BR REN 98.r8.korr - Nordrhein-Westfalen direkt

Zukunftsenergien aus
Nordrhein-Westfalen
1998

Nordrhein-Westfalen ist das Energieland
und auch das Energietechnologieland Nr. 1
in der Bundesrepublik. Das wollen und werden
wir auch in Zukunft bleiben. Ein großer
Teil der industriellen Arbeitsplätze in unserem
Land hängt davon ab, daß hier Energie
sicher, preiswert und umweltfreundlich
erzeugt und sparsam und rationell eingesetzt
wird.
Die Landesregierung stützt und stärkt diese
Entwicklung, insbesondere durch das REN-
Programm, mit dem das Energiesparen, die
rationelle Energieverwendung und die Nutzung
unerschöpflicher Energiequellen gefördert
werden. Mit unserer Landesinitiative
Zukunftsenergien fördern wir Systeme,
Produkte und Dienstleistungen moderner
Energietechnik, die national und international
vermarktet werden können. Dadurch
wollen wir dazu beitragen, daß unser Land
seine Spitzenposition im Bereich der Energietechnologie
behält und ausbaut und daß
bei uns neue, zukunftsfähige Arbeitsplätze
entstehen können. Zudem ist dies ein Beitrag
zu dem globalen Ziel, klimabeeinflussende
Schadstoffemissionen zu mindern.
Im letzten Jahrzehnt hat die Landesregierung
mehr als 25.000 Projekte landesweit
gefördert, dafür sind unmittelbar knapp 600
Millionen DM an Landesmitteln eingesetzt
Foto: Frank Ossenbrink
Wolfgang Clement, Wirtschaftsminister NRW
3
Vorwort
worden, die zu Investitionen in Höhe von
rund 3,5 Milliarden DM geführt haben.
Mit diesen Anreizen und mit Beratungsund
Schulungsprogrammen für alle im Energiebereich
beteiligten Zielgruppen konnten
innovative Produkte entwickelt und in den
Märkten plaziert werden.
Mit der Entscheidung für den Bau der Solarfabrik
Gelsenkirchen haben Pilkington
Solar International und die Deutsche Shell
Solar mit Unterstützung von Bund und
Land ein wichtiges Signal gesetzt, Zukunftsenergien
im Technologieland NRW zu entwickeln
und für die Weltmärkte innovative
Produkte herzustellen.
Stärker als zuvor gilt es, das technologische
Know-how unserer Hochschulen zu bündeln
und für Handwerk, Gewerbe und Industrie
zu aktivieren. Die Landesinitiative Zukunftsenergien
leistet dabei eine wichtige Mittlerfunktion.
Schon heute arbeiten rund 2.000
Experten in 13 Arbeitsgruppen zusammen,
das ist wohl ohne Beispiel in der Bundesrepublik.
Ich möchte ausdrücklich dazu aufrufen,
bei dieser Initiative mitzumachen.
Der Report skizziert das im letzten Jahrzehnt
Erreichte und beschreibt realisierte
Projekte.
Nur ein konzentriertes und konzertiertes
Handeln von Wirtschaft, Politik, Wissenschaft
und gesellschaftlich relevanten Gruppen
kann die Energiewirtschaft im liberalisierten
europäischen Markt stärken und
zudem Beschäftigung in unserem Land
sichern.
Wolfgang Clement
Minister für Wirtschaft und Mittelstand,
Technologie und Verkehr des
Landes Nordrhein-Westfalen

Inhalt
Energieland NRW im
nationalen und globalen
Kontext, Daten – Fakten
– Perspektiven
Seite 5–12
Landesinitiative
Zukunftsenergien NRW
Seite 13–14
Landesprogramm „Rationelle
Energieverwendung und
Nutzung unerschöpflicher
Energiequellen“
(REN-Programm)
Zwischenbilanz März 1988
bis Dezember 1997,
Ergebnisse der Projektförderung
und Bewertung
der Technologien
Seite 15–50
Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
sowie der technischen
Entwicklung
Seite 51–77
Wichtige Anschriften
Seite 78
Wärmekarte und
Solarstrahlungs-Karte NRW
Seite 80–81
1
2
3
4
5
6
10 / Nordrhein-Westfalen
16 / Energieberatung • 17 / Technische Entwicklung / Demonstrationsvorhaben
/ Ausbau der Fernwärmeversorgung • 18 / Energiekonzepte
• 19 / Contracting • 20 / Breitenförderung • 21 / Fazit des REN-
Programms • 23 / Rationelle Energieverwendung • 26 / Nutzung
erneuerbarer Energien • 27 / Windenergieanlagen • 32 / Photovoltaik
• 38 / Solarthermie • 42 / Wärmepumpen • 44 / Wasserkraft
• 45 / Biomasse • 47 / Energie- und Umweltbilanzen der REN-Förderung
51 / Auskopplung von Fernwärme aus dem Braunkohlekraftwerk Neurath
• 52 / Heizkraftwerk Minden-Nord • 54 / Kraft-Wärme-Kopplung mit
Gasturbinen nach dem Cheng-Cycle-Prinzip in der Kartonfabrik FS-
Karton, Werk Neuss • 56 / Erdgasexpansion in einer gemeinsam gekapselten
Turbinen-Generatoreinheit unter Verwendung von Magnetlagertechnik
in Verbindung mit BHKW-Anlagen • 58 / Errichtung einer Kraft-
Wärme-Kopplung (KWK)-Papierreststoffverbrennungsanlage zur Dampfund
Stromerzeugung • 60 / Energiegewinnung aus Prozeß-Abwasser
• 61 / Brennstoffzellen • 63 / Die Minimalkostenplanung „Least-costplanning“
(LCP) auf der Nachfrageseite • 64 / Solarer Wohnpark in
Steinfurt-Borghorst • 66 / Windtestfeld Grevenbroich • 67 / Leitprojekt
„Windkraft auf Bergehalden“ • 69 / Biogasanlage nach dem IMK-Verfahren
• 71 / Demonstrations- und Versuchsdach mit Photovoltaik-Dachziegeln
• 72 / Fortbildungsakademie NRW in Herne-Sodingen – Modellprojekt für
die „EXPO 2000“
80 / Wärmekarte • 81 / Solarstrahlungs-Karte
© 1998 Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand,
Technologie und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen
Herausgegeben im April 1998
4

Seit dem 17. Jahrhundert verzehnfachte sich die
Weltbevölkerung von 0,5 auf 5,7 Milliarden Menschen.
Der Energieverbrauch stieg um den Faktor 140 von 100
Mio. t auf 14 Mrd. t Steinkohlen-Einheiten – SKE –/Jahr.
Nach Überzeugung des Weltenergierates (World
Energy Council, WEC) wird der Weltenergiebedarf bis
2020 um weitere 5,5 Mrd. t SKE zunehmen, maßgeblich
beeinflußt durch das Wachstum der Weltbevölkerung
von derzeit jährlich 80 Mio. Menschen.
Das WEC prognostiziert den Anteil der fossilen Energieträger
an der Energieversorgung bis weit in das 21. Jahrhundert
mit ca. 75%. Die erforderlichen Investitionen
zur Deckung der Energienachfrage werden bis 2020 mit
30 Bill. US-$ angegeben.
Weltenergieverbrauch nach Energieträgern
Der Anteil der Energieträger am Weltenergieverbrauch
bis 2020 erfährt nach der Einschätzung des WEC gegenüber
heute keine wesentlichen Änderungen. So soll der
Anteil der „erneuerbaren Energien“ weltweit auch bis
zum Jahr 2020 nur 5% betragen.
5
Energieland NRW im
nationalen und globalen
Kontext
Bevölkerungswachstum
und steigender Energieverbrauch

Energieland NRW im nationalen
und globalen Kontext
Fossile Energieära
als Zwischenspiel der
solaren Zeitalter
Wirtschaftlich gewinnbare Vorräte an fossilen Energieträgern und ihre
statische Reichweite
Nach heutigen Erkenntnissen beträgt die statische Reichweite
an Erdöl noch 40 Jahre, Erdgas wird noch weitere
60 Jahre, Kohle weltweit noch 220 Jahre zur Energieumwandlung
zur Verfügung stehen.
Die prognostizierte exorbitante Entwicklung des weltweiten
Primärenergieverbrauchs muß verantwortliche
Politik schon heute zur Ressourcenschonung veranlassen.
Weltweiter Primärenergieverbrauch
Geschichtlich betrachtet, kann die fossile Energieära
(Nutzung von Kohle, Öl, Erdgas) mit wenigen Jahrhunderten
Dauer als „Wimpernschlag“ in der anthropogenen
Energiegeschichte bezeichnet werden. Die Entwicklung
6

des Weltenergieverbrauchs kann durch aktives Handeln
zu anderen als zu den prognostizierten Ergebnisse führen.
Der 1992 in Rio de Janeiro
auf der Konferenz der Vereinten
Nationen für Umwelt
und Entwicklung
(UNCED-Konferenz) verabschiedete
Aktionsplan
AGENDA 21 beschreibt alle
wesentlichen Felder eines
„sustainable development“.
In Kapitel 4 der Agenda
werden nachhaltige Lebensstile
und Verbrauchsmuster
als Wesensmerkmal
der nachhaltigen Entwicklung
genannt: die Bedürfnisse
der heutigen Generation dürfen nicht auf Kosten
der Bedürfnisse künftiger Generationen befriedigt werden.
Der Imperativ von Rio ist somit die ökologisch
nachhaltige Wirtschaft.
Prinzip 8 der Rio-Deklaration lautet: „Um eine tragfähige
Entwicklung und eine höhere Lebensqualität für alle zu
erreichen, müssen Staaten ihre nichttragfähigen Produktions-
und Konsummuster reduzieren und beenden.“
Diese „Tragfähigkeit“ wird auch gemessen an der Klimaverträglichkeit
der Energieumwandlung, insbesondere in
den Industriestaaten, welche mit einem 25-v.H.-Bevölke-
7
Denkbare Entwicklung des Weltenergieverbrauchs
bis 2060
Rio und das
„Prinzip Hoffnung“

Energieland NRW im nationalen
und globalen Kontext
Stichwort
Treibhauseffekt
„Mehr Zukunft
für die Erde?“
Energieintensität in Deutschland
(in Preisen von 1991)
rungsanteil 80 v.H. des energiebedingten weltweiten
CO 2-Ausstoßes verursachen.
Die durch menschliche Aktivitäten freigesetzten Spurengase
– insbesondere Kohlendioxid (CO 2) – verstärken
den „natürlichen“ Treibhauseffekt in kurzer Zeiteinheit
und in einer Größenordnung, die nach Auffassung der
Mehrzahl von Klimatologen das „Ökosystem Erde“
überfordern kann. Während Klimatologen für den
Primärenergieverbrauch fossiler Energieträger bis zum
Jahr 2050 eine Reduktion um 50% als notwendig erachten,
setzt sich derzeit weltweit keine Reduktion oder Stabilisierung
der CO 2-bedingten Emissionen durch.
Die Trendentwicklung entspricht nicht den Zielen der
von 165 Staaten ratifizierten Klimarahmenkonvention.
Entsprechend der prognostizierten Zunahme des Weltenergieverbrauches
steht zu befürchten, daß sich die
CO 2-Emissionen bis 2050
verdoppeln werden. Der Anteil
Deutschlands am weltweitenPrimärenergieverbrauch
liegt bei 4%. Er entspricht
heute jenem Afrikas.
Die deutsche Energiepolitik
orientiert sich an den Zielen
der Versorgungssicherheit,
der Wirtschaftlichkeit, der
gesellschaftlichen Akzeptanz
und der Umwelt- und Klimaverträglichkeit.
Die Struktur des Energieverbrauchs in Deutschland ist
durch die dominierende Rolle des Mineralöls geprägt, an
zweiter Stelle der deutschen Energieverbrauchsbilanz
steht Erdgas, gefolgt von Steinkohle, Braunkohle, Kernkraft
und Wasserkraft.
Der Energiebedarf wurde 1996 zu 60% durch Importenergien
gedeckt und zu 40% durch heimische Energieträger,
davon entfielen 106 Mio. t SKE � 53% auf Braun- und
Steinkohle.
Die im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums
(BMWi) von der PROGNOS AG erarbeitete Studie
„Die Energiemärkte Deutschlands im zusammenwach-
8

senden Europa – Perspektiven bis zum Jahr 2020“ prognostiziert
eine anhaltende Entkopplung von Energieverbrauch
und Wirtschaftswachstum und nahezu konstante
Anteile des Energiemix.
Der Beitrag der Steinkohle soll danach stabil bleiben, jedoch
bei sinkender Inlandsförderung, kompensiert durch
Steinkohleneinfuhren. Der Braunkohleanteil soll leicht
zurückgehen.
Der Pro-Kopf-Verbrauch an Energie beträgt in Deutschland
6 t SKE gegenüber dem weltweiten Durchschnitt
von 2 t SKE. Gemessen an der Summe der erwirtschafteten
Güter und Dienstleistungen wird die Energie effizient
genutzt: 1996 wurde zur Erstellung von 1.000 DM
realem Bruttoinlandsprodukt nur 163 kg SKE benötigt;
das entspricht der Hälfte des weltweiten Durchschnitts.
9
Energiewirtschaft Deutschland 1996

Energieland NRW im nationalen
und globalen Kontext
Energieland NRW
Strukturwandel und
Beschäftigungsabbau in
„klassischen“ Energiebereichen
Spezifische CO 2-Emissionen
verschiedener Kraftwerkstypen
Nordrhein-Westfalen
Das Energieland Nordrhein-Westfalen ist mit 85 v.H. an
der deutschen Steinkohleförderung und mit 55 v.H. an
der deutschen Braunkohleförderung (1996) beteiligt. Die
Bruttostromerzeugung betrug 1996 in Deutschland 549
TWh und beruhte zu mehr als 50 v.H. auf dem Energieträger
Kohle. Zu einem Drittel wird die deutsche Stromerzeugung
in NRW erstellt, hier jedoch zu 84% auf dem
Einsatzstoff Braun- bzw. Steinkohle basierend.
In der Energiewirtschaft und in energieintensiven Grundstoffindustrien
sind insgesamt rund 900.000 Beschäftigte
tätig, davon 153.000 Personen in der Energiewirtschaft
und 90.000 im Bergbau sowie weitere davon unmittelbar
abhängige Beschäftigte in einer Größenordnung von
91.200 Personen.
Bei dem seit Jahrzehnten im Steinkohlenbergbau ablaufenden
Anpassungsprozeß, der bis 2005 nochmals eine
Halbierung der Beschäftigungszahlen bewirken wird,
wurden bisher konsensuale Lösungen erreicht und eine
„bruchartige“ Entwicklung bei Beschäftigungsabbau und
Umstrukturierung vermieden.
10

Die NRW-Bergbautechnologie hält einen 40-v.H.-Marktanteil
an der weltweiten Bergbautechnik, für die in den
nächsten zwei Jahrzehnten 4.000 Mrd. US-Dollar Investitionsbedarf
besteht.
Strukturmaßnahmen im „klassischen“ Bergbaubereich
haben nicht nur den inländischen Produktionswert von
16,4 Mrd. DM (1996) zu berücksichtigen, es gilt auch,
weltweite Chancen und Perspektiven für Technologie
und Know-how in Form von Produkten und Dienstleistungen
für NRW zu sichern.
Der Strukturwandel bietet zugleich auch ökonomische
Chancen und Perspektiven für die Entwicklung innovativer
Energietechnologien, für eine Steigerung der Energieeffizienz
bei neuartigen Kraftwerksgenerationen.
Durchschnittlicher Brennstoffeinsatz in 45 Jahren halbiert
Die Wirkungsgradverbesserung fossil befeuerter Kraftwerke
neuen Typs weisen darüber hinaus beträchtliche
CO 2-Minderungspotentiale auf.
Der durchschnittliche Brennstoffeinsatz je kWh Nettoerzeugung
der Kraftwerke der öffentlichen Versorgung (alte
Bundesländer) hat sich seit 1950 in etwa halbiert. In
den letzten 25 Jahren konnte ein real um mehr als die
Hälfte gestiegenes Bruttosozialprodukt mit etwa dem
gleichen absoluten Energieeinsatz erwirtschaftet werden.
Gleichwohl haben die physikalischen, technischen und
ökologischen Möglichkeiten, die Energieproduktivität
weiter zu erhöhen, noch nicht ihre Grenzen erreicht.
11
Weltweite Chancen durch
Technologie-Know-how

Energieland NRW im nationalen
und globalen Kontext
Angesichts der energieintensiven Branchen in NRW
bedeutet die ökonomische Modernisierung von Schlüsselindustrien
auch die Verbesserung der Energie- und Ressourcenproduktivität.
Durch die Substitution von Energieimporten
durch Ingenieurswissen, Industrieproduktion,
Handwerksleistungen und Dienstleistungen erfolgt
eine Stärkung der regionalen Wirtschaft. Mit beispielhaften,
in NRW realisierten Projekten erschließen sich erfahrungsgemäß
auch die Auslandsmärkte leichter. Zu
Beginn der Legislaturperiode 1995 hat NRW deshalb eine
strategische Initiative gestartet, um die Kräfte für
neue Herausforderungen zu bündeln.
12

