Ein Gesamtbild zur Energiewende

Das Verbrennen von fossilem Kohlenstoff in Form von Kohle, Erdöl und Erdgas hat unser Klima destabilisiert. Bis zum Jahr 2050 soll das "fossile Zeitalter" beendet sein. Anders ist das "2-Grad-Ziel", das die Staaten der Welt mit dem Klimavertrag von Paris beschlossen haben, nicht haltbar.

Dieser Versuch eines Gesamtbildes zeigt: Ein besseres Energiesystem ist möglich! Die Technologien und Instrumente dafür sind weitgehend vorhanden. Worauf es jetzt ankommt ist die Orchestrierung, das Zusammenspiel von Ideen, Politik, Markt und Technologie unter besonderer Beachtung des "Faktors Mensch".

Big Picture
Abbildung: Bausteine eines neuen Energiesystems, klimaaktiv 2018

Dieser Beitrag bietet einen Überblick über die Ziele, Wege und Größenordnungen der Energiewende. Lernziel ist das Einschätzen, Einordnen und Beurteilen von Vorschlägen und Maßnahmen: Welche Maßnahmen sind im Gesamtzusammenhang zielführend? Welche Instrumente ausreichend wirksam? Reichen die verfügbaren Ressourcen für die geplanten Veränderungen?

Es müssten sich mehr Menschen vorstellen können, wie ein besseres Energiesystem funktionieren kann.

Zukunftsbild

Ist es zu verantworten, heutzutage noch Kinder in die Welt setzen?

Derzeit geht es der Menschheit besser denn je, wenn man Daten und Fakten vergleicht, wie es z.B. Hans Rosling im Buch Factfulness aufzeigt. Unsere Vorstellungen von der Zukunft sind allerdings oft von besorgniserregenden Szenarien geprägt, das Klima ist dabei ein wesentliches Thema. Umso wichtiger ist daher eine Vorstellung davon, wie die Zukunft sein soll.

Die Welt die wir uns wünschen ist ein Slogan zu den Sustainable Development Goals (SDG) der UNO. Ziel 13 lautet Klimaschutz. Diese Ziele traten 2016 mit einer Laufzeit von 15 Jahren (bis 2030) in Kraft und gelten als Orientierung für alle Staaten. Einige der Ziele stehen zueinander in Konkurrenz. Besonders wichtig ist daher die Erkenntnis des UNE-Reports:

Der Verbrauch von natürlichen Rohstoffen könnte global um 28 Prozent gesenkt und gleichzeitig die Weltwirtschaftsleistung um ein Prozent gesteigert werden. Die CO2 Emissionen ließen sich damit um 60 Prozent verringern (2050 im Vergleich zu 2015): Resource Efficiency: Potential and Economic Implications (PDF, englisch)

CO2Growth_BP

Abbildung: Die bisherige Entwicklung zeigt die Dimensionen aber auch die zeitliche Dynamik bei den großen Verursachern. Das vereinbarte 2-Grad-Ziel verlangt eine rasche Trendwende. Erkennbar ist auch die Auswirkung der Wirtschaftskrise um das jahr 2010. Quelle: BP, Statistical Overview

Vision 2050 ETIP SNET

Abbildung: Komponenten eines möglichen Energiesystems, entwickelt in einem EU-Projekt. Atomkraftwerk inklusive. (Quelle: www.etip-snet.eu/)

Österreich - Transition

Das Szenario Transition 2050 des Umweltbundesamtes zeigt einen Weg, wie Österreich das Pariser Klimaübereinkommen umsetzen kann. Grundlage sind allerdings folgende Annahmen für geeignete Rahmenbedingungen und Maßnahmen:

