Erneuerbare Energien als Chance für Ihr Unternehmen
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Auf dem Weg zur Klimaneutralität sind Erneuerbare Energien ein wichtiger Baustein für Unternehmen. Vor dem Hintergrund der aktuellen Novellierung des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) sowie steigender Strom- und Gaspreise lohnt es sich, Investitionen in Erneuerbare Energiequellen für die Strom- und Wärmegewinnung umfassend zu betrachten, zu planen und umzusetzen.
Die KEK hat dieses Thema im Rahmen einer digitalen Informations- und Austauschveranstaltung in Kooperation mit dem Bundesverband Nachhaltige Wirtschaft aufgegriffen und über Möglichkeiten und Ansätze für Unternehmen gesprochen. Die wesentlichen Inhalte sind in diesem Artikel zusammengefasst.
Integration von Erneuerbaren Energien
„Viele Unternehmen suchen aufgrund der Energiekrise nach kurzfristigen Maßnahmen, um ihre Energieversorgung zu sichern bzw. ihre Kosten zu senken. Unsere Erfahrung zeigt, dass große Einsparungen nur durch eine ganzheitliche Betrachtung und strategische Planung möglich sind.“ Kirsten Kubin, Energie-Expertin, KEK-Leitungsteam
Basis für die Investitionsplanung zur Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen ist ein umfassendes Standort- und Bedarfskonzept, das auf die Produktionsprozesse und den Standort des Unternehmens abgestimmt ist. Dazu gehört etwa eine umfassende Planung der Flächennutzung, die zum Beispiel die Konkurrenz zwischen Solarthermie und Photovoltaik berücksichtigt, und eine Einschätzung, ob und in welchem Umfang Strom oder Wärme gewonnen werden sollte.
Für eine angestrebte CO2-Neutralität ist eine Kombination von Energieeffizienz, Wärmerückgewinnung, dem Einsatz Erneuerbarer Energien und der Elektrifizierung der Prozesse für Unternehmen der beste Weg. Im Folgenden stellen wir Ihnen die wichtigsten Erneuerbaren Energiequellen zur Strom- und Wärmeerzeugung vor.
Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien
Neben der Steigerung der Energieeffizienz ist eine weitere wichtige Säule im Rahmen einer Klimastrategie, fossile Brennstoffe durch Erneuerbare Energien zu ersetzen. Unternehmen sind bei einer Eigenerzeugung sogar unabhängig von den aktuellen Marktpreisentwicklungen und der Verfügbarkeit von der Energie- und Medienversorgung.
Photovoltaik (PV) – attraktiv dank gesteigerter Wirtschaftlichkeit
In Photovoltaik-Anlagen wandeln mono- oder polykristalline Solarzellen die Strahlung der Sonne in elektrische Energie um. Der Solarertrag von Anlagen ist stark vom Standort des Unternehmens abhängig. Während in der Vergangenheit an einer Südausrichtung und einer Neigung von 30 Prozent festgehalten wurde, geht man nun dazu über, einen leicht verringerten Wirkungsgrad in Kauf zu nehmen und dafür so viel (Dach-)Fläche wie möglich zu nutzen. Die Wirtschaftlichkeit neuer Anlagen verbesserte sich in den letzten Jahren stetig aufgrund der sinkenden Investitionskosten.
Grundsätzlich gibt es die Optionen der Vollausspeisung, der Teilausspeisung, der reinen Eigennutzung sowie der Kombination der beiden letztgenannten. Flächen können auch unterteilt werden, um einen Mix an Einspeiseregelungen zu erreichen. Dies ist dann sinnvoll, wenn das Flächenangebot deutlich größer ist als der Eigenbedarf, da mit der Vollausspeisung im Vergleich zur Teilausspeisung ein höherer Preis je Kilowattstunde Strom erzielt wird. Im Rahmen der EEG Novellierung wurden Einspeisevergütungen, zu denen Erzeuger überflüssigen Strom ins Stromnetz abgeben können, angepasst und attraktiver gestaltet. Die Einspeisevergütung richtet sich nach dem Preis zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme und bleibt dann gleich. Bei Neuanlagen ist abzuwägen, ob eine Investition in einen Speicher rentabel ist, um eine Eigennutzung auch bei weniger günstigen Wetterbedingungen zu ermöglichen.