„Neu denken, entschlossen handeln“ – diesen
Anspruch erhebt die am 19. April 1996 von Wirtschaftsminister
Wolfgang Clement und Bauminister Dr. Michael
Vesper ins Leben gerufene Landesinitiative. Die Initiative
stellt ein Angebot an Industrie und Mittelstand, Energieerzeuger
und Anlagenbauer, Forschung und Wissenschaft,
Beratungsfirmen und Ingenieurbüros dar, um die
effiziente Energieumwandlung und Energienutzung voranzubringen
sowie durch Innovationen die Wettbewerbsfähigkeit
der NRW-Wirtschaft zu steigern. Damit geht
einher der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien und
das Angebot von dezentraler Technik, Kraft-Wärme-
Kopplung (KWK)-Ausbau und Energieeinspartechnik.
Die Aktivitäten der Landesinitiative konzentrieren sich
darauf, Innovationsprozesse in NRW zu forcieren, Kooperationen
und strategische Allianzen anzubahnen
sowie die Markteinführung von innovativen Produkten
auf nationalen und internationalen Märkten zu beschleunigen.
Im Rahmen der Landesinitiative wurden bislang 13 verschiedene
Facharbeitsgruppen auf den Gebieten Außenwirtschaft,
Bauen und Wohnen, Biomasse, Branchenenergiekonzepte,
Brennstoffzelle, Energiedienstleistungen,
Energiespeicherung, Kraft-Wärme-Kopplung, Kraftwerkstechnologien,
Photovoltaik, Solarthermie, Wärmepumpe
sowie Windkraft eingerichtet.
Die Arbeitsgruppen stellen eine Informations- und Kooperationsbörse
dar. In den Arbeitsgruppen werden
technische Innovationen diskutiert und konkrete Projekte
initiiert.
Konkrete Projektförderungen erfolgen aus dem Programm
„Rationelle Energieverwendung und Nutzung unerschöpflicher
Energiequellen“ (REN-Programm NRW).
13
Landesinitiative
Zukunftsenergien NRW
Konzentration von
Know-how
Kooperation
Innovation

Landesinitiative
Zukunftsenergien NRW
Von der Theorie zur
praktischen Umsetzung
Bei der Beurteilung des Landesinteresses an einer Realisierung
geplanter Vorhaben werden zugrunde gelegt:
■ Aussichten auf technischen und wirtschaftlichen
Erfolg in bezug auf:
– Leistungsfähigkeit der beteiligten Unternehmen,
– Marktchancen der Erzeugnisse, vor allem auch im
Export oder als joint venture
■ Aussichten auf gesamtwirtschaftlichen Nutzen in
bezug auf:
– Schaffung, Sicherung, Qualifizierung von Arbeitsplätzen,
Investitionen,
– Verbesserung des Kenntnis- und Ausbildungsstandes
der Beschäftigten
■ Schonung von Energie-Ressourcen, Klima, Umwelt;
hohe CO 2-Reduktionen zur Umsetzung globaler
Klimaschutzziele
■ Kooperationen zwischen Unternehmen oder von
Unternehmen mit Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen
■ Impulse für andere Unternehmen und Akteure in
NRW
■ Neuheitscharakter, Schwierigkeitsgrad.
14

Bereits vor mehr als einem Jahrzehnt begann
Nordrhein-Westfalen mit der Politik der rationellen
Energieverwendung und Nutzung unerschöpflicher Energiequellen,
nachzulesen im „Energiebericht“ von 1982
sowie im Bericht von 1984 „Energiepolitik in Nordrhein-
Westfalen – Positionen und Perspektiven“. Mit dem
NRW-Klimabericht von 1992 und dem Umsetzungsbericht
von 1994 wurde zu diesem
Themenkreis auch eine umfassende
Umweltbilanz gezogen.
Eine aktive politische und staatliche
Unterstützung ist notwendig, damit
die rationelle Energieverwendung
und die Nutzung unerschöpflicher
Energiequellen sich entfalten können.
Deshalb hat das Land Nordrhein-Westfalen
1987 das Programm
„Rationelle Energieverwendung und
Nutzung unerschöpflicher Energiequellen
(REN)“ ins Leben gerufen.
Es ist in der Folgezeit den sich verändernden
Rahmenbedingungen flexibel
angepaßt worden, nicht zuletzt
wegen der positiven Wirkungen des
Programms. Das REN-Programm
umfaßt ein aufeinander abgestimmtes
Bündel von Maßnahmen rechtlicher,
beratender und finanzieller Art.
Vom Abbau administrativer Hemmnisse
und Verbesserung der Rahmenbedingungen
auf gesetzlicher Ebene über die „Substitionen
von Energie durch Wissen“ aufgrund der Beratungstätigkeiten
der Energieagentur NRW und der
Verbraucherzentrale NRW bis zur Förderung der Forschung,
der technischen Entwicklung, der Demonstra-
15
Das REN-Programm,
Zwischenbilanz
1988–1997
REN-Programm NRW

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
tionsförderung und Breitenförderung reichen die Programminhalte.
Das REN-Programm der Landesregierung umfaßt beim
Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie
und Verkehr folgende Förderbereiche:
Energieberatung
Die Energieagentur NRW in Wuppertal (mit Zweigstelle
in Duisburg) soll neutral und unabhängig Kenntnisse
über die rationelle Energieverwendung und die Nutzung
unerschöpflicher Energiequellen vermitteln und verbessern.
Das Angebot umfaßt dabei sowohl eine technisch-wirtschaftliche
Initialberatung von mittelständischen Unternehmen
und Kommunen, als auch die Förderung von
Weiterbildungsmaßnahmen, z.B. im Rahmen der REN-
Impulsprogramme „Bau und Energie“ und „RAVEL“
(rationelle Stromverwendung). Die für Kunden kostenlosen
Serviceleistungen helfen, Maßnahmen und Projekte
schneller konkret umzusetzen.
Die Zielgruppen der Verbraucherzentrale NRW und ihrer
im Rahmen des REN-Programms geförderten 15 Energieberatungsstellen
sind vor allem private Haushalte,
daneben aber auch relevante Multiplikatoren wie z.B.
Schulen oder das Handwerk. Durch Beratungen – von
der Einzelfallberatung bis zur computergestützten
Gebäudediagnose – und öffentlichkeitswirksame Aktionen
können die erheblichen Energieeinsparpotentiale
der Privathaushalte erschlossen werden.
Neben der unmittelbaren Förderung von Energieagentur
NRW und Verbraucherzentrale NRW werden seitens der
Landesregierung alle sinnvollen Möglichkeiten genutzt,
die Vernetzungen, Kooperationen und Arbeitskreise der
Energieberatungseinrichtungen in NRW bieten.
So existieren in NRW mehr als 400 stationäre und eine
Vielzahl von mobilen Beratungsstellen für Energieeinsparung,
Umwelt- und Klimaschutz der Energieversorgungsunternehmen,
Stadtwerke, Fachverbände, Innungen
sowie der sieben Handwerkskammern und 16 Kammern
der IHK.
16

Technische Entwicklung
Der Förderbereich „Technische Entwicklung“ wendet
sich an Unternehmen der Energietechnik, der Energiewirtschaft
sowie an gewerbliche und industrielle Energieverbraucher
in NRW. Gefördert wird die Entwicklung
neuartiger Produkte und Verfahren zur rationellen Energie-
und Rohstoffnutzung und für den Einsatz unerschöpflicher
Energiequellen, die über den Rahmen eines
Einzelunternehmens hinaus Pilotcharakter hat. Auch für
die Unterstützung von Projekten zum umweltschonenden
Kohleeinsatz in der Kraftwirtschaft sind Mittel vorgesehen.
Demonstrationsvorhaben
Der Förderbereich „Demonstrationsvorhaben“ zielt auf
alle gewerblichen Unternehmen, die zu einer risikoträchtigen
modellhaften Investitionen und zur Entwicklung
des entsprechenden Prototyps bereit sind.
Gefördert werden:
■ Einzelprojekte zur Erprobung der technischen Marktreife
einer neuentwickelten Technologie zur rationellen
Energieverwendung und Nutzung unerschöpflicher
Energiequellen,
■ Vorhaben einer technischen Entwicklung oder einer
innovativen Konzeption zur rationellen Energieverwendung
und Nutzung unerschöpflicher Energiequellen
mit dem Ziel der breiteren Erprobung als
Vorbereitung zur Markteinführung,
■ branchenspezifische Demonstrationsprojekte einer
technischen Entwicklung oder einer innovativen
Konzeption zur rationellen Energieverwendung und
Nutzung unerschöpflicher Energiequellen.
Ausbau der Fernwärmeversorgung
Der Förderbereich Ausbau der Fernwärmeversorgung
auf der Basis von Kraft-Wärme-Kopplung, industrieller
Abwärme und durch thermische Verwertung von Abfällen
kann in Anspruch genommen werden von:
■ kleinen und mittleren Unternehmen der Privatwirtschaft
17
Umfassende
Programmbausteine

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Konzepte sind nicht alles
– aber ohne Konzepte
ist alles nichts
■ kommunalen Eigenbetrieben
■ Unternehmen der Energieversorgung
Gefördert werden Anlagen zur Auskopplung und Verteilung
von Wärme sowie sonstige Anlagen zur Nutzung
von Kraftwerkswärme oder thermischer Energien aus
Anlagen der Industrie oder der Abfallentsorgung.
Energiekonzepte
Der Förderbereich Energiekonzepte richtet sich bei betrieblichen
Energiekonzepten an kleine und mittlere Unternehmen.
Gefördert werden die externen Kosten des
Antragstellers/der Antragstellerin für Personal- und/oder
Sachleistungen unabhängiger Gutachter für die Erstellung
eines Energiekonzeptes mit Grundlagenermittlung und
Detailuntersuchung. Die Grundlagenermittlung beinhaltet
auf der Basis aktueller Bestandsanalysen die wesentlichen
Eckwerte und Entwicklungslinien für das Energieangebot,
die Energieverwendung sowie die Emissionsminderungserfolge
im Unternehmen. Detailuntersuchungen sind konkrete
technische und wirtschaftliche Untersuchungen zur
Realisierbarkeit einzelner Vorhaben mit umsetzungsorientierten
und praxisnahen Handlungsempfehlungen.
Branchenenergiekonzepte haben „Musterstrategien“ für
den ökonomischen und ökologischen Energieeinsatz zum
Inhalt. Durch Kostensenkungen werden gleichzeitig die
Branchen gestärkt. Marktorientierte Strategien werden
für NRW-relevante Branchen entwickelt, z.B. für Metall-,
Holz-, Ernährungsgewerbe, Hotels und Brauereien.
Ergänzt wird der Baustein „Energiekonzepte“ durch das
Erstellen regionaler und kommunaler Energiekonzepte.
Diese Energiekonzepte haben nach dem Landesentwicklungsplan
(LEP) NRW u.a. die Aufgabe: „konkrete Einsparpotentiale
und Möglichkeiten rationeller Energienutzung
zu ermitteln.“ Des weiteren „müssen die dezentralen
Erzeugungspotentiale sinnvoll erschlossen werden,
um ihre ökologischen und energetischen Vorteile, etwa
durch Kraft-Wärme-Kopplung und Abwärmeverwendung
zu nutzen“ (LEP NRW v. 11.05.1995, S. 563).
Daneben werden Ziele angesprochen, wie: Ermittlung
von Energieeinsparpotentialen, Erhöhung der Energieproduktivität,
Nutzung von regenerativen Energieträgern.
18

Energiekonzepte basieren somit auf einer Situationsanalyse,
Präsentation von Lösungsvorschlägen und Umsetzungsvorschlägen.
In NRW wurden seit 15 Jahren bereits mehr als 300 entsprechende
Energiekonzepte erarbeitet und gefördert.
Contracting
Vielfach werden notwendige Investitionen zur Erneuerung
von Energieanlagen wegen finanzieller Engpässe
zurückgestellt, d.h. Energiespartechnologien kommen
nicht zum Einsatz. Dabei bleibt häufig unberücksichtigt,
daß durch den Betrieb von optimierten Energieeffizienztechnologien
Energiekosten eingespart werden können.
Die eingesparten Kosten können wiederum zur Finanzierung
der Planung, des Baus, des Betriebs und der Wartung
der Energieanlagen eingesetzt werden. Das hierfür
bereitstehende Instrument heißt Contracting und hat sich
als ganzheitliche Investitionsalternative am Markt etabliert.
Contracting-Maßnahmen werden im Bereich des Wohnungsbaus
– Performance Contracting –, zur Energieversorgung
größerer Liegenschaften, wie z.B. Krankenhäusern
und im industriellen Bereich – Anlagen-Contracting
– sowie zur reinen Lieferung von Nutzenergie eingesetzt.
Zur Aktivierung weiterer vorhandener Investitions- und
Einsparpotentiale ist eine größere Marktdurchdringung
anzustreben. Das zu erschließende technische Potential
für den Einsatz rationeller Energieverwendungs- und
Einsparmaßnahmen wird auf 35–45% des gegenwärtigen
Verbrauchs geschätzt.
Das Wirtschaftsministerium hat daher in der Energieagentur
NRW eine eigene Abteilung zur Intensivierung
der bisherigen Tätigkeiten aufgebaut. Deren Aufgabe
ist es, kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sowie
Kommunen (KMG) auf diesem Feld fachlich zu beraten.
Die Nachfrage nach Initialberatungen durch die Energieagentur
hat sich erheblich verstärkt.
Mit weiteren Maßnahmen des MWMTV, z.T. in Zusammenarbeit
mit Unternehmen und Verbänden, sollen bestehende
Hemmnisse identifiziert und Lösungsansätze
erarbeitet werden. Einzelne Pilotprojekte, insbesondere
in der wichtigen Vorplanungsphase, können gefördert
19
Contracting erhöht
Nutzungspotentiale

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
werden, wenn sie beispielgebend für andere potentielle
Contractingnehmer sind. Eine allgemeine Förderung von
Contracting-Projekten erfolgt nicht, da Wirtschaftlichkeit
eine wesentliche Voraussetzung für den Erfolg dieses
Instruments ist.
Breitenförderung
Für die Breitenförderung des REN-Programms der Landesregierung
ist seit 1995 das Ministerium für Bauen und
Wohnen zuständig. Die Förderung richtet sich an kleine
und mittlere Unternehmen und Privatpersonen.
In der „Breitenförderung“ handelt es sich um Markteinführungshilfen
für einschlägige Investitionsgüter, wobei
potentielle Anwender gezielt durch Fördermittel (Festbetrags-
oder Anteilfinanzierung – „verlorener Zuschuß“
– oder verbilligte Kredite) unterstützt werden. Damit soll
eine größere und stabile Nachfrage nach Gütern der rationellen
Energieverwendung und umweltschonender
Energiegewinnung auf der Basis regenerativer Energieträger
erreicht werden. Durch höhere Produktionszahlen
der Anlagentechniken und Effizienzerhöhung durch automatisierte
Herstellungsverfahren können die Preise der
Anlagen reduziert werden und somit Nachfrageimpulse
bewirken.
Gefördert werden auf Nordrhein-Westfalen bezogene
Ausgaben für die Errichtung, Reaktivierung und den
Ausbau von
■ Meß-, Regel- und Speichersystemen,
■ Anlagen zur Abwärmerückgewinnung,
■ Wärmepumpen,
■ Solarkollektoranlagen,
■ Absorber-, Speicher- und Luftkollektoranlagen,
■ netzgekoppelte Biomasse- und Biogasanlagen zur
gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung sowie
■ netzgekoppelte Wasserkraftanlagen
■ netzgekoppelte Windkraftanlagen
■ netzgekoppelte Photovoltaikanlagen
20

