Kurzfassung
Offshore-Windenergie -
eine Investitionsfalle ?
Dr. Gustav W. Sauer,
Dipl.Volkswirt, Dipl.Ing. Lothar Schedereit
Abstract:
Alsbald soll die Nutzung über große Windenergieanlagen (WEAn) der Leistung bis 5 MW in den offshore-Bereich (>15 km) vordringen. Diese Option wird heute in der Windgemeinde voluntativ bejubelt und für das Akteursmilieu gutachterlich orchestriert. In diesem Konzert beschränkt sich FICHTNER allein auf geplante Wartungszyklen [1]. Werden indes ungeplante Ausfälle - wie sonst üblich probabilistisch - berücksichtigt, verfehlt die Windnutzung im offshore-Bereich gänzlich die Wirtschaftlichkeit. Damit zeichnet sich am Horizont bereits ein Investitionsgrab ab.
Im Windschatten des Windenergie-Ausbaupotenzials, zuletzt im Jahre 2001 mit allein 17,5 TWh, werden prohibitive Sachverhalte mehr und mehr übersehen. So wird bei der Abschätzung zur Wirtschaftlichkeit von anlagenintrinsischen und -transzendentalen Parametern in der FICHTNER-Studie eine Annahme des Institutes für Windenergie, TU Delft/NL, "einer Betriebszeit zwischen zwei störungsbedingten Wartungen von ca. 18 Monaten" einfach - ungeprüft - übernommen und ebenso bei der geplanten Wartung, dass "ausgehend von einem 12-monatigen Wartungsintervall und einer Anlagenzahl von 100 Maschinen im Windpark in der Sommersaison von Mai bis Ende August jeden Tag eine Maschine gewartet werden muss [2]." Warum sich in Wirklichkeit aber die WEAn daran halten sollen, bleibt unerfindlich.
SAUER und SCHEDEREIT zeigen nun, anhand der Probabilistik für ungeplante Ausfälle, dass diese den Wartungsaufwand entscheidend beeinflusst. Bei gleichen Windenergieanlagen (WEA) reduziert sich die Probabilistik auf die bekannte Binomialentwicklung:
1 = (q + p)N = Si=0 {N; i} qN-i pi
Pi = {N; i} qN-i pi
mit q und p als Wahrscheinlichkeiten für Verfügbarkeit und Ausfälle sowie Pi als Perzentilen. Entsprechend ergibt sich Strommenge entweder zu S=NxLxTW xq oder aufgeschlüsselt über die Summe von Si = Pi (N-i) L TW (L: Leistung; TW als Windverfügbarkeit). Faltet man dieses Perzentile nun mit TW ergeben sich sog. Ausfallszeiten Ti für i zeitgleiche Ausfälle. Mithin liegt auf der Hand, dass bei hohen Anlagenzahlen die Stromanteile aus gleichzeitig am Netz befindlichen WEAn drastisch abnimmt ( z.B.: q=0,95 und
100 WEAn : q100=0,006 oder bei TW=4000 h lediglich 24 h).
Um die ungeplanten Ausfälle im Einfluss der Stromgestehungskosten abzubilden, ist zunächst der Kalkulationsansatz FICHTNER's nachgebildet worden. Dort wurde die sog. "Dynamische Kapitalwertmethode" [3] angewendet, die allerdings eher "statisch" anzusehen ist, als sei keine unterschiedlichen Kostensteigerungsstrukturen der Kostenarten und keine Abschreibungsarten berücksichtigen, keine Ertragssteuern berechnen sowie auch keine Gemischtfinanzierung richtig aufnehmen kann.
Eigene Rechnungen (RENORGA), bei korrekter Berücksichtigung der Kapitalkosten, lassen die Stromgestehungskosten im Fall des Windparks 450 MW (Nordsee) bereits um 2,2 Pf/kWh höher ausfallen. Damit steigen die von FICHTNER "statisch" errechneten 14,5 Pf/kWh auf 16,7 Pf/kWh. Die bei FICHTNER ausgewiesene Eigenkapitalrendite sinkt von 10,7% bereits deutlich auf lediglich 4% ab.
Berechnet man darüber hinaus die Ausfallsprobabilistik (Windpark 90 MW, 18 WEAn, q=0,95), erstrecken sich die 18 Einzelausfälle überlappungsfrei über 1505 h, die 153 Doppelausfälle über 640 h und die 816 Trippelausfälle auf 189 h etc. Mithin verbleibt, je mehr gleichzeitige Ausfälle, immer weniger Zeit, diese zu beheben. Und der betrachtete 90 MW-Windpark kann nur dann hPark=90% erreichen, wenn alle Einzel- und Paarausfälle, zzgl. Trippelausfälle (anteilig) behoben werden. Gemäß FICHTNER ergeben sich Wartungskosten pro Schiff und Team von 0,89 Pf/kWh. Selbst wenn nur hPark=90% angesetzt wird, müssten 116 der 153 Paarausfälle behoben werden. Schon bei den Einzel- und Paarausfällen (i<N) steigt also der Schiff-Team-Bedarf überproportional an. Mithin erweist sich der lineare Wartungsansatz FICHTNER's als unzulässig. Je höher außerdem die Anlagenzahl und Leistung, desto mehr verschärft sich das Wartungsproblem. Dies kann auch nicht durch eine Kontigentierung auf 5X90 MW umgangen werden. Die Instandsetzungen der ungeplanten Ausfälle stehen außerdem stets unter dem Zeitdruck eines ggfs. erforderlichen Tageslichtbedarfs und der Zugänglichkeit, wenn mehr als 3 m Seegang herrscht.
