) 162
Deutsche Energie-Agentur (2012)
85%
13%
2%
Raumwärme
Warmwasser
Beleuchtung
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
53
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
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) 164
Deutsche Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit GIZ (2012) 165
Zentralverband Deutsches Baugewerbe (2012); Deutsche Energie-Agentur (2012) 166
Deutsche Energie-Agentur (2012)
71%
20%
7%2%
Raumwärme
Beleuchtung
Warmwasser
Kühlung
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
54
Abbildung 18: Anteil am Energieverbrauch nach Baujahr
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 CO2-
Gebäudesanierungsprogramm 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
Deutsche Energie-Agentur (2012) 168
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2013)
29%
46%
17%
4%4%
vor 1949
1949 - 1978
1979 - 1995
1996 - 2001
2002 - 2009
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
55
Potenzial / Marktgröße 6.1.2.
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)
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) 170
Roland Berger (2011) 171
Bundesministerium für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (2013) 172
Roland Berger (2011)
5,2 5,6 6,7 8,012,3
16,2 16,318,9
21,9
31,918,1 19,1
21,5
24,1
32,2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
2010 2011 2013 2015 2020
Technische Gebäudeausrüstung
Dämmung der Gebäudehülle
Immobilienbetrieb
39,5 41,0
47,1
54,0
76,4
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
56
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
Quelle: Deutsche Energieagentur (2012a)
Wettbewerbsumfeld 6.1.3.
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
Roland Berger (2011) 174
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013) 175
Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. (2013)
0,83%
1,49%
0,31%
0,83%
1,54%
0,34%
0,00%
0,20%
0,40%
0,60%
0,80%
1,00%
1,20%
1,40%
1,60%
1,80%
Außenwand Dach/ ObersteGeschossdecke
Fußboden/Kellerdecke
Ein-/Zweifamilienhäuser
Mehrfamilienhäuser
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
57
Abbildung 21: Unternehmen und Umsatz im deutschen Bauhauptgewerbe
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
Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. (2012) 177
Stand 2011
90,0%
33,8%
7,1%
21,9%
2,6%
29,2%
0,3%
15,1%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Betriebe Umsatz
200 und mehr Beschäftigte
50-199 Beschäftigte
20-49 Beschäftige
1-19 Beschäftige
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
58
Entwicklungstrends 6.1.4.
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.
Spezifische Besonderheiten 6.1.5.
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
59
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 6.2.1.
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) 180
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2010a) 181
Roland Berger (2011 ) 182
HLK Gebäudetechnik (2010) 183
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011b) 184
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013g)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
60
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-Wärme-
Kopplung 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) 186
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
61
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.
Potenzial / Marktgröße 6.2.2.
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
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-, Energie-
und 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
70% 69% 68%66%
69%67%
69%
73% 74%77%
25% 25% 24%21%
19%17% 18%
16%14%
12%
2% 2% 3%6%
8%10% 9% 8% 9% 9%
3% 4%5% 7%
3%6%
4% 3% 3% 3%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Gas
Öl
Wärmepumpen
Biomasse
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
62
hohes Potenzial.195 Im Zuge der zunehmenden Vielfalt der Wärmeerzeuger bieten innovative Technologien wie bspw. HLK-
Systeme 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.
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
Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013) 196
Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013)
12.56612.780
12.98813.183
5.846 5.721 5.565
5.110
441655
954
1.508
802866
980
1.2351.056 1.084
1.114
1.158
620 544 450 28616 19 24 34
1.660
2.260
3.010
4.510
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
2011 2015 2020 2030
Gas
Öl
Wärmepumpe
Holz
Fernwärme
Nachtspeicher
Mini-KWK
Solarthermie
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
63
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
Wettbewerbsumfeld 6.2.3.
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.
Entwicklungstrends 6.2.4.
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
Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013) 198
Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013) 199
HLK-Gebäudetechnik (2010)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
64
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
Spezifische Besonderheiten 6.2.5.
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
Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013) 201
Allianz Global Investors (2012) 202
Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
65
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 6.3.1.
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) 204
Die Welt (2012a) 205
Bundesvereinigung Bauwirtschaft (2012) 206
Expertengespräch
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
66
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 organisch-
synthetische 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.
Potenzial / Marktgröße 6.3.2.
