Stromerzeugung
Unter Stromerzeugung versteht man die Bereitstellung von elektrischer Energie, um über ein Stromnetz den Strombedarf angeschlossener Geräte zu decken. Physikalisch gesehen ist dies immer eine Umwandlung anderer Energiearten aus verschiedenen Energiequellen in elektrische Energie. Der Großteil der Stromerzeugung geschieht im industriellen Maßstab in Kraftwerken. Die Stromerzeugung beispielsweise in Batterien für transportable Geräte wird in diesem Artikel nicht behandelt.
thumb|Stromerzeugung in Deutschland 1900-2005.
thumb|Strommix in Deutschland
Bedeutung
Elektrische Energie ist der am vielseitigsten verwendbare Energieträger, der sich zudem mit besonders geringen Verlusten in andere Energieformen umwandeln lässt. Sie ist Voraussetzung für jede moderne Industrie und kann nicht durch andere Energieträger ersetzt werden, ohne hohe Verluste in Kauf zu nehmen. Ein Stromausfall bringt erfahrungsgemäß jede Volkswirtschaft zum Erliegen und muss deshalb weitestgehend begrenzt bleiben.
Hauptvorteil ist die Möglichkeit, einen ganzen Erdteil wie Europa mit einem Verbundnetz zu überziehen, in dem der elektrische Strom mit geringen Verlusten verteilt werden kann und sich durch die Vielzahl der verbundenen Kraftwerke die Redundanz und somit die Versorgungssicherheit erhöht.
Hauptnachteil des elektrischen Stromes ist die Tatsache, dass sich – volkswirtschaftlich gesehen – nur verschwindend geringe Energiemengen unmittelbar speichern lassen. Nur durch aufwändige Umwandlung in andere Energieformen, beispielsweise mittels Pumpspeicherkraftwerken, lässt sich vermeiden, dass die erzeugte elektrische Energie in jedem Augenblick exakt mit der verbrauchten Menge übereinstimmen muss.
Elektrische Energie ist die einzig sinnvolle Übertragungsart, die immense Energie eines abgelegenen Wasserfalls, einer Windkraftanlage oder einer kontrollierten Kernspaltung in industrialisierte Gebiete zu transportieren.
Historisches
Der Siegeszug der elektrischen Energieversorgung begann nach 1882Geschichte der Energieversorgung in Deutschland durch die Konstruktion von Kraftwerken mit [[Elektrischer_Generator#Erste_großtechnische_Kraftwerke|elektrischen Generatoren]. Zunächst waren es voneinander unabhängige Insellösungen. Sehr schnell erkannte man die Vorteile von Wechselstrom-betriebenen Stromnetzen, weil diese nicht mehr so stark von der Betriebssicherheit einzelner Kraftwerke abhingen. In Deutschland bildeten sich zwei fast unabhängige Stromnetze:
- Das öffentliche Netz mit 50 Hz und
- das Bahnstromnetz mit 16 2/3 Hz für die damals staatliche Eisenbahn.
Einige Kraftwerke wurden mit getrennten Generatoren ausgestattet und konnten Strom für beide Systeme erzeugen.
Heute ist die Stromerzeugung in Deutschland privatisiert, es gibt 876 Stromversorgerhttp://www.tagesschau.de/wirtschaft/meldung100028.html.
Bruttostromerzeugung nach Energieträgern
Die folgende Tabelle stellt die Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Jahr 2008 verschiedener Länder gegenüber.BP-Review.
