Vorlesungen SS 2006
 Energiewirtschaft
 Energiewirtschaft und Strom- und
Emissionshandel
 Energie und Stadtentwicklung
FH-Düsseldorf
Prof. Dr. D. Oesterwind
1
Eine kurze Einführung in das Energieproblem und in die Energiewirtschaft
1. Energie ist eine fundamentale Lebensgrundlage. Menschen, Tiere und Pflanzen nutzen
diese Ressource: Zur Nahrung und Arbeitsverrichtung, im Winter zur Erwärmung der
Wohnung, im Sommer zur Kühlung der Eismaschine und vieles mehr.
Der Mensch, egal ob als Einsiedler oder in modernen Volkswirtschaften mit komplexen
Produktionsprozessen und Dienstleistungen lebend, benötigt ständig Energie.
2. Gleichzeitig lehrt uns aber die Erfahrung, dass Energie nicht verloren geht oder nicht aus
dem Nichts entsteht. Prima! Wenn also keine Energie verloren geht, gibt es auch keinen
Energieverbrauch. Ein einmal von außen angestoßener Motor lässt das Auto für immer
fahren, ohne dass weitere Energie zugeführt werden muss. Diese Schlussfolgerung ist leider
falsch! Warum? Weil das Auto in der Praxis nicht in einem reibungsfreien geschlossenen
System fährt, sondern in einem offenen System, auf einer Straße, von der irdischen
Atmosphäre umgeben. Irgendwann, so lehrt uns der Alltag, müssen wir an die Tankstelle.
Oder wir hätten das Perpetuum mobile erfunden.
Eine weitere Überlegung: Spielen wir Fußball, so setzen wir unsere Muskelkraft in
Bewegungsenergie um. Die Bewegungsenergie führt zur Reibung mit der Umgebungsluft
und damit zu einer Erhöhung der Umgebungstemperatur. In einer gut wärmeisolierten
Sporthalle, die als ein geschlossenes System verstanden werden kann, findet eine
Energieumwandlung, aber kein Energieverbrauch innerhalb dieses Systems statt. Anders,
wenn auf einem Fußballplatz gespielt wird (praktisch offenes System). Hier findet sowohl
eine Energieumwandlung, als auch eine Energieabgabe (Wärmeabgabe) an die irdische
Atmosphäre statt.
2
Jetzt können wir ein weiteres Gedankenexperiment machen: Da sich auf der Erde jede
Energieumwandlung letztlich in Wärme auflöst, sammeln wir diese am Rande der Erdatmosphäre wieder ein. Diese mühevolle Arbeit (z. B. durch eine künstliche Hülle) wird aber
unser Energieproblem (-verbrauch) nicht lösen!
Warum?
Die Erfahrung lehrt uns, dass natürliche Prozesse unumkehrbar sind. Bisher konnte
beispielsweise noch nicht beobachtet werden, dass Wärme von einem Körper niedriger
Temperaturen auf einen Körper mit höheren Temperaturen überging.
Dies hat zur Konsequenz, dass in Energieprozessen (z. B. Kraftwerke) immer
höherwertigere Energie in „niederwertigere Energie“ umgewandelt und verbraucht wird.
3. Da nichts aus dem Nichts entsteht, werden seit der Industrialisierung verstärkt fossile
Energien zur Strom- und Wärmeerzeugung verbraucht. Bei dieser Verbrennung entsteht
Kohlendioxid (CO2). Erkenntnisse der Klimaforschung haben enthüllt, dass eine
Anreicherung von CO2 in der Erdatmosphäre zu einer negativen Veränderung des
Weltklimas führt.
4. Lehrt uns nun die Thermodynamik, dass bei allem was wir tun in einem offenen System
Energie verbraucht wird und hierbei gleichzeitig negative Folgen für die Erdatmosphäre
entstehen, so haben wir ein ökonomisches Problem:
Wie kann eine begrenzte Ressource „Energie und Umwelt“ so effizient von den Menschen
genutzt werden, dass sowohl die heutige Generation als auch die zukünftigen Generationen
ihren Bedarf decken können?
Diese Frage verschärft sich vor dem Hintergrund, dass die Weltbevölkerung, die
Weltwirtschaft und der weltweite Energiebedarf ständig wachsen.
3
5. Die Lehre von der Energiewirtschaft versucht diese Frage zu beantworten.
Energiewirtschaftslehre ist die Wissenschaft von der effizienten Bewirtschaftung der knappen
Ressourcen „Energie und Umwelt“.
Hierzu gehört einerseits die Analyse der marktspezifischen Strukturen auf der Angebots- und
Nachfragenseite, andererseits auch die Analyse und Kritik von Fehlallokationen und
energiepolitischen Interventionen.
6. Das Erkenntnisobjekt der Energiewirtschaftslehre ist die Energiewirtschaft:
Die Energiewirtschaft ist der Teil einer Volkswirtschaft, der sich der Energieversorgung, also
dem Einsatz der technischen, wirtschaftlichen, organisatorischen und rechtlichen Mitteln zur
Deckung des auf den verbindlichen Teilmärkten auftretendem Energiebedarf, widmet.
Die Hauptaufgaben der Energiewirtschaft sind Gewinnung, Außenhandel, Umwandlung und
Verteilung einschl. Speicherung und Transport von Energieträgern.
Einen Überblick zeigt die folgende Abbildung:
4
Energiewirtschaft - Überblick
E nergie als
L eben sgrundlag e
„B edürfnis“
1. und 2. H auptsatz
der T herm odyn am ik
E nergienachfrage I
 Industrie
 G ew erbe
 H aushalt
 V erkeh r
E nergienachfrage II
 Industrie
 G ew erbe
 H aushalt
 V erkeh r
R ohstoffm ärkte
 K ohle
 M ineralöl
 G as
 U ran
 R egenerative
E nergien
T ransport
E m issionshandel
 F örderprogram m
e zur rationellen
E nergieverw en dung
 V erbrauchsverhalten
U m w andlungssektor
 R affinerien
 K raftw erke
o
zentral
o
dezentral

