Allgemeine Energiewirtschaftslehre

349 Pages·1972·22.02 MB·German

by  Dr. techn. Dr. Ing. E. h. Dr. rer. pol. h. c. Ludwig Musil (auth.)

Ludwig Musil
Allgemeine
Energiewirtschaftslehre
Springer-Verlag
WienNewYork
Hochschulprofessor
Dr. techno Dr. lng. E. h. Dr. rer. pol. h. c. Ludwig Musil
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© 1972 by Springer-VerlagJWien
Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1972
Library of Congress Catalog Card Number 72-83986
Mit 108 Abbildungen
ISBN-13:978-3-7091-7982-6 e-ISBN-13:978-3-7091-7981-9
DOl: 10.1007/978-3-7091-7981-9
Vorwort
Als ich im Jahre 1947 mit Vorlesungen tiber Energiewirtschaft
als Pflichtfach an der Technischen Hochschule in Graz betraut
wurde, war es bereits mein Bestreben, diesen Wirtschaftszweig in
einer moglichst geschlossenen Form darzustellen, von den Energie
bedtirfnissen eines Wirtschaftsgebietes auszugehen, diesen das
Rohenergiedargebot gegentiberzustellen und die Moglichkeiten auf
zuzeigen, urn zu einer wirtschaftlichen Bedarfsdeckung zu ge
langen. Die Erorterung der einzelnen Gebiete, wie Wasserkraft
wirtschaft, Warmewirtschaft usw., wurde diesem Grundgedanken
untergeordnet. Daneben sollte diese Vorlesung dem angehenden
Ingenieur die Bedeutung wirtschaftlicher Uberlegungen nahe
bringen, denn letzten Endes ist die Entscheidung tiber die Ver
wirklichung von technisch noch so interessanten Projekten wirt
schaftlich bedingt. Die erforderlichen Rentabilitatsrechnungen
hangen eng mit der Planung zusammen und solI ten folgerichtig
in das Aufgabengebiet des Ingenieurs fallen. Aus dieser Ziel
setzung entstand eine Vorlesung, die man als Energiewirtschafts
lehre auffassen konnte.
Von Fachkollegen wurde damals die Anregung gegeben, meine
Vorlesungen als Buch zu veroffentlichen. Ich habe dies getan
und so erschien 1949 im Springer-Verlag, Wien, eine etwas um
gearbeitete Fassung unter dem Titel "Praktische Energiewirt
schaftslehre" .
In den inzwischen verstrichenen mehr als zwei J ahrzehnten
ist die technische Entwicklung weitergegangen, die Bedeutung der
zur Verfugung stehenden Rohenergietrager hat sich verlagert,
neue, wie die Kernenergie, sind hinzugekommen. Auf der anderen
Seite bringt eine solche Zeitspanne, in verantwortlicher Position
in einem groBeren Energieversorgungsunternehmen erlebt, eine
Ausweitung der eigenen Erfahrungen und Erkenntnisse, die in
VI Vorwort
einer laufenden Uberarbeitung meiner Vorlesungen ihren Nieder
schlag fanden.
Mein Ausscheiden aus der aktiven Tatigkeit in der Elektrizi
tatsversorgung nahmen Fachkollegen zum AnlaB, mich zu einer
Neubearbeitung meines Buches zu ermutigen. Es war mir dabei
klar, daB es sich nicht urn eine Neuauflage handeln konnte, auch
wenn man das Buch weitgehend tiberarbeiten wollte, und zwar
auch deshalb, weil sich die eigene Betrachtungsweise der Gescheh
nisse und Zusammenhange im Zuge der eingetretenen Entwicklung
gewandelt hat. Die mehrfach tiberarbeiteten Vorlesungen als
Grundlage erleichterten den EntschluB, dem Rat meiner Fach
kollegen nachzukommen und eine Neufassung herauszubringen.
Der Arbeit, die nun abgeschlossen ist, lagen zwei Gedanken
zugrunde:
Die Betrachtung der Energieversorgung als ganzes und die
Herausstellung der Zusammenhange und Wechselwirkungen
zwischen ihren einzelnen Sparten, an deren eigenen Problemen
nicht vorbeigegangen werden soll, die aber in die Gesamt
versorgung einzuordnen sind; daher auch die Behandlung von
Umwandlung bzw. Transport ftir die verschiedenen Energie
sparten gemeinsam.
Bei den Wirtschaftlichkeitstiberlegungen und Vergleichen die
Methodik herauszustellen und auf die Wiedergabe von Zahlen
werten, die zeitgebunden sind - dies gilt vor allem ftir
Kostenangaben -, soweit wie moglich zu verzichten, urn den
Aussagewert des Buches tiber einen langeren Zeitraum zu
gewahrleisten.