Unternehmen sollten sich bereits in der Planungsphase von Fachexperten beraten lassen, um vorhandene Flächen langfristig optimal zu nutzen. Weiterhin empfehlen wir, diese Maßnahmen frühzeitig anzubahnen, da die Verfügbarkeit von Anlagen und Komponenten sowie der Planungs- und Installationsfirmen bis auf Weiteres begrenzt sind.
Photovoltaik – Hintergründe und Empfehlungen für Berlin
Der Berliner Senat beschloss im März 2020 mit dem Masterplan Solarcity Berlin einen Maßnahmenkatalog, um den Ausbau der Solarenergie in Berlin zu beschleunigen. Bis möglichst zum Jahr 2035 soll Berlin einen Anteil von 25 Prozent Solarstrom am Strommix erreicht haben. Hierfür müssen 4.400 MWp Photovoltaik-Leistung auf Ein- und Zweifamilienhäusern, Gewerbegebäuden, Mietshäusern und öffentlichen Gebäuden installiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden 27 konkrete Maßnahmen festgelegt. Hierzu zählt auch die Beratung über Solarenergie, die das SolarZentrum Berlin Privatpersonen und Unternehmen zukommen lässt; die Erstberatung ist dabei kostenlos.
Das Solargesetz Berlin vom 15. Juli 2021 macht Photovoltaik ab dem 1. Januar 2023 zur Pflicht für alle Neubauten und für Bestandsgebäude bei wesentlichen Umbauten des Daches. Bei Neubauten sind 30 Prozent der Bruttodachfläche und bei Bestandsgebäuden 30 Prozent der Nettodachfläche mit einer PV-Anlage zu belegen. Diese Pflicht gilt für nichtöffentliche Gebäude. Öffentliche Gebäude werde im Berliner Klimaschutz- und Energiewendegesetz adressiert. Einen guten Überblick zu den Potenzialen der Solarenergie in Berlin bietet der Energieatlas Berlin.
Um die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Anlagen zu verbessern und somit den Ausbau in Berlin zu beschleunigen, können seit dem 1. September 2022 über das neue Programm „SolarPLUS“ Fördermittel beantragt werden. Antragsberechtigt sind sowohl Privatpersonen als auch Unternehmen, die in ihre Berliner Gebäude investieren wollen.
Windenergie – Kleinwindanlagen detailliert prüfen
Windenergie ist in Deutschland eine Wachstumsbranche. Rotoren wandeln die Bewegungsenergie des Windes im ersten Schritt in mechanische Rotationsenergie um und ein Generator diese in einem zweiten Schritt in elektrische Energie. Um einen hohen Stromertrag zu erzeugen, sind vor allem hohe mittlere Windgeschwindigkeiten sowie die Größe der Rotorfläche entscheidend. Während Anlagen bis 10 m Höhe genehmigungsfrei sind, stellen sich Genehmigungsverfahren für Großwindanlagen in vielen Fällen aufwändig und langwierig dar.
Für Berlin kommen aufgrund des städtischen Umfelds und kleineren Flächen Kleinwindanlagen in Frage. Allerdings sind die Anschaffungs- und Wartungskosten im Verhältnis zu der produzierten Strommenge vergleichsweise hoch. Mittlerweile finden sich auch kostengünstigere Modelle am Markt, die auch online erhältlich sind. Vor der Anschaffung empfehlen wir, die Qualität und die zu erwartende Laufzeit genau zu prüfen. Aufgrund der hohen Marktnachfrage gehen wir von einer stetigen Weiterentwicklung der Kleinwindanlagen in naher Zukunft aus.
