Umweltwirtschaft NRW
Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen
Führende Unternehmen und ein starkes Exportvolumen

Umweltfreundliche Energiewandlung, -transport und -speicherung

Nordrhein-Westfalen hat sich ehrgeizige Ziele für die Reduktion von Treibhausgasen gesetzt. Neben Energiesparen und der Steigerung der Energieeffizienz können diese vor allem durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien erreicht werden. Mit der bestehenden traditionellen Energiewirtschaft trägt das Bundesland bisher in erhöhtem Maße zum CO2-Ausstoß bei, hat jedoch zugleich das Potenzial, zum technologischen Innovations- und Wertschöpfungszentrum der Energiewende zu avancieren. Gründe dafür liegen in seiner herausragenden Größe, der vorhandenen Infrastruktur und etablierten Forschungslandschaft.

Der Teilmarkt Umweltfreundliche Energiewandlung, -transport und -speicherung umfasst Produkte und Dienstleistungen zur umweltfreundlichen Transformation des Energiesystems. Kernpunkt dabei sind die Nutzung von Erneuerbaren Energiequellen und die Herstellung der dazu notwendigen, technologisch anspruchsvollen Anlagen bzw. Systemkomponenten vor allem für Windenergieanlagen, Photovoltaiksysteme und Anlagen zur Erzeugung von Wärme und Strom mit Biomasse. Diese Elemente bilden das Marktsegment Erneuerbare Energien. Da viele Erneuerbare Energien fluktuierende (unstetige, nicht frei regelbare) Energiequellen darstellen, sind zur Transformation des Energiesektors weitere Maßnahmen nötig, um Angebot und Nachfrage in Gleichgewicht zu bringen. So zum Beispiel der vermehrte Einsatz von Energiespeichern, die das Marktsegment Speichertechnologien bilden.

Grafik zeigt Erwerbstätige und Umsätze (in Mio. Euro) im Teilmarkt Umweltfreundliche Energiewandlung, -transport und -speicherung in Nordrhein-Westfalen 2012 nach Marktsegementen. 80% sind im Bereich Erneuerbaren Energien tätig, nur 3% in Speichertechnologien; stärkste Umsatzsteigerung: Erneuerbare Energien mit ca. 2600 Mio Euro von 2009 auf 2012.

Auch das Marktsegment Intelligente Energiesysteme und Netze umfasst Produkte und Dienstleistungen, um das Energiesystem an die Erneuerbaren Energien anzupassen. Dazu gehören der Netzausbau, der regionale
Schwankungen in der Bereitstellung von Erneuerbarer Energie ausgleicht, und spezialisierte Betriebsmittel für die Anpassung des Elektrizitätsverteilnetzes an den steigenden Anteil dezentraler Energiewandlung. Das Marktsegment enthält außerdem die bedarfs- und verbrauchsorientierte Verknüpfung von Bereitstellung und Nachfrage durch Informations- und Kommunikationstechnologien im Rahmen des Smart-Grid-Paradigmas.

Wertschöpfungssystem
Wertschöpfungssystem des Teilmarkts Umweltfreundliche Energieumwandlung, -transport und -speicherung
Regionale Bedeutung des Teilmarktes
Regionale Bedeutung des Teilmarkts Umweltfreundliche Energiewandlung, -transport und -speicherung sowie Erwerbstätige 2012 nach Marktsegmenten. Einen hohen Lokalisationsquotient hat Südwestfalen und die Region Metropole Ruhe. Diese hat auch die meisten Erwerbstätigen.
Unternehmen und Märkte

Die technologischen Enabler der Erneuerbaren Energien bilden den Ausgangspunkt für diesen Teilmarkt. Dazu gehören nicht nur die jeweiligen Energiewandlungstechnologien, sondern auch elektrotechnische Komponenten für den Netzanschluss, die Energiespeicherung sowie den Aus- und Umbau der Netze.