Auf diese Weise entstand kein Nachschlagebuch mit statisti
schen Angaben, sondern eine Verofi'entlichung, die 1ngenieuren
und Betriebswirtschaftlern, die mit der Energieversorgung direkt
oder indirekt zu tun haben, aber auch den Studierenden einen
Einblick in die wirtschaftlichen Zusammenhange der Energie
versorgung geben solI. 1ch glaubte daher, diesem Buch den Titel
"Allgemeine Energiewirtschaftslehre" geben zu dtirfen. Wenn es
dazu beitragt, zum Nachdenken tiber die Gesamtzusammenhange
zu veranlassen, dem rein technisch beschaftigten 1ngenieur die
wirtschaftliche Seite nahezubringen und dem Studierenden eine
Studienhilfe zu sein, so ist sein wesentlicher Zweck erftillt.
Es ist mir eine Pflicht, allen jenen zu danken, die mich bei
der Abfassung des Buches mit Unterlagen und Ratschlagen unter-
Vorwort VII
stutzt haben. Mein Dank gilt an erster Stelle der Steirischen
Wasserkraft- und Elektrizitats-Aktiengesellschaft, Graz, im ein
zelnen meinen fruheren Mitarbeitern, den Herren Dipl.-Ing. Ohr.
Held, Dr. W. Lehner, Dr. H. Moditz und Dr. E. Steinbauer, die
nicht nur UnterIagen, sondern auch zu einzelnen Kapiteln Bei
trage zur Verfugung stellten. Ferner mochte ich in diesem Zu
sammenhang die Firmen Waagner-Biro, Wien -Graz, die 6ster
reichische Mineralolverwaltung, die Mobil Oil Austria und die
Stadtwerke in Wien erwahnen, die mich auch mit UnterIagen
versorgten. Der STEWEAG und der Firma Waagner-Biro bin ich
noch fur ihre groBe Hilfe bei der Herstellung der Klischee
vorIagen zu Dank verpfiichtet. SchlieBlich danke ich dem Springer
VerIag in Wien fur die bei diesem VerIag gewohnt gute Aus
stattung des Buches.
Graz, im Oktober 1972 Ludwig Musil
Inhaltsverzeichnis
I. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
I. Sinn und Aufgabe einer allgemeinen Energiewirtschaftslehre I
2. Eigenheiten der Energieversorgung in wirtschaftlicher Hin-
sicht ................................................ 5
II. Grundlagen ..................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3. Kennzeichnung der Energiebediirfnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4. Kennzeichnung des Energiedargebotes. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20
5. Der Umwandlungs- und Transportweg von der Rohenergie
zur Nutzenergie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
6. Der zeitliche Verlauf der Belastung von Energiegewinnungs-,
Umwandlungs- und Fortleitungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . .. 32
7. Zeichnerische Darstellungsmethoden zur Erfassung des zeit
lichen Verlaufes von Bedarf und Dargebot . . . . . . . . . . . . .. 39
8. Grundsatzliches tiber die Erstellung von Bedarfsprognosen
und deren Aussagewert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50
III. Die Kosten der Energieumwandlung ....................... 62
9. Die kostenbestimmenden Faktoren der Energieumwandlung 62
10. Die Kosten der Umwandlung in die Nutzenergie ........ 66
II. Die Kosten der Umwandlung in eine veredelte Energieform
mit einem Endprodukt - elektrische Kraftwerke. . . . . . .. 73
12. Das kalorische Kostenaquivalent als Grundlage fUr die
Optimierung von Warmekraftwerken ................... 87
13. Die Kosten der Umwandlung in veredelte Energie mit
mehreren Endprodukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 93
IV. Die Kosten des Energietransportes ........................ 102
14. Die Kostenfaktoren des Energietransportes . . . . . . . . . . . . .. 102
15. Die Kosten der Fortleitung von elektrischer Energie . . . .. 105
16. Die Kosten des Energietransportes mittels Rohrleitungen no
x Inhaltsverzeichnis
17. Die wirtschaftliche Optimierung der Auslegung von Leitungs-
anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 113
18. Der Einflu/3 der Kosten des Energietransportes auf Standort
und Gro/3e von Umwandlungsanlagen .................. ll8
V. Die Wirtschaftlichkeitsrechnung in der Energieversorgung .... 123
19. Voraussetzungen und Fragestellung fiir Wirtschaftlichkeits-
rechnungen in der Energieversorgung ..................• 123
20. Grundsatzliche Erorterung der Methoden. . . . . . . . . . . . . . .. 128
21. Die Problematik der Ausgangsgro/3en . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 134
22. Beispiele fUr Wirtschaftlichkeitsrechnungen .............. 138
VI. Die wirtschaftliche Nutzung der Wasserkriifte ............... 144
23. Grundsatze der neuzeitlichen Wasserkraftnutzung ........ 144