etc.
T ransport,
V erteilung,
S peich erung
G roßhandelsm arkt,
B örse / O T C
 G as
 S trom
 etc.
E ndkundenm arkt
5
Der Überblick zeigt, dass die Energiewirtschaft ein komplexes Gebilde ist. Noch schwieriger wird
es, wenn der Energiewirtschaftler den Entscheidungsträgern in Energieunternehmen und Politik
Handlungsempfehlungen unter Unsicherheit für zukünftige Energieversorgungssysteme geben
will.
Bei soviel „Komplexität“ kann man schnell vor vielen Bäumen den Wald übersehen. Keine Angst!
Der Studierende der Vorlesung Energiewirtschaft hat das Lernziel voll erreicht, wenn er die
grundlegenden Zusammenhänge der Energiewirtschaft verstanden hat.
Zwei Ergänzungen:
 In den letzten Jahren haben sich auf dem Energiemarkt zwei große ordnungspolitische
Veränderungen vollzogen:
 Mit der Liberalisierung der Energiemärkte für Strom und Gas wurde der Energie- und
Börsenhandel etabliert.
 Des weiteren wurde als Instrument des Klimaschutzes ein Zertifikate-Handel
eingeführt.
In der Vorlesung „Energiewirtschaft und Strom- und Emissionshandel“ wird hierzu ein
Schwerpunkt gesetzt.
 Dezentrale Energiesysteme werden verstärkt in Städten und Gemeinden eingesetzt.
Solche „Nahwärmeversorgungskonzepte“ – teilweise auf der Basis regenerativer Energien
- haben Einfluss auf die Stadtentwicklung und auf die bestehenden zentralen Energiesysteme. Aus diesem Grund wird in der Vorlesung: „Energie und Stadtentwicklung“
besonders darauf eingegangen.
6
Inhaltsübersicht
Grundlagen – Von Ursachen zum Verständnis
Teil I:
1. Die Hauptsätze der Energielehre
2. Natürlicher und anthropogener Energieumsatz
3. Die Triebkräfte der Weltenergieverbrauchsentwicklung
4. Die Restriktionen der Weltenergieverbrauchsentwicklung: Ressourcen und Emissionsentwicklung
5. Die Energiebilanz: Aufbau, Energieflussbild, Definitionen
Teil II:
Ressourcenökonomie
1. Reserven, Ressourcen, Reichweite
2. Intertemporale Allokation, Hotelling-Modell
Teil III:
Umweltrestriktionen und Klimaschutz
1. Treibhauseffekt
2. Klimaschutzabkommen
Teil IV:
Energiemärkte (Angebot)
1. Es werden folgende Energieträger behandelt:
- Stein- und Braunkohle
- Erdöl
- Erdgas
- Uran
- Erneuerbare Energien
- Elektrizität
2. Reserven, Förderung, Verbrauch
7
Inhaltsübersicht
Teil V:
Energienachfrage
1. Endenergie, Nutzenergie, Energiedienstleistungen,
Jahres- und Tageszeitliche Schwankungen
2. Industrie, Gewerbe, Haushalt
Teil VI:
Ergänzung: Strom- und Emissionshandel
Vertiefung für die Vorlesung „Energiewirtschaft und Strom- und Emissionshandel“
1. Börsenhandel als Marktkonzept
2. Definitionen, Aufbau und Funktionsweise
3. Bisherige Erfahrungen
4. Emissionszertifikatehandel
Teil VII:
Ergänzung: Stadtentwicklung
Vertiefung für die Vorlesung „Energie und Stadtentwicklung“
1. Einführung
2. Energiesparendes Bauen (Grundlagen)
3. Nahwärmeversorgung für Neubaugebiete (Solar-City)
8
Literatur Allgemein










