Das Buch ist in erster Linie für Praktiker gedacht. Es deckt die gesamte Breite der Energiewirtschaft ab, sowohl von der technischen als auch von der betriebswirtschaftlichen

Dieses Buch stellt technisches und wirtschaftliches Praxiswissen über die Energiewirtschaft zur Verfügung - vor allem für die Entwicklungsphase von Energieprojekten. Das Themenspektrum ist sehr breit angelegt und umfasst folgende Schwerpunkte: 

• Alle Kapitel des Buches werden in der 2. Auflage überarbeitet, aktualisiert und erweitert Primärenergiemarkt mit Herkunft und  Preisbildung von Primärenergie auf dem Weltmarkt sowie Verbrauchstrukturen.
• Beschaffung und Preisgestaltung leitungsgebundener Energien im liberlalisierten Energiemarkt und Funktionsweise der Energiebörse.
• Praxisbezogenes Wissen über physikalisch-technische Grundlagen,  Investitionsrechnung von Energieprojekten, energierechtliche Rahmenbedingungen und deren Zusammenhänge in der Energiewirtschaft.
• Techniken einer energieeffizienten, umwelt- und klimaschonenden Energieumwandlung. 
• Technischer Aufbau und Kostenstrukturen „aller“ Kraftwerkstypen und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen sowie  Energietransport, Energieverteilung.
• Organisation und der Abwicklungsphasen von Energieprojekten.

Alle Kapitel des Buches werden in der 2. Auflage überarbeitet, aktualisiert und erweitert sowie mit Beispielen aus der Praxis unterlegt.
Angesprochen werden Energiewirtschaftler, Energie-Consultants, Mitarbeiter von Ingenieurbüros und Energiedienstleistungs- und Energieversorgungsunternehmen, Industriebetrieben, Verbänden und Behörden. Durch die Breite und Kompaktheit der behandelten Themen ermöglicht das Buch insbesondere Berufsanfängern sich in die komplexe Materie der Energiewirtschaft einzuarbeiten.

Leseproben und detailliertes Inhaltsverzeichnis sind in der Fichtner Internetseiten: http://springer.com/978-3-540-78591-0 und http://www.klimahandel.info/ zu ersehen.

Vorwort zur zweiten Auflage
Der Wandel in der Energiewirtschaft sowohl im Hinblick auf die Technik als auch hinsichtlich der Energiegesetzgebung und Preisentwicklung nimmt zunehmend rasantere Formen an. Zwei Jahre nach der ersten Auflage erscheint nunmehr das „Praxisbuch Energiewirtschaft“ in der vollständig neu bearbeiteten zweiten Auflage. Text, Tabellen, Abbildungen und Beispiele wurden aktualisiert, und das Buch wurde durch neue Inhalte ergänzt. Dabei sind auch Anregungen von Kollegen, Kunden und Benutzern des Buches mit eingeflossen. Die Konzeption des Buches wird aber beibehalten. Hauptziel dabei ist die Zur-Verfügung-Stellung von praxisnahem technisch/wirtschaftlichen Wissen in prägnanter Form und in der notwendigen Breite und Tiefe für die Entwicklungsphase von Energieprojekten.

Verbrauchsstrukturen und Preisentwicklung aller Energieträger wurden in Kapitel 1 und 2 bis zum Redaktionsschluss dargestellt und analysiert. In beiden Kapiteln wurden auch neue Inhalte aufgenommen. Der Primärenergiemarkt war in den letzten Jahren durch einen ununterbrochenen Preisanstieg gegenzeichnet. Mitte 2008 erreichte der Rohölpreis eine historische Rekordhöhe und ist dann nach Ausbruch der Finanzkrise in kurzer Zeit massiv eingebrochen. Diese Entwicklung bestätigte die These, dass Prognosen über Energiepreisentwicklung von der Realität immer wieder widerlegt werden.

In Kapitel 3 wurden die Vergütungsregeln für Strom aus erneuerbaren-Energien und aus Kraft-Wärme-Kopplung nach den novellierten Gesetzen in mehreren Tabellen übersichtlich dargestellt und die Ermittlung der EEG-Umlage neu aufgenommen. Im Teil über Klimaschutz wurde der EU Emissionshandel wesentlich ausführlicher behandelt sowie die Auswirkungen der Regelungen des Zuteilungsgesetzes 2009 auf die Stromgestehungskosten in zahlreichen Beispielen demonstriert.