Die Produkte und  Leistungen des Marktsegments Erneuerbare Energien nehmen dabei mit ca. 26.300 Erwerbstätigen und 10,4 Mrd. Euro Umsatz in beiden Indikatoren 80 % des Teilmarkts ein. Das zentrale Marktsegment dieses Teilmarkts sticht zudem mit 33,7 % Umsatzsteigerung von 2009 bis 2012 heraus, das dritthöchste Umsatzwachstum aller Marktsegmente der Umweltwirtschaft.

Solar-, Wind- und Bioenergie machen in Nordrhein-Westfalen laut der Agentur für Erneuerbare Energien über 90 % der Bruttobeschäftigung im Marktsegment Erneuerbare Energien aus. Sie bilden demnach die  Schlüsseltechnologien des Teilmarkts. Außerdem sind einige bedeutende Akteure der Geothermiebranche in Nordrhein-Westfalen ansässig.

Die deutsche Solarbranche musste in den vergangenen Jahren starke Umsatzrückgänge hinnehmen, denn besonders die wachsende chinesische Konkurrenz hat einen Preisverfall für Solarmodule ausgelöst. Der europäische Markt hat sich zunehmend konsolidiert. In Nordrhein-Westfalen ist die Branche aber nach wie vor stark vertreten. Hersteller von Solarmodulen und -komponenten, allen voran Wechselrichtern, bestimmen das Bild. Hervorzuheben sind zudem die über 13.000 Erwerbstätigen, die in Nordrhein-Westfalen Solaranlagen installieren und warten. Diese konnten von den fallenden Preisen für Solarmodule profitieren. Im Zuge der sinkenden EEG-Einspeisevergütung für PV-Anlagen muss jedoch auch hier mit einem Rückgang gerechnet werden.

In den ländlicheren Regionen sind große Potenziale für die Bereitstellung von Bioenergie vorhanden. So werden in Nordrhein-Westfalen ca. 40 % des Stroms und 80 % der Wärme aus Erneuerbaren Energien mit Biomasse erzeugt. Daraus hat sich eine stabile lokale Nachfrage nach den entsprechenden Technologien und eine entsprechend starke Branche der Anlagenhersteller und zugehörigen Dienstleister entwickelt.

Nordrhein-Westfalen ist ein entscheidender Zulieferer der Windenergiebranche, obwohl abgesehen vom Kleinturbinen-Segment keine deutschen Windturbinenhersteller dort ansässig sind. Das Bundesland beheimatet führende Hersteller von Getrieben, Generatoren, Bremsen, Lagern und Gusskomponenten für Windenergieanlagen. Unter anderem kommen fünf der weltweit führenden Getriebezulieferer aus Nordrhein-Westfalen. Ergänzt wird die Windenergiebranche in Nordrhein-Westfalen durch zahlreiche Gutachter- und Planungsbüros sowie spezialisierte Logistik. Auch Unternehmen aus der Montanindustrie haben sich zu Zulieferern für Windenergie entwickelt. Daran zeigt sich, wie die vorhandene Expertise der traditionellen Industrien Nordrhein-Westfalens in Verbindung mit dem nötigen Strukturwandel umweltwirtschaftliche Perspektiven schaffen kann.

Im Bereich der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien ist der Teilmarkt davon geprägt, dass sich mit der umweltfreundlichen Transformation des Energiesektors auch die Eigentümerstrukturen und Geschäftsmodelle verändern. Im Gegensatz zur konventionellen Stromerzeugung besteht in Deutschland bei den Erneuerbaren Energien eine heterogene Eigentümerstruktur: Privatpersonen und Landwirte zusammen sind Eigentümer von 46,1 % der EE-Anlagen (gemessen an der installierten Leistung), die  Energieversorgungsunternehmen verfügen nur über ca. 11,9 % und der Rest verteilt sich auf Banken, Fonds, Projektierer und Gewerbe.