Fazit des REN-Programms
Das REN-Programm ist eines der erfolgreichsten Förderprogramme
des Landes NRW und erfüllt seine zentrale
Aufgabe in technologie-, industrie- sowie energiepolitischer
Hinsicht. In NRW ist ein großer Teil jener Industrien
ansässig, die in besonderer Weise befähigt sind, mit
neuen Technologien zur rationellen Energieverwendung
und Nutzung unerschöpflicher Energiequellen beizutragen.
Für Anbieter entsprechender Lösungen eröffnet sich
REN-Förderprogramm NRW, (Demo- und Breitenförderung, Technische
Entwicklung, Energiekonzepte und Fernwärmeförderung)
Übersicht über die geförderten Projekte von März 1988 bis Dezember 1997
Anlagentechnik/Projekte Projekte davon ∑ Leistungsgrößen ∑ Fördermittel
gesamt 1997 (Auswahl) (TDM)
Messungen, Datenermittlung 69 0 171
Wärmepumpen 36 1 2.444
Wärmerückgewinnungsanlagen
inkl. BWK
7.208 4 13.783
Deponie-, Bio- und Klärgasanlagen,
Gasentspannung
242 1 42.440
Windkraftanlagen 682* 1 152 264,185 MW 92.459
Thermische Solaranlagen 13.378 4.155 88.400 m2 35.252
Solar/Elektromobile 27 0 270
Photovoltaikanlagen 2.515* 2 988 9,528 MWp 65.121
Wasserkraftanlagen 113 1 13,830 MW 9.751
Meß-, Regel- und Speichersysteme 878 40 12.133
Energieverteilung,
Kraft-Wärme-Kopplung
44 0 10.786
Demonstrationsvorhaben/ 115 41 86.641
Technische Entwicklung/ (ohne * 1, 2 Energiekonzepte
)
Niedrigenergiehaus-Projekte 105 0 1.636
Fernwärme
(Auskopplung und Verteilung)
155 16 1.133 MW 130.000
Fernwärme (Erzeugersysteme) 29 0 78.000
Kreditprogramm, diverse Anlagen: 11.350
∑Projekte: 25.596 5.399 – 593.495
* 1 davon 11 Demo-Anlagen mit insges. 13,3 MW Leistung * 2 davon acht Demo-Anlagen mit 1.628 kWp Leistung
21

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
REN-Programm NRW
Bewilligte Fördermittel nach
Antragsgegenstand
ein Wachstumsmarkt mit dauerhafter Perspektive. Investitionen
in diese Technologien sind Investitionen in die Zukunft:
Davon profitieren auch die Unternehmen in Nordrhein-Westfalen,
denn die Anwendung dieser Technologien
erhöht ihre Wettbewerbsfähigkeit im In- und Ausland.
Durch die Ausnutzung energetischer Einsparpotentiale
lassen sich Kosten senken und Prozesse optimieren.
Seit 1988 wurden durch das REN-Programm mehr als
25.000 Maßnahmen und Projekte gefördert.
Der direkte Mitteleinsatz für Zuwendungen und Gewährung
zinsgünstiger Kredite beläuft sich in dem
10-Jahres-Zeitraum auf 593,5 Mio. DM. Weitere 159,8
Mio. DM wurden vom Wirtschafts- und Technologieministerium
NRW für projektbegleitende Maßnahmen verausgabt.
(Diese Festsetzungen bleiben bei den Projektauswertungen
wegen mangelnder Vergleichbarkeit
mit den übrigen Projekten unberücksichtigt.)
Fördermittel wurden bisher vorrangig für Maßnahmen
der rationellen Energieverwendung eingesetzt. So wurden
für Projekte der Fernwämeauskopplung- und Verteilung,
Meß-, Regel- und Speichersysteme, KWK-Verteilung
und Wärmerückgewinnungsanlagen im Betrachtungszeitraum
244,7 Mio. DM bereitgestellt.
22

Rationelle Energieverwendung
Für das Energieland NRW mit den meist zentralen Kraftwerksstrukturen
ist die Nutzung von Chancen zur Optimierung
betriebener Kraftwerke sowie der Einsatz modernster
Technologien (z.B. Kombikraftwerke mit
Druckwirbelschichtfeuerung, Druckkohlenstaubfeuerung
oder mit integrierter Kohlevergasung sowie GUD-Kraftwerke)
von eminenter Bedeutung. Wirkungsgradverbesserungen
bedeuten geringeren Brennstoffeinsatz, reduzierte
Emissionswerte, wirtschaftliche Stärkung der Unternehmen
und Steigerung der Exportfähigkeit der zum
Einsatz kommenden Technologie.
Kraftwerke ab 1 MW
Die Nutzung von industrieller Abwärme und Prozeßwärme
trägt darüber hinaus unmittelbar zur Ressourcenschonung
bei.
Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) und
Blockheizkraftwerke erreichen grundsätzlich eine bessere
Brennstoffausnutzung als Kondensationskraftwerke.
23

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Brennstoffeinsparung durch gemeinsame
Strom- und Wärmeerzeugung
KWK-Potentiale in
verschiedenen Branchen
In modernen dezentralen KWK-Anlagen kann unter optimalen
Bedingungen eine Primärenergieeinsparung von
30% gegenüber der getrennten Erzeugung gleicher Mengen
an Strom und Wärme in konventionellen Versorgungssystemen
erreicht werden.
Durch Energieeinsparung,
Wärmerückgewinnung und
rationellere thermische Prozesse
verringerte sich der
Wärmebedarf in den alten
Bundesländern auf das Niveau
von 1955. KWK-Einsatz
in der Industrie ist vor dem
Hintergrund sinkenden Wärmebedarfs
dennoch bemerkenswert.
So werden 77% der
industriellen Stromerzeugung
und 17% des Wärme-Endverbrauchs
aus KWK-Anlagen
bereitgestellt. Das Potential für KWK-Anwendung und
der bisher realisierte Einsatz unterscheiden sich branchenspezifisch
erheblich.
Chancen für einen Fernwärmeausbau
auf KWK-Basis
bieten in erster Linie eine
Verdichtung der Anschlüsse
und eine Vernetzung bisheriger
Insellösungen, insbesondere
in Ballungsgebieten.
Blockheizkraftwerke (BHKW)
mit Leistungsstufen von 5 kW
bis 20 MW sind für breite Anwendungsfälle,
wie z.B. Kliniken,
Badezentren, Sportstätten,
Verwaltungsgebäude mit
Wärme- und Kältebedarf,
Heizzentralen für Nahwärmesysteme,
Schulzentren oder
Deponie- und Kläranlagen
geeignet. Derzeit sind in Deutschland etwa 1.600 motorbetriebene
Anlagen mit einer Gesamtleistung von ca. 900
MW in Betrieb.
24

BHKW haben gegenwärtig hohe Zuwachsraten. Das
größte Problem für einen wirtschaftlichen Betrieb außerhalb
von industriellen Versorgungsobjekten sowie Krankenhäusern
und Schwimmbädern stellt der jahreszeitlich
schwankende Bedarf an Wärme und Strom dar. Das Verhältnis
von Winter – zu
Sommerhöchstlast beträgt
im allgemeinen bei Wärme
10:1 und bei Strom 1,3:1.
Für die Wirtschaftlichkeit
einer KWK- oder BHKW-
Anlage ist außer der jährlichen
Laufzeit die Höhe
von Einspeisungsvergütungen
relevant.
Das technische Potential
als Ausgangsgröße für das
erschließbare Potential rationellerEnergieverwendungs-
und Einsparungsmaßnahmen
wird je nach
Anwendungsfeld auf 35–45% des gegenwärtigen Verbrauchs
geschätzt.
Die Umsetzung technischer Möglichkeiten in tatsächliche
Maßnahmen hängt von einer Fülle von Parametern ab.
Wirtschaftliche (meistens betriebswirtschaftliche) Entwicklungen,
Verhaltensänderungen durch Abbau von
Hemmnissen und Vermittlung von Wissen an Endenergieverbraucher
bestimmen den Nutzungsgrad von Potentialen.
Verteilung installierter BHKW auf die verschiedenen Einsatzbereiche in
Prozent
25
Vergleich der in den verschiedenen
Bundesländern realisierten BHKW-
Anlagen

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
„Erneuerbare“
– mehr als nur „additiv“
Technische CO 2-Verminderungspotentiale in Prozent
Nutzung erneuerbarer Energien
Richtungsweisende Ergebnisse über das technische
Potential erneuerbarer Energiequellen haben die Teilnehmer
eines interministeriellen Arbeitskreises mit
Vertretern von Verbänden, der Energiewirtschaft und
-forschung Ende 1994 im Auftrag des BMWi vorgelegt.
Demnach liegt das technische Potential etwa in der
Größenordnung der Hälfte des jetzigen Endenergieverbrauchs
in Deutschland. Dieses Potential stellt einen
Hinweis auf den Umfang des langfristig (bis zum Jahr
2030 oder später) aktivierbaren Gesamtpotentials erneuerbarer
Energien dar. Die regionalen Schwankungen im
Energieangebot sind deutlich bei der Wasserkraftnutzung.
Bei der Windenergienutzung sind frühere Nord-
Süd-Gefälle jedoch aufgrund neuer Techniken z.T. nivelliert
worden und bei der Betrachtung der Solarenergiepotentiale
sind große Unterschiede innerhalb Deutschlands
nicht zu verzeichnen.
Theoretisch könnten die unerschöpflichen Energien den
gesamten Energiebedarf der Menschheit decken. So
strahlt die Sonne in nur einer halben Stunde den gesamten
Weltenergiebedarf eines Jahres auf die Erde ein.
26

Die Darstellung der genutzten Potentiale läßt die Chancen
erkennen, die insbesondere für die solare Energienutzung
langfristig bestehen.
Genutzte Potentiale erneuerbarer Energien in Deutschland
Die REN-Projektförderung sowie flankierende Maßnahmen
der Landesregierung haben bewirkt, daß NRW als
Binnenland Nr. 1 bei der Windkraftnutzung, an der Spitze
des Photovoltaikausbaus und ebenso führend bei der solarthermischen
Nutzung in Deutschland ist.
Windenergieanlagen (WEA)
Innerhalb eines Jahrzehnts wurden in NRW 264 MW-
Windenergie-Anlagenleistung mit 92,5 Mio. DM gefördert
und 682 Windenergieanlagen (WEA) errichtet. Die
durchschnittliche installierte Nennleistung je WEA verzehnfachte
sich gegenüber 1988, die Nabenhöhe und die
Durchschnittsrotorfläche je WEA verdoppelten sich gegenüber
den Werten von 1988. Die Weiterentwicklung
der technischen Anlagenkonfiguration bis hin zur 1,5-
MW-Klasse ermöglicht nunmehr auch im Binnenland
Vollaststundenzahlen von 1.600 je WEA und Jahr.
Nordrhein-Westfalen weist derzeit Europas größten
Windpark aus: Bei Lichtenau (Ostwestfalen) werden im
Endausbau 58 WEA mit einer Gesamtleistung von 36 MW
27
Große ungenutzte
Potentiale
NRW führend bei den
„Erneuerbaren“
30 kW WEA (1988)

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
1 MW WEA mit Gittermast (1997)
„Windpark“, 4 x 150 kW (1992)
Flankierende Maßnahmen
zur REN-Förderung
Zuschuß-Förderung
ist nicht alles
REN-Programm NRW, Breiten- und Demonstrationsförderung:
Windenergieanlagen, jährlich geförderte und kumulierte Nennleistung
eine Stromproduktion von jährlich 65 Mio. kWh erbringen.
Eine Gemeindeumfrage ergab, daß bei den 396 Kommunen
des Landes ca. 1.100 Bauvoranfragen und Baugenehmigungsanträge
für rund 1.200 WEA mit einer
Gesamtleistung von 606 MW vorliegen.
Zur Flankierung der REN-Förderung und zur Beseitigung
administrativer Hemmnisse sind von NRW programmbegleitende
Maßnahmen initiiert worden, um regenerativ-stromerzeugende
Systeme schnellstmöglich am
Markt zu etablieren, so z.B.:
■ die preisrechtliche Möglichkeit, kostengerechte Einspeisungsvergütungen
nach Grundsätzen der Strompreisaufsicht
vom 1. Juni 1994 seitens der EVU zu
gewähren
28

Geförderte WEA im Zeitraum 15. März 1988 bis 31. Dezember 1997,
Zuordnung zu den 54 Kreisen und kreisfreien Städten in NRW
■ Änderung des Landschaftsgesetzes (Fortfall von
Ausgleichsmaßnahmen für bis zu zwei WEA)
■ Festlegung von Grundsätzen
für Planung und Genehmigung
von WEA
■ Durchführung einer NRW-
Gemeindeumfrage zur Flächenausweisung
von WEA
■ Errichtung einer Beratungsinitiative
„Windkraftnutzung
für Kommunen“
■ Einrichtung einer Clearingstelle
als Fachstelle für technische
Regeln und als
Schiedsstelle für Streitfragen
z.B. bei Netzanschlußfragen
29
Teilansicht Windpark Lichtenau

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Windpark auf Teneriffa
■ Beratung für KMU durch die Energieagentur NRW
■ Betrieb eines Windtestfeldes durch die „Windtest
Grevenbroich GmbH“
■ Herausgabe des „Branchenatlas Zukunftsenergien
NRW“
■ Durchführung einer NRW-Arbeitsplatzstudie Windenergie
■ Wirken der Landesinitiative
Zukunftsenergien
NRW als Kooperationsbörse
und zentrales Forum
für Planer, Hersteller,
Betreiber, Universitäten
und Verbände.
Obwohl in NRW derzeit
noch keine nennenswerte
Produktion von WEA stattfindet
– in Minden und Lichtenau
haben sich zwei KMU
niedergelassen, der Firmensitz
von Balcke-Dürr/Nordex
liegt in NRW – sind Unternehmen des Landes nicht unerheblich
an der Herstellung, Planung und Errichtung
von Windenergieanlagen beteiligt.
2 x 1,5-MW-WEA, Vestas V 63 im Kreis Euskirchen
30

Die vom Internationalen Wirtschaftsforum Regenerative
Energien (IWR) für das NRW-Ministerium für Wirtschaft
und Mittelstand, Technologie und Verkehr 1997
erstellte Arbeitsplatz-Studie weist nach, daß annähernd
300 NRW-Firmen aus den Branchen Stahl/Maschinenbau,
Dienstleistungen, Elektrotechnik, Baugewerbe
u.a.m. im Jahr 1996 rund 1.100 Arbeitnehmer auf dem
Windenergiesektor beschäftigten und einen Umsatz in
Höhe von 362 Mio. DM erwirtschafteten. Dies entspricht
rund 40% des Marktumsatzes der Windenergiebranche
in Deutschland; für die Zulieferindustrie Nordrhein-
Westfalens gewinnt die Entwicklung in der Windenergiebranche
zunehmend an Bedeutung, und zwar weit über
die Landesgrenzen hinaus.
Windenergieanlagen der Megawatt-Klasse in NRW: Enercon E66,
Nordex N52, Micon-Nordtank
Nach einer Studie von BTM Consult (Dänemark, März
1997) wird in den nächsten fünf Jahren ein WEA-Leistungszuwachs
in der Größenordnung von weltweit
11.400 MW erwartet.
Wachstumsmärkte sind demnach vor allem Europa
(Deutschland, Spanien, Großbritannien, Dänemark) mit
5.900 MW, Indien und China mit 2.750 MW und die USA
mit prognostizierten 1.050 MW.
Windenergienutzung in NRW bedeutet nicht nur emissionsfreie
Stromerzeugung und Primärenergieeinsparung,
sondern zunehmend auch Herstellung innovativer Produkte
für den heimischen Markt und für Auslandsmärkte.
31
1.100 Arbeitsplätze
in NRW in den WEA-
Zulieferbetrieben
Chancen für Anlagenbauer,
Zugang zu
Weltmärkten

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Photovoltaikanlagen, jährliche und
kumulierte geförderte Spitzenleistung
Photovoltaik (PV)
Die Entwicklung der weltweiten PV-Produktion weist
eine Verdopplung im Zeitraum 1990 bis 1996 aus.
Entwicklung der weltweiten PV-Produktion
Kaum ein „Energiewandler“ unterliegt einer unterschiedlicheren
qualitativen und quantitativen Bewertung,
wenn es um die real erwartbaren Chancen für die Zukunft
geht, wie die Photovoltaik-Technologie.
So prognostizierte die Enquete-Kommission
des Deutschen
Bundestages „Schutz
der Erdatmosphäre“ das
wirtschaftliche PV-Potential
des Jahres 2005 auf 0–60
TWh/Jahr, der VDEW-Gesprächskreis
auf 0,8 TWh/
Jahr und die Prognos AG auf
0,008 TWh/Jahr. Der von der
Prognos AG für das Jahr
2005 für Deutschland prognostizierte
Wert wird jedoch
bereits 1998 alleine mit
der in Nordrhein-Westfalen durch PV-Anlagen erzielten
Stromproduktion übertroffen.
Die PV-Nachfrage in NRW in Höhe von 3–4 MW p/a ist
zur Zeit noch nicht „selbst-tragend“, sondern wird vielmehr
durch die Breiten- und Demonstrationsförderung
32

des Landes sowie einzelner EVU, Stadtwerke und Kommunen
gestützt, begleitet durch erhöhte Einspeisungsvergütungen
nach den „Grundsätzen der Strompreisaufsicht“.
Geförderte Photovoltaikanlagen im Zeitraum März 1988 bis Dezember
1997, Zuordnung zu den 54 Kreisen und kreisfreien Städten in NRW
Im Rahmen des ersten nordrhein-westfälischen REN-
Programms (1988–1992) betrugen die spezifischen Kosten
(DM/kW p) 22.100,– DM, bei einer Kostengestaltung zwischen
18.200,– DM bis 35.400,– DM je kW p.
Die spezifischen Kosten der 150 Anlagen des „1.000-
Dächer-PV-Programms“ wiesen in NRW zu Programmbeginn
(1990) eine Höhe auf, die sich exakt an der zulässigen
Obergrenze von 27.000,– DM/kW p orientierte.
Sie nahmen mit Richtlinienänderung ab Januar 1992 ab,
als der Einsatz von EU-Solarzellen erlaubt wurde; im
Durchschnitt betrugen die Kosten für die PV-Anlagen dieses
Bund-Länderprogramms 23.700,– DM/kW p in NRW.
33