Die Grundlagenkapitel 4, 5 und 6 wurden aktualisiert und teilweise ergänzt. Neu aufgenommen wurde in Kapitel 6 die Beschreibung des Entwicklungsstandes der Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen bei Kraftwerken. Soweit derzeit möglich wurden auch die Auswirkungen der Maßnahmen auf die Investitionen für Kraftwerke und auf die Stromgestehungskosten behandelt.

Der Bau von neuen Kraftwerken war seit dem Beginn der 80er Jahre fast zum Erliegen gekommen. Durch die weltweit enorm hohe Nachfrage nach neuen Kraftwerks-kapazitäten und durch andere Markteffekte sind die Preise für Neuanlagen in den letzten drei Jahren drastisch gestiegen. In Kapitel 7 wurden die Investitionen für alle Kraftwerkstypen dem aktuellen Stand angepasst und deren Stromgestehungskosten neu berechnet und analysiert. Auch die Auswirkungen der Kosten für Emissions-berechtigungen nach dem Zuteilungsgesetz 2009 wurden dabei berücksichtigt. Neu aufgenommen wurde der Abschnitt über Photovoltaik-Kraftwerke.

In Kapitel 9 wurde der Zugang zu den Gasnetzen ergänzt sowie auf die Bestimmung der Netznutzungsentgelte nach der Anreizregulierung bei Strom und Gas eingegangen. Wie in der ersten Auflage wurde bei jedem Abschnitt zuerst ein Entwurf vom Verfasser erstellt, und anschließend wurde dieser von Fachleuten geprüft und überarbeitet. In diesem Zusammenhang möchte ich stellvertretend folgenden Fichtner Kollegen für ihre Unterstützung und deren Beitrag zum Gelingen dieser zweiten Auflage des Buches danken: Georg Brakmann (Fichtner Solar), Johannes Laubach, Dr. Achim Stuible und Lena Kersten (Emissionshandel), Tjark Kohberg (Carbon Capture and Storage), Johannes Kretschmann (Thermische Solarkraftwerke), Okko Ulrichs (Photovoltaikanlagen).

Herzlich bedanke ich mich auch bei Silke Bohms von der Fichtner Bibliothek, die mich stets mit Informationen und Literatur versorgt hat, sowie bei Monika Riepl von le-tex publishing services, Leipzig für ihre immer freundliche Unterstützung bei der redaktionellen Gestaltung des Buches.

Stuttgart, Herbst 2008                             Panos Konstantin

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Der Primärenergiemarkt ......................................................................1
1.1 Energieformen............................................................................1
  1.1.1 Klassifizierung der Energieformen ..........................................1
  1.1.2 Maß- und Handelseinheiten für Energie ..................................2
1.2 Struktur des Energieverbrauchs in Deutschland........................... 5
  1.2.1 Primärenergieverbrauch .........................................................5
  1.2.2 Endenergieverbrauch .............................................................7
  1.2.3 Energieträgereinsatz zur Stromerzeugung ................................8
  1.2.4 Beitrag erneuerbarer Energien zur Energiebereitstellung ...........9
1.3 Herkunft u. Preisentwicklung der Primärenergieträger...................10
  1.3.1 Herkunft und Grenzübergangspreise von Rohöl.......................10
  1.3.2 Herkunft und Grenzübergangspreise von Steinkohle................14
  1.3.3 Herkunft und Grenzübergangspreise von Erdgas.....................18
  1.3.4 Herkunft und Preise von Kernbrennstoff ................................23
  1.3.5 Preisentwicklung von Importenergien im Vergleich .................31
1.4 Entwicklung der Brennstoff-Verbraucherpreise............................33
  1.4.1 Preise von Kraftwerkskohle ..................................................33
  1.4.2 Preise von Heizöl ..................................................................34
  1.4.3 Preise von Erdgas..................................................................36
1.5 Schlussfolgerungen .....................................................................37
  1.5.1 Lehren aus der Vergangenheit ................................................37
  1.5.2 Preisrelationen der Hauptenergieträger zum Rohöl ..................37
  1.5.3 Preisansätze bei Wirtschaftlichkeitsrechnungen .......................39
Literaturverzeichnis ................................................................. .........39