Für die Energiewirtschaft sowie die Metall- und Elektroindustrie liegen im notwendigen Netzausbau und -umbau besondere Chancen, ebenso wie in der Bereitstellung weiterer elektrotechnischer Komponenten für Erneuerbare Energien. In Nordrhein-Westfalen gibt es über 100 Verteilnetzbetreiber. Große Energieversorgungsunternehmen spielen als Lead-User eine zentrale Rolle bei der Verbreitung von Erneuerbaren Energien und der Transformation des Energiesystems. Dennoch wächst dieses Marktsegment in Nordrhein-Westfalen deutlich weniger dynamisch als im Bund. Eine mögliche Erklärung hierfür liegt in der aktuell vergleichsweise geringeren lokalen Nachfrage. Die Übertragungs- und Verteilnetze waren in Nordrhein-Westfalen auf Grund der dichten Siedlungsstruktur bereits vor der Energiewende relativ ausgeprägt. Mit Blick auf die Übertragungsnetze im Bundesland ist künftig im Zuge des aktuellen Netzentwicklungsplans der  Bundesregierung eine stärkere Dynamik zu erwarten. Unter anderem führen zwei der vier geplanten großen Übertragungstrassen (Hochspannungsgleichstromübertragung) durch Nordrhein-Westfalen. Darüber hinaus sind Verstärkungen lokaler Verteilnetze geplant.

Vernetzung, Forschung und Innovation

Vor dem Hintergrund der starken traditionellen Energiewirtschaft besteht auch eine starke Vernetzung der  Unternehmen. Diese wird unter anderem durch die Cluster EnergieForschung.NRW und EnergieRegion.NRW realisiert, letzterer unterhält dazu spezifische Netzwerke für Speicher und Netze, Biomasse, Photovoltaik, Geothermie und Windenergie. Beide Cluster werden von der EnergieAgentur.NRW geführt. Erneuerbare Energien sind zudem einer der Themenschwerpunkte des Clusters Umwelttechnologien.NRW. Darüber hinaus vertritt der Landesverband Erneuerbare Energien die Interessen der Branche.

Nordrhein-Westfalen hat im Zuge des Strukturwandels seine Forschungskapazitäten ausgebaut und kann im Energie- und Elektrotechniksektor auf ausgeprägte F&E-Kompetenzen in den Unternehmen bauen. Neben intensiver Forschung in Hochschulen und an ihren Instituten (z. B. RWTH Aachen, Universität Münster, Universität Duisburg-Essen, Universität Köln, Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen, Hochschule Ruhr West) sind auch zahlreiche außeruniversitäre Forschungseinrichtungen für den Teilmarkt wichtige Akteure. Dazu zählen unter anderem das Institut für Energie- und Umwelttechnik, das Forschungszentrum Jülich, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, das Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion, das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik sowie das Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie.

Die Patentanalyse zeigt für die Marktsegmente jeweils ein hohes Innovationspotenzial an. 2012 wurden im  Bereich Erneuerbare Energien 127, in Intelligente Energiesysteme und Netze 107 und im Feld der Speichertechnologien 94 Patente angemeldet. Insbesondere im Marktsegment Speichertechnologien ist das Innovationspotenzial im Verhältnis zur Segmentgröße mit 114 Patenten je 1.000 Erwerbstätige sehr hoch. Inhaltlich befassen sich diese Patente vor allem mit Dampfturbinen (Kraft-Wärme-Kopplung), Generatoren für Windenergieanlagen sowie Netztechnik. In der Regionalperspektive fallen die Städteregion Aachen, Köln/Bonn und Düsseldorf-Mettmann mit hohen Patentzahlen auf. Auch hier lassen sich inhaltliche Schwerpunkte erkennen, u. a. in den Themen IKT für Smart Grids (Köln/Bonn, Düsseldorf-Mettmann), Erneuerbare Energien (Städteregion Aachen) und Elektrotechnik für Energiesysteme (Städteregion Aachen, Düsseldorf-Mettmann).

Außenhandel

Der Teilmarkt generiert ein Exportvolumen von ca. 900 Mio. Euro jährlich. Damit hat Nordrhein-Westfalen einen Weltmarktanteil von 1,6 %. Die Exportquote des Teilmarkts insgesamt ist mit 7,4 % gering, da zentrale Dienstleistungen des Teilmarkts wie die Installation von Anlagen, Netzausbau und Stromerzeugung überwiegend im Inland stattfinden.