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Der aktuelle spezifische Preis von PV-Anlagen mit einer
durchschnittlichen Größe von 3 kW p/Anlage liegt im Rahmen
der REN-Breitenförderung bei ca. 15.000,– DM/kW p,
wobei die Kosten sich wie folgt zusammensetzen: Module
60%, Wechselrichter 15%, Montage 25%. Innerhalb von
nur acht Jahren sind somit die spezifischen Systemkosten
einer PV-Anlage in NRW um rund ein Drittel gefallen.
Bei Einsatz von PV-Modulen in Fassaden oder als dachintegrierte
Systeme relativieren sich die Kosten schon
heute erheblich und führen in Einzelfällen nicht zu Mehrkosten
gegenüber konventionellen Baumaterialien.
PV-Anlage Neurather See, 360 kW p
Die Regierungserklärung der Landesregierung vom 15.
September 1995 griff die programmatische Zielorientierung
zur Nutzung der Photovoltaik erneut und verstärkt
auf: „Es darf nicht sein, daß wir heute versäumen, die
energiepolitischen Weichen in Richtung Solarwirtschaft
erneut zu stellen und uns morgen darüber beklagen, daß
Japan uns schon wieder den Rang abgelaufen hat, nämlich
bei der Solartechnik ...“
Angesichts der jährlichen Zuwachsraten von 15–25%
weltweit und der technologischen Marktführerschaft der
USA und Japans bei der PV-Zellen- und Modulproduktion
schien die bundesdeutsche Position des Abwartens
kaum verständlich.
34

Deshalb beauftragte das Wirtschafts- und Technologieministerium
Nordrhein-Westfalen 1996 die Firma
PILKINGTON Solar International GmbH, in Zusammenarbeit
mit den Firmen Bayer Solar GmbH und P/V
Enterprises Inc. Untersuchungen zur großtechnischen
Produktion von Solarzellen und Modulen in NRW durchzuführen
und die Fertigungskosten zu ermitteln.
Das Ergebnis dieser Untersuchungen führte zu der am
4. November 1997 verkündeten Entscheidung, in Gelsenkirchen
die Produktion von multikristallinen Zellen in der
Größenordnung von jährlich 25 Megawatt (entsprechend
8 Mio. Zellen) aufzunehmen. Das Werk wird von der
Deutschen Shell AG zusammen mit der Pilkington Solar
International GmbH errichtet und betrieben werden.
Die in Gelsenkirchen bereits existierende Modulfabrik
wird von 3 MW p auf eine Jahreskapazität von 10 MW p
ausgebaut. Darüber hinaus ist geplant, in einem 3. Abschnitt
eine Fabrik zur Herstellung von Roh-Silizium
Scheiben (wafer) zu errichten.
Die Großserienfertigung für die Zellen und Module wird
Ende 1999 in Betrieb gehen und insgesamt einschließlich
der in Gelsenkirchen geplanten Wafer-Produktion durch
Bayer Solar mehr als 300 Arbeitsplätze direkt sowie
400–600 Arbeitsplätze in der Zulieferindustrie und im
Montage- und Vertriebsbereich schaffen.
Die Großserienfertigung auf der Basis modernster Produktionsanlagen
und Synergieeffekte lassen eine Kostenreduktion
von 20% erwarten.
Die führende deutsche Position in der Forschung und
Entwicklung der Photovoltaik wird mit der weltgrößten
PV-Produktionsstätte in Gelsenkirchen sinnvoll ergänzt
werden.
Dabei stellt die Solarfabrik NRW in Gelsenkirchen kein
singuläres Projekt dar, sondern ein ganzheitliches Konzept
mit technologie-, industrie-, struktur- und energiepolitischem
Anspruch gleichermaßen. Es besteht aus einem
aufeinander abgestimmten Bündel von Projekten mit
dem Ziel, für den vom Strukturwandel stark betroffenen
industriellen Kernbereich des Reviers auch auf dem Gebiet
der Solartechnik Chancen insbesondere auch mit
Blick auf den Weltmarkt zu eröffnen.
35
Die Solar-Region
„Emscher-Lippe“ entsteht
Shed-Dach im Verwaltungsgebäude der
Stadtwerke Halle mit Sonnenschutzglas
und integrierten PV-Zellen; 3,64 kW p
High-tech aus NRW

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Pilkington Solar International, Werk Gelsenkirchen: Computergesteuerter
Löt- und Prüfroboter zum Verketten („Verstringern“) von Solarzellen
Anlegeroboter für Solarzellenstrings
Verladen eines Moduls (2,85 x 1,16 m) für das PV-Kraftwerk Herne
36

NRW erschließt sich damit Zugang zu einem High-tech-
Produkt in einem expandierenden Markt mit einem derzeitigen
1,7-Mrd.-DM/Jahr-Volumen.
Teilansicht einer dachaufgeständerten 215 kW p-PV-Anlage,
Wissenschaftspark Gelsenkirchen
Photovoltaik-Anlagen werden in Nordrhein-Westfalen
fast ausschließlich als netzgekoppelte Anlagen eingesetzt.
Weltweit wird die PV-Modulproduktion dagegen zu rund
80% für „solar home systems“ verwendet, d.h. als autonome
stromerzeugende Systeme in Gegenden, die kein
Stromnetz aufweisen.
65-m 2 -PV-Fassade, Technologiezentrum Herten
37
PV-Glasbau-Fassadenelemente,
4,2 kW p, STAWAG, Aachen

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
PV-Modul zur elektrischen Versorgung
einer Funkstation, Tsavo-Nationalpark,
Kenia
Warmwasser und
Heizungsunterstützung
durch Sonnenenergie
„Inselanlagen“ für die Elektrifizierung ganzer Dörfer in
der Dritten Welt und Einzelsysteme für Wasserpumpen,
Kühl- und Gefriergeräte für Kliniken, Wasserentsalzungsanlagen,
für Meßstationen für den Land- und See-
Einsatz oder für nachrichtentechnische Anlagen – die
Einsatzmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.
Die Förderung durch das REN-Programm ermöglichte
den Test eines neuentwickelten Solarcontainers in Essen.
Der Solarcontainer ist mit einem 5-kW p-Solargenerator,
einer Batterie (Kapazität 30 kWh) und einem Dieselgenerator,
Leistung 10 kVA, bestückt und soll bei Bewährung
als autarkes PV-System für Auslandsmärkte
hergestellt werden. Weltweit haben 2 Milliarden Menschen
keinen Zugang zu Stromnetzen.
„Solartainer“
Mit der Entscheidung zum Bau einer Solarfabrik in
Gelsenkirchen und für flankierende Maßnahmen und
Projekte in der Region hat NRW der Photovoltaik eine
langfristige Perspektive gesichert und in der Region die
Produktion innovativer Energiewandler plaziert.
Solarthermie
Die technischen Anlagen zur Nutzung des Wärmeangebotes
der Sonne haben sich im letzten Jahrzehnt der
REN-Förderung verbessert. Sie sind effizienter geworden
– auch wenn sie unverändert nach dem gleichen Prinzip
arbeiten.
38

Jährlich in Deutschland installierte Kollektorfläche
„Jährlich werden in der EU eine halbe Million m 2 Sonnenkollektoren
installiert, deren Gesamtfläche Ende 1994
bei 5,6 Millionen m 2 lag, welche ca. 2,6 TWh thermische
Energie produzieren. Allein in Deutschland werden jährlich
> 300.000 m 2 Kollektoren installiert und ein Umsatz
von > 500 Mio. DM im Bereich Solarthermie erreicht ...“,
so der Deutsche Fachverband Solarenergie.
REN-Programm, Breitenförderung: solarthermische Anlagen, jährliche und
kumulierte geförderte wirksame Kollektorfläche
Durch das REN-Programm wurden in NRW bisher
88.400 m 2 Kollektorfläche gefördert. Dank der Kontinuität
der NRW-Förderung und der über das Land hinausgehenden
Nachfrage konnte z.B. die NRW-Firma Solar
39

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Ultraschweißsystem für die
Absorberfertigung
Diamant, Wettringen, Investitionen für innovative Produktionstechniken
tätigen.
Das Unternehmen ist von
der handwerklichen Fertigung
auf halbautomatische,
zum Teil vollautomatische
Produktionsabläufe übergegangen.
Wurden z.B. für eine
2,2-m 2 -Kollektoreinheit noch
vor zehn Jahren Herstellungszeiten
von 270 Minuten
benötigt, so liegt die Produktionszeit
heute bei 45 Minuten
und soll in zwei Jahren
auf 15 Minuten reduziert
sein. Trotz der technischen Ausstattung hat dieses Unternehmen
sein Personal in zehn Jahren verzehnfacht.
Dank moderner Herstellungstechnik ist absehbar, daß
sich der Markt „selbsttragend“ – d.h. ohne Einsatz von
Subventionen – entwickelt.
Automatische Rohrregisterlötung von Absorbern
Solarthermische Anlagen gewinnen zunehmend an Bedeutung
zur Heizungsunterstützung, insbesondere bei
Niedrig- und Niedrigstenergiehäusern.
Die Leistungsfähigkeit solarthermischer Anlagen ist fortlaufend
gestiegen. Infolgedessen erschließen diese Anlagen
neue Anwendungsgebiete bei industrieller Heißwas-
40

serbereitung, bei solarem
Heizen und Einsatz in
Nahwärmesystemen sowie
bei der Erzeugung von solarer
Kälte zur Kühlung von
kommunalen und industriellen
Gebäuden. Was für den
PV-Einsatz in Ländern der
Dritten Welt gilt, ist – mit
Einschränkungen – auch auf
solarthermische Einsatzmöglichkeiten
übertragbar.
Der Stellenwert der Solarthermie
in potentiellen Absatzmärkten
ist im Auftrag des Wirtschaftsministeriums
NRW untersucht worden und wird den Unternehmen
wichtige Hinweise und Erkenntnisse liefern. In Deutschland
weist der Markt inzwischen 500 Mio. DM Umsatz/
Jahr aus.
„Nullenergiehaus“ (12 kWh/xm 2 /a) in Wettringen
41
1.800-m 2 -Kollektoren, durch ein
PC-gesteuertes Regelsystem der Sonnenstrahlung
nachgeführt, an einem
Gewerbebau in Hamm
Speicherkollektoranlage zur Warmwasserversorgung
einer Touristikanlage
in Kenia

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
BBC-Wärmepumpe, 2 x 25 m 3 /h
Grundwassernutzung, Heizung des
PESAG-Gebäudes
Wärmepumpen:
hohes Potential,
geringe Nachfrage
Das thermische Potential einer dezentralen solarthermischen
Warmwasser- und Prozeßwärmebereitstellung beträgt
in Deutschland unter Berücksichtigung bedarfsseitiger
Restriktionen bei Haushalten, Kleinverbrauchern
und der Industrie bei 300–2.000 PJ/Jahr. Das technische
Erzeugungspotential übersteigt den Bedarf an Niedertemperaturwärme
in Deutschland erheblich.
In NRW sind vier Fünftel der 7,7 Mio. Wohnungen älter
als 20 Jahre; sie weisen Jahresenergieverbrauchswerte
von durchschnittlich 250 kWh/m 2 auf, somit das Fünffache
heutiger Niedrigenergiehäuser. Der Bedarf an Niedertemperaturwärme
(Raumwärme + Warmwasser) ist mit
rund 50% des Energiebedarfs privater Haushalte dominant.
Dabei beanspruchen private Haushalte 28% des
Endenergiebedarfs in Deutschland.
Wärmepumpen
„Umweltwärme“ (Energienutzung der Sonne, Luft, des
Erdreichs und des Grundwassers) mittels Wärmepumpen
wird trotz Förderung im Rahmen des REN-Programms
noch sehr verhalten genutzt.
40-kW-Gas-Absorptions-Wärmepumpe, Bezug der Nutzenergie aus
Abluft, Stadtwerke Halle/Westfalen
Trotz grundsätzlich erprobter Technik – in den alten
Bundesländern waren 1990 nicht weniger als 59.671 Heizungswärmepumpen
mit einem Anschlußwert/Wärmeleistung
in Höhe von 770 MW und 288.130 Brauchwasser-
Wärmepumpen mit einer Leistung von 230,5 MW in Betrieb
– stagniert die Nachfrage.
42

Der Einsatz moderner Wärmepumpen mit hoher Jahresarbeitszahl
ist energetisch sinnvoll. Wärmepumpen nehmen
einen Wärmestrom niedriger Temperatur (und für
sich gesehen nicht nutzbarer Energie) auf und geben ihn
mittels Energiezufuhr bei höherer Temperatur wieder ab.
Demonstrationsanlage bei der VEW AG, Dortmund: Wärmepumpe mit
„Energiekegel“ (rechts). Heizleistung 9,9–8,3 kW, Umweltwärme-Nutzung
aus der Umgebungsluft
Die Wärmebereitstellungskosten können – obwohl nahe
an der „Wirtschaftlichkeitsgrenze“ – derzeit noch nicht
mit mittleren Wärmebereitstellungskosten von rund 10
bis 14 Pf/kWh th der konventionellen Heizungsanlagen
konkurrieren.
Derzeit fordert der Wärmepumpeneinsatz noch Systemlösungen
mit unterschiedlichen Gewerken. Das wirkt sich
hemmend auf die Nachfrage aus.
Die Arbeitsgruppe „Wärmepumpe“ der Landesinitiative
Zukunftsenergien NRW arbeitet daran, vertragliche
Grundlagen zu verbessern, Kooperationen im Handwerk
und gewerbeübergreifende Komplettangebote „aus einer
Hand“ zu erleichtern und damit die Marktchancen der
Wärmepumpe zu verbessern.
Theoretisch haben Wärmepumpen ein nennenswertes
Potential zur Deckung des gesamten Bedarfs an der Niedertemperaturwärme
in Deutschland.
43
Abbau von Hemmnissen:
Systemlösungen aus
einer Hand

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Ausbau der Wasserkraftnutzung
auch in NRW
noch möglich
4 kW oberschächtiges Wasserrad mit
zentralen Radnabengetriebe und angeflanschtem
Generator zur Nutzung des
Potentials kleinerer Wasserläufe, hier:
Wüstenhofer Bach in Solingen
Wasserkraft
Wasserkraft wurde schon in vorchristlicher Zeit genutzt.
So überlieferte z.B. der römische Baumeister Vitruvius
100 v.Chr. die Beschreibung einer mit Wasserkraft angetriebenen
Getreidemühle.
235-kW-Durchströmturbinen-Anlage der Elektrizitätswerke Wesertal
GmbH am Emmer-Stausee in Schieder. Jahresstromerzeugung 1,4 Mio.
kWh, Inbetriebnahme 1997
Deutschlands Statistik weist für 1996 den Betrieb von 677
EVU-Wasserkraftanlagen (WKA) mit einer Netto-Engpaßleistung
von 2.874 MW und einer Stromerzeugung
von 14.828 GWh aus. Diesen
Werten zuzurechnen sind
4.622 Nicht-EVU-WKA mit
492 MW Leistung und 1.323
GWh Jahresstromerzeugung.
Insgesamt erzeugten die Wasserkraftanlagen
3,6% des
Stroms und rund 80% des regenerativ
erzeugten Stroms.
Der weitere Ausbau in NRW
(1997: eine Anlage) stagniert.
Das technisch nutzbare Potential
kann in NRW mit zusätzlich
150 GWh/a unterstellt werden. Die im Rahmen
des REN-Programms geförderten 113 Wasserkraftanlagen
mit einer installierten Leistung von 13,83 MW erzeugen
jährlich ca. 55,8 GWh Strom (± 20% Erzeugungsschwankungen
aufgrund nasser/trockener Jahre).
44