  • Internalisierung der externen Kosten bei allen Energieträgern,
  • Verkehr: Maßnahmen zur Veränderung des Modal Split im Personen- und Güterverkehr, umweltfreundlichere Verkehrsmodi bzw. Verkehrsträger, die zu einer stark reduzierten jährlichen Pkw-Fahrleistung führen,
  • Gebäude: verpflichtende thermisch-energetische Sanierung,
  • Industrie: langlebige Produkte, die eine Kreislaufwirtschaft ermöglichen, Verstärkung der Energie- und Ressourceneffizienz,
  • Energie: Umstieg auf erneuerbare Strom- und Fernwärmeerzeugung,
  • Landwirtschaft: eine klimaschonende Ernährungsweise und Vermeidung von Lebensmittelabfällen, weitere Effizienzsteigerungen im Umgang mit Stickstoff und stärkere Berücksichtigung der Treibhausgas-Wirksamkeit in der Förderpolitik.

Transition2050 Bruttoinlandsverbrauch

Abbildung: Damit die erneuerbaren Energien mit vertretbarem Aufwand den Bedarf decken können, wird hier eine deutliche Reduktion des Verbrauchs vorausgesetzt. Daten aus dem Szenario 2050 Transition (Quellen: AEA 2017, STATISTIK AUSTRIA 2016a, Umweltbundesamt)

Strom spielt im Szenario Transition 2050 - wie auch in vergleichbaren Szenarien anderer Länder und Städte - eine besondere Rolle. Während der Energiebedarf insgesamt deutlich reduziert werden muss, wird sich der Strombedarf etwa verdoppeln:

Transition2050

Abbildung: Daten aus dem Szenario 2050 Transition (Quellen: AEA 2017, STATISTIK AUSTRIA 2016a, Umweltbundesamt)

Der Weg zur Dekarbonisierung im Großraum Wien:

Szenarien für die Dekarbonisierung im Großraum Wien bis 2050 zeigen die große Bedeutung der Verkehrs- und Wärmewende auf:

Wien Dekarbonisiert

Abbildung: Die veränderten Energieflüsse im DECARB Szenario gegenüber dem aktuellen (2015) Stand. 12,7 TWh Einsparung werden durch Effizienzsteigerung erreicht die größtenteils auf den geringeren Wärmebedarf im Gebäudebereich aufgrund energetischer Sanierung sowie der höheren Effizienz des Elektromotors im Mobilitätsbereich zurückzuführen ist. Der Stromverbrauch nimmt hingegen von 8,2 auf 12,7 TWh zu, somit wird in 2050 die Hälfte des Endenergieverbrauchs durch Strom gedeckt. Zur Deckung dieses Mehrbedarfes müssen 3,4 TWh Wind sowie jeweils 1,7 TWh PV und Wasserkraft zugebaut werden. Ein kleiner Anteil (0,9 TWh) wird durch Verstromung erneuerbarer Brennstoffe in KWK bereitgestellt. Auf Grundlage der JKU Studie wird das maximal nutzbare Potenzial von Biomethan mit 2,6 TWh angenommen. www.ecofys.com/


Strategie

Aus den möglichen Szenarien werden im gesellschaftlichen und politischen Diskussionsprozess die angestrebten Zukunftsbilder ausgewählt. Die Beteiligung der Öffentlichkeit an Verfahren zur Erstellung umweltbezogener Pläne, Programme und Politiken (Artikel 7) legt die Aarhus-Konvention fest: "Die Öffentlichkeit ist auf faire und transparente Weise an der Vorbereitung von umweltbezogenen Plänen und Programmen zu beteiligen."

Eine Strategie zeigt, wie die Ziele erreicht werden sollen:

  • welche Instrumente eingesetzt werden: rechtliche Instrumente, Förderungen, Planungen, Vereinbarungen, Ausfallshaftungen, Information, Kommunikation, Bildung etc.
  • welche Ressourcen erforderlich sind, z.B. Standorte und Flächen, Rohstoffe, Investitionen, Fördergeld, Know-How
  • Zuständigkeiten, Verantwortung, Zeitplan, Monitoring und Controlling

Wichtig sind auch Hinweise, worauf besonders zu achten ist, vor allem Risiken, die die Zielerreichung gefährden können wie:

