How to measure the usage of regional potentials of renewable energies. An empirical analysis of German counties

Authors

  • Tatjana Bennat Leibniz Universität Hannover, Institut für Wirtschafts- und KulturgeographieHannover, Deutschland
  • Tom Broekel Utrecht University, Department of Human Geography and Spatial PlanningUtrecht, The Netherlands https://orcid.org/0000-0003-4516-4626
  • Rolf Sternberg Leibniz Universität Hannover, Institut für Wirtschafts- und KulturgeographieHannover, Deutschland https://orcid.org/0000-0002-7649-0419

DOI:

https://doi.org/10.2478/rara-2019-0043

Keywords:

Renewable energies, Measurement, Efficiency, Potential for expansion, Regions, Germany

Abstract

This paper answers two rarely considered questions: How well do German regions exploit their potential to produce renewable energy and which factors impact on this exploitation efficiency? By applying the new quantitative-empirical concept of exploitation efficiency, we measure the degree, to which regions have exploited their natural and socio-economic potentials of producing energy from renewable source at a specific point in time. This approach allows, with respect to wind power, solar power and biogas energy, a relative comparison of regions, monitoring their performance over time as well as the identification of best-practice regions. Applying our innovative method, we compare German districts in the time period 2000-2014. We use a robust, non-parametric efficiency analysis and validate its results by qualitative expert interviews in selected counties in Lower Saxony. The results show strong disparities in terms of the exploitation efficiency between districts and federal states. This exploitation efficiency moreover varies significantly for different types of renewable energy. We also observe specialization tendencies in this context. Our empirical results are very detailed both from a spatial and from a temporal perspective and therefore allow for drawing several conclusions for local and federal state policies. For instance, those districts (and federal states) with currently rather low exploitation efficiencies need to learn from those with high efficiencies. Such learning effects may sustainably contribute to a successful turnaround in energy policy.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Arbach, S.; Gerlach, A.-K.; Kühn, P.; Pfaffel, S. (2013): Entwicklung der Windenergie in Deutschland. Eine Beschreibung von aktuellen und zukünftigen Trends und Charakteristika der Einspeisung von Windenergieanlagen. Kassel.

Backhaus, K.; Wilken, R. (2003): Effizienzmessung im Marketing mit Data-Envelopment-Analysis: Eine methodische Bestandsaufnahme. Münster. = Arbeitspapiere des betriebswirtschaftlichen Instituts für Anlagen und Systemtechnologien 34.

Banker, R. D.; Charnes, A.; Cooper, W. W. (1984): Some models for estimating technical and scale inefficiencies in data envelopment analysis. In: Management Science 30, 9, 10311142. 10.1287/mnsc.30.9.1078

BMWI – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2018): Erneuerbare Energien in Zahlen. Nationale und internationale Entwicklung im Jahr 2017. Berlin.

Broekel, T.; Alfken, C. (2015): Gone with the wind? The impact of wind turbines on tourism demand. In: Energy Policy 86, 506519. 10.1016/j.enpol.2015.08.005

Bundesverband Windenergie (2013): Energie in Bürgerhand. Energie aus der Region für die Region. Berlin.

Cantner, U.; Krüger, J.; Hanusch, H. (2007): Produktivitäts- und Effizienzanalyse. Der nichtparametrische Ansatz. Berlin. 10.1007/978-3-540-70794-3

Cazals, C.; Florens, J.-P.; Simar, L. (2002): Nonparametric frontier estimation: a robust approach. In: Journal of Econometrics 106, 1, 1-25. 10.1016/S0304-4076(01)00080-X

Daraio, C.; Simar, L. (2007): Advanced Robust and Nonparametric Methods in Efficiency Analysis: Methodology and Applications. New York. = Studies in Productivity and Efficiency 4.

Diekmann, J.; Schill, W.-P.; Püttner, A.; Kirrmann, S. (2017): Vergleich der Bundesländer: Analyse der Erfolgsfaktoren für den Ausbau der Erneuerbaren Energien 2017: Indikatoren und Ranking. Berlin. = DIW Politikberatung kompakt 125.

Dorfard, A. (2014): Kosteneffizienzen und Einsparungspotenziale durch Fusionen: Eine Anwendung auf die Kommunal- und Verwaltungsreform in Rheinland-Pfalz. Wiesbaden. 10.1007/978-3-658-01501-5

European Commission (2010): Europe 2020. A strategy for smart, sustainable and inclusive growth. Brüssel.

Flick, U. (1991): Handbuch qualitative Sozialforschung: Grundlagen, Konzepte, Methoden und Anwendungen. München.

Franke, P. (2014): Tücken des Geländes. In: Photovoltaik 10, 44-48.

Glaser, B. G.; Strauss, A. L. (1998): Grounded theory: Strategien qualitativer Forschung. Bern.