2. Beschaffung leitungsgebundener Energien ....................................41
2.1 Merkmale eines liberalisierten Energiemarktes .............................41
  2.1.1 Mindestanforderungen ...........................................................41
  2.1.2 Marktteilnehmer.....................................................................42
  2.1.3 Börsenhandel, Funktionsweise und Produkte ..........................43
2.2 Die Energiebörse European Energy Exchange „EEX“ ..................44
  2.2.1 Stromhandel an der EEX........................................................45
  2.2.2 Handel mit Emissionsberechtigungen an der EEX ....................51
  2.2.3.Erdgashandel an der EEX ......................................................51
2.3 Strombeschaffung........................................................................53
  2.3.1 Vertragliche Ausgestaltung......................................................53
  2.3.2 Zusammensetzung der Stromverbraucherpreise ......................55
  2.3.3 Strombeschaffung mit Portfoliomanagement ............................61
  2.3.4 Strombezug mit Vollversorgungsvertrag ..................................62
  2.3.5 Entwicklung der Strompreise...................................................67
2.4 Gasbeschaffung ...........................................................................68
  2.4.1 Historischer Überblick - Gas-zu-Gas-Wettbewerb ................68
  2.4.2 Vertragliche Ausgestaltung......................................................69
  2.4.3 Zusammensetzung der Gasverbraucherpreise...........................70
  2.4.4 Zugang zu Erdgasspeichern ....................................................73
  2.4.5 Gaslieferungsverträge .............................................................74
2.5 Beschaffung von Fernwärme .......................................................77
Literaturverzeichnis ...........................................................................79

3. Energierechtliche Rahmenbedingungen.............................................81
3.1 Definitionen und Überblick............................................................81
  3.1.1 EU-Recht................................................................................81
  3.1.2 Deutsches Recht......................................................................82
  3.1.3 Internationale Abkommen........................................................83
3.2 Der deutsche energierechtliche Rahmen ........................................83
  3.2.1 Energiewirtschaftsrecht............................................................84
  3.2.2 Energiesteuergesetze................................................................88
  3.2.3 Gesetze zur Kraft-Wärme-Kopplung .......................................95
  3.2.4 Gesetze zur Förderung erneuerbarer Energien.........................101
  3.2.5 Konzessionsabgabenverordnung.............................................115
3.3 Klimaschutzrechtliche Rahmenbedingungen .................................116
  3.3.1 Internationale Klimaschutzabkommen......................................116
  3.3.2 Das EU-Emissionshandelssystem - EU ETS ...........................121
  3.3.3 Umsetzung des Emissionshandels in Deutschland .....................123
  3.3.4 Berechnungsgrundlagen, Rechenbeispiele und Analysen............130
  3.3.5 Geplante Änderungen für die 3. Handelsperiode.......................141
Literaturverzeichnis ............................................................................145

4. Investitionsrechnung in der Energiewirtschaft ...................................147
4.1 Finanzmathematische Grundlagen ..................................................147
  4.1.1 Der Zeitwert des Geldes, Aufzinsen, Abzinsen, Barwert ............147
  4.1.2 Zinssatz und Inflation.................................................................149
  4.1.3 Ertragsteuern - Kalkulatorischer Zinssatz ..................................152
4.2 Zahlungsreihen ..............................................................................156
  4.2.1 Aufbau von Zahlungsreihen........................................................156
  4.2.2 Anwendungsfälle und Beispiele..................................................160
4.3 Investitionsrechnungsmethoden ......................................................164
  4.3.1 Methodische Vorgehensweise...................................................164
  4.3.2 Dynamische Verfahren .............................................................165
  4.3.3 Statische Verfahren ..................................................................176
4.4 Planerfolgsrechnungsmodelle .........................................................179
4.5 Randbedingungen für Wirtschaftlichkeitsrechnungen .......................180
  4.5.1 Begriffsfestlegungen ..................................................................180
  4.5.2 Kostenarten bei Energieprojekten .............................................181
  4.5.3 Randbedingungen für Wirtschaftlichkeitsrechnungen ...................183
Literaturverzeichnis ..............................................................................185

5. Physikalisch-technisches Grundwissen...............................................187
5.1 Das internationale Einheitensystem .................................................187
  5.1.1 SI-Einheiten .............................................................................187
  5.1.2 Regeln für die Schreibweise von Größen und Einheiten ..............190
  5.1.3 Der richtige Umgang mit Einheiten in Formeln.............................191
5.2 Basiswissen Thermodynamik..........................................................192
  5.2.1 Allgemeine Definitionen.............................................................192
  5.2.2 Thermodynamik der Gase und Gasgemische..............................200
  5.2.3 Wasserdampfthermodynamik ...................................................206
  5.2.4 Brennstoffkennwerte................................................................. 209
  5.2.5 Verbrennungsrechnung ............................................................ 212
  5.2.6 Kreisprozesse ......................................................................... 219
5.3 Basiswissen Elektrotechnik...........................................................  222
  5.3.1 Stromarten und Stromkreise....................................................  222
  5.3.2 Drehstrommaschinen ..............................................................  233
Literaturverzeichnis ...........................................................................  240