  • "Lock-In" Effekte vermeiden, Beispiel: Investition in ein effizienteres Heizsystem (Kesseltausch), das dann aber weiterhin mit fossilen Heizmitteln betrieben wird. Damit würde in diesem Fall ein Wechsel zu erneuerbaren Energien auf lange Zeit sehr unwahrscheinlich.
  • Rebound-Effekte beachten. Beispiel: Vermehrte Pkw-Nutzung nach Kauf eines E-Pkw, weitere Beispiele auf der Lernplattform

VCO Rebound

Unkonventionell: Das Project Drawdown "is the most comprehensive plan ever proposed to reverse global warming". Es zeigt die gesamte Bandbreite an Lösungsansätzen um die Klimaziele zu erreichen. Überraschend ist das Ergebnis was die effektivsten Maßnahmen betrifft: http://www.drawdown.org/

EU-Klimastrategie

Der EU-Fahrplan zur Dekarbonisierung wird konkret, die Eckpunkte:

  • Berücksichtigung des noch zur Verfügung stehenden "carbon budget”, "net-zero emissions" bis 2050
  • nationale Energie- und Klimapläne für 2030 sind von allen Mitgliedsstaaten vorzulegen,
  • bis Ende 2019 auch Pläne bis 2050.
Mehr zu Strategien und Umweltpolitik: www.klimaaktiv-elearning.at/

Efficiency first

Als neues Leitprinzip der EU für Energie und Ressourcen gilt laut Energieeffizienz-Richtlinie nun "efficiency first". Weiters gilt eine Energieeinsparverpflichtung für EU-Mitgliedstaaten von 1,5 % pro Jahr bis 2030.

Ziel der Republik Österreich ist es, die Energieeffizienz derart zu steigern, dass der auf ein Regeljahr bezogene Endenergieverbrauch in Österreich im Jahr 2020 die Höhe von 1 050 Petajoule (Energieeffizienzrichtwert) nicht überschreitet. (Bundes-Energieeffizienzgesetz)

Beispiele zu Effizienzkennwerten www.klimaaktiv-elearning.at/

Flexibilisierung: Immer wichtiger wird die Anpassung des Strombezuges an das wachsende, aber schwankende Angebot von Wind- und Solarstrom. Intelligente Steuerung der Nachfrage (Demand-Side-Management, DSM) und Speicherung werden - vor allem auch wegen flexibler Tarife - zunehmend interessant.

Neben Effizienz sind Konsistenz und Suffizienz zwei weitere Prinzipien für den Aufbau eines nachhaltigen Systems. Konsistenz bedeutet die Verträglichkeit von anthropogenen Stoff- und Energieströmen mit den Strömen natürlicher Herkunft, die Auswahl geeigneter Technologien. In Strategien und in der Politik können diese drei Prinzipien umgesetzt werden.

Warum mehr Effizienz nicht unbedingt weniger Energieverbrauch bringt?

Suffizienz

Mehr Effizienz allein garantiert in einem auf Wachstum angewiesenen Wirtschaftssystem die Reduktion des Energieverbrauchs nicht! Wie aber kann man die Lebensqualität und das Wohlbefinden erhöhen und dabei gleichzeitig innerhalb der ökologischen Tragfähigkeit des Planeten bleiben?

Veränderte Werthaltungen, die sich in nachhaltigeren Konsummustern zeigen, sind erkennbar, z.B.:

  • Nutzen statt besitzen, gemeinsam effizienter nutzen, "sharing community"
  • Produkte mit hoher Lebensdauer und Reparaturfreundlichkeit wählen, Reparaturnetzwerke nutzen (z.B. www.reparaturnetzwerk.at/)
  • Gebäude besser nutzen, Leerstand vermeiden, nicht zu groß bauen, verdichtete Bauweisen u.v.m.