Nach alledem werden bei einem 90 MW-Windpark mit 18 WEAn stets zusätzliche Kosten von mindestens fünf Schiff-Teamjahren zu Buche schlagen, d.h. zzgl. 4,55 Pf/kWh. Die Stromgestehungskosten erhöhen sich auf mehr als 21 Pf/kWh. Ergebnis ist eine negative Eigenkapitalrendite von 5,5% p.a. Es liegt also bereits eine Kapitalvernichtung vor. Trotz dieser Verfügbarkeitsfalle werden dennoch ungebrochen Investoren für offshore-Parks beworben.
Ungeachtet dessen muss FICHTNER aber zugute gehalten werden, bereits deutlich auf erhebliche netztechnische Probleme hingewiesen zu haben, was für sich allein die offshore-Option schon in Frage stellt. Denn die Einbindung bis auf das 380 kV-Verbundnetz kann bekanntermaßen ernste Instabilitäten verursachen [4]. Solche Netzinstabilitäten werden zurzeit -noch!- von den Generatorläufern (>800 MW) der Kernkraftwerke in Norddeutschland "glattgebügelt". Somit sind Kern- und Windenergie zwar verheimlichte, unterdessen aber umso innigere "Schwestern im Netz". Und im Windschatten der Kernenergieabwicklung werden noch vor dem Jahr 2010 ausschließlich fossil befeuerte Kraftwerke erforderlich. Das privatinvestitionsgestützte Faszinosum "Windenergie" führt obendrein noch die Klimaziele ad absurdum.
Schließlich verweisen SAUER / SCHEDEREIT noch auf neuere Technologieansätze, die - gleichviel fossil - erstmals die Möglichkeit aufzeigen, den Kondensator so einzustellen, dass hel-netto³=60% erhalten bleibt, aber CO2 flüssig anfällt [5]. Letzteres ließe vglw. die Entscheidung über das Handling des CO2 noch offen, ohne wie bisher CO2 gleich und nichtrückholbar in das Treibhaus Erde abzuleiten.
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1 FICHTNER unter Mitwirkung des Deutschen Windenergie-Instituts (DEWI): Von Onshore zu Offshore - Randbedingungen für eine ökonomische und ökologische Nutzung von Offshore-Windenergieanlagen in Deutschland - Endbericht, i.A. VDMA-Fachverband Kraftmaschinen, Frankfurt/Main, August 2001.
2 ausreichend FISCHER-KOLLEG: Das Abiturwissen - Mathematik, ftb-4541, Frankfurt/Main 1987, S. 370; weiterführend "Bool'sche Algebra", SMIDT: Reaktortechnik, Bd. 2, wissenschaft + technik, Braun Karlsruhe 1976, S. 233 ff.
3 Die Kapitalwertmethode gilt auch als "Ingenieur-Methode". Diese liefert bei wenig komplexen Anlagen zwar gute Orientierungswerte, der Begriff "Dynamische Kapitalwertmethode" stammt jedoch aus der Zeit vor 1900 n.Chr., als zur Kalkulation lediglich Papier und Bleistift verfügbar waren. Während bei FICHTNER die Betriebskosten gut aufgeschlüsselt sind, bleibt die Berechnung der Kapitalkosten weitgehend im Dunkeln.
4 F&D fordern deshalb zurecht Lastabwurfzeiten von <0,2 Sekunden; aktuell bestätigt von E.ON-Netz/Lehrte, ZfK, 5/2002, S. 17, als Stabilitätsprobleme auftreten, wenn Lastwechsel bei entsprechenden Windprofilen auftreten und wieder wegfallen und es an Blindleistung fehlt. Dies ist bislang als Risikobeitrag bei Sensitivitätsanalysen zu Stromgestehungskosten und in der Bewertung des Investitionsrisikos außer Acht gelassen worden..
5 JERICHA et al.(TU Graz), BWK, 10/1998, S. 30, die ein fortgeschrittenes Turbinendesign (GRAZ-CYCLE) mit h(el-netto)³60% vorstellen, das die Luftzerlegung mit 9% aus dem Bruttowirkungsgrad abzweigt; dsgl. JERICHA & NEUMAYER, 2000-GT-172, Proc. Intern. Gas Turbine & Aeroengine Congress, Munich, May 8-11 2000; JERICHA, LUKASSER & GATTERBAUER: VDI-Berichte 1566, S. 177-185; JERICHA & GÖTTLICH, GT-2002-30118, accepted paper, ASME-Proceedings, TURBO EXPO 2002, Amsterdam, June 3-6 2002.