6. Energieumwandlung und Emissionen ...............................................241
6.1 Energieumwandlungsanlagen..........................................................241
  6.1.1 Typen von Energieumwandlungsanlagen ...................................241
  6.1.2 Kessel.....................................................................................241
  6.1.3 Arten von Feuerungen..............................................................247
6.2 Luftverunreinigende Schadstoffemissionen .....................................249
  6.2.1 Arten von Emissionen...............................................................249
  6.2.2 Emissionsgrenzwerte ...............................................................250
6.3 Emissionsminderungsmaßnahmen ..................................................251
  6.3.1 Primärmaßnahmen zur Emissionsreduzierung.............................251
  6.3.2 Sekundärmaßnahmen zur Emissionsminderung .........................253
6.4 Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen ..........................258
  6.4.1 Hintergrund und Zielsetzung .....................................................258
  6.4.2 Verfahren zur CO2-Abscheidung .............................................259
  6.4.3 CO2-Transport........................................................................265
  6.4.4 CO2-Speicherung ...................................................................266
  6.4.5 Vergleich der Verfahren, Energieeffizienz und Kosten ...............266
Literaturverzeichnis .............................................................................269

7. Kraftwerke, Technik und Kosten...................................................271
7.1 Begriffsdefinitionen und Kennzahlen .............................................271
  7.1.1 Kraftwerkstypen.....................................................................271
  7.1.2 Definition der verwendeten Kennzahlen und Begriffe ...............272
7.2 Fossilthermische Kraftwerke........................................................274
  7.2.1 Dampfkraftwerke ...................................................................274
  7.2.2 Gasturbinenkraftwerke............................................................282
  7.2.3 Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke .....................................286
  7.2.4 Verbrennungsmotor-Kraftwerke..............................................287
  7.2.5 Stromgestehungskosten fossilthermischer Kraftwerke ..............287
7.3 Kernkraftwerke...........................................................................295
  7.3.1 Typen und Funktionsweise von Kernreaktoren ........................295
  7.3.2 Kernenergieausstieg oder Ausbau............................................296
  7.3.3 Der neue European Pressurized Reactor EPR..........................298
  7.3.4 Stilllegung von Kernenergieanlagen .........................................298
  7.3.5 Stromgestehungskosten von Kernkraftwerken ........................300
7.4 Solarthermische Kraftwerke.........................................................303
  7.4.1 Das Energieangebot der Sonne ...............................................303
  7.4.2 Kollektorsysteme für Solarthermische Kraftwerke...................303
  7.4.3 Typen von solarthermischen Kraftwerken ...............................306
  7.4.4 Investitionsausgaben und Stromgestehungskosten ....................310
7.5 Photovoltaik Anlagen..............................................................    ..312
  7.5.1 Physikalisch-technische Grundlagen ........................................312
  7.5.2 PV-Module - Aufbau, Funktionsweise, Kenngrößen...............315
  7.5.3 Aufbau von Photovoltaik Anlagen............................................317
  7.5.4 Kenngrößen von PV-Anlagen..................................................319
  7.5.5 Stromgestehungskosten............................................................321
7.6 Wasserkraftwerke........................................................................323
  7.6.1 Physikalische Grundlagen.........................................................323
  7.6.2 Typen von Wasserkraftwerken ...............................................323
  7.6.3 Bauarten von Wasserturbinen .................................................325
  7.6.4 Anlagenbestand, Stromerzeugung, Ausbauperspektiven ..........326
  7.6.5 Investitionsausgaben und Betriebskosten .................................327
7.7 Windkraftanlagen.........................................................................329
  7.7.1 Physikalische Grundlagen........................................................329
  7.7.2 Anlagentechnik ......................................................................330
  7.7.3 Kenngrößen von Windkraftanlagen ........................................331
  7.7.4 Ermittlung des Energieertrages ...............................................333
  7.7.5 Investitionsausgaben und Stromgestehungskosten ...................337
  7.7.6 Ausbauperspektiven der Windenenergie..................................342
Literaturverzeichnis ...........................................................................345