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) 208
Expertengespräch 209
WECOBIS (2013a) 210
IpeG-Institut (2013) 211
Expertengespräch 212
Deutsche Energie-Agentur (2011)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
67
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
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 214
Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg (2000) 215
Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg (2000) 216
WECOBIS (2013b)
55%
31%
5%
6%
0,4%
4%
Mineralwolle
EPS-Hartschaum
PUR-Hartschaum
XPS-Extruderschaum
Dämmende Leichtbauplatten
Nachwachsende Rohstoffe
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
68
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.
Wettbewerbsumfeld 6.3.3.
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
Saint-Gobain Weber GmbH/Isover 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
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 EPS-
Dämmstoffen. 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 Sanierungs-
und 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
Deutsche Energie-Agentur (2011) 218
Expertengespräch 219
Enbausa (2010)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
69
Entwicklungstrends 6.3.4.
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.
Spezifische Besonderheiten 6.3.5.
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) 221
Baulinks (2010) 222
Industrieverband Hartschaum (2011) 223
Enbausa (2010) 224
Baumemotion (2011) 225
Expertengespräch
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
70
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
Commerzbank (2012) 227
Commerzbank (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
71
7. Energietransport und -speicherung
7.1. SMART GRIDS (INTELLIGENTE NETZE)
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 7.1.1.
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 Smart-
Grids-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
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2013f) 229
Fraunhofer - Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK (2012) 230
Fraunhofer - Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
72
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.
Potenzial / Marktgröße 7.1.2.
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. Maschinen-
und 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) 232
trend:research (2012) 233
trend:rsearch (2010) 234
trend:research (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
73
Abbildung 25: Smart Meter - Absatz bis 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.
Wettbewerbsumfeld 7.1.3.
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)
20.000 19.800
37.500
50.150
82.720
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
2013 2014 2015 2016 2017
Smart Meter Hardware in 1.000 €
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
74
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.
Entwicklungstrends 7.1.4.
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
75
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
Spezifische Besonderheiten 7.1.5.
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 7.2.1.
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
Clean Energy Project (2012) 237
BDEW Bundesverband für Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2013) 238
Die Brennstoffzelle (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
76
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 Mikro-
Brennstoffzellen-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) 240
Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2011) 241
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
77
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
Potenzial / Marktgröße 7.2.2.
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) 253
Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2009b) 254
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
78
Abbildung 26: Prognose des Weltmarktes für Brennstoffzellen [2017]
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
Deutsche Mittelstandsnachrichten (2011) 261
Integrityexports (2011)
Stationäre Anwendunge
43%
Spezielle Anwendungen38%
Fahrzeuge16%
Militärische Anwendung3%
Gesamtvolumen: 8,6 Mrd. US$
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
79
Abbildung 27: Anteil des globalen Umsatzes auf dem Brennstoffzellenmarkt
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) 263
Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (2009a) 264
Navigant Research (2012) 265
Energieportal24 (2012) 266
Institut für Energie- und Umweltforschung (2012)
Deutschland60%
Europa (ohne Deutschland)12%
Nord Amerika15%
Asien11%
Sonstige2%
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
80
Abbildung 28: Entwicklung der jährlichen Stückzahlen von Brennstoffzellensystemen für Spezielle Anwendungen
Quelle : Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013b)
Wettbewerbsumfeld 7.2.3.
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. MITARBEITER
267
Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2011) 268
Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2010) 269
Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2012) 270
Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013b) Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau, (2012)
4.000
14.000
100.000
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
2012 2015 2020
AnzahlBrennstoffzellensysteme
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
81
EURO
Truma GmbH & Co. KG 172 600
SFC ENERGY AG 31 189
Elcore GmbH 8 60
Ceramic Fuel Cells Ltd. 5 159
Quelle: Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2012); Hoppenstedt (2013); Unternehmenswebsite
Entwicklungstrends 7.2.4.
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 Wasserstoff-
Druckspeichern. 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
Institut für Energie und Umweltforschung (2007) 272
Nationale Organisation für Wasserstoff und Brennstoffzellen (2012) 273
Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (2013b)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
82
Hersteller und Energieversorgungsunternehme daher wichtig, die vorhandenen Informationen richtig einzuschätzen um
nachhaltig am Markt erfolgreich zu bestehen.274
Spezifische Besonderheiten 7.2.5.
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 7.3.1.