| |
Deutschland Schwerpunkt: Kohle |
Frankreich/>Schwerpunkt: Kernenergie6956364[[Norwegen] Schwerpunkt: Wasserkraft |
China Schwerpunkt: Kohle |
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| Energieträger |
Strommenge in TWh |
Anteil in % |
Strommenge in TWh |
Anteil in % |
Strommenge in TWh |
Anteil in % |
Strommenge in TWh |
Anteil in % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kohle | 278,5 | 43,6 % | 19,8 | 3,4 % | 2,2 | 1,5 % | 2785,74 | 78 % |
| Kernenergie | 148,8 | 23,3 % | 440,3 | 72,7 % | 0 | 0 | 82,14 | 2,3 % |
| Erdgas | 83,0 | 13,0 % |
||||||
| Windkraft | 40,2 | 6,3 % | 0 | 0 | 0 | 0 | 13,0 | 0,36 % |
| Mineralölprodukte | 10,5 | 1,6 % |
||||||
| Wasserkraft | 19,6 | 3,1 % | 63,4 | 11 % | 140,5 | 98,5 % | 628,58 | 17,6 % |
| übrige Energieträger | 58,1 | 9,1 % | 50,9 | 8,9 % | 0 | 0 | 62,14 | 1,74 % |
| Summe | 639,1 | 100,0 % | 574,4 | 96 % | 142,7 | 100 % | 3571,46 | 100 % |
Anmerkung: Für die nicht-eingerahmten Felder liegen keine Informationen vor, sie wurden gleich Null gesetzt.
In der folgenden Tabelle ist die Bruttostromerzeugung nach Energieträgern im Jahr 2009 in Deutschland aufgeführt.Bruttostromerzeugung in Deutschland von 1990 bis 2009 nach Energieträgern (AG Energiebilanzen)
| Energieträger |
Strommenge (TWh) |
Anteil |
|---|---|---|
| Braunkohle | 146,5 | 24,6% |
| Kernenergie | 134,5 | 22,6% |
| Steinkohle | 109,0 | 18,3% |
| Erdgas | 77,0 | 12,9% |
| Mineralölprodukte | 12,5 | 2,1% |
| Wasserkraft¹ | 19,0 | 3,2% |
| Windkraft | 37,5 | 6,3% |
| Biomasse | 25,5 | 4,3% |
| Photovoltaik | 6,0 | 1,0% |
| Müllverbrennung¹ | 5,0 | 0,8% |
| Übrige Energieträger | 23,5 | 3,9% |
| Summe | 596,0 | 100,0% |
¹erneuerbarer Anteil
In den meisten Veröffentlichungen wird der regenerative Anteil für das Jahr 2009 mit 16,0 Prozent angegeben. Dieser Wert kommt zustande, wenn der Anteil der Bruttostromerzeugung der regenerativen Energien am Bruttostromverbrauch in Deutschland von 582,0 TWh bestimmt wird. Der Anteil an der gesamten Bruttostromerzeugung ist geringer, da der Stromexportsaldo von Deutschland 14,0 TWh betrug.
Der Preis von elektrischer Energie in Deutschland
Endkosten
Die Strompreise hängen von der Bezugsmenge ab. Industrie-Strompreise für sehr große Mengen sind wohl das beste Maß für die Erzeugerkosten. Sie betrugen 2007 bei einer Mindestabnahme von 70.000 MWh 6,6 ct/kWh, dazu müssen noch 4,5 ct/kWh Steuern und Abgaben addiert werdenhttp://www.ier.uni-stuttgart.de/publikationen/pb_pdf/Voss_Stuttgart_2009_06.pdf Universität Stuttgart. Gesamtpreis 11,1 ct/kWh.
Ein Haushalt mittlerer Größe in Deutschland verbraucht jährlich etwa 3,5 MWh und bezahlt dafür im Jahr 2008 12,98 ct/kWh an den Stromlieferanten. Dazu kommen 8,67 ct/kWh Abgaben und SteuernEuropäische Kommission. Gesamtpreis 21,65 ct/kWh.
Erzeugungskosten
Die in obiger Tabelle angegebenen Preise sind teilweise allerdings nur dürftig belegt und es fehlen deren Berechnungsgrundlagen. So hat beispielsweise ein altes Kraftwerk, welches seine Kapitalkosten bereits amortisiert hat, wesentlich tiefere Stromerzeugungskosten als ein neues Kraftwerk. Zudem sind die Erzeugungskosten auch abhängig davon ob externe Kosten wie Rückbau- und Entsorgungskosten einberechnet werden.
Auch muss berücksichtigt werden, dass die Brennstoffkosten nicht stabil sind und dass die Kapital- und Unterhaltskosten innerhalb eines Kraftwerkstyps variieren.