Drei ausgewählte Unterlagen, die zu weiteren Überlegungen und Diskussionen anregen: 


Energiepolitik

Es ist Aufgabe der Politik, alle Gesellschaftsbereiche durch die Vereinbarung und Überwachung grundlegender Spielregeln so zu gestalten, dass die privaten Handlungen der Bürger auch zum Wohl der Gesellschaft beitragen, wenn sie innerhalb dieser Regeln stattfinden (vgl. www.bpb.de/).

Im Sinne grundlegender Spielregeln ist es unumgänglich Limits und Standards zu setzen - Anreize und vor allem Moralappelle haben sich als wenig wirksam erwiesen. Der einzelne Mensch sieht sich oft überfordert, soll er über seinen unmittelbaren Bereich hinaus Verantwortung übernehmen für die gesamte Umwelt, alle Menschen und die nächsten Generationen. Auch der Markt wird es nicht regeln, denn es gibt keinen „freien Markt“ in den Bereichen Energie und Verkehr.

Klimaschutz braucht daher starke Energiepolitik. Inzwischen fordern auch viele Unternehmen und internationale Konzerne mehr Engagement im Klimaschutz ein. Gestaltet werden kann mit Instrumenten wie z.B. Steuern, Abgaben, Förderungen, dem Finanzausgleich, mit Netzentgelten - zusätzlich auch mit Programmen wie klimaaktiv.

Die Kompetenzen für Energie- und Klimaschutz sind in Österreich zwischen Bund und den Ländern verteilt. Auf Bundesebene ist das Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus zuständig: www.bmnt.gv.at/umwelt/klimaschutz/klimapolitik_national.html

Aufgabe der Politik ist die Umsetzung der Österreichischen Klima- und Energiestrategie: https://mission2030.info

Mehr: www.klimaaktiv-elearning.at/

Erzeuger Erneuerbarer Energie

Können in Österreich erneuerbare Energien in einem Ausmaß bereitgestellt werden, dass keine fossilen Energien mehr verbrannt werden?

Ja, weil Erneuerbare Energie kann - im Gegensatz zum "alten" Energiesystem - im Grunde jeder produzieren, selbst nutzen oder in Netze einspeisen.

Ja, aber nur wenn gleichzeitig der Energiebedarf etwa halbiert wird. Denn die Erneuerbaren müssen auch dann noch enorm ausgebaut werden. Die Größenordnungen für eine Versorgung Österreich bis 2050:

  • PV: Verdreißigfachung der derzeit installierten Fläche
  • Windkraft: Verdrei- bis versechsfachung der derzeitigen Leistung (Akzeptanz?)
  • Solarthermie: Potential eher für Spezialanwendungen und Großanlagen, ansonsten Trend zu PV
  • Biomasse beschränkt ausweitbar, prioritär zur Erzeugung höherer Temperaturen in der Industrie, für Flugtreibstoffe, LKW, Altbauten
  • Wasserkraft beschränkt ausbaubar (Naturschutz)
  • Umweltwärme: großes Potential, Nutzung mit Wärmepumpen braucht Strom, Abwärme nutzen!
  • Geothermie: großes Potential in der Tiefe, aber noch mit vielen Unsicherheiten

PE Potentiale AT

Die Abbildung eines möglichen Szenarios (WWF 2017) zeigt deutlich, die erforderlichen Ausbauziele (rot) sind zum Teil extrem hoch im Vergleich zur bisherigen Entwicklung. Besonders große Potentiale bieten Photovoltaik, Umgebungswärme und möglicherweise (!) Solarthermie und Geothermie. Eine aktuelles Szenario hat das Umweltbundesamt im Dezember 2017 präsentiert: www.umweltbundesamt.at/.

Welchen Beitrag können "grünes" Gas und Öl leisten? Ausschlaggebend ist nicht die Technologie sondern die Frage der erforderlichen Ressourcen und der Klimaschutzbeitrag im gesamten Energiesystem.