24. Hydrologische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 150
25. Laufwasserkraftwerke.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 154
26. Laufkraftwerke mit Schwellbetrieb ..................... 170
27. Speicherkraftwerke mit natiirlichem Zufiui3 ............. 173
28. Die wirtschaftliche Bedeutung der Pumpspeicherung ..... 182
VII. Die wirtschaftliche Nutzung der fossilen Brennstoffe ......... 189
29. Grundlagen der Brennstoffwirtschaft .................... 189
30. Uberblick tiber die Brennstoffgewinnung und Veredelung .. 198
31. Die Auswirkung der Wettbewerbssituation auf die Brenn-
stoffwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 207
32. Grundlagen der Warmewirtschaft ....................... 214
33. Die Bedeutung der Heizkraftkupplung . . . . . . . . . . . . . . . . .. 226
VIII. Die Anwenclung der Kernenergie in der Energieversorgung . .. 242
34. Uberblick tiber Reaktortypen und Brennstoffwirtschaft . .. 242
35. Wirtschaftliche Gesichtspunkte fiir den Einsatz von Kern
kraftwerken in der Energieversorgung. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 251
IX. Die Energieversorgung eines geschlossenen Wirtschaftsgebietes 261
36. Schematische Darstellung der Energieversorgung eines ge-
schlossenen Wirtschaftsgebietes ........................ 261
37. Gesichtspunkte fUr die Wahl cler Energietrager seitens cler
Verbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 268
38. Die Energieversorgung im Blickfeld gesamtwirtschaftlicher
Interessen ........................................... 273
39. Energiefiu/3diagramm und Energiebilariz eines geschlossenen
Wirtschaftsgebietes .................................... 281
Inhaltsverzeichnis XI
X. Die wirtsehaftliehe Bedeutung des Verbundbetriebes in der
Energieversorgung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 286
40. Sinn und M6glichkeiten eines Verbundbetriebes ......... 286
41. Der wirtschaftliche Einsatz von Kraftwerken im elektrischen
Verbundbetrieb ....................................... 294
XI. Grundlagen der Energiepreisgestaltung ..................... 303
42. Die Gestehungskosten der Energie beim Abnehmer. . . . . .. 303
43. Konsequenzen fUr die Energiepreisgestaltung ............ 314
XII. Die Vorausplanung in der Energieversorgung. . . . . . . . . . . . . . .. 323
44. Die Vorausschau als Grundlage fur ein Ausbaukonzept und
einen Wirtschaftsplan ........ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 323
45. Fragen der Anlagefinanzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 328
Literaturverzeichnis ........................................ 337
I. Einleitung
1. Sinn und Aufgabe einer allgemeinen Energiewirtschaftslehre
In der modernen Wirtschaft, aber auch im Leben jedes einzelnen
kommt der Energieversorgung immer groBere Bedeutung zu. Die
Ausweitung der Gutererzeugung, die Steigerung der Produktivitat
in Industrie und Gewerbe bedingen Energie; dasselbe gilt auch
fUr die Landwirtschaft. Aber auch der Haushalt stellt mit dem
Strebe n nach Rationalisierung und Bequemlichkeit immer groBere
Anspruche an die Energieversorgung. Einen Begriff uber die
steigende Bedeutung der Energieversorgung, allerdings in einem
Teilbereich, gibt die von der OECD herausgegebene Statistik [1].
Danach ist der prozentuelle Anteil der Elektrizitats-, Gas- und
Wasserwirtschaft am inlandischen Bruttonationalprodukt in den
einzelnen OECD-Landern allein in der Zeit zwischen 1958 und
1968 auf das 1,2- bis 2,7fache gestiegen. Je gr6Ber der Anteil
der Energieversorgung an den Gesamtaufwendungen ist, um so
mehr spielen die Kosten eine Rolle.
Der Anteil der Energiekosten am Produktionswert streut je
nach Wirtschaftszweig in weiten Grenzen. Einen Anhalt daruber
gibt eine Untersuchung von Wessels [2]. Man findet dort Werte
von 1,3% in der Forstwirtschaft, bis 14% in der Glasindustrie.
Diese Werte werden durch den Energieaufwand fur Schmelz
prozesse noch weit ubertroffen. Bei der Aluminiumelektrolyse wird
mit einem Energiekostenanteil in der GroBenordnung zwischen
25 und 30% yom Produktionswert gerechnet. Bedenkt man, daB
solche Ziffern sich nur auf den Energieverbrauch des betreffenden
Wirtschaftszweiges beziehen, in den von diesen vielfach weiter
verarbeiteten Vorprodukten aber ebenfalls Energiekosten enthalten
sind, so ist der resultierende Anteil der Energie an irgend einem
Fertigprodukt im allgemeinen hOher. So gibt eine Untersuchung
1 Musil, AUg. Energiewirtschaftslehre