Bundesanstalt für Geowissenschaften:
Reserven, Ressourcen; Hannover 2003
IEA: International Energy Outlook, Washington 2005
Hahne: Technische Thermodynamik, Oldenburg 2004
Hensing, Pfaffenberger, Ströbele: Energiewirtschaft;
Oldenburg, 1998
Heinloth: Die Energiefrage; Braunschweig 1997
Schiffer: Energiemarkt Deutschland, Köln 2002
EWI/Prognos: Energiereport IV; München 2005
VDEW: Begriffe der Versorgungswirtschaft; Teil D Energie;
Heft 1; Frankfurt 1997
Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit:
Energiedaten, aktuell unter www.bmwi.de
IPCC: Climate Change 2001. University Presse, Cambridge
9
Literatur Stromhandel






C. Bergschneider et al.: Risikomanagement im Energiehandel, Schäffer Poeschel, Stuttgart 1999
K.-M. Burger: Risk Management in der Energiewirtschaft, Gahlo-Verlag, Wiesbaden 1998
W. Gerke et al.: Der Stromhandel, FAZ-Institut,
Frankfurt 2000
Zander et al.: Strombeschaffung im liberalisierten
Energiemarkt, Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln 2000
Zenke/Schäfer: Energiehandel in Europa, München
2005
Hartmann (Hrsg): Energiehandel, Düsseldorf 2005
10
Literatur Stadtentwicklung











M. Adam: Vorlesungsskript, FH-Düsseldorf
A.L. d‘Epinay et al.: Solarstrom aus Fassaden, Frankfurt 2002
N. Fisch et al.: Solarstadt, Kohlhammer Verlag, Stuttgart 2001
HEA: Handbuch Niedrigenergiehaus, Frankfurt a. M., 2003
J. Karl: Dezentrale Energiesysteme, Oldenburg-Verlag, München
2004
W. Kaufmann: Planung öffentlicher Elektrizitätsverteilungssysteme,
VWEW-Verlag, Frankfurt 2004
H. Ladener et al.: Solaranlagen, Ökobuch, Freiburg 1999
R. Maratzky et al.: Energie aus Holz und andere Biomasse, DRWVerlag, Leinfelden-Echterdingen 2002
V. Quaschning: Regenerative Energiesystemen, Hanser, München
2003
RWE: Bau-Handbuch, 13. Ausgabe, VWEW-Verlag, Frankfurt a. M.
2004
E. Theiß: Aktelle HKLS-Vorschriften, Weka-Verlag, Kissingen 2004
11

Dokument 1.