  • Greening the Gas: Die Klima- und Energiestrategie besagt: Ein wesentlicher Anteil von Erdgas soll in Zukunft durch erneuerbares Methan ersetzt werden. 
  • Hydrotreated Vegetable Oil (HVO), das "grüne Öl", wird bisher nur als Beimischung zum Treibstoff für Autos verwendet, soll aber nach den Vorstellungen der Branche 800.000 Tonnen Heizöl pro Jahr ersetzen.
p2gas
Abbildung: Power to gas: Wasser wird mit "überschüssigem" Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Wasserstoff kann nur in geringen Mengen direkt ins Gasnetz eingebracht werden, daher wird der größere Teil mit CO2 zur Reaktion gebracht, das entstandene Methangas wird in das Gasnetz eingebracht. Zu beachten sind die Wirkungsgrade: Elektrolyse ca. 70 %, Methanisierung ca 80 %

Die Größenordnungen:
  • Der Erdgasverbrauch beträgt in Österreich 7,8 Milliarden m³ pro Jahr. Die biogene Produktion hat laut Potentialstudie ein theoretisches Potenzial von ca. 1,5 Mrd. m3 , für das "greening" des verbleibenden Gasbedarfes (Wasserstoff und Methan) wäre zusätzlich aus erneuerbaren Quellen produzierter Strom in erforderlich.
  • An Benzin und Diesel werden in Österreich rund 8,6 Millionen Tonnen pro Jahr verkauft.
  • Damit wurden 15.000 Tonnen Pflanzenöl und 80.000 Tonnen Bioethanol in Verkehr gebracht. Zur Biodieselproduktion wurden 2017 rd. 35 % Raps und rd. 61 % Altspeiseöl, tierische Fette und Fettsäuren eingesetzt, zur Ethanol Produktion etwa 63 % Getreide und 37 %Mais.
  • Der Verbrauch von Heizöl Extraleicht lag im Jahr 2018 bei 1,03 Millionen Tonnen.
  • CO2-neutrales Öl (HVO) soll aus Reststoffen wie Fetten und Reststoffen gewonnen werden.
Die Ressourcen an biogenen Reststoffen, Acker- und Waldflächen sowie auch die Potentiale an erneuerbarem Strom reichen bei weitem nicht, um gleichzeitig mehrere Milliarden Kubikmeter Erdgas, die EU-weit vereinbarte Beimischung von Biotreibstoff und Heizölersatz zu produzieren. Die Rolle von Grünem Gas ist im flexiblen Kraftwerkspark und in der Industrie. (GS Plank)

Wenn Erdgas als "grünes" Gas verkauft wird, weil Kompensationsprojekte unterstützt werden, dann ist genau zu überprüfen, ob damit in der Gesamtbilanz tatsächlich eine Klimaneutralität nachweisbar ist.

Weitere Informationen:


Sektorkopplung

Wurden die Sektoren Elektrizität, Wärmeversorgung und Verkehr bisher weitgehend unabhängig voneinander betrachtet, so spricht man heute von Sektorkopplung. Als Verbindungselemente zwischen diesen Sektoren gibt es eine Vielzahl von verfügbaren Technologien: „power-to-X“, gemeint ist Strom aus erneuerbaren Quellen, der im Falle eines zeitlichen Überschusses umgewandelt wird. X steht beispielsweise für Gas oder Wärme. Solange das CO2 Produzieren so billig bleibt, sind viele der hier dargestellten Optionen aus wirtschaftlichen Gründen nicht attraktiv.

Sektorkopplung
www.umweltrat.de/

Netze

Regionaler Ausgleich versus Supergrid

Die Schwerpunkte der Produktion von Windstrom im Norden und Solarstrom im Süden Europas lassen einen starken Ausbau von Hochspannungsleitungen (Supergrids) als unumgänglich erscheinen. Neue Trassen sind allerdings schwer zu realisieren, die Übertragungsleistung kann aber durch den Austausch der Leitungen deutlich erhöht werden (Superconducting cables). Gleichzeitig ermöglicht aber die Digitalisierung der Energiewirtschaft ein sehr effizientes Zusammenspiel von Erzeugern, Verbrauchern und Netz, indem ein regionaler Ausgleich vorrangig ist.