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Die Langfassung befindet sich in der Fachzeitschrift "Immissionsschutz 2-2002" herausgegeben vom Erich Schmidt Verlag, Berlin, Juni 2002, Seite 61 ff
Anschrift der Verfasser:
Gustav W. Sauer
Dorfstr. 28
24113 Molfsee
e-Post: GustavWSauer@aol.com
Lothar Schedereit
RENORGA Beratungsgesellschaft für rationelle Energieverwendung,
Organisation und Innovation mbH & Co.
Käkenflur 14 a
22419 Hamburg
e-Post: lothar.schedereit@renorga.de
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Nachdem die Expertise in der Zeitschrift Immissionsschutz erschienen war, griff das Flensburger Tageblatt das Thema auf unter der Schlagzeile:
"Unwirtschaftlich: Die Entzauberung der Offshore-Windparks" mehr . . . . .
Dieser Artikel erschien auch in den Tageszeitungen:
Schleswig-Holsteinische Landeszeitung, Schleswiger Nachrichten, Schlei-Bote, Nordfriesland Tageblatt, Sylter Rundschau, Der Insel-Bote, Husumer Nachrichten, Hosteinischer Courier, Norddeutsche Rundschau, Wilstersche Zeitung, Dithmarscher Rundschau, Brunsbüttler Rundschau, Marner Zeitung, Ostholsteinischer Anzeiger, Stormarner Tageblatt, Ostfriesen Zeitung, Kieler Nachrichten
Die bundesweiten Leserreaktionen waren fast ausschliesslich positiv, nur der Verbandsvorsitzende des Wirtschaftsverbandes Windkraftwerke e.V. äußerte sich maßlos empört und drohte den Autoren SAUER/SCHEDEREIT mit Schadensersatzforderungen! mehr . . . . .
Am 8. Juli 02 griffen die Bremer Nachrichten das Thema auf und titelten auf der ersten Seite:
"Investitions-Ruinen auf See"
Energie-Experten kritisieren geplante Offshore-Windparks als unwirtschaftlich
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In der gleichen Ausgabe der Bremer Nachrichten wurde auf Seite 2 das Thema vertieft:
"Jahreszeiten, Tide und Wetter . . . "
Macht der hohe Wartungsaufwand Offshore-Windparks zum Risiko für Anleger?
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Und in der Kommentarspalte der Bremer Nachrichten war zu lesen:
"Zeit zur Behutsamkeit"
. . . . . Es ist an der Zeit, die ganze Sache mal etwas behutsamer anzugehen. Die jetzt bekannt gewordene Studie der beiden norddeutschen Energie-Fachleute, die den aktuellen Offshore-Plänen in Nord- und Ostsee unterstellen, sie seien weder wirtschaftlich tragfähig noch energiepolitisch sinnvoll, sollte Anlass genug sein.
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Auf die Veröffentlichungen in der Tagespresse reagierte ein schleswig-holsteinischer Windanlagenhersteller empört und bezichtigte einen Autor der "falschen Aussagen", die einem sogenannten "Energieexperten, wie Ihnen, nicht passieren sollten." Daher verlange man "dringend notwendig" einen Gesprächstermin.
Weiter nichts in dem Neunzeiler, keine inhaltlichen Vorbehalte, keine Argumentation.
Dafür ging der Brief gleichzeitig an zwei Minister und zwei Staatssekretäre der Landesregierung zur "Kenntnisnahme".
Das ist als Versuch zu werten, unbequeme wissenschaftliche Aussagen beamtenrechtlich sanktionieren lassen zu wollen.
Auf der Titelseite publizieren die VDI nachrichten vom 9.08.02 die Schlagzeile:
"Am Boom der Windkraft kommen Zweifel auf"
Freunde der Windkraft haben Grund zur Freude. Die Branche boomt in Deutschland. Windmüller profitieren von gesetzlichen Vergütungen ihres Stromes. An den hohen Kosten entzündet sich allerdings auch Kritik. Und Experten glauben, künftige Anlagen auf hoher See seien unwirtschaftlich.
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In der Rubrik TECHNIK & WIRTSCHAFT der gleichen Ausgabe der VDI nachrichten vom 9.08.02 ist zu lesen:
"In rauer See"
An Rentabilität von Offshore-Windparks gibt es Zweifel
mehr . . . . .
Wer meint, dass die Investitionskosten für Offshore-WEAn mit ca. 3.900 DM je kWel (nach Fichtner) schon ziemlich hoch liegen, der darf sich demnächst auf diesen Seiten einen Fall von Wärmedämmung ansehen, in dem eine Wohnungsbaugesellschaft über 15.000 DM je kWth ausgegeben hat und sich die Kosten mit 11% jährlich über die Miete zurückholen wollte.
Verdämmt in alle Ewigkeit !
Wärmedämmung an Gebäuden zu jedem Preis und ohne Erfolgskontrolle. Mieter zahlten eine Mieterhöhung, die doppelt so hoch war, wie die ursprünglichen gesamten Heizkosten und in 13-facher Höhe der Heizkosteneinsparung.
Wärmedämmung - eine Modernisierungsfalle ?