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 CO2-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
83
Abbildung 29: Anteile der Energieträger an der Bruttostromerzeugung in Deutschland (2002 und 2012)
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 276
DB Research (2012) 277
Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 278
Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 279
DB Research (2012)
26,9% 25,7%
28,1%
16,1%
22,9%
19,1%
9,6%
11,3%
2,7%
7,4%
4,0%
3,4%
0,8%
5,8%
4,5%
5,0% 6,7%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2002 2012
Übrige Energieträger
Photovoltaik
Biomasse
Wasserkraft
Windkraft
Erdgas
Steinkohle
Kernenergie
Braunkohle
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
84
Abbildung 30: Strom aus Wind und Solar in Deutschland über das Jahr 2012 (in GWh)
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 281
DB Research (2012) 282
Expertengespräch 283
Roland Berger (2012a)
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
Wind
Solar
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
85
Potenzial / Marktgröße 7.3.2.
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 STROMGESTEHUNGS-
KOSTEN
Pumpspeicher 75%
(gleichbleibend)
10,3 ct/kWh
(leicht fallend)
Lithium-Ionen-
Akkumulatoren
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) 285
DB Research (2012) 286
DB Research (2012) 287
DB Research (2012) 288
DB Research (2012) 289
DB Research (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
86
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.
Wettbewerbsumfeld 7.3.3.
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
Entwicklungstrends 7.3.4.
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 291
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011g) 292
Bundesministerium für Bildung und Forschung (2011b) 293
Expertengespräch 294
DB Research (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
87
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
Spezifische Besonderheiten 7.3.5.
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) 296
Roland Berger (2012a) 297
Roland Berger (2012a) 298
Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 299
Agentur für Erneuerbare Energien (2012d) 300
Expertengespräch 301
Expertengespräch 302
Expertengespräch
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
88
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 7.4.1.
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
Bundesregierung (2012) 304
3sat (2010) 305
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
89
Abbildung 31: Länge des deutschen Stromnetzes nach Leitungen
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 Netz-
Optimierung 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)
35 77
479
1.123
Höchstspannung in Tsd. km
Hochspannung in Tsd. km
Mittelspannung in Tsd. km
Niederspannung in Tsd. km
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
90
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
Potenzial / Marktgröße 7.4.2.
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
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)
2,7
4,0
3,6
3,0
2,4
2,2
1,7
2,0
2,4
3,1
3,6
-
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011
Investitionen in Mrd. Euro
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
91
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.
Wettbewerbsumfeld 7.4.3.
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.
Entwicklungstrends 7.4.4.
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
Bundesverband deutscher Energiewirtschaft (2013) 309
Die Welt (2012b) 310
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
92
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
Spezifische Besonderheiten 7.4.5.
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
Statista (2013f) 312
Energie Control GmbH Wien (2007) 313
Deutsche Bahn Energy (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
93
8. Luft und Boden
8.1. EMISSIONSKONTROLLE, -MESSUNG
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 8.1.1.
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 Industrie-
und 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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
94
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 Treibhaus-
potenzial (GWP)
Anteil an den vom Menschen
verursachten
Treibhausgasemissionen
Kohlenstoffdioxid (CO2) 1 76,7%
Methan (CH4) 21 14,3%
Distickstoffoxid (N2O) 310 7,9%
Schwefelhexafluorid (SF6)
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs)
Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (diverse, CHFxCly) u.a.
bis 23.900 1,1%
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. 322
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.
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
95
Potenzial / Marktgröße 8.1.2.
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
Wettbewerbsumfeld 8.1.3.
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
Spezifische Besonderheiten 8.1.4.
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) 329
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.
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
96
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
Quellen: Statista (2013b)
8.2. CO2-AUSSTOß
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 8.2.1.