Bei Biogas BHKW's und Holz Heizkraftwerken sind außerdem dem die "Brennstoff"-Kosten zu 100% auf die erzeugte elektrische Energie umgelegt, wohingegen in der Realität die Abwärme dieser Kraftwerke i.d.R. über Nahwärmesysteme mitgenutzt wird. Unter Berücksichtigung eines Leistungsverhältnis (elektrisch:thermisch) von 50:50 (bei Biogas BHKW) bzw. 20:80 (bei Holz HKW) reduzieren sich die Brennstoffkosten auf 2,5 ... 4 ct/kWhelektr. (Biogas BHKW) bzw. 1,6 ... 2 ct/kWhelektr. (Holz HKW). Eine ähnliche Kalkulation kann natürlich auch bei BHKWs mit anderen Brennstoffen (z.B. Gas oder Öl) angesetzt werden.
Bei Wind und Photovoltaik sind nicht die tatsächlichen Erzeugungskosten angegeben, sondern die Maximaleinspeisevergütungen.
| Kraftwerkstyp | Entgelt in ct/kWh |
|---|---|
| Photovoltaik | align="right"|25,02 - 34,05 |
| Geothermie | align="right"|10,5 - 16 |
| Windkraft an Land | align="right"|5,02 - 9,2 |
| Windkraft off-shore | align="right"|5,5 - 13 |
| Wasserkraft (bis 5 MW) | align="right"|7,65 - 12,67 |
| Wasserkraft (ab 5 MW) | align="right"|3,5 - 7,29 |
| Deponiegas, Klärgas, Grubengas | align="right"|4,16 - 9 |
Da die gesetzlich garantierten Vergütungen von Jahr zu Jahr stufenweise reduziert werden, sind die Werte für 2010 geringer als in obiger Tabelle.
So wird beispielsweise die Degression für Solarstrom im Jahr 2010 zwischen 9% und 11% aufweisen, da der Wachstumskorridor für PV-Anlagen von 1 bis 1,5 GW im Jahr 2009 vermutlich überschritten wurde Photon Magazine survey puts German PV installations as high as 4GW .
Stromhandel in Europa
:→Hauptartikel: Energiemarkt: Stromhandel in Europa
In Europa ist es seit langem üblich, dass elektrische Energie wie jede andere Ware gehandelt wird. Folgen des grenzüberschreitenden Stromhandels zeigten sich an einem Zwischenfall am 28. September 2003: Eine Hochspannungsleitung in den Alpen wurde unterbrochen, was einen Stromausfall in ganz Norditalien zur Folge hatte. Im Regelfall laufen die Verbindungen aber problemlos und dienen auch dazu, die Stromversorgung während der regelmäßigen Abschaltung von Kraftwerken zu Wartungszwecken unterbrechungsfrei zu gewährleisten.
Der Preis von elektrischer Energie in Europa
Die Strompreise in Europa unterscheiden sich erheblich. Spitzenreiter ist Dänemark, gefolgt von Deutschland.
| Staat |
Cent/kWh |
|---|---|
| Belgien | 20,27 |
| Bulgarien | 7,67 |
| Tschechische Rep. | 12,87 |
| Dänemark | 27,10 |
| Deutschland | 21,72 |
| Estland | 8,32 |
| Irland | 19,01 |
| Griechenland | 10,73 |
| Spanien | 14,62 |
| Frankreich | 12,23 |
| Italien | 21,37 |
| Lettland | 9,23 |
| Litauen | 8,63 |
| Luxemburg | 15,74 |
| Ungarn | 15,51 |
| Niederlande | 17,55 |
| Österreich | 17,76 |
| Polen | 12,77 |
| Portugal | 15,03 |
| Rumänien | 10,82 |
| Slowenien | 11,52 |
| Slowakei | 14,21 |
| Finnland | 12,48 |
| Schweden | 17,22 |
| Großbritannien | 15,31 |
Welches Kraftwerk liefert wem Strom?