Biomasse
Die Biomassenutzung für energetische Zwecke beträgt
weltweit ca. 11,5% des Energieverbrauchs. Jährlich
wächst an Biomasse das Zehnfache des Weltenergieverbrauchs
nach.
Energie aus Biomasse,
technisches Potential in Deutschland
technisches Derzeitige
Energie- Nutzung dieses
potential Potentials
Waldrestholz ca. 142 PJ/a > 10%
sonst. Restholz ca. 99 PJ/a 40–60%
Stroh ca. 104 PJ/a < 2%
Biogas-Gülle, Mist ca. 81 PJ/a < 0,1%
Deponiegas ca. 16 PJ/a 30–60%
Klärgas ca. 27 PJ/a 60–90%
Biogas-Biomüll ca. 11 PJ/a < 0,01%
Energiepflanzen- max. ca. < 0,5%
Festbrennstoff 840 PJ/a
Energiepflanzen- max. ca. < 1%
Pflanzenöl 92 PJ/a
Energiepflanzen- max. ca. < 0,001%
Alkohol 425 PJ/a
In Deutschland liegt der Nutzungsgrad im Durchschnitt
unter 1% des technischen Potentials, in sehr unterschiedlichen
Nutzungsanteilen bezogen auf die Einsatzstoffe.
In NRW wurden bisher 242 Anlagen – vorwiegend Feuerungsanlagen
zur Verwertung von Abfallhölzern – gefördert.
Nachdem die Festlegung der „Netzkopplung der Anlagen“
als Fördervoraussetzung erfolgte, werden weitere
Fortschritte durch Erprobung neuer Technologien im
Rahmen der Demonstrationsförderung erwartet. Die dezentrale
Energieerzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen,
Biogasanlagen, Bioabfallbehandlungsanlagen
und Holzvergasungsanlagen werden derzeit konzeptionell
bearbeitet und auf Fördermöglichkeiten untersucht.
45

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
7,65-MW-Feuerungsanlage. Aufgabe
von Biomasse (Restholz, Sägemehl,
Borken). Brennkammer zur Einlassung
von 1,1 t/h Biomasse.
Firma Linnemann, Sassenberg
Deponiegas-Energiegewinnung durch
Gas-Ottomotor mit Turbolader,
6Zylinder – 2 x 250 kW el.
Standort Deponie Horn, Rheinland
Faulbehälter und Gasfackel des Klärwerkes in Hilden; Nutzung der
Klärgase mittels BHKW
Der Einstieg in eine solare Energiewirtschaft kann für die
Grundlast-Energieerzeugung durch Einbeziehung von
Biomasse in die Energieumwandlung sinnvoll ergänzt
Fermenter zur Aufnahme von Tierexkrementen und Essensabfällen;
Nutzung des Biogases mittels BHKW, Bethelsche Anstalten
46

werden. Biomasse kann zur Wärme-, Strom- und Kraftstoffgewinnung
genutzt werden. Sie zeichnet sich durch
einen über die Vegetationszeit bis zur energetischen Nutzung
geschlossenen Kohlenstoffkreislauf aus.
Energie- und Umweltbilanzen der
REN-Förderung
Subventionen dürfen dem Grunde und der Höhe nach
nur in dem Umfang eingesetzt werden, in welchem sie
zur Erlangung erwünschter Ziele erforderlich sind.
REN-Programm NRW, Primärenergieeinsparung/CO 2-Reduktion/
Fördermitteleinsatz
Projekt- Primärenergie- CO2-Reduktion bei ∑ Fördermittel
anzahl einsparung (GWh) Substitution von (TDM)
Heizöl/EL für ∑ Projekte,
bei Endenergie
Wärme (0,29 kg CO2) bei Endenergie Strom
Spalte 2
Anlagentechnik
= 0,688 kg/kWh
pro a in 15 a pro a in 15 a
I Rationelle
Energieverwendung
Wärmerückgewinnungsanlagen
7.208 224,8 3.372,0 58.363 875.445 13.783
Meß-, Regelanlagen 878 315,7 4.735,5 81.963 1.229.445 12.133
Fernwärmeauskopplung
und -verteilung
II Erneuerbare Energien
– Anlagentechnik
155 1.800,5 27.007,5 460.160 6.902.400 130.000
Wärmepumpen 36 8,7 130,5 2.258 33.870 2.444
Bio-/Deponie-/
Klärgasanlagen
242 1.067,2 16.008,0 256.575 3.848.625 42.440
Wasserkraftwerke 113 158,2 2.373,0 36.464 546.960 9.751
Windenergieanlagen 682 1.217,5 18.256,5 281.230 4.218.450 92.459
Photovoltaikanlagen 2.515 20,2 303,0 4.916 73.747 65.121
Solarthermische Anlagen 13.378 58,6 879,0 15.201 228.015 35.252
Summe 25.207 4.871,4 73.065,0 1.197.130 17.956.957 403.383
Nicht alle geförderten Maßnahmen und Projekte erschließen
sich einer rechnerischen Ertragsanalyse. Von
den Maßnahmen wird daher nur eine Auswahl von Projektförderungen
unter dem Gesichtspunkt von energieund
umweltrelevanten Fragestellungen untersucht. Industrie-,
technologie- und strukturrelevante Fragestellungen
47

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
bleiben hier ausgeklammert. Darüber hinaus ist die Beratungstätigkeit
von Instituten und Agenturen einer Erfolgskontrolle
nicht unterzogen worden. Die Bereiche
Technische Entwicklungen, Demonstrationsförderung
und Energiekonzepte waren z.T. schon Gegenstand von
Evaluierungen auf EU-Ebene.
Unter Zugrundelegung der Substitutionsmethode wurden
im Rahmen dieses Branchenreports insoweit für ausgewählte
Projekte die Jahresarbeit, Primärenergieeinsparung
und CO 2-Reduktion ermittelt sowie daraus
spezifische Aussagen getroffen. Allerdings können die
vorbezeichneten Parameter die Fördereffizienz nicht voll
widerspiegeln.
Die Programmbedingte Primärenergieeinsparung (PEE) innerhalb eines
15jährigen Betrachtungszeitraumes in Abhängigkeit von geförderten
Anlagentechniken
Die Wirksamkeit der Förderung läßt sich anhand der errechneten
Energiebilanz darstellen. Aus Vergleichbarkeitsgründen
wurden die Einsparungen bzw. die Energieerzeugung
thermischer und elektrischer Endenergie in
[GWh] Primärenergieeinsparung (PEE) für einen 15jährigen
Betrachtungszeitraum aller Anlagentechniken
umgerechnet. Wegen der unterschiedlichen Förderhöhe
je Anlagentechnik ist die Aussagekraft der absoluten
PEE geringer als eine spezifische Betrachtungsweise.
Unter der Prämisse einer durch Programmcontrolling genau
ermittelten notwendigen Förderhöhe je Sachgegenstand
und der Annahme einer zu erwartenden Energieproduktion
oder Energieeinsparung der Anlagentechnik
48

über einen 15-Jahres-Zeitraum spiegeln die errechneten
Energie- und Umweltbilanzen (Leitparameter CO 2) die Effizienz
der untersuchten Systeme und der Förderung wider.
REN-Programm NRW, spezifische Werte der Programmeffizienz
Pf je kWh PEE/DM je t CO 2-Reduktion – 15-Jahres-Zeitraum
Förderung (Pf) PEE/(kWh) Förderung (DM) CO2-Reduktion (t)
Anlagentechnik
I Rationelle
Energieverwendung
je kWh PEE in
15 Jahren
in 15 a für 1,– DM
Förderung
je t CO2-Reduktion in 15 Jahren
in 15 a für 100,– DM
Förderung
Wärmerückgewinnungsanlagen
0,41 245 15,74 6,35
Meß-, Regelanlagen 0,26 390 9,87 10,13
Fernwärmeauskopplung
und -verteilung
II Erneuerbare Energien
– Anlagentechnik
0,48 208 18,83 5,31
Wärmepumpen 1,87 53 72,16 1,39
Bio-/Deponie-/
Klärgasanlagen
0,27 377 11,02 9,07
Wasserkraftwerke 0,41 243 17,83 5,61
Windenergieanlagen 0,51 197 21,91 4,56
Photovoltaikanlagen 21,49 5 883,03 0,11
Solarthermische Anlagen 4,01 25 154,60 0,65
Im Bereich der „rationellen Energieverwendung“ wird
mit dem geringsten Mitteleinsatz der größte Effekt erreicht.
Bei den Projekten, welche
den „erneuerbaren Energien“
zugerechnet werden
können, stellen sich BHKW
auf der Basis Biomasse und
-gas, Deponiegas und Klärgas
sowie Wasserkraftanlagen am
vorteilhaftesten dar, nicht zuletzt
aufgrund der geringen
spezifischen Kosten (DM/
kW) bei gleichzeitig hoher
Vollaststundenzahl der Systeme.
Technologische Entwicklungen
und Verbesserungen der Rahmenbedingungen
führen bei Windkraftanlagen gegenüber früheren ähnlichen
Analysen bei dieser Anlagentechnik inzwischen zu
deutlich besseren spezifischen Werten.
49
Primärenergieeinsparung (PEE) in kWh
für 1,– DM Förderbetrag in einem
15-Jahres-Zeitraum im Vergleich

Das REN-Programm,
Zwischenbilanz 1988–1997
Bewilligte Subventionen (Pf)
je 1 kWh PEE innerhalb eines
15-Jahres-Zeitraums im Vergleich
Erreichte CO 2-Einsparung (t)
je 100,– DM Förderbetrag in einem
15-Jahres-Zeitraum im Vergleich
Die Primärenergieeinsparung von jährlich 4,87 Mrd.
Kilowattstunden entspricht z.B. dem energetischen Äquivalent
des Haushaltsstrombedarfs von 1,1 Mio. Einwohnern
bzw. 497.260 Haushalten/Jahr in Deutschland.
Je nach Technologie können
für 1,– DM Förderbetrag im
Betrachtungszeitraum 5 oder
auch 390 kWh Primärenergie
eingespart werden; für 100,–
DM Fördermittel kann die
CO 2-Reduktion 0,11 oder
10,1 t betragen.
Die dargestellten Ergebnisse
sind ein Indiz für den Erfolg
der Fördermaßnahmen im
Rahmen des REN - Programms.
Allerdings sind Förderkriterien laufend auf ihre
Wirksamkeit zu überprüfen. Das Spektrum der durch
Förderung realisierten Projekte – beispielsweise zwischen
der sehr effizienten Meß-, Steuer- und Regeltechnik auf
der einen und Photovoltaikanlagen
auf der anderen Seite
– ist sehr breit. Das darf jedoch
nicht dazu führen, daß
bestimmte Projekte wegen
„zu guter Erträge“ nicht
mehr, andere dagegen wegen
fehlender Ertragschancen
nicht weiter gefördert werden.
Gezielte Investitionsförderung
strebt nicht nur das
Einsparen von Primärenergie
an, sondern vor allem die Beeinflussung
des Marktes und die Schaffung von Anreizen
zur Weiterentwicklung von neuen Technologien.
Eine kontinuierliche Förderung schafft erst die Grundlagen
für die zunehmend erforderliche Nutzung unerschöpflicher
Energiequellen. Ein Aspekt, der sowohl
struktur- wie industrie- und energiepolitisch wichtig ist.
50

Im folgenden sind beispielhaft besonders innovative
Projekte dargestellt, die zum Teil als Leitprojekte der
Landesinitiative Zukunftsenergien NRW ausgewählt
wurden. Aus Platzgründen kann nur ein Teil des technologischen
Spektrums vorgestellt werden.
Auskopplung von Fernwärme aus dem
Braunkohlekraftwerk Neurath
Im rheinischen Revier erzeugen fünf Braunkohlekraftwerke
mit einer elektrischen Leistung von insgesamt
9.500 MW rund 50% des
Stroms des Energieversorgungsunternehmens
RWE.
Bei Betriebszeiten von
> 7.500 h/a decken sie die
Grundlast im elektrischen
Verbund. Eines dieser Kraftwerke
ist das Braunkohlekraftwerk
Neurath mit einer
Nennleistung von 2.100
MW el.
Bereits 1985 wurde in Abstimmung
mit der Stadt Grevenbroich
in einer ersten
Baustufe Fernwärme aus dem Kraftwerk zur Versorgung
einiger Betriebsstätten von Rheinbraun sowie öffentlicher
Gebäude (Turnhalle, Wellenfreibad) ausgekoppelt.
Der Anschlußwert der ersten Ausbaustufe erreichte
5 MW.
Positive Betriebserfahrungen und neuerliche Untersuchungsergebnisse
führten zu weiteren Erschließungen. So
wurde 1994 das „Wohngebiet F 2“ in Neurath an die
Fernwärmetrasse angeschlossen; 1996 folgt der Anschluß
weiterer 72 Gebäude in Grevenbroich-Neurath. Die
51
Projektbeispiele
geförderter
Demonstrationsvorhaben
Braunkohlekraftwerk Neurath

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Vor- und Rücklaufleitungen der Heißwasserseite
mit Schiebern und Beipaß
Fernwärmeversorgung dieses Wohngebietes substituiert
ohnehin erneuerungsbedürftige Öl- bzw. Kohleheizungsanlagen
und stellt sich daher
als ökologisch und auch
ökonomisch sinnvolle Maßnahme
dar. Lokale Emissionen
werden künftig vermieden,
dadurch erfährt
das Wohngebiet eine Aufwertung.
Durch Nutzung
der Fernwärme wird im
Vergleich zur Ölheizung eine
Minderung des Primärenergieverbrauchs
um 60%
eintreten.
Die Auskopplung von Fernwärme
aus dem Kraftwerk Neurath ist ein Ansatz der
dringend gebotenen rationellen Energienutzung.
Heizkraftwerk Minden-Nord
In Kooperation der Elektrizitätswerke Minden-Ravensberg
GmbH (EMR) und der Stadtwerke Minden GmbH
wurde mit dem im Januar 1996 in Betrieb genommenen
Heizkraftwerk Minden-Nord ein Beispiel effizienter
Technik in städtebaulich anspruchsvollem Bautypus geschaffen.
Fernwärmesammler und -verteiler
Das Heizkraftwerk produziert auf Erdgasbasis 42.000
MWh Strom und 110.000 MWh Wärme pro Jahr. Die
52

Hauptkomponenten Gasturbine, Gasentspannungsturbine
und Dampfturbine weisen eine elektrische Gesamtleistung
von 6.755 kW auf;
die gesamte thermische
Leistung von Gasturbine,
Abhitzekesselanlage und
Dampfkesselanlagen beträgt
45.240 kW. Mit dem
richtungsweisenden Energiekonzept
wird ein Wirkungsgrad
von 87% erreicht,
Primärenergie in einem
energetischen Äquivalent
von 7.5 Mio. Liter
Heizöl/Jahr gespart und
eine CO 2-Reduktion gegenüber
herkömmlicher
Technik von 40.000 t/a ermöglicht. Im einzelnen sieht das
Konzept folgende Verfahrenstechnik vor:
Die Gasturbinenanlage besteht aus den Hauptkomponenten
Turbinenstufe, Brennkammer und Generator. In
der Brennkammer wird der eingesetzte Brennstoff verfeuert
und der Druck des erzeugten Abgases in der nachgeschalteten
Turbinenstufe zum Betrieb des Generators
genutzt. Der damit erzeugte Strom gelangt über einen
Transformator in das öffentliche Netz der EMR.
Zwei Brenner mit Kessel/Dampferzeuger
Die aus der Turbinenanlage austretenden Verbrennungsgase
werden im Abhitzekessel von ca. 500 °C auf 100 °C
heruntergekühlt. Hierdurch entsteht Dampf, der dem In-
53
Gasturbine