Netze

Abbildung: Erzeugung, Austausch und Speicherung von Energie auf lokaler Ebene bringen neue Möglichkeiten am Energiemarkt und reduzieren die Notwendigkeit des Netzausbaus. Bildquelle: IRENA

Heute schon erzeugt das Burgenland dank der Windkraft mehr Strom als es selbst benötigt. An windstarken Tagen ist die Produktion dabei vielfach höher als der Verbrauch – so erzeugten burgenländische Windräder am 11. Dezember 2017 fünfmal so viel Strom wie das Burgenland verbrauchte. Der Überschuss von bis zu 800 Megawatt – etwa viereinhalbmal die Leistung des Donaukraftwerks Wien-Freudenau – muss dann abtransportiert werden können.

Um das Ziel im Regierungsprogramm, Österreich bis 2030 bei steigendem Stromverbrauch bilanziell mit Strom aus erneuerbaren Quellen zu versorgen braucht es Netzausbau, der aber umstritten ist. Die Prüfung von Stromnetzplanungen inklusive Alternativen wie der Ersatz von Freileitungen durch Erdkabel könnte durch Strategische Umweltprüfungen unter eingehender und frühzeitiger Beteiligung der Öffentlichkeit erfolgen.

Blockchain

Für ein Energiesystem in dem viele dezentrale Akteure Energie bereitstellen und konsumieren wird der Blockchain-Technologie große Bedeutung zugemessen.

Eine Blockchain ist eine Kette an Daten, die auf mehreren Rechnern abgelegt wird. Das können z.B. Daten über ausgetauschte Strommengen sein. Die Kette wächst, neue Blöcke werden erst überprüft und dann chronologisch hinten angehängt. Die Blockchain liegt nicht auf einem zentralen Server, sondern jeder Nutzer hat eine eigene und vollständige Kopie. Jeder neue Block ist verbunden mit dem vorhergehenden Block und wird durch Prüfsummen kontrolliert. Damit ist die Blockchain fälschungssicher. Alle Teilnehmer legitimieren sich gegenseitig und Manipulationen sind ausgeschlossen. Blockchain macht damit Geschäftsmodelle ohne Mittelsmänner möglich.

Anwendungsbeispiel: Die im Juni 2016 beschlossene Novellierung des ELWOG ermöglicht die Installation von PV-Anlagen auf Mehrparteienhäusern in Verbindung mit der Stromnutzung durch einzelne Hausbewohner. Die Salzburg AG testet z.B. jetzt die Verteilung dieses Mieterstroms mit einer privaten Blockchain. Mittels App können die Wohnungsmieter bzw. Eigentümer miteinander Strom handeln und die wichtigsten Informationen zu ihrem Energiesystem live mitverfolgen. Der Kunde kann mit der App selbst steuern, welche Strommengen er nutzen möchte und welche er am hausinternen Strommarkt zukaufen und verkaufen möchte. Während des Urlaubs könnte ein Wohnungsmieter zum Beispiel im Vorfeld seine PV-Erzeugung seinem Nachbarn übertragen. Ziel dieser Blockchain-App ist die Maximierung des Eigenverbrauchs innerhalb des Hauses.
https://news.wko.at/news/salzburg/blockchain-energiewirtschaft.html

Energiespeicher

Die Versorgungssicherheit muss auch in einem "Erneuerbaren Energiesystem" mit hohem Anteil an Wind- und Solarstrom gesichert sein. Die Residuallast, die Differenz zwischen der benötigten Leistung und der Leistung, die die nicht regelbaren Kraftwerke erbringen, wird ausgeglichen:

  • Durch Steuerung des Verbrauchs kann sehr viel ausgeglichen werden: Geräte werden automatisiert dann einschaltet, Batterien dann geladen, wenn Strom (mehr als) ausreichend im Netz ist (siehe Lastmanagement).
  • Regelenergie aus regelbaren Kraftwerken und Speichern (Speicherkraftwerke, Schwarmspeicher) sichert die Stabilität des Stromnetzes.