8. Kraft-Wärme-Kopplung, Technik, Kostenaufteilung......................347
8.1 Thermodynamisch-technische Grundlagen...................................347
  8.1.1 Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ...............................347
  8.1.2 Bauarten von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen .....................349
  8.1.3 Aufbau und Fahrweise von Heizkraftwerken ..........................350
  8.1.4 Anwendungsmöglichkeiten und Betreiber................................351
8.2 Heizkraftwerke ..........................................................................352
  8.2.1 Verbrennungsmotor-Blockheizkraftwerke...............................352
  8.2.2 Gasturbinen-Heizkraftwerke...................................................355
  8.2.3 Dampfturbinen-Heizkraftwerke ..............................................356
  8.2.4 Gas- und Dampfturbinen-Heizkraftwerke................................359
  8.2.5 Wärmeauskopplung aus Großkraftwerken...............................360
8.3 Kennzahlen der gekoppelten Energieerzeugung ............................361
  8.3.1 Thermodynamisches Modell KWK- und Kond.-Anlagen ........361
  8.3.2 Wirkungsgrad und Energienutzungsgrad...................................362
  8.3.3 Die Stromkennzahl..................................................................364
  8.3.4 Die Stromverlust-Kennziffer....................................................365
  8.3.5 Äquivalente Kondensationsleistung..........................................366
  8.3.6 Beziehungen zwischen den Kennzahlen ...................................367
  8.3.7 Richtwerte für Kennzahlen von KWK-Anlagen .......................369
  8.3.8 Auflistung verwendeter Symbole bei den Kennzahlen ...............375
8.4 Kostenaufteilungsverfahren ...........................................................376
  8.4.1 Das Stromäquivalenzverfahren (Arbeitswertverfahren) ..............376
  8.4.2 Das Exergie-Verfahren ............................................................381
  8.4.3 Das kalorische Verfahren..........................................................383
  8.4.4 Das Restwertverfahren..............................................................385
8.5 Wahl des Kostenaufteilungsverfahrens ...........................................390
Literaturverzeichnis .............................................................................392

9. Energietransport und -verteilung .....................................................393
9.1 Stromübertragung und -verteilung .................................................393
  9.1.1 Technischer Aufbau der Stromnetze.........................................393
  9.1.2 Systemkomponenten von elektrischen Netzen...........................396
  9.1.3 Das Deutsche und das Europäische Verbundnetz......................402
  9.1.4 Netzzugang und Netznutzung bei Stromnetzen ..........................405
  9.1.5 Genehmigung der NNE - Anreizregulierung .............................417
9.2 Erdgastransport und -verteilung ....................................................418
  9.2.1 Technischer Aufbau von Erdgasnetzen......................................418
  9.2.2 Das deutsche und europäische Erdgas-Verbundnetz .................421
  9.2.3 Auslegung und Betrieb von Erdgasnetzen ..................................423
  9.2.4 Netzzugang und Netznutzung bei Gasnetzen...............................428
9.3 Fernwärmeverteilung .....................................................................432
  9.3.1 Technischer Aufbau von Fernwärmenetzen................................432
  9.3.2 Grundbegriffe der Fernwärmeversorgung...................................434
  9.3.3 Ausgewählte Merkmale der Fernwärmeversorgung ...................435
  9.3.4 Auslegung und Betrieb von Fernwärmenetzen ...........................435
  9.3.5 Systemkomponenten von Fernwärmenetzen...............................438
  9.3.6 Erschließungskosten der Fernwärmenetze..................................444
Literaturverzeichnis .............................................................................449

10. Abwicklung von Energieprojekten .................................................451
10.1 Phasen der Projektabwicklung.....................................................451
  10.1.1 Projektstart ...........................................................................452
  10.1.2 Planung und Vergabe ............................................................454
  10.1.3 Bau und Inbetriebnahme ........................................................458
10.2 Betrieb der Anlage......................................................................458
Literaturverzeichnis ............................................................................459

Abkürzungsverzeichnis .......................................................................461
Sachverzeichnis ..................................................................................467

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Panos Konstantin
Praxisbuch Energiewirtschaft, 2. Auflage
Energieumwandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt
Erschienen im Springer Verlag, März 2009
ISBN: 978-3-540-78591-0

Panos Konstantin

Kapitelübersicht

1. Der Primärenergiemarkt
2. Beschaffung leitungsgebundener Energien
3. Energierechtliche Rahmenbedingungen
4. Investitionsrechnung in der Energiewirtschaft
5. Physikalisch-technische Grundwissen
6. Energieumwandlung und Emissionen
7. Kraftwerke, Technik und Kosten
8. Kraft-Wärme-Kopplung, Technik-Kostenaufteilung
9. Energietransport und -verteilung
10. Abwicklung von Energieprojekten

 
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