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Demonstrations-BHKW,
100 kW th und 50 kW el
dustriekunden Melitta zur Verfügung gestellt wird. Des
weiteren wird der Dampf über zwei Wärmetauscher in
Heißwasser mit einer Temperatur von 130° umgeformt.
Dieses Heißwasser führt man dem Fernwärmenetz der
Stadtwerke Minden zu.
Der Abhitzekessel ist mit einer Feuerung und einem
Überhitzer ausgestattet. Der Überhitzer dient zur Aufheizung
des Dampfes von ca. 200 °C auf 420 °C. Der hierbei
entstehende Dampf wird der nachgeschalteten
Dampfturbinenanlage zugeführt. Durch die Entspannung
des Dampfes in der Turbine von 420 °C auf ca. 260 °C
wird ein Generator zur Stromerzeugung angetrieben.
Dieser Strom wird ebenfalls über den Transformator in
das Netz der EMR geleitet. Der Dampf der Turbine wird
über einen weiteren Wärmetauscher in Heißwasser umformt
und in das Fernwärmenetz der Stadtwerke Minden
eingespeist.
Die Stadtwerke Minden haben neben dem Heizkraftwerk
Minden-Nord zur Versorgung der Anlage und weiterer
Gaskunden eine Gasübergabestation errichtet. Dort wird
der Gasdruck von 26 bar auf 1 bar reduziert. Durch diese
Druckreduzierung wird ein weiterer Generator zur
Stromerzeugung angetrieben. Auch dieser Strom wird in
das Netz der EMR eingespeist.
Kraft-Wärme-Kopplung mit Gasturbinen nach
dem Cheng-Cycle-Prinzip in der Kartonfabrik
FS-Karton, Werk Neuss
Die Kartonpappenindustrie hat für den Produktionsprozeß
einen großen Dampf- und Elektrizitätsbedarf. Produktionsbedingt
kommt es im Kartonherstellungsverfahren
mehrfach täglich in unregelmäßigen Abständen zu
starken Schwankungen im Dampfverbrauch aufgrund
von Unterbrechungen infolge von Bahnabrissen. Dabei
geht der Dampfbedarf drastisch bis zu 50% zurück, der
Strombedarf steigt langfristig durch die Inbetriebnahme
der Anschlußsysteme an. Das starke Ungleichgewicht
zwischen Strom- und Dampfbedarf stellte für Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen
(KWK) große Probleme dar.
Der Standort Neuss mit rund 400 qualifizierten Arbeitsplätzen,
guter Infrastruktur und Rohstoffversorgung wurde
von dem Unternehmen 1988 als so gut eingestuft, daß
54

eine Produktionsverdopplung auf 280.000 t/a Faltschachtelkarton
beschlossen wurde.
Bei der Neukonzeption der Energieversorgung wurden
der Sicherstellung der Dampferzeugung, Minimierung
des Fremdstrombezugs und flexibler Anpassung an produktionsbedingte
Schwankungen im Energiebedarf Priorität
eingeräumt. Daher wurde die Erhitzung einer Gasturbinen-Doppelblockanlage
nach dem Cheng-Prozeß
beschlossen.
Der Cheng-Prozeß ist ein
thermischer Kreisprozeß,
welcher den Gasturbinenprozeß
und den Dampfturbinenprozeß
in einer KWK-Maschine
vereinigt.
Diese in Europa erstmalig
eingesetzte hochinnovative
Anlage nutzt die Abgase der
Gasturbine in einem nachgeschalteten
Dampferzeuger
thermisch. Der erzeugte
Dampf kann entweder den
Verbrauchern zugeführt oder
durch kontrollierte Injektion in die Turbinenbrennkammer
eingespeist werden.
Bei maximaler Injektion kann kurzfristig eine Turbinenleistungssteigerung
von 50% erreicht werden. Die Prozeßdampfmenge
kann durch Zusatzfeuerung in dem Abhitzekessel
außerdem in weiten Grenzen variiert werden.
Diese Eigenschaften ermöglichen es dem Betreiber, die
Stromerzeugung vom Prozeßwärmebedarf weitgehend zu
entkoppeln. Darüber hinaus bewirkt die Injektion von
Dampf in die Gasturbine niedrige NO x-Emissionen von
nur noch 25% der Werte ohne Dampfinjektion.
Der Primärenergieeinsatz konnte um 20%, die Energiekosten
um jährlich 5,5 Mio. DM gesenkt werden. Der Anlagenbetreiber
erhielt für das technische Konzept 1994
den Innovationspreis der deutschen Gaswirtschaft für
rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz.
55
Gasturbine mit Injektionsdampfleitung

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Hochdruckturbine P = 54/22 bar,
elektr. Leistung 450 kW,
Drehzahl 32.000 min -1
Erdgasexpansion in einer gemeinsam
gekapselten Turbinen-Generatoreinheit unter
Verwendung von Magnetlagertechnik in
Verbindung mit BHKW-Anlagen
Die Erdgaslieferung durch die Ruhrgas AG erfolgt in
Leverkusen über mehrere Gasübernahmestationen, die
aus unterschiedlichen Transportleitungen mit Betriebsdrücken
von 4 bis 55 bar gespeist werden. Der Verbrauch
liegt jährlich bei 1,1 Mrd. kWh.
Der hohe Gasdruck muß aus technischen Gründen auf
ein niedriges Druckniveau gebracht werden, um das Erdgas
anschließend in das Stadtnetz einzuspeisen.
Bei der herkömmlichen Technik wird die freiwerdende
Energie im Zuge der Druckminderung „vernichtet“. Die
neue Technologie kann die freiwerdende Energie aus dem
Expansionsvorgang in elektrischen Strom umsetzen.
Niederdruckturbine P = 22/9 bar, elektr. Leistung 450 kW, Drehzahl
32.000 min -1
56

Durch das erstmalig entwickelte Maschinenkonzept werden
keine Fremdstoffe (z.B. Öle) für den Expansionsprozeß
benötigt. Dies wird durch eine magnetgelagerte 450
kW el-Expansionsturbine sowie einen druckfest gekapselten,
magnetgelagerten, permanent erregten Turbogenerator
erreicht.
Turbine und Generator sind in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht. Dadurch wird sichergestellt, daß
das Erdgas von Verunreinigungen frei bleibt und das
Stadtnetz nicht belastet wird.
Bei der angewandten Technik wird in zwei einstufigen radial
angeströmten Francis-Turbinen das zuvor auf 80 °C
erhitzte Erdgas expandiert. Die Vorwärmung erfolgt
durch zwei erdgasbefeuerte Blockheizkraftwerke mit je
600 kW el Leistung. Die nicht für den Expansionsprozeß
benötigte Wärme wird dem Fernwärmenetz zur Verfügung
gestellt, so daß die BHKW immer im Bestpunkt
laufen. Durch diese Anlagenkonfiguration werden die
sonst in konventionellen Kondensationskraftwerken üblichen
Verluste von 62% auf 20% reduziert.
Die Stadt Leverkusen betreibt ein Müllheizkraftwerk,
dessen Abwärme für die Fernwärmeversorgung genutzt
wird. Durch die Koppelung der Erdgasvorwärmung mit
dem Fernwärmenetz ist es zudem möglich, die im Sommer
nicht benötigte Wärme des Fernwärmenetzes für die
Gasvorwärmung heranzuziehen.
Zusammenstellung der Eckdaten:
Eingangsdruck des Erdgases 55 bar
Ausgangsdruck (variabel) 8–9,5 bar
Erdgasdurchsatz 2.000 bis 25.000 Nm 3 /h
Max. el. Leistung der Expander 2 x 450 kW
El Leistung des BHKW 2 x 600 kW
Erzeugte therm. Gesamtleistung 1,6 MW
El. Arbeit der Gesamtanlage ca. 5 Mio. kWh/a
Die Umsetzung des völlig neuen Turbinenkonzeptes für
die Expansion und die Zusammenschaltung der Expander
mit den BHKWs sowie die Anbindung der überschüssigen
Wärme an das Fernwärmenetz versprechen
57

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
WEPA-Papierfabrik,
Marsberg-Giershagen
bei Bewährung eine wirtschaftlich zu betreibende rationelle
Energieverwendung.
Bei einer Weiterentwicklung der Maschinentechnik im
MW-Bereich wird die deutsche Gaswirtschaft ein Nachfragepotential
von hundert Anlagen, die europäische
– insbesondere östliche – Gaswirtschaft ein Potential von
einigen hundert Anlagen aufweisen.
Die Energieversorgung Leverkusen GmbH hat nach
Realisierung des Demonstrationsprojektes bereits eine
für die Vermarktung der Technologie eigens zuständige
Firma gegründet.
Errichtung einer Kraft-Wärme-Kopplung
(KWK)-Papierreststoffverbrennungsanlage zur
Dampf- und Stromerzeugung
Die Marsberger Kraftwerk GmbH haben im Contracting-
Verbund der Firmen WEPA-Papierfabrik und VEW Energie
AG im Rahmen des REN-Programms ein Demonstrationsprojekt
mit hoher Bedeutung für die gesamte
Papierindustrie realisiert.
Das Unternehmen produziert
jährlich ca. 100.000 t
Hygienepapiere aus Altpapier;
prozeßbedingt können
20–30% des Altpapiers
nicht zu Faserstoffen
verwertet werden.
Durch Einsatz einer KWK-
Anlage konnten sowohl
der Altpapier-Recycling-
Kreislauf geschlossen werden
als auch Reststoffe aus
anderen Betrieben bis zu einer Jahresmenge von insges.
80.000 t aufgenommen werden.
Die Papierreststoffe werden mechanisch auf einen Trokkengehalt
von ca. 65% gebracht. Dieser Wertstoff hat
dann einen der Braunkohle entsprechenden Heizwert
von 8.800 kJ/kg.
Das Anlagenkonzept der KWK-Papierreststoffverwertungsanlage
besteht u.a. aus Gasturbine mit Generator,
58

Abhitzekessel nach Gasturbine, Schwingrostfeuerung mit
nachgeschaltetem Abhitzekessel, Rauchgasentstaubung
und -wäsche bei einer installierten Leistung von 7,2 MW el
und 14 MW th. Die Schwingrostfeuerung ist als besonders
innovativ anzusehen: Ein Teil des Verbrennungsgases
aus der Gasturbinenanlage wird mit Frischluft durchströmt
und bewirkt einen wirbelstoffartigen Zustand im
Ausströmbereich über dem Rostboden. Die Papierreststoffe
können so anbackungsfrei verbrennen.
Gekapselte Dampfturbine Nr.1
Das Anlagenkonzept führt bei Verbesserung der Emissionsbilanz
zu einer erheblichen Einsparung von Primärenergie
durch die thermische Verwertung bisher deponierter
Reststoffe sowie durch die zusätzliche Abluftnutzung der
Gasturbine für den Rost der Papierreststoffverbrennung
in der Größenordnung von 83 Mio. kWh th.
Die Anlagen werden bei einem Gesamtwirkungsgrad von
90% mehr als 8.000 Stunden pro Jahr betrieben. Mit
Realisierung des Demonstrationsprojektes erfolgte zugleich
eine langfristige wettbewerbsmäßige Absicherung
der vorhandenen 800 Arbeitsplätze, auch unter europäischen
Marktgesichtspunkten.
Das Anlagenkonzept kann auch Beispiel für die übrigen
35 in NRW ansässigen papierverarbeitenden Firmen sein,
von denen 28 Unternehmen Altpapier einsetzen. Bezogen
auf die bundesdeutsche Situation – 6,4 Mio. t/a Altpapierverbrauch
– könnte das Anlagenkonzept 1.3 Mio. t
bisher deponierte Papierreststoffe einer energetischen
Nutzung zuführen.
59
Blick auf die Rostfeuerung mit
zirkulierenden Papierreststoffen

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Entsorgungs- und Energiegewinnungsanlage,
Firma PERGAN, Bocholt
Die geldwerte Einsparung
von rund 180 TDM
jährlich sichert die
Leistungsfähigkeit des
Unternehmens
Energiegewinnung aus Prozeß-Abwasser
Die Bocholter Firma Pergan GmbH hat sich seit 1989 auf
die Herstellung von Hilfsstoffen für industrielle Prozesse
spezialisiert; so z.B. auch auf die Herstellung von Peroxiden
zur Kunststoffherstellung.
Bei der Herstellung von flüssigen organischen Peroxiden
fallen im Prozeßabwasser ca. 10% der eingesetzten Rohstoffe
als Reststoffe an; außerdem etwa 3% der Produktionsmenge
als nicht mehr
aufarbeitbare Fehlchargen,
welche vor Fremdentsorgung
mit Heizöl im Verhältnis 1:5
aus Sicherheitsgründen verdünnt
werden mußten.
Durch Bau einer „integrierten
Entsorgungs- und Energiegewinnungsanlage“wurde
eine innovative Lösung
für den Produktionsablauf
gefunden.
Die Reststoffe aus dem Prozeßabwasser
werden durch
einen zweistufigen Reinigungsprozeß zurückgewonnen
und in einer Brennkammer verbrannt. Das gleiche gilt für
die Fehlchargen. Der Feuerung wird ebenfalls die mit organischen
Verunreinigungen belastete Abluft zugesetzt.
Zur Beherrschung des unterschiedlichen Brennverhaltens
flüssiger und gasförmiger Peroxide und aufgrund
deren Aggressivität mußte der Brenner mit hochwertigen
Materialien neu konstruiert werden.
Durch die bei der Feuerung gewonnenen Energien (Prozeßwärme
im Produktionskreislauf, Raumwärme) werden
jährlich 2,4 Mio. kWh thermische Energie eingespart,
Emissionen in Abluft und Abwasser vermieden und Entsorgungskosten
minimiert.
60

Brennstoffzellen
Brennstoffzellen stellen als Energieerzeugungsanlage
eine sehr interessante Zukunftstechnologie dar:
■ Hoher erreichbarer Wirkungsgrad bis 70%
■ Sehr geringe Emissionen im Vergleich zu konventionellen
Anlagen
■ Nahezu geräuschloser chemischer Prozeß bei der
Energieumwandlung
Brennstoffzellen werden nach der Art ihres Elektrolyten
unterschieden; die vier wichtigsten Typen sind:
■ Phosphorsäure Brennstoffzelle (PAFC)
■ Karbonatschmelzen-Brennstoffzelle (MCFC)
■ Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC)
■ Polymer-Elektrolyt-Membram-Brennstoffzelle
(PEMFC)
Als leistungsstärkste Serien-Brennstoffzelle mit bevorstehender
Marktreife galt die PAFC der Firma ONSI, als
bereits vor fünf Jahren die Ruhrgas AG und die Thyssengas
GmbH die ersten Brennstoffzellen in Deutschland in
Betrieb nahmen; und zwar in Duisburg (später Düren)
und Bochum. Nach Beendigung des Versuchsbetriebs wurden
beide Anlagen inzwischen außer Betrieb genommen.
Weitere Entwicklungsarbeit erfolgt derzeit an der SOFC-
Hochtemperatur-Brennstoffzelle bei dem Firmenverbund
Daimler Benz/Dornier/Siemens KWU in einem
gemeinsamen Vorhaben mit dem Forschungszentrum Jülich,
RWE Energie und Rheinbraun, um die Anwendbarkeit
der Technologie bei der Braunkohlenverstromung zu
bewerten.
Die Anwendungspotentiale der Brennstoffzellen reichen
von elektrischen Antrieben für mobile Systeme (Busse,
LKW, PKW, Bahnen, Schiffe) bis zu netzunabhängigen
stationären KWK und BHKW-Anlagen.
Ein Manko regenerativer Energieerzeuger stellt das zeitliche
und ggf. räumliche Ungleichgewicht zwischen Bedarf
und Erzeugung fluktuierender Energiequellen dar.
Ausgleich kann mit einem speicher- und transportierbaren
Sekundärenergieträger geschaffen werden. Denkbar
61

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
ist somit eine künftige Energieversorgungsstruktur, bei
der z.B. mittels regenerativ erzeugter Elektrizität Wasserstoff
erzeugt wird und dieser im Bedarfsfall über den
„Energiewandler Brennstoffzelle“ für Kraft und Wärme
eingesetzt wird. In der Wasserstofftechnologie liegt für
Energieversorgungsunternehmen langfristig eine interessante
Option für die Zukunft. Bei der Dortmunder Energie
und Wasserversorgung (DEW) läuft derzeit ein
Brennstoffzellenprojekt mit interessanten, mittelfristig zu
realisierenden Maßnahmen:
WASSERSTOFF
H 2
WASSER
H 2O
BRENNGAS
Elektrolyse und Brennstoffzellen
Von den bekannten Brennstoffzellentypen läßt die
Hochtemperaturbrennstoffzelle vom Typ SOFC (Solid
Oxide Fuel Cell) für die Zukunft einen hohen Wirkungsgrad
bei der Umwandlung von Primärenergie zu elektrischer
Energie erwarten. Die Dortmunder Energie- und
Wasserversorgung GmbH beteiligt sich seit 1995 an der
62
STROMZUFUHR
SAUERSTOFF
O 2
ANODE
ELEKTROLYT
DIAPHRAGMA
KATHODE
BRENNGASELEKTRODE LUFTELEKTRODE
ZELLVERBINDUNG ELEKTROLYT
Bei der Elektrolyse wird zum
Beispiel Wasser elektrochemisch
gespalten: An der
positiven Elektrode entsteht
Sauerstoff, an der negativen
Wasserstoff. Die Brennstoffzelle
nutzt die Umkehrung
der Elektrolyse: Wasserstoff
und Luftsauerstoff wird jeweils
getrennt an Elektroden
vorbeigeführt. Über einen
Elektrolyten – in fester oder
flüssiger Form – erfolgt der
Austausch von Sauerstoffionen,
der Wasserstoff
oxidiert, es entsteht Wasser
– und elektrische Energie.
LUFT
EINZEL-
ZELLE