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) 337
Statista (2013e) 338
Siehe Treibhauspotenzial in Abschnitt 8.1: Emissionskontrolle und -messung
49%
49%
42%
33%
27%
23%
18%
15%
10%
9%
4%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Luftverschmutzung
Erderwärmung / Klimawandel
Übermäßige Verpackung von Verbrauchsgütern
Abfallprodukte
Emissionen
Wasserverschmutzung
Artenschutz
Abholzung
Abreicherung von Bodenschätzen
Mangelhafte Trinkwasserqualität
Bodenerosionen
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
97
Abbildung 34: Kohlendioxid (CO2) Emissionen nach Hauptverursachern [1990 - 2010]
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) 340
Umweltbundesamt (2012c) 341
Zu dieser Kategorie gehören Heizgeräte, aber auch beispielsweise Küchengeräte 342
Umweltbundesamt (2012a)
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
1.400.000
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]
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
98
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]
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 EU-
weite 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) 344
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)
Energiewirtschaft41%
Verarbeitendes Gewerbe17%
Verkehr15%
Haushalte und Kleinverbraucher
20%
Industrieprozesse6%
Sonstige1%
1990Gesamtemission: 1.042.161 [Tsd. T]
Energiewirtschaft43%
Verarbeitendes Gewerbe14%
Verkehr19%
Haushalte und Kleinverbraucher
18%
Industrieprozesse6%
Sonstige0,5%
2010Gesamtemission: 818.962 [Tsd. T]
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
99
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
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
Umweltbundesamt (2013) 352
ag-energiebilanzen (2013)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0
100
200
300
400
500
600
[g/kWh][Mio. t | TWh]
CO2 Emission der Stromerzeugung [Mio. t] Stromverbrauch [TWh]
CO2 - Emissionsfaktor Strommix [g/kwh]
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
100
Erneuerbare Energien 3,6% 16,4% 22,1%
Übrige Energieträger 3,5% 4,2% 4,2%
Bruttoerzeugung insgesamt [in Mrd. kWh] 549,9 628,6 617,6
Quelle: ag-energiebilanzen (2013)
Spezifische Besonderheiten 8.2.2.
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 EU-
Kommission 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) 354
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
101
Abbildung 37: Flottenbilanz Deutscher Hersteller: CO2-Ausstoß in g/km [2012]
Quelle: Autobild (2012)
8.3. FILTERTECHNOLOGIEN
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 8.3.1.
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
Siehe Kapitel 8.2: CO2-Ausstoß 362
siehe Kapitel 8.1: Emissionskontrolle -messung
99
142151 151
169
227
0
50
100
150
200
250
Smart VW Audi BMW / Mini Mercedes Porsche
[g / km]
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
102
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 Amin-
Wäscher 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 CO2-
Filtrierung 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) 364
Lemann (2008) 365
Dimensionsloses Maß für die Effizienz der Energieumwandlung. Stellt Nutzen und Aufwand der Umwandlung gegenüber: η = PNutzen / PAufwand 366
Kohle, Gas, Biomasse, Abfall 367
Lemann (2008) 368
Lemann (2008) 369
Siehe Kapitel 5.4: Geothermie
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
103
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.
Spezifische Besonderheiten 8.3.2.
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) 371
Oslo-Paris-Übereinkommen zum Schutz der Nordsee und des Nordatlantiks. 372
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
104
einer ersten kommerziellen Anlage begonnen, welche pro Jahr 5 Mio. Liter Methanol auf CO2 Basis herstellen wird – 2,5% des
isländischen Kraftstoffbedarfs
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
105
9. Wasser und Abwasser
9.1. WASSERAUFBEREITUNG
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 9.1.1.
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 %)
Quelle: Statistisches Bundesamt (2009)
380
Andere Quellen sprechen von 6.000 Unternehmen. 381
Statistisches Bundesamt (2009) 382
Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011)
34,8% 35,1%
12,6%14,0%
1,9% 1,6%0,9%
6,7% 7,2%
25,2%
10,8%
49,2%
0
10
20
30
40
50
60
< 0,1 Mio. m³ 0,1-0,5 Mio. m³ 0,5-1 Mio. m³ 1-5 Mio. m³ 5-10 Mio. m³ > 10 Mio. m³
Anzahl der WVU
Wasseraufkommen
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
106
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) 384
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
107
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)
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.
Potenzial / Marktgröße 9.1.2.
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) 394
Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 395
In Deutschland verfügt jedes an die öffentliche Wasserversorgung angeschlossene Wohngebäude über einen Wasserzähler. 396
Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011)
129
127
128
131
126
125
126
122
123
122 122
120
125
130
135
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Wassergebrauch in Liternpro Einwohner und Tag
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
108
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 Energie-
und 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 %)
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 Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) 398
BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) 399
BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2012a) 400
BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2011)
11,7%
8,1%
4,7% 4,5%
2,7% 2,6%
1,6% 1,5%
0,6% 0,6% 0,6%
2,9%2,3%
1,7%
0,5% 0,5%1,1%
1,6%1,0%
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
109
Wettbewerbsumfeld 9.1.3.
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)
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
UMSATZ IN MIO.