Grundsätzlich liefert das nächstgelegene Kraftwerk den Großteil der verbrauchten Energie. Bildlich kann man sich das wie eine bergige Landschaft vorstellen: Die Kraftwerke „drücken“ die Bergspitzen nach oben, die Verbraucher (Städte, Industrieanlagen) ziehen nach unten. Energie fließt – genauso wie darüber geschüttetes Wasser – den steilsten Weg bergab und verschwindet dort. In der Physik nennt man das Gradient eines Skalarfeldes. Es wurde noch nie beobachtet, dass Wasser abwechselnd bergauf- und bergab fließt, um in ein ganz bestimmtes Tal zu gelangen. Der Energiefluss verhält sich genauso.
In Zusammenhang mit Ökostrom taucht immer wieder die Frage auf, wie es manche Stromanbieter erreichen, elektrischen Strom von einem ganz bestimmten, oft weit entfernten Kraftwerk zu beziehen. Strombezug aus einem weit entfernten Kraftwerk ist physikalisch nicht möglich, außer man koppelt sich vom öffentlichen Stromnetz ab und legt eine separate Leitung zum gewünschten Kraftwerk. Wichtig ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der Strommarkt eine bilanzielle Trennung zulässt, d.h. ein Verbraucher entnimmt dem Verbundnetz die gleiche Menge Energie, die er bei einem Stromerzeuger eingekauft hat, und die dieser ins Netz einspeist. Physikalisch kommt die elektrische Energie überwiegend aus den nächstgelegenen Kraftwerken, das Tauschgeschäft "Geld gegen Ware" erfolgt über den "Stromsee" des Verbundnetzes mit dem ausgewählten Stromanbieter.
In den Fällen Kassel und Wolfhagen bei Kasselkündigt Eon wäre das das [[Kernkraftwerk Grohnde], lokales MüllheizkraftwerkMHKW Kassel, lokale Fernwärmekraftwerkehttp://www.tfischer.de/candy/archiv/fernwaerme/index.html, lokale BlockheizkraftwerkeBlockheizkraftwerk in Kassel und lokale Photovoltaik-Anlagen. Abhängig von der Leitungsführung könnten auch die weiter entfernten Anlagen Kraftwerk Werdohl-Elverlingsen und Kraftwerk Staudinger Großkrotzenburg geringe Anteile mitliefern. Nur bei Spitzenbedarf schaltet sich das Pumpspeicherkraftwerk Waldeck dazu. Die Wahrscheinlichkeit, dass die elektrische Energie aber physikalisch von schwedischen oder österreichischen Wasserkraftwerken kommt ist geringEnergie: Illusion Ökostrom.91318Siehe auch198543233 [[Erneuerbare Energie]
Literatur
- Ernst Huenges: Energie aus der Tiefe: Geothermische Stromerzeugung. In: Physik in unserer Zeit. 35(6), 2004, ISSN 0031-9252, S. 282–286
Weblinks
Wiktionary|Stromerzeugung
- Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und fossilen Brennstoffen
- bine.info Portal zur Energieforschung: Thema Energieerzeugung
- Daten, Statistiken, Infografiken Agenda 21 Treffpunkt: Stromerzeugung, - verteilung, -verbrauch
- Stromrechner: Berechnung der Umweltbelastung Ihres Strommixes
Einzelnachweise
Kategorie:Energiewirtschaft
Kategorie:Elektrische Energie
Kategorie:Kraftwerkstechnik
af:Kragopwekking
ar:توليد الكهرباء
Electricity generation
es:Generación de energía eléctrica
fa:تولید انرژی الکتریکی
fi:Sähköntuotanto
Production d'électricité
he:ייצור חשמל
hi:विद्युत उत्पादन
it:Produzione di energia elettrica
ja:発電
ko:발전 (전기)
ml:വൈദ്യുതോൽപ്പാദനം
ms:Penjanaan elektrik
pt:Geração de eletricidade
ru:Генерация электроэнергии
simple:Electricity generation
sv:Elproduktion
ta:மின் உற்பத்தி
vi:Sản xuất điện năng
wa:Produjhaedje di corant
zh:發電方式
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