Entwicklung des Brennstoffzellen-Systems „HEXIS“
(Heat Exchanger Integrated Stack) der Firma Sulzer
HEXIS AG. Dieses 3jährige, ca. 1.9 Mio. DM umfassende
Projekt wird zu 36,5% vom Land Nordrhein-Westfalen
aus dem REN-Programmbereich TE gefördert. Ziel
dieses Projektes ist die Untersuchung des Langzeitverhaltens
der SOFC bei wechselnden Gasqualitäten. Insbesondere
soll der Einfluß von Flüssiggas-Luftgemischen,
die üblicherweise Gasversorgungsunternehmen
dem Erdgas zur Bezugsspitzenbrechung zumischen, auf
die Spannungsdegradation und Lebensdauer der Zellen
ermittelt werden. Ausgehend von Tests an einzelnen
Brennstoffzellen mit Erdgas bei Sulzer HEXIS über
Versuchsreihen an einem Brennstoffzellenprüfstand im
Gaslabor bei DEW mit Brennstoffzellen verschiedener
Hersteller wird derzeit die Praxistauglichkeit eines HE-
XIS-Brennstoffzellen-Systems im Feldversuch erprobt.
Unterstützung zu diesem Projekt leistet der Lehrstuhl
für Elektrische Energieversorgung der Universität Dortmund,
Lehrstuhlinhaber Prof. Dr.-Ing. E. Handschin.
Insbesondere die Meßdatenerfassung und -auswertung,
die Prozeßvisualisierung, Systemmodellierung, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
und die elektrische Netzeinbindung
wird von der Universität Dortmund bearbeitet.
Nach den bisherigen Erfahrungen ist das HEXIS-System
als Mini-BHKW sowohl für den Endverbraucher als
auch für Energieversorgungsunternehmen geeignet.
DEW wird die weitere Erprobung und die Markteinführung
des HEXIS-Systems in Dortmund unterstützen.
Hauptanwendungsgebiet wird hier der Wohnungsbereich
sein. Die Markteinführung des Gerätes wird DEW
in Kooperation mit der deutschen Gaswirtschaft und einem
deutschen Gasgerätehersteller vorantreiben. Diese
Absicht stieß auf großes Interesse in Fachkreisen. Die
Markteinführung des Brennstoffzellen-Mini-BHKW, das
Sulzer HEXIS im Jahr 2001 plant, ist damit in erreichbare
Nähe gerückt.
Die Minimalkostenplanung „Least-cost-planning“
(LCP) auf der Nachfrageseite
Maßnahmen zur Einsparung von Energie (z.B. Strom)
durch rationelle Energiewandlung stellen sich preiswerter
dar, als die Erzeugung zusätzlicher Energie („Negawatt
statt Megawatt“).
63

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Die Zeit ist reif für das
Bauen mit der Sonne
Die „Aktion Helles NRW“ ist ein außerordentlich erfolgreiches
Demonstrationsprojekt des REN-Programms und
wurde als ein Leitprojekt der LZE ausgewählt.
■ Auf Initiative des MWMTV des Landes NRW konzipieren
und realisieren Vertreter der Elektrizitätswirtschaft,
der Verbraucher-Zentrale NRW sowie des
Wuppertal-Instituts die Aktion Helles NRW, die in
ihrem Umfang europaweit bisher einmalig ist.
■ Durch diese landesweite Initiative wurden 1,4 Mio.
Energiesparlampen installiert. Damit können
408.000 t CO 2-Emissionen aus Kraftwerken vermieden
werden.
Solarer Wohnpark in Steinfurt-Borghorst
In Steinfurt-Borghorst entsteht der solare Wohnpark
„Auf dem Windhorst“.
Das Pilotprojekt in Borghorst setzt sich aus 13 „Niedrig“und
11 „Null“-Energiehäusern zusammen. Die in Hufeisenform
gegliederte Bebauung wird durch öffentliche
Mittel des Landes NRW bezuschußt. Mieter werden kinderreiche
Familien und Alleinerziehende sein.
Die Bedeutung des Modellvorhabens wird vor folgendem
Hintergrund deutlich:
Im Landesdurchschnitt sind ca. 82% der Wohngebäude
vor 1978 gebaut worden. Diese Tatsache erklärt die hohen
Verbrauchswerte der Endenergie für den Sektor
„Privathaushalte“ von 136 Mrd. Kilowattstunden pro
64

Jahr in NRW. Nach Untersuchungen ist eine Minderung
der Endenergie dieses Verbrauchssektors in NRW von
47% möglich. Dieses Reduktionspotential kann in erster
Linie erschlossen werden durch Wärmedämmung, Energiespartechnik
sowie aktive
und passive Solarenergienutzung.
Hier setzt das geförderte Demonstrationsprojekt
an:
Betragen die Energieverbrauchswerte
des Altgebäudebestandes
in Nordrhein-Westfalen
noch durchschnittlich
290 Kilowattstunden
je m 2 und Jahr (oder
umgerechnet rund 29 Liter
Heizöl pro m 2 und Jahr),
werden in Borghorst Werte erreicht werden von 15
kWh/m 2 und Jahr; das entspricht einer 95%-Minderung!
Und das zu bezahlbaren Preisen der Systemtechnik. Solarkollektoren
mit einer Fläche von 550 m 2 werden die
„geerntete“ Solarenergie in einen 700-m 2 -Speicher abgeben.
Von diesem wird der Wohnpark über ein Nahwärmesystem
mit Heizenergie und Warmwasser für den täglichen
Bedarf versorgt.
Computersimulation eines Reihenhauses
Hochwärmegedämmte Gebäudehüllen und Lüftungsanlagen
mit Wärmerückgewinnung sorgen in Verbindung
mit der Solarenergienutzung dafür, daß der Heizwärmebedarf
nur ein Viertel der Werte des neuen Niedrigenergiehaus-Standards
betragen wird.
65
Nullenergiehaus in Wettringen

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Leitprojekt der LZE
Mit dem Einsatz dieser in NRW entwickelten und produzierten
Technik wird der Energieverbrauch deutlich gesenkt,
die Umwelt von Schadstoffeintrag entlastet und
die Wohnkultur erhöht. Nach erfolgreichem Abschluß
dieses Demonstrationsprojektes kann die breite Markteinführung
technischer Innovationen aus NRW forciert
werden. Schon heute werden durch das Projekt Arbeitsplätze
in der Bau- und Solarbranche im nordwestlichen
Münsterland erhalten und gesichert – auch dies ist von
zentraler Bedeutung bei der Entscheidung über Projektförderung.
Die Solarenergienutzung ist ein wesentlicher
Baustein ganzheitlicher Gebäudekonzeptionen.
Windtestfeld Grevenbroich
Mit der Errichtung eines Windtestfeldes in Grevenbroich
unterstreicht NRW seine führende Rolle als windenergienutzendes
Binnenland.
Die Windtest Grevenbroich GmbH (WTG) besteht aus
den Gesellschaftern Germanischer Lloyd, dem Kreis
Neuss, der Stadtentwicklungsgesellschaft Grevenbroich,
der RWE Energie AG und der Investitionsbank NRW.
Bisher existierte in Deutschland kein Testfeld für Binnenland-Windenergieanlagen
(WEA). WEA werden nur
für die Küste entwickelt und müssen für das Binnenland
angepaßt werden. Untersuchungen der WTG auf der
66

Frimmersdorfer Höhe südlich von Grevenbroich werden
Erkenntnisse für die Herstellung binnenland-optimierter
WEA liefern.
Vorgesehen ist der Aufbau und Betrieb eines Testfeldes
für bis zu acht Windenergieanlagen von 600 kW–2,5 MW
sowie kleinen Anlagen.
Die Windverhältnisse des Testfeldes sind durch Messungen
ermittelt worden. Die Anlagen können mindestens
fünf Jahre stehenbleiben; es sollten in dieser Zeit zu vereinbarende
Messprogramme durchgeführt werden. Modifikationen
und Erprobungen sind jederzeit ohne langwierige
Baugenehmigungsverfahren möglich. Die ersten
Anlagen werden Mitte 1998 in Betrieb genommen.
Die Geschäftstätigkeit der WTG umfaßt darüber hinaus
noch folgende Leistungen:
Windmessungen- und bewertungen, Windparkplanungen,
Messungen an Windenergieanlagen, Schallimmissionsprognosen
und -messungen, wiederkehrende Prüfungen,
Forschung und Entwicklung, zusammen mit den
Hochschulen, sowie Zertifizierungen, die besonders für
das Exportgeschäft wichtig sind.
Leitprojekt „Windkraft auf Bergehalden“
61 von den 120 Bergehalden in NRW scheinen aufgrund
ihrer Form und Lage prinzipiell für eine Windkraftnutzung
geeignet. Dieses Potential ermittelte die „Forschungsgruppe
Windenergie“ der Westfälischen Wilhelms-Universität
Münster im Frühjahr 1995.
Unbeschadet notwendiger Einzelfallbetrachtungen könnte
bei Einsatz von Windenergieanlagen der 1-MW-Klasse
ein Windenergiepotential von rund 200 Mio. kWh/Jahr
erschlossen werden.
Die erste Windenergieanlage errichtete der Kommunalverband
Ruhrgebiet (KVR) auf der Steinkohlen-Bergehalde
„Hoppenbruch“ in Herten
Die Halde nimmt eine Geländehöhe von 70 m ein, die
Höhe über NN beträgt 110 m. Auf diesem Niveau wurde
das 100 m hohe „Bauwerk Windenergieanlage“ (66,8 m
Nabenhöhe + 33 m Rotor-Radius) errichtet. Die Gründung
des 5teiligen Stahlrohrturms sowie die Erdung der
67

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
WEA des Typs Enercon E66, auf der
Halde Hoppenbruch
Anlage verlangten nach ingenieurmäßig intelligenten Lösungen.
Aufgrund der Empfehlungen des Bodengutachters wurde
zur Baugrundverbesserung eine Rüttelstopfdichtung vorgenommen.
Die Verdichtung erfolgte durch Kiessäulen,
die mittels eines Torpedorüttlers
(System Keller
Grundbau) eingebracht und
verdichtet wurden. Unter der
Fläche des Achteckfundamentes
(ca. 14,50 m Durchmesser)
wurden rund 120
Kiessäulen im Abstand von
rund 1,50 m eingebracht.
Von der unteren Sohle des
Fundaments (rund 2,40 m tief)
wurden die Kiessäulen bis in
eine Tiefe von 6–8,50 m eingebracht.
Auf dieser Basis
wurde eine normale Achteck-Flachgründung
mit ca.
14,50 m Durchmesser und ca. 2,50 m Tiefe vorgenommen.
Die exponierte Lage der WEA machte besondere Vorkehrungen
gegen Blitzschlag erforderlich. Da bei der aufgeschütteten
Bergehalde ein nicht ausreichender Ausbreitungswiderstand
der konventionellen Erdungsanlage
gemessen wurde, wurden weitere Maßnahmen zur Erdungsverbesserung
notwendig.
Die effektivste Verbesserung der Erdungsverhältnisse
wurde durch die Einbringung einer Tiefenbohrung bis in
80 m Tiefe erzielt. Unter der Halde befindet sich ein
Feuchtgebiet. Bis in dieses Feuchtgebiet wurde der Tiefenerder
eingebracht. Zum Abbau einer gefährlichen
Berührungs- und Schrittspannung wurden mehrere Ringerder,
die die Windenergieanlage und einen geplanten
Pavillon umschließen, verlegt. Außerdem wurde noch ein
engmaschiges Erdersystem aus verzinkten Baustahlmatten
zwischen Windenergieanlage und Pavillon verlegt.
Diese Maßnahmen dienen zur Herabsetzung der
örtlich auftretenden Berührungs- und Schrittspannung.
Großwindenergieanlagen weisen Vorteile gegenüber leistungsschwächeren
Anlagen auf. So ist ihr Flächenbedarf
zum Erzielen einer Leistungsgröße geringer, das subjek-
68

tiv empfundene „Unruhemoment“ nimmt durch verringerte
Rotordrehzahl ab und der Eingriff in die Natur und
Landschaft fällt wegen der effizienteren Nutzung des
Windpotentials geringer aus. Um gesicherte Erkenntnisse
über die Beurteilung von Windenergieanlagen durch die
Bevölkerung zu erlangen, hat das Wirtschaftsministerium
NRW erstmals zu diesem Thema eine Studie in Auftrag
gegeben. In Zusammenhang mit der „Demonstrationsanlage
Hoppenbruch“ wird eine Begleituntersuchung des
Instituts für Landschaftsökologie der Westfälischen Wilhelms-Universität
Münster mit dem Titel: „Untersuchungen
zur WEA-Akzeptanz und zu potentiellen Nutzungskonflikten
am Beispiel der Bergehalde Hoppenbruch“
durchgeführt.
Biogasanlage nach dem IMK-Verfahren
Der Bau der Demonstrationsanlage für biologische Abfälle
nach dem Verfahren „Integrierte Methanisierung
und Kompostierung“ (IMK) ist ein weiteres Leitprojekt
der Landesinitiative Zukunftsenergien NRW und wurde
im Rahmen des REN-Programms gefördert.
Vorderseite der aeroben Reaktoren mit Austragsschächten
Für die im Strukturwandel befindliche Industrieregion
Herten wird die aus neun Gesellschaftern bestehende
Firma BEG Bio Energie GmbH mit dieser Anlage neue
Maßstäbe setzen.
Nach 3jähriger Erprobung der Verfahrenstechnik in einer
Prototypenanlage mit 500 t Jahreskapazität wird ab
1998 die Demonstrationsanlage großtechnisch 18.000 t
69
Aufbau der anearoben Reaktoren

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Biomüll/Jahr verarbeiten und dabei rund 6.000 t Kompost
sowie Biogas erzeugen, welches zunächst zur Vergleichsmäßigung
in einem Speicher gepuffert und danach
kontinuierlich zwei BHKW zugeführt wird. Diese werden
jährlich rund 2,9 GWh elektrische und 3,2 GWh thermische
Energie erzeugen. Die Energieerzeugung versorgt
die Anlage vollständig. Der überschüssige Strom wird in
das öffentliche Netz eingespeist und die Überschußwärme
versorgt eine benachbarte Gärtnerei.
Antriebsseite der aeroben Reaktoren
Ziele und Vorteile des IMK-Verfahrens sind u.a.:
■ Verarbeitung organischer Reststoffe unterschiedlicher
Konsistenz
■ hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit durch
modulare Bauweise
■ maximale Volumenreduzierung bezogen auf den
Input (bis zu 70%)
■ Minimierung der Abwassermenge durch Kreislaufführung
der in den Reststoffen enthaltenen Wassermenge
■ Fest-Flüssig-Trennung vor der Methanisierung, daher
energie- und materialarme Prozeßführung
■ geringer Flächenbedarf durch kompakte Bauweise
■ Vermeidung von Geruchsemissionen durch geschlossene
Bauweise aller Anlagenteile und Einsatz von
Biofiltern
70

■ Minimierung der anaeroben Behandlungsdauer durch
automatische Prozeßsteuerung
■ geringe Bauhöhe durch nacheinander durchströmte
Anaerobreaktoren
■ hohe Kompostqualität durch Schwermetallauswaschung
im Feststoffreaktor
■ CO 2-neutrale Energienutzung (pro Tonne Bioabfall
80–120 m 3 Biogas)
■ hohe Energieausbeute
■ biologische Abwasserbehandlung
Demonstrations- und Versuchsdach mit Photovoltaik-Dachziegeln
Im Rahmen der Landesinitiative Zukunftsenergien sollen
über die Breitenförderung von PV-Anlagen (installiert
auf Hausdächern oder auf Ständergerüsten) hinausgehende
innovative Lösungen initiiert und realisiert werden.
Dazu gehören z.B. dachintegrierte oder Fassaden-
Photovoltaikanlagen sowie die Weiterentwicklung einzelner
Komponenten, wie: Wechselrichter, Elektronik und
Regelung.
52 m 2 Modulfläche = 3,6-kW p-PV-Anlage
Ein Leitprojekt der Landesinitiative Zukunftsenergien
setzte das Ziel, die Funktionalität einer in den Dachbereich
integrierten Solaranlage erstmalig unter Praxis-
Bedingungen zu demonstrieren.
71
Solar-Dachziegel Typ „Tiefa XL“ mit
drei Zellen je 3,75 W p (267 Stück pro
kW p), polykristallines Modul