EURO MITARBEITER
KSB Group 2.300 16.200
401
BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2011) 402
EUWID (2011) 403
EUWID (2011) ; Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und Fraunhofer-Institut (2007)
42%
18%
15%
6%
5%
14%
EU 27
Sonstiges Europa
Ost- und Südostasien
Naher und MittlererOstenAfrika
Andere Regionen
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
110
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
Spezifische Besonderheiten 9.1.4.
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-, Grund-
und 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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 9.2.1.
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) 405
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und Fraunhofer-Institut (2007) 406
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
111
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) 412
Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 413
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
112
Abbildung 42: Größenstruktur Betreiber von Abwasserbehandlungsanlagen
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.
5% 4%
39%
52%
68%
9%
20%
3%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
<5.000 5.000-10.000 10.000-100.000 >100.000
Einwohner
Anlagen
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
113
Abbildung 43: Stromverbrauch öffentlicher Abwasserreinigungsanlagen in kWh je Einwohner
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
Potenzial / Marktgröße 9.2.2.
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) 419
Deutschlandfunk (2012) 420
Wirtschaft- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2011) 421
Arbeitsgemeinschaft Trinkwassertalsperren e.V. (2011) 422
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011f)
75
55
44
3532
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Größenklasse1
Größenklasse2
Größenklasse3
Größenklasse4
Größenklasse5
Spezifischer Stromverbrauch[kWh/EW x a]
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
114
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 EU-
Kommunalabwasserrichtlinie 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)
Quelle: Sparkasse (2012)
Wettbewerbsumfeld 9.2.3.
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
Umsatz in Mio. Euro Produkte/ Dienstleistungen
423
WILO (2010) 424
Recyclingportal (2011) 425
Sparkasse (2012) 426
Sparkasse (2012) 427
Sparkasse (2012)
1,2 1,2
1,3
1,4
1,6
1,7
0,6 0,6 0,6
0,7
0,8
0,9
0,6 0,6
0,7
0,7
0,8 0,8
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2005 2006 2007 2008 2009 2010
Gesamt
Kläranlagen
Sammelkanalisation
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
115
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 Wasser, Abwasser, Erdgas
Hamburger Stadtentwässerung AöR 285 1.230 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 %
0 bis 9 Beschäftigte 1.544 75,4 828.851 26,4
10 bis 49 Beschäftigte 413 20,2 642.707 20,5
50 bis 249 Beschäftigte 70 3,4
1.666.323428
53,1
250 und mehr Beschäftigte 21 1,0
Summe 2.048 100 3.137.881 100
Quelle: Sparkasse (2012)
Spezifische Besonderheiten 9.2.4.
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
116
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 9.3.1.
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) 430
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011f) 431
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
117
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
Potenzial / Marktgröße 9.3.2.
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
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
WILO - Abwassertechnik für die Abwasserwirtschaft (2010) 437
Sparkasse (2012) 438
Deutschlandfunk (2012)
8,5
9,89,6
10,5
9,4
10,1
5,24,8 4,9
5,3 5,2 5,1
3,3
5,04,7
5,2
4,2
4,9
0
2
4
6
8
10
12
1991 1995 1998 2001 2004 2007
Zu behandelndeJahresabwassermengeinsgesamt
Schmutzwasser
Fremd- undNiederschlagswasser
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
118
Abbildung 46: In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge nach Verfahren in Mrd. m³
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)
8,50
9,809,60
10,50
9,40
10,10
7,90
9,50 9,50
10,48
9,40
10,09
0,600,30
0,10 0,02 0,00 0,0010
2
4
6
8
10
12
1991 1995 1998 2001 2004 2007
Zu behandelndeJahresabwassermengeinsgesamt
Biologisch behandelteAbwassermenge
In mechanischenKläranlagen behandelteAbwassermenge
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
119
Abbildung 47: Behandelte Abwassermenge der nicht-öffentlichen Abwasserbeseitigung in Mio. m³
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
Wettbewerbsumfeld 9.3.3.
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.
Spezifische Besonderheiten 9.3.4.
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
Verband deutscher Maschinen und Anlagenbau (2012a) 441
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012d)
327
256127
90
300Chemieindustrie
Papier- und Druckgewerbe
Ernährungsindustrie
Metallerzeugung und -bearbeitung
Sonstige
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
120
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 9.4.1.
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
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012d) 443
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012d) 444
Wasser-Wissen-Lexikon (2013); Alfa Laval (2003)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
121
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.