Dennoch ist Nordrhein-Westfalen in einzelnen Schlüsseltechnologien international ausgerichtet. Im Marktsegment Erneuerbare Energien beträgt der Weltmarktanteil 2,0 %. Dieses Marktsegment macht den größten Teil der Exporte des Teilmarkts aus. Turbinenkomponenten für Erneuerbare Energien mit dem Schwerpunkt Windenergie sind mit rund 270 Mio. Euro Exportvolumen (2012) die  Top-Exportgüter des Teilmarkts, gefolgt von Generatoren und Transformatoren für Solarenergie und den Netzausbau (rund 100 Mio. Euro). Als wichtigste Handelspartner haben sich die USA, China und europäische Nachbarländer, allen voran Frankreich etabliert. Insgesamt zeigt der Spezialisierungsindikator RXA mit einem Wert von 0,71, dass Nordrhein-Westfalen in diesem Teilmarkt gemessen an seinen Gesamtexporten eine unterdurchschnittliche Ausfuhr aufweist. Bei einzelnen Produkten nimmt das Bundesland dennoch eine Spitzenposition ein, insbesondere im Bereich der Komponenten für Windenergieanlagen.

Markttreiber und Trends

Eine Reihe von wirtschaftlichen und politischen Faktoren hat global 2013 zum bisher größten Kapazitätszuwachs Erneuerbarer Energien geführt. Dazu gehören zunehmende Investitionen in aufstrebenden Volkswirtschaften, damit einhergehend eine stärkere staatliche Unterstützung und ein stärkeres  Umweltbewusstsein sowie die zunehmende Verknappung von Energieressourcen. Die International Energy Agency prognostiziert jedoch ein abflachendes Wachstum bis 2020.

Die fortdauernde staatliche Förderung bleibt für kapitalintensive Investitionen in Anlagen und das Energiesystem (Netze, Speicher etc.) weiterhin dringend notwendig. Im Zuge der 2014 erfolgten Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) ist die durchschnittliche Vergütung für Erneuerbare Energien gesunken. Kritiker befürchten daher einen Rückgang der Investitionen.

Wachstums- und Zukunftsmärkte sind vor allem in Asien und Lateinamerika zu finden sowie in europäischen Ländern, die hinter ihren Ausbauzielen zurückliegen (u. a. GB, NL, F) oder den Ausbau erst beginnen (Osteuropa). Die Nachfrage bezüglich des Systemumbaus (Netze, Speicher etc.) folgt dabei technikbedingt dem Ausbau Erneuerbarer Energien nach und dürfte in allen Märkten mit wesentlichen Anteilen Erneuerbarer Energien an der Energiebereitstellung zunehmen. Speichertechnologien waren mit beliebig regelbaren  konventionellen Kraftwerken nicht im gleichen Maße notwendig wie in einem auf Erneuerbaren Energien basierenden System und befinden sich somit meist noch im Entwicklungsstadium. Dieses bisher vergleichsweise kleine Marktsegment verspricht somit ein wesentliches Markt- und Exportpotenzial in der Zukunft. Ähnlich verhält es sich mit Technologien, die dem Smart-Grid-Paradigma zugeordnet werden. Um die  Netzstabilität im Strommarkt angesichts zunehmender Dezentralisierung und abnehmender Steuerbarkeit der Stromerzeugung zu gewährleisten, soll der Informationsfluss zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Netzbetreibern IKT-gestützt verbessert und automatisiert werden (z. B. durch die intelligenten Netzsysteme  „Netzknoten“, „Leitsystem“ und „Leitsystem+“). Bisher werden diese jedoch weitestgehend in Pilotprojekten implementiert, wovon in Nordrhein-Westfalen 13 registriert sind. Dies entspricht einem Viertel aller  Pilotprojekte in der Bundesrepublik.