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Solar-Dachziegel Typ „Rheinland“
mit drei Zellen je 4,55 W p
(220 Stück pro kW p)
Das Konzept für die
Akademie
Die Firma Laumans GmbH, Brüggen, ist Produzent von
Dachziegeln für den Wohnungsbau, zugleich aber auch
Patentinhaber eines von der Firma BMC Solar Industrie
GmbH, Wermelskirchen, entwickelten PV-Systems. Hierbei
handelt es sich um einen Dachziegeltyp, der direkt als
Träger für Solarmodule dient. In die Dachziegel sind seitlich
Nuten eingestoßen, die zur Befestigung von PV-Modulen
dienen; somit kann auf zusätzliche Dachaufbauten
für eine PV-Anlage verzichtet werden. Die Verbindung
der Stränge erfolgt wetterfest unterhalb der Dachziegel
durch spezielle Stecker.
Weiterer Vorteil des Systems ist die Möglichkeit für Bauherrn,
zunächst nur die Ziegel einzudecken und diese
später – den finanziellen Möglichkeiten entsprechend –
mit PV-Modulen zu bestücken.
Das Leitprojekt beinhaltet eine 52-m 2 -Modulfläche auf
dem Dach des Verwaltungsgebäudes der Firma Laumans
in Brüggen; die Spitzenleistung der PV-Anlage beträgt
3,6 kW p.
Bei einer Verlegedichte von 15 Dachziegeln pro m 2 wurden
770 Dachziegel/Module verlegt; jedes Modul ist dabei
mit drei Solarzellen bestückt. Als Wechselrichter wurde
ein Produkt der Firma Oppermann, Typ SUNPOWER,
eingesetzt.
Mit einem umfangreichen Meßprogramm wird der Betrieb
der Anlage begleitet, um die anlagenspezifischen
Vorteile alsbald bei einer breiten Markteinführung nutzen
zu können.
Nach Durchführung technischer Nachbesserungen
während der Probephase konnte das Leitprojekt Ende
Januar 1998 bestimmungsgemäß die PV-Stromerzeugung
aufnehmen.
Fortbildungsakademie NRW in Herne-Sodingen
– Modellprojekt für die „EXPO 2000“
Mit dem Neubau der Fortbildungsakademie des Innenministeriums
NRW auf der Zechenbrache Mont-Cenis
geht zugleich eine Erneuerung des gesamten Stadtteils
Herne-Sodingen einher. Das Planungsgebiet von rund
25 ha weist als Kern der Umstrukturierung neben der
Akademie und den städtischen Einrichtungen, wie Bürger-
72

saal, Bibliothek und Büros (ca. 2,5 ha) eine Neubausiedlung
– 300 Wohnungen in einem 5-ha-Wohngebiet – aus.
Im Norden des Geländes entstehen gestaltete Parklandschaften,
die sich mit dem existenten Landschafts- und
Naturschutzgebiet Vossnacken verbinden werden.
Die „Innenhäuser“ der Akademie mit einer Nutzfläche
von insgesamt 2.128 m 2 , die Baugruppe Hotel/Wohnen
für die Seminarteilnehmer – 176 Zimmer mit 2.644 m 2
Nutzfläche – sowie die Stadtteilbüros, der Bürgersaal, der
Casino- und Freizeitbereich und die Bibliothek mit insgesamt
2.102 m 2 Nutzfläche werden von einer auf Fichtenholzpfeilern
getragenen
Glashülle umgeben, die neben
der transparenten Bauweise
ein mediterranes Klima
auch im Winter bewirkt.
Die im Glasdach integrierten
Photovoltaikmodule wirken
nicht nur als stromerzeugendes
System; durch die Art
und Dichte der Zellenbelegung
wirkt die erzeugte Verschattung
regulierend auf die
Sommer-Temperaturen in
der Glashalle und vermeidet
Überhitzungen.
Auch Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung, Wasserspiele
und Anpflanzungen im Inneren der Gebäudehülle
wirken sich positiv auf die Energiebilanz aus. Prognostiziert
wurde ein Gesamtenergiebedarf von ca. 32
kWh/m 2 x a.
Die speziellen Photovoltaik Module der Firma Pilkington-Solar
des Typs „Optisol“ werden nicht auf das Dach
der Gebäudehalle montiert, sie stellen vielmehr selbst
das Dach der mikroklimatisierten Hülle (Ausmaße 176 x
72 x 15 m) dar. Die PV-Zellen verschiedener Hersteller
und unterschiedlicher Art (mono- und polychristalline
Zellen) sind in einer 2 mm dicken Schicht eines hochtransparenten
Giesharzes zwischen zwei Einscheibensicherheits-Glasscheiben
(ESG) eingebettet.
Diese eisenarmen Solargläser mit Stärken von 4 mm
(äußere, der Sonne zugewandte Scheibe) bzw. 8 mm (der
73
Weltweit ein Novum:
das dachintegrierte
Solarkraftwerk auf der
ECO-Messe in Japan

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Neuartiges
Wechselrichter-Konzept
Der Batteriespeicher
Innenseite zugewandte Scheibe) besitzen besonders hohe
Transmissionen im Spektralbereich von Silizium-Zellen.
Jedes Modul hat eine Fläche von 3,08 m 2 , insgesamt werden
ca. 3.000 PV-Module mit einer Gesamtfläche von rund
10.000 m 2 montiert, um die Spitzenleistung von 1 MW p zu
erreichen.
Das Solardach wird jährlich ca. 750.000 kWh Strom erzeugen,
bei einem erwarteten Strombedarf der Akademie
von 200.000 kWh/a werden ca. 550.000 kWh Strom
jährlich in das Netz eingespeist werden.
Das Wechselrichterkonzept sieht den Einsatz von rund
600 modularen Wechselrichtern mit einer voraussichtlichen
Nennleistung von 1.500 W vor, – ein ebenso innovatives
wie auch neuwertiges Konzept ohne Beispiel. Als
Bestandteil des „Solardreiecks NRW“ – gemeinsam mit
dem Wissenschaftspark und der „Solarfabrik“ in Gelsenkirchen
– ist die Herner Photovoltaikanlage Modellprojekt
der EXPO 2000.
Die zuverlässige Bereitstellung regenerativ erzeugten
Stroms zu jeder Zeit – insbesondere zu Spitzenlastzeiten
– mit Hilfe von Energiespeichern ist für den Akademiebetrieb
zwingend und daher auch ökologisch und ökonomisch
sinnvoll.
Die Hochleistungs-Batteriespeicheranlage veredelt regenerative Energie
Für die Energieerzeugung auf der Basis Sonnenenergie
gilt zunächst, daß die Energiemenge und der Zeitpunkt
der erzeugten Energie nicht immer übereinstimmen mit
der Größe und der Zeit der Energieanforderung. Der
74

photovoltaisch erzeugte Strom wird im „Energiepark
Mont Cenis“ in neu entwickelten Blei-Säure-Batterien
mit einem Energieinhalt von gesamt 1,2 MWh und einer
Leistung von 1,5 MVA gespeichert werden.
Neben Verbesserung von Qualität und Zuverlässigkeit
der Stromversorgung wird der verminderte Bezug von
(teurerem) Spitzenlaststrom eine Kostenreduzierung für
die Stadtwerke Herne bewirken.
Die zum Einsatz kommenden Hochleistungsbatterien unterscheiden
sich deutlich von konventionellen Blei-Säure-Batterien;
sie weisen z.B. auf:
Konstruktive Verbesserungen, wie Verwendung von
Kupfer-Blechen als Stromleiter für negative Platten, Einsatz
von Kupfer-Leitern bei den negativen Polbrücken,
Optimierung des positiven Gitters und neuartigen Poldurchführungen
und Verbindungstechnologien. Des weiteren
ist jede Zelle mit einer Innenwassertemperierung
ausgerüstet und besitzt zudem eine Elektrolytumwälzung
mittels Luftkompressor zur Homogenisierung der Elektrolytdichte
der Batterie in jeglichem Betriebsmodus, so
daß die Möglichkeit der Überladung der Batterie entfällt.
Zudem haben die negativen Platten eine Randisolation
zur Vermeidung von Plattenkurzschlüssen.
Diese Maßnahmen sollen in der Summe zu folgenden
Verbesserungen führen:
■ Verlängerung der Batterielebensdauer,
■ Erhöhung des energetischen Wirkungsgrades,
■ Große Hochstromkapazität (Belastung der Batterie
mit hoher Leistung über längere Zeit) und
■ Belastung der Batterie mit sehr hohen Leistungen im
Mikrosekundenbereich.
Demonstrationscharakter haben darüber hinaus auch die
eingesetzten Pulswechselrichter mit niedriger Sättigungsspannung
und kurzen Schaltzeiten; die im Anwendungsfall
u.a. relevanten Netzrückwirkungen können hinreichend
kompensiert werden.
Mehr als hundert Anwendungsfälle sind im Ruhrgebiet
denkbar – in Herne findet die erste tatsächliche Nutzung
statt: Einer der vier ehemaligen Mont Cenis-Schächte
75
Das erste Batteriegefäß von insgesamt
800 Stück
Innovative
EUS-Konzeption
Die Grubengasnutzung
mittels BHKW

Projektbeispiele geförderter
Demonstrationsvorhaben
Grubengasnutzung mit
Pilotcharakter
Mont Cenis-Energiezentrale
(Kesselhaus)
wird energetisch genutzt. In 720 m Teufe wird das Grubengas
angesaugt. Bis zu 1 Mio. m 3 Grubengas werden
jährlich einem Blockheizkraftwerk mit Gas/Otto-Motoren
zur Erzeugung von Strom und Wärme zugeführt.
Zwei BHKW-Module mit je 253 kW el werden voraussichtlich
1,9 Mio kWh/a Strom und 2,7 Mio. kWh/a Wärme
erzeugen. Rechnerisch können damit 615 Haushalte
mit Strom versorgt werden;
die erzeugte Wärme versorgt
sowohl die Akademie wie
auch die geplante Neubausiedlung
mit 300 Wohneinheiten.
Um das witterungsbedingt
schwankende Grubengasdargebot
auszugleichen, wurde
ein BHKW-Modul für den
Grubengasbetrieb mit Erdgaszumischung
ausgelegt.
Die Nutzung des Mont Cenis-Grubengases
bedeutet eine
Erdgaseinsparung von voraussichtlich 630.000 m 3 pro
Jahr und bewirkt dadurch eine CO 2-Reduktion von ca.
10.000 t/Jahr.
253-kW-BHKW-Modul zur Grubengasnutzung
Die Realisierung dieses Projektes hat eine Pilotfunktion
für NRW, denn aufgrund von Untersuchungen beträgt der
Methanstrom aus stillgelegten Bergwerken im Ruhrgebiet
jährlich ca. 120 Mio. m 3 ; gleichbedeutend dem Energie-
76

inhalt von 100.000 t Heizöl/Jahr mit einer klimaschädlichen
CO 2-Äquivalenzwert-Wirkung von 8 Mio. t pro
Jahr.
Der Probelauf der BHKW-Module fand im übrigen bereits
Ende Oktober 1997 statt; die Hochleistungsbatterien
haben Ende November 1997 ihren Probebetrieb aufgenommen.
Im Herbst 1998 soll planmäßig das „Solarkraftwerk“
die Stromerzeugung aufnehmen. Das Modell
der Fortbildungsakademie inkl. Photovoltaikdach wurde
bereits auf verschiedenen nationalen und internationalen
Ausstellungen und Konferenzen vorgestellt, darunter
1996 auf der Architektur-Biennale in Venedig und auf
der parallel zur Klima-Nachfolgekonferenz von Rio in
Kyoto stattfindenden internationalen Industriemesse
ECO-Japan 1997.
77

Wichtige Anschriften
Die Anschriften sind alphabetisch
sortiert.
Geschäftsstelle der Landesinitiative
Zukunftsenergien NRW
c/o Ministerium für Wirtschaft und
Mittelstand, Technologie und
Verkehr des Landes Nordrhein-
Westfalen (MWMTV)
Haroldstraße 4
40213 Düsseldorf
Tel. (02 11) 8 66 42-0
Fax (02 11) 8 66 42-22
Email:
baumann@energieland.nrw.de
Internet:
http://www.energieland.nrw.de
Außenstellen:
Ministerium für Bauen und
Wohnen des Landes Nordrhein-
Westfalen
Elisabethstraße 5–11
40217 Düsseldorf
ee energy engineers GmbH
Franz-Fischer-Weg 61
45307 Essen
Ihr Ansprechpartner in der
Geschäftsstelle:
Dr. Frank-Michael Baumann
Energieberatung für kleine und
mittlere Unternehmen und
Gemeinden
Energieagentur NRW
Morianstraße 32
42103 Wuppertal
Tel. (02 02) 24 55 2-0
Fax (02 02) 24 55 2-30
Internet: http://www.ea-nrw.de
Außenstelle
Bismarckstraße 142
47057 Duisburg
Tel. (02 03) 3 06-12 61
Fax (02 03) 3 06-12 99
Energieberatung für
Privathaushalte
Verbraucherzentrale NRW
Mintropstraße 27
40215 Düsseldorf
Tel. (02 11) 3 80 9-0
Fax (02 11) 3 80 91 72
Energieberatungsstellen der
Verbraucherzentrale NRW
52062 Aachen
Brendelstraße 37
Tel. (02 41) 40 46 00
59227 Ahlen *1
Hellstraße 8
Tel. (0 23 82) 80 68 40
52477 Alsdorf
Bahnhofstraße 36–38
Tel. (0 24 04) 9 39 01
59755 Arnsberg
Burgstraße 5
Tel. (0 29 32) 2 90 89
53115 Bonn
Poppelsdorfer Allee 15
Tel. (02 28) 24 16 93
44137 Dortmund
Alte Post
Königswall 1
Tel. (02 31) 14 10 73
40227 Düsseldorf
Heinz-Schmöle-Straße 17
Tel. (02 11) 72 25 04
47057 Duisburg
Klöckner Straße 48
Tel. (02 03) 37 03 53
33330 Gütersloh
Hohenzollernstraße 26
Tel. (0 52 41) 23 63 07
37671 Höxter
Weserstraße 17
Tel. (0 52 71) 3 87 94
32312 Lübbecke *2
Altes Amtsgericht
Gerichtsstraße 5
Tel. (0 57 41) 29 76 58
78
48143 Münster
Spiekerhof 27
Tel. (02 51) 51 82 43
33397 Rietberg
Rügenstraße 1
Tel. (0 52 44) 98 61 01
42651 Solingen
Werwolf 2
Tel. (02 12) 20 28 74
33415 Verl
Paderborner Straße 3–5
Tel. (0 52 46) 8 15 56
42103 Wuppertal
Schloßbleiche 20
Tel. (02 02) 44 74 32
*1 Zweigstelle:
52156 Monschau
Am Handwerkerzentrum 1
Tel. (0 24 72) 80 15 32
*2 Zweigstelle:
32423 Minden
Großer Domhof 3
Tel. (05 71) 8 41 21

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verwendet werden, die als Parteinahme der Landesregierung zugunsten einzelner politischer Gruppen
verstanden werden könnte.
Düsseldorf, April 1998
Grafiken, Schaubilder und Fotos aus externen Quellen
Seite Thema Quelle
5 Weltenergieverbrauch nach Energieträgern ................................ Deutsches Nationales Komitee
............................................................................................................. des Weltenergierates (DNK)
6 Weltweiter Primärenergieverbrauch ............................................. Internationales Wirtschaftsforum Regenerativer
............................................................................................................. Energien (IWR)
7 Denkbare Entwicklung des Weltenergieverbrauchs ................... Deutsche Shell AG, Regenerative Energie, RE
bis 2060
Ursachen der zusätzlichen Treibhauseffekte ............................... Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz
............................................................................................................. der Erdatmosphäre“
8 Energieintensität in Deutschland .................................................. Deutsches Nationales Komitee
............................................................................................................. des Weltenergierates (DNK)
9 Energiewirtschaft in Deutschland ................................................. Glückauf 133 (1997) Nr. 4
10 Spezifische CO2-Emissionen verschiedener ................................. Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 46 Jg. (1996), H.8
Kraftwerkstypen
11 Durchschnittlicher Brennstoffeinsatz ........................................... „Ikarus“-Abschlußbericht, Forschungszentrum Jülich
in 45 Jahren halbiert
23 Kraftwerke ab 1 MW in NRW ....................................................... Daten zur Umwelt, Umweltbundesamt
24 Brennstoffeinsparung durch gemeinsame .................................... AGFW
Strom- und Wärmeerzeugung
KWK-Potentiale in verschiedenen Branchen .............................. Forum für Zukunftsenergien e.V.
25 Anzahl realisierter BHKW-Anlagen ............................................ hessen Energie
Einsatzbereiche installierter BHKW ............................................ hessen Energie
26 Technische CO2-Verminderungspotentiale in Prozent ............... Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz
............................................................................................................. der Erdatmosphäre“
27 Technische Potentiale und Nutzung .............................................. BMWi-Dokumentation Nr. 361
von Energie und Biomasse
38 „Solarcontainer“ .............................................................................. RWE Energie AG, Essen
60 Entsorgungs- und Energiegewinnungsanlage .............................. Firma PERGAN, Bocholt
81 Räumliche Verteilung der Solar-Strahlungsintensität ................ AG Solar/MWF NRW
Alle nicht aufgeführten Grafiken, Schaubilder und Fotos: ..................... Siegfried Borchers, Herne
79

Das Energieland Nordrhein-Westfalen als Wärmebild
– Grundlage für das Zeichen der Landesinitiative
Zukunftsenergien NRW.
80
wärmer kälter

107 111 115 119 123 127 131
Flächenbezogene Leistung (W/m 2 )
Räumliche Verteilung der Solar-Strahlungsintensität
im Jahresmittel in NRW, Auswertung Juni 1994 bis
Mai 1995.
81

Ministerium für Wirtschaft und
Mittelstand, Technologie und
Verkehr des Landes
Nordrhein-Westfalen
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