Potenzial / Marktgröße 9.4.2.
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) 446
Roland Berger (2012b) 447
TU Dresden (2011) 448
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011h) 449
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011h) 450
Umweltbundesamt (2011)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
122
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
Wettbewerbsumfeld 9.4.3.
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
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2007) 452
Fraunhofer- Institut für System- und Innovationsforschung (2007)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
123
Spezifische Besonderheiten 9.4.4.
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)
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
Statistisches Bundesamt (2010) 454
IFTAT (2008)
80
90
100
110
120
130
140
No
rdrh
ein
-We
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Ha
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Schle
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Sachsen
Wasserverbrauch nachBundesländern proPerson (l)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
124
10. Mobilität
10.1. ÖFFENTLICHE VERKEHRSSYSTEME
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 10.1.1.
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 Verbrennungs-
und 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) 456
Bayrisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (2010) 457
Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (2012) 458
Verband der Bahnindustrie in Deutschland e.V. (2013)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
125
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 Umwelt-
Plus 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
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.
Potenzial / Marktgröße 10.1.2.
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) 460
Deutsche Bahn AG (2011) 461
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)
13%
32%
22%
9%
2%
22%
Braunkohle
Steinkohle
Kernenergie
Erdgas
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
126
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.
Wettbewerbsumfeld 10.1.3.
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) 468
Bundesministerium der Justiz (2012) 469
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012f) 470
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2011a) 471
Stadtbus (2013) 472
Statistik in Dresden (2012)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
127
Tabelle 24: Eingesetzte Hybridbusse in Deutschland
HERSTELLER BUSTYP HYBRID-
TECHNOLOGIE
ANZAHL IN
DEUTSCHLAND EINSATZGEBIETE
Mercedes-Benz
(EvoBus) Citaro seriell 62
Dortmund, Krefeld und weitere Städte
in NRW, Bremen, Dresden, Hamburg,
Leipzig, Rostock, Stuttgart
Solaris Urbino 18
Hybrid I, II + III parallel 47
Bochum, Düsseldorf, Neuss und
weitere Städte in NRW, Hannover
MAN A37 Hybrid
(Lion’s City) seriell 40
Region Lübeck und Mittelsachsen,
vereinzelte Städte in Sachsen und
NRW
Volvo 7700 Hybrid parallel 33 Dortmund, Frankfurt am Main,
Hamburg, München, Stade
Hess Swiss-
hybrid seriell 32
Region Lübeck, Vereinzelte Städte in
NRW, Dresden, Leipzig
weitere seriell/parallel 8
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
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.
Spezifische Besonderheiten 10.1.4.
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)
0 10 20 30 40 50 60 70
konventioneller Gelenkbus
durchschnittlich Hybridbus
Liter/100 km
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
128
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 10.2.1.
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 (Nord-
und 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) 475
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2010a) 476
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
129
Abbildung 52: Verteilung des Güterverkehrs in Deutschland 2011 (Beförderungsmenge)
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)
VERKEHRSART 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%
Gesamt 1.138.612 100%
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
Kraftfahrtbundesamt (2013b) 482
Amtsblatt der Europäischen Union (2008) 483
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012g)
77,0%
9,0%
7,0%
5,0%
2,0%
0,1%
Straßenverkehr
Eisenbahnverkehr
Seeverkehr
Binnenschifffahrt
Rohrleitungen (Rohöl)
Luftverkehr
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
130
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
Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2012h)
Potenzial / Marktgröße 10.2.2.
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
Statistisches Bundesamt (2012c) 485
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2006)
0
50
100
150
200
250
Berufsverkehr (1-2 Personen/Pkw,70% Auslastung Bus und Bahn)
Freizeitverkehr (3 Personen/Pkw,20% Auslastung Bus und Bahn)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
131
Abbildung 54: Marktgrößenentwicklung Güterverkehr (in Mio. t)
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) 487
Statistisches Bundesamt (2013d) 488
Statistisches Bundesamt (2013e) 489
Umweltbundesamt (2012d) 490
Amtsblatt der Europäischen Union (2009)
2.744 2.767 2.765
2.919
3.0283.078
2.7692.734
2.986
2.891
471 504 518 543 560 562
463502 515 518
304 310 317 346 361 371312
356 375 366
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Straßenverkehrinnländischer Lkw
Seeverkehr
Eisenbahnverkehr
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
132
Abbildung 55: Marktgrößenentwicklung Personenverkehr (in Mrd. Pkm)
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
Wettbewerbsumfeld 10.2.3.