Günther, M. (2015): Energieeffizienz durch Erneuerbare Energien: Möglichkeiten, Potenziale, Systeme. Wiesbaden. 10.1007/978-3-658-06753-3

Hammerschmidt, M.; Wilken, R.; Staat, M. (2009): Methoden zur Lösung grundlegender Probleme der Datenqualität in DEA-basierten Effizienzanalysen. In: Die Betriebswirtschaft 69, 2, 289-309.

Hoogwijk, M. A. (2004): On the global and regional potential of renewable energy sources. Utrecht.

Jami, A.A.N.; Walsh, P.R. (2014): The role of public participation in identifying stakeholder synergies in wind power project development: The case study of Ontario, Canada. In: Renewable Energy 68, 194-202. 10.1016/j.renene.2014.02.004

Keppler, D. (2007): Regionale Einflussfaktoren auf den Ausbau erneuerbarer Energien. Ergebnisse einer Fallstudie in der Brandenburger Energieregion Lausitz. In: Gaia 16, 4, 289-296.

Kerpen, P. (2016): Praxisorientierte Data Envelopment Analysis. Wiesbaden. 10.1007/978-3-658-15460-8

Kontogianni, A.; Tourkolias, C.; Skourtos, M.; Damigos, D. (2014): Planning globally, protesting locally: Patterns in community perceptions towards the installation of wind farms. In: Renewable Energy 66, 170-177. 10.1016/j.renene.2013.11.074

Linder, S. (2013): Räumliche Diffusion von Photovoltaik-Anlagen in Baden-Württemberg. Würzburg. = Würzburger Geographische Arbeiten 109.

Lödl, M.; Kerber, G.; Witzmann, R.; Hoffmann, C.; Metzger, M. (2010): Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland. München. https://mediatum.ub.tum.de/doc/969497/969497.pdf (08.04.2019).

Lütkehus, I.; Salecker, H.; Adlunger, K. (2013): Potenzial der Windenergie an Land. Studie zur Ermittlung des bundesweiten Flächen- und Leistungspotenzials der Windenergienutzung an Land. Dessau-Roßlau.

Miles, M. B.; Huberman, A. M.; Saldaña, J. (2014): Qualitative data analysis: A methods sourcebook. Los Angeles.

Padberg, T.; Werner, T. (2005): Analyse der Mehrjahresentwicklung der Effizienz von Sparkassen unter Einsatz der Data Envelopment Analysis und des Malmquist-Index. In: Schmalenbachs Zeitschrift für betriebswirtschaftliche Forschung 57, 3, 214-236. 10.1007/BF03372764

Quaschning, V. (2016): Sektorkopplung durch die Energiewende. Anforderungen an den Ausbau erneuerbarer Energien zum Erreichen der Pariser Klimaschutzziele unter Berücksichtigung der Sektorkopplung. Berlin.

Rauner, S.; Eichhorn, M.; Thrän, D. (2016): The spatial dimension of the power system: Investigating hot spots of Smart Renewable Power Provision. In: Applied Energy 184, 1038-1050. 10.1016/j.apenergy.2016.07.031

Rohrig, K. (2014): Wind Energy Report Germany 2014. Kassel.

Scheel, H. (2000): Effizienzmaße der Data Envelopment Analysis. Wiesbaden. 10.1007/978-3-663-08017-6

Schütte, R. (2012): EEG stellt Kulturlandschaft auf den Kopf. https://docplayer.org/63955342-Eeg-stellt-kulturlandschaft-auf-denkopf.html (07.05.2019).

Simar, L. (2007): How to improve the performances of DEA/FDH estimators in the presence of noise? In: Journal of Productivity Analysis 28, 3, 183-201. 10.1007/s11123-007-0057-3

Simar, L.; Wilson, P. W. (1998): Sensitivity Analysis of Efficiency Scores. How to Bootstrap in Nonparametric Frontier Models. In: Management Science 44, 1, 49-61.

Weimann, J. (2012): Atomausstieg und Energiewende: Wie sinnvoll ist der deutsche Alleingang? In: Energiewirtschaftliche Tagesfragen 62, 12, 34-38.

Witt, J.; Thrän, D.; Rensberg, N.; Hennig, C.; Naumann, K.; Billig, E.; Sauter, P.; Daniel-Gromke, J.; Krautz, A.; Weiser, C.; Reinhold, G.; Graf, T. (2012): Monitoring zur Wirkung des Erneuerbare- Energien-Gesetz (EEG) auf die Entwicklung der Stromerzeugung aus Biomasse. Endbericht zur EEG-Periode 2009 bis 2011, Leipzig.

Wunderlich, C. (2012): Akzeptanz und Bürgerbeteiligung für Erneuerbare Energien. Er-kenntnisse aus Akzeptanz- und Partizipationsforschung. Berlin. = Renews Spezial 60.

Downloads

Published

2019-12-31

How to Cite

Bennat, T., Broekel, T. and Sternberg, R. (2019) “How to measure the usage of regional potentials of renewable energies. An empirical analysis of German counties”, Raumforschung und Raumordnung | Spatial Research and Planning. DE, 77(6), pp. 617-638. doi: 10.2478/rara-2019-0043.

Issue

Section

Article