Windenergie – Hintergründe und Empfehlungen für Berlin
Berlin ist aufgrund der Bebauung nicht für eine umfangreiche Stromerzeugung über Windkraftanlagen geeignet. Aktuell sind sechs Großwindkraftanlagen mit einer Gesamt-Bruttoleistung von circa 16,5 MW in Betrieb. Weitere 16 Anlagen mit 68 MW Leistung werden von den Berliner Stadtwerken auf den Berliner Stadtgütern und weiteren Flächen in Brandenburg betrieben. Diese werden jedoch nicht der Energiebilanz des Landes Berlin angerechnet.
Aus den oben genannten Gründen kommen für den Einsatz bei Berliner Unternehmen in der Regel nur Kleinwindkraftanlagen infrage. Aufgrund der vergleichsweise hohen Investitionskosten und niedrigeren Wirtschaftlichkeit im Vergleich mit Photovoltaik-Anlagen sind diese nur in Einzelfällen für die Erzeugung von erneuerbarem Strom in Berlin geeignet.
Wärmeerzeugung aus Erneuerbaren Energien
Wärmeerzeugung macht 50 Prozent des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs aus. Die Anteile der Energieträger – überwiegend Gase und Kohlen – haben sich in den letzten Jahren kaum verändert, auch wenn die Erneuerbaren Energiequellen zunehmend in den Fokus rücken (vgl. UBA 2022).
Wärmepumpen – Schlüsseltechnologie zur Elektrifizierung der Wärmeerzeugung
Wärmepumpen ermöglichen die Elektrifizierung der Wärmeerzeugung und sind daher eine Schlüsseltechnologie für Unternehmen, wenn es um Dekarbonisierung geht und darum, Erdgas und Öl zu substituieren.
Wärmequellen sind entweder Erde, Luft oder Wasser, wobei auch Abwärme in Form von beispielsweise Abwasser und Abluft gezielt als Wärmequelle genutzt werden kann. Wir gehen davon aus, dass in den nächsten Jahren signifikante Entwicklungssprünge bei Wärmepumpen zu erwarten sind, wie zum Beispiel die Verbesserung des Wirkungsgrads, also dem Verhältnis zwischen bereitgestellter Wärme und eingesetztem Strom.
Grundsätzlich wird je nach Einsatz zwischen konventionellen und Hochtemperatur-Wärmepumpen unterschieden. Für Industrien, in denen gleichzeitig Wärme- und Kältebedarf vorhanden ist, könnten Wärmepumpen eine effiziente Alternative zu herkömmlichen Wärme- und Kälteerzeugungsanlagen sein. Um sicherzustellen, dass Wärmepumpen tatsächlich eine umweltfreundliche Investition sind, sollten Unternehmen die zu erwartende Energieeffizienz der Anlagen prüfen und für deren Betrieb ausschließlich Grünstrom einkaufen oder durch Eigenerzeugung gewinnen.
Solarthermie – Saisonales Nutzungsprofil ausschlaggebend
Solarthermie-Anlagen wandeln Sonnenlicht in Wärme um und sind in der Praxis insbesondere für die Warmwasseraufbereitung bekannt. Der Einsatz von Solarthermie-Anlagen ist stark vom saisonalen Nutzungsprofil des Unternehmens und den Speichermöglichkeiten für die erzeugte Wärme abhängig. Krankenhäuser oder Hotels sind derzeitig erfolgreiche Praxisbeispiele, da sie auch im Sommer relativ große Mengen an warmem Wasser benötigen. Aber auch für Unternehmen, die Waschprozesse im Produktionsprozess integriert haben, könnte eine Nutzung von Solarthermie eine sinnvolle Variante sein.