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) 492
Umweltbundesamt (2012d) 493
McKinsey (2013) 494
Expertengespräch
884 888 899 905922
79 82 83 83 8482 80 80 78 7858 61 58 53 55
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1.000
2007 2008 2009 2010 2011
MotorisierterIndividualverkehr
Eisenbahn
ÖffentlicherPersonennahverkehr
Luftverkehr
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
133
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.
Spezifische Besonderheiten 10.2.4.
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
Aktuelle Marktstruktur und -treiber 10.3.1.
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) 496
Hoppenstedt (2013) 497
Hoppenstedt (2013) 498
Airbus Environment (2012) 499
Statistisches Bundesamt (2013h) 500
Statistisches Bundesamt (2011)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
134
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
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 Plug-
In-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 502
Kraftfahrtbundesamt (2013b) 503
Kraftfahrtbundesamt (2013c) 504
Verordnung Nr. 443/2009
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1998 2002 2006 2010 2014 2018
CO2 Emissionen bei PkwNeuzulassungen (g/km)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
135
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
Potenzial / Marktgröße 10.3.2.
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) 506
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)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
136
Abbildung 57: CO2 Emissionen von Pkw (g/km)
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 517
Deutsche Energie-Agentur (2009) 518
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)
0 50 100 150 200
Durchschnitt Neuwagenflotte
Effizienter Diesel
Elektroauto mit Strommix
Elektroauto mit Regenerativstrom
CO2 Emissionen von Pkw (g/km)
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
137
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)
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
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (2011b) 524
Expertengespräch
1.588 2.3074.541
7.114
28.862
37.265
47.642
64.995
30.450
39.572
52.183
72.109
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
2009 2010 2011 2012
BEV
HEV
Gesamt
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
138
Abbildung 59: Prognose Bestandsentwicklung von HEV, PHEV und BEV (in 1.000 Fahrzeugen)
Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2010b)
Wettbewerbsumfeld 10.3.3.
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)
2.110
7.587
12.787
17.844
580
2.748
6.015
10.137
336
1.385
3.622
6.598
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.000
20.000
2020 2030 2040 2050
HEV
PHEV
BEV
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
139
Mitsubishi i-MiEV 96
Chevrolet Volt 25
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.
Spezifische Besonderheiten 10.3.4.
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
140
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
Expertengespräch 528
Expertengespräch
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
141
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
142
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.ag-
energiebilanzen.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-viel-
energie.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.
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
143
Asea Brown Boveri (2009): Fachwissen - IEC 60034-30 Norm zu den Wirkungsgradklassen für
Niederspannungsmotoren.
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Abwasserbehandlung.
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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).
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Umsetzung von Smart Grids in Deutschland.
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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).
DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
144
BSW - Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2013): Statistische Zahlen der deutschen Solarstrombranche
(Photovoltaik).
Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (2013): Statistik Handelsschiffe 2012/2013.
Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (2013): Heizen mit Erneuerbaren Energien [auf www.bafa.de].
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Wohnungssektor – Wie heizen wir morgen.
Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (2011): Energieeinsparverordnung (EnEV) [auf www.bbsr-
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[auf www.bmelv.de].
Bundesministerium der Justiz (2011): Gesetz über die Erhebung von streckenbezogenen Gebühren für die Benutzung
von Bundesautobahnen und Bundesstraßen.
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Luftverunreinigung, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (Bundes-Immissionsschutzgesetz - BimSchG).
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und tiefe Geothermie.
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Herausforderungen [auf www.bmu.de].
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Thermalkraftwerks [auf www.bmu.de].
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Geothermieforschung.
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Verminderung der CO2 – Emissionen von Personenkraftwagen.
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der Wasserkraftnutzung in Deutschland.
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sonstige Neuerungen für erneuerbare Energien [auf www.erneuerbare-energien.de].
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2011b): Das Erneuerbare-Energien-
Wärmegesetz [auf www.bmu.de].
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des Atomgesetzes [auf www.bmu.de].
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klimaeffizienten Optimierung der energetischen Biomassenutzung [auf www.erneuerbare-energien.de].
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DIE DEUTSCHE CLEANTECH-INDUSTRIE
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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
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
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T +41 21 613 35 70
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