Energie wird nicht nur in Form von Elektrizität gespeichert sondern auch als Wärme: Warmwasserspeicher, thermisch aktivierte Bauteile, Erdkörper (Tiefensonden). Biomasse ist auch eine Form gespeicherter Sonnenenergie.

Der Speicherbedarf ist groß, hängt aber von vielen Faktoren ab: Kurzzeit- oder Saisonspeicher, Erfolge im Lastmanagement, internationaler Ausgleich etc. Mehr: www.klimaaktiv-elearning.at/

TBA
Abbildung: Thermisch aktivierte Betondecke, kann mit Wärme beladen werden, wenn z.B. viel Windstrom im Netz; Verschiebung des Strombedarfes für Wärmepumpe um über 100 Stunden möglich. Einen frei zugänglichen Kurs zur Bauteilaktivierung gibt es hier auf der Lernplattform.


Energie-/CO2-Markt

Ein europäischer Energiebinnenmarkt ist Ziel der EU. Geschaffen werden soll ein funktionierender Markt, der durch gerechten Marktzugang und ein hohes Verbraucherschutzniveau sowie ausreichende Verbund- und Erzeugungskapazitäten gekennzeichnet ist. Gerechter Marktzugang bedeutet, dass auch jeder Erzeuger von Erneuerbarer Energie diese Möglichkeit haben soll. Daher müssen die Energienetze auch für Einspeisungen nutzbar sein. Der Energiemarkt ist bereits im Umbruch, neue Anbieter und Dienstleistungen bringen mehr Wettbewerb und auch neue Arbeitsplätze.

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Abbildung: Derzeit werden fossile Energien noch stark gefördert, weltweit mit etwa 300 Milliarden Dollar jährlich. Damit ist die Anforderung "funktionierender Markt" noch nicht erreicht, erneuerbare Energien müssen gegen ein subventioniertes Energiesystem konkurrieren, das noch dazu seine externe Kosten (Umwelt- und Gesundheitsschäden) nicht im Preis inkludiert.

CO2 Zertifikate und der Emissionshandel

Das europäische Emissionshandelssystem (European Union Emission Trading System, EU ETS) ist das erste grenzüberschreitende Emissionsrechtssystem der Welt. Dabei wird versucht, die EU-Klimaziele unter marktwirtschaftlichen Bedingungen zu erreichen. Das Handelssystem soll den Anreiz schaffen, dass Emissionen dort zurückgehen, wo dies am effizientesten erreicht werden kann.

Innerhalb des Systems werden derzeit die CO2 Emissionen der Stromerzeuger und einiger anderer großer Industrien erfasst. Kann eine Anlage die notwendigen Zertifikate nicht nachweisen, droht eine Geldstrafe.

Die Preise der Emissionszertifikate sind im Steigen, aber doch noch zu zu gering um ausreichend Wirkung zu erzeugen. Eine Reform des ETS ist in Vorbereitung: www.europarl.europa.eu/

CO2 allowances

Abbildung: Entwicklung der Preise für CO2 Zertifikate in EUR/t CO2 (Quelle: www.eex.com)

Selbst unter der Annahme, dass es zu einem Anstieg der Preise von Emissionshandelszertifikaten auf rund EUR 30/Tonne CO2 im Jahr 2030 kommt, findet allein dadurch bis 2030 kein vollständiger Systemwechsel in Europa statt, da sich der Betrieb von einigen fossilen Kraftwerken weiterhin lohnt. Der subventionierte Betrieb von Atom- und Kohlekraftwerken macht es zu einer politischen Aufgabe, den erneuerbaren Kraftwerkspark vor den Verzerrungen zu schützen. (Studie Stromzukunft Österreich 2030)

Der Strommarkt

schafft mit der Strombörse und den Netzbetreibern in jeder Minute den Ausgleich zwischen dem schwankenden Stromangebot und der Stromnachfrage. Die für den Ausgleich notwendige Regelenergie kommt derzeit oft noch von fossil betriebenen Kraftwerken oder von der Wasserkraft.