Die angebotenen Module unterscheiden sich auch hier nach Anschaffungskosten und Wirkungsgraden in Abhängigkeit der Bauart und sollten, wie alle Investitionen in Erneuerbare Energien, einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen werden. Wie auch bei Wärmepumpen gilt, je höher die Nutztemperatur, desto geringer der Wirkungsgrad der Kollektoren. Daher sollten Solarthermie-Anlagen in Kombination mit niedrigeren Temperaturanwendungen eingesetzt werden. In Bezug auf alternative Flächennutzung stehen Solarthermie-Anlagen in Konkurrenz zu PV-Anlagen oder einer Kombination von PV-Anlage und Wärmepumpen. Hier sollte im Rahmen eines Versorgungskonzeptes sorgfältig zwischen den jeweiligen Vor- und Nachteilen abgewogen werden.
Geothermie – oberflächennahe Erdwärme vielerorts möglich
Mit Geothermie ist die in der Erde gespeicherte Wärme gemeint, welche nutzbar gemacht werden kann. Bei der Geothermie wird zwischen oberflächennaher (bis 400 m) und Tiefen-Geothermie unterschieden. Entscheidende Vorteile sind die Wetterunabhängigkeit dieser Technologie und die lediglich lokal begrenzten und beherrschbaren Auswirkungen auf die Umwelt.
Oberflächennahe Geothermie ist in Deutschland an vielen Orten möglich, allerdings verfügen oberflächennahe Schichten über ein relativ geringes Temperaturniveau und benötigen deshalb unter Umständen die Koppelung mit einer Wärmepumpe. In der Geothermie kommen Erdkollektoren, Erdsonden und offene Systeme mit Sicker- und Saugbrunnen zum Einsatz. Die notwendigen Bohrungen und Tiefbauarbeiten sind in der Geothermie die primären Kostentreiber. Zu beachten sind bei der Planung unter anderem die zu erwartenden Temperaturen und damit die Gefrierwahrscheinlichkeit in der jeweiligen Tiefe des Erdreiches, die mit den Kosten für tiefere Bohrungen aufgewogen werden müssen. Weiterhin dürfen gemäß VDI-Richtlinie 4640 Temperaturänderungen gegenüber ungestörter Erdreichtemperatur 11 Kelvin nicht überschreiten, um eine Regeneration des Erdreiches zu gewährleisten.
Geothermie – Hintergründe und Empfehlungen für Berlin
In Berlin ist ein Trend zur Geothermie erkennbar. Während 2004 nur rund 130 Geothermie-Anlagen in der Stadt installiert waren, waren es 2018 bereits 3.500 Anlagen. Bisher kommt fast ausschließlich oberflächennahe Geothermie in Berlin zum Einsatz mit einer maximalen Tiefe von 100 Metern. Dies hängt auch damit zusammen, dass der Investitionsaufwand sowie der Forschungs- und Untersuchungsbedarf bei oberflächennaher Geothermie deutlich geringer sind.
Die rechtlichen Rahmenbedingungen umfassen in Berlin unter anderem folgende Punkte: Erdwärmekollektoren mit mindestens einem Meter Abstand zum erwarteten höchsten Grundwasserstand sind von der wasserbehördlichen Erlaubnis befreit. Um aus dem Grundwasser Wärme zu entnehmen, ist hingegen eine wasserbehördliche Genehmigung erforderlich. In Wasserschutzgebieten ist Geothermie grundsätzlich verboten.
Blockheizkraftwerke (BHKWs) – Entwicklung zur Nischenanwendung
Durch das Verbrennen eines Brennstoffes produziert ein BHKW mit einem hervorragenden Wirkungsgrad gleichzeitig Wärme und Strom über einen Generator. Betreiben Unternehmen ein BHKW mit „grünem Erdgas“, wie Biogas oder synthetische, aus erneuerbarem Strom erzeugte Gase, fallen dafür bilanziell keine Emissionen an, sodass diese damit auf null gesetzt werden können. Momentan werden die meisten BHKWs mit konventionellem Erdgas betrieben und sind deshalb sowohl in Bezug auf die Verfügbarkeit als auch auf die Klimabilanz aktuell und zukünftig keine empfehlenswerte Investition. In Einzelfällen könnte der Betrieb über lokal produziertes Biogas oder Wasserstoff eine Option sein.
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