Diplomarbeit Das GComfoäkraftwerk regenerativen im St rn Ein Vergleich mit konventionellen Kohlekraftwerken von Sascha Sander März 2009 Fachbereich 2 Bauingenieurwesen Erstgutachter Prof. Dr. Karl Focke Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Universitv of Applied Sciences
Inhaltsverzeichnis AUFGABENSTELLUNG III INHALTSVERZEICHNIS IV DANKSAGUNG VIII 1 THEMA UND PROBLEMZUSAMMENHANG 9 2 GRUNDLAGEN DER REGENERATIVEN ENERGIEQUELLEN 11 r 2.1. ENERGIEQUELLEN DES KOMBIKRAFTWERKS 12 2.1.1 PHOTOVOLTAIK 12 2.1.2 WINDENERGIE 15 2.1.3 WASSERKRAFT 19 2.1.4 BIOGAS 23 2.2 DAS REGENERATIVE KOMBIKRAFTWERK 28 2.2.1 FUNKTIONSPRINZIP 28 2.2.2 ANLAGENKOMPONENTEN DES KOMBIKRAFTWERKS 29 3 KRITERIEN DER REALISIERUNG 32 3.1 ÖKONOMISCHE KRITERIEN 32 3.1.1 VERSORGUNGSSICHERHEIT 33 Rohstoffe 33 Preisentwicklung 34 Importabhängigkeit 35 Kraftwerkskapazitäten 36 3.1.2 KOSTEN UND PREISE 40 Steuern und Abgaben 40 Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) 41 Emmissionsrechtehandel 42 Carbon Capture and Storage (CCS) 43 * Differenzkosten 48 Externe Kosten 49 3.1.3 ARBEITSMARKTEFFEKTE 51 3.2 ÖKOLOGISCHE KRITERIEN 55 Emissionen 55 Kohlendioxidemissionen (CO 2 ) 55 3.2.1 KRAFTWERKE MIT FOSSILEN BRENNSTOFFEN 57 3.2.2 KRAFTWERKE DER ERNEUERBAREN ENERGIEN 60 60 IV
Windenergieaniagen Wasserkraftanlagen 62 64 65 KOSTEN DES KOMBIKRAFTWERKS 4.1 BAUKOSTEN 4.1.1 PHOTOVOLTAIKANLAGEN Vorbetrachtungen Bauteile und ausgewählte Kostengruppen von Fneiflächenanlagen (PV-Kraftwerke) 4.1.2 WINDENERGIEANLAGEN Vorbetrachtungen Bauteile und ausgewählte Kostengruppen von WEA im Kombikraftwerk en WEA 4.1.3 PUMPSPEICHERKRAFTWERKE Vorbetrachtungen PSW/Wasserkraftanlagen Bauteile und ausgewählte Kostengruppen von Anmerkungen zur DIN 276 en 4.1.4 BIOGASANLAGEN Bauteile und ausgewählte Kostengruppen von 4.2 NUTZUNGSKOSTEN 4.2.1 KAPITALKOSTEN 4.2.2 VERWALTUNGSKOSTEN (Wasserkraftanlagen) Biögasanlagen 4.2.3 BETRIEBSKOSTEN 71 71 74 75 75 76 79 80 81 81 82 83 84 86 86 87 89 89 92 93 V
4.2.4 INSTANDSETZUNGSKOSTEN 95 KOSTEN EINES KOHLEKRAFTWERKS 5.1 BAUKOSTEN Vorbetrachtungen zum Bau von Kohlekraftwerken Bauteile und ausgewählte Kostengruppen von Kohlekraftwerken r 5.2 NUTZUNGSKOSTEN 5.2.1 KAPITALKOSTEN 5.2.2 VERWALTUNGSKOSTEN 5.2.3 BETRIEBSKOSTEN 5.2.4 INSTANDSETZUNGSKOSTEN 6 WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG 97 98 98 99 99 100 101!' i ; i, Stromgestehungskosten 101 6.1 6.2 6.3 6.4 i 6.5 PHOTOVOLTAIKANLAGEN 101 Erlöse bei PV-Anlagen 101 Berechnung der Stromgestehungskosten bei PV-Anlagen allgemein 102 Spezifischen Stromgestehungskosten der PV-Anlagen des Kombikraftwerks 103 WINDENERGIEANLAGEN 105 Berechnung der WEA-Einspeisevergütung nach dem EEG (2009) 105 Erlöse der WEA 106 Berechnung der spezifischen Stromgestehungskosten der WEA 106 WASSERKRAFTANLAGEN (PSW) 107 Spezifische Stromgestehungskosten Wasserkraftanlagen 107 BIOGASANLAGEN 109 Spezifischen Stromgestehungskosten einer Biogasanlage (100 % Gülle) 109 Spezifischen Stromgestehungskosten einer Biogasanlage (30 % NawaRo/Gülle) 110 Berechnung der Biogas-Einspeisevergütung nach dem EEG (2009) 111 Spezifische Stromgestehungskosten der des Kombikraftwerks 111 KOHLEKRAFTWERKE Spezifische Stromgestehungskosten Strompreisgestehung bei 100 % Zuteilung von Emissions-Zertifikaten (Scenario I) 113 Strompreisgestehung bei 100 % Auktionierung von Emissions-Zertifikaten (Scenario II) Strompreisgestehung mit CCS-Technologie und Vollauktionierung (Scenario III) 115 112 112 114 VI
6.6 ERGEBNISÜBERSICHT Spezifische Investitionskosten Stromgestehungspreise FAZIT 117 8 LITERATURVERZEICHNIS 119 ANHANG 122 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 ABKÜRZUNGEN GLOSSAR EINHEITEN TABELLEN DIAGRAMME & GRAFIKEN VERGÜTUNGSSÄTZE NACH EEG 2009 VERZEICHNISSE Abbildungsverzeichnis Tabellen 122 124 126 127 129 134 138 138 140 EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG ZUR DIPLOMARBEIT 143 VII