Zukunft: Minutengenaue Abrechnungs- und Preismodelle binden digital alle Stromanbieter, -nachfrager und -speicher ein. Aktive Stromvertriebe bieten ihren Kunden individuelle Lösungen an, die je nach Situation (mit/ohne Solaranlage, Elektroauto, Wärmepumpe, Stromspeicher) Preis, Eigenverbrauch und Komfort optimieren. In diesem hochflexiblen Strommarkt finanzieren sich Erneuerbare Energien, Backup-Kraftwerke, Stromspeicher und Lastmanagement weitestgehend am Markt. <

Faktor Mensch

Die Energiewende ist für unsere Generation wahrscheinlich die größte Aufgabe - und gleichzeitig eine riesige Chance. Dieser Systemumbau ist kein Selbstläufer, denn er erzeugt Gewinner und Verlierer, die am alten Energiesystem festhalten wollen.

Die Politik muss mit Gesetzen und Förderungen die Rahmenbedingungen gestalten. Nicht einfach, wenn gleichzeitig immer mehr Entwickungen auf einer globalen Ebene stattfinden und Entscheidungen zunehmend auf Algorithmen beruhen. Zudem gibt es noch kein breit akzeptiertes Modell für ein Gesellschafts- und Wirtschaftssystem gibt, das "nachhaltig wächst".

Letztendlich entscheidend ist die Haltung der Bevölkerung - was wir von der Politik einfordern, was wir kaufen und was wir nicht kaufen. Allerdings, das Prinzip Verantwortung überfordert den einzelnen bei globalen und komplexen Auswirkungen. Diese Verantwortung müsste dann doch wieder von den gesellschaftlichen Institutionen stärker wahrgenommen werden. Klimaschutz erfordert gesellschaftliches Lernen!

7,7 Milliarden Menschen sind das Problem. Die Frage heißt: Wie werden wir Teil der Lösung? (Franz Alt, Klimawende von unten)

  • Ich glaube nur mehr das was ich glauben will. Warum gute Argumente oft nicht ankommen beschreibt die kognitive Dissonanz: Information wird, wenn sie positiv ist, wenn sie in meinen Erfahrungshintergrund passt, angenommen. Information, die mich infrage gestellt, die mich kritisiert, wird abgelehnt; bis zum Leugnen des menschgemachten Klimawandels.
  • Wir bemerken eine Erosion des Vertrauens in die Vernunft (Markus Vogt), in Deutschland wählte die Gesellschaft für deutsche Sprache „postfaktisch“ zum Wort des Jahres 2016.

Es müssten sich mehr Menschen vorstellen können, dass es möglich ist. Wir müssen eine positive Vision wagen und uns am Wandel beteiligen, die Barrieren liegen nämlich nicht in den technischen Möglichkeiten, sondern in den Köpfen der Menschen. (Abteilung Umweltpsychologie an der Universität Magdeburg www.fnw.ovgu.de/)

Um etwas zu verändern, bekämpfe nicht das Alte sondern baue neue Modelle, die das Alte überflüssig machen:
  • Immer mehr Menschen und Unternehmen wollen Teil einer globalen Entwicklung sein, die ein sinnvolles Ziel anstrebt: 316 Unternehmen fordern die Bundesregierung dazu auf, Chancen für Österreichs Wirtschaft und Klimaschutz zu nutzen (Klimaschutzappell),
  • 80.600 neue Jobs in Österreich durch die Energiewende - bereits abzüglich jener Tätigkeitsbereiche, die durch einen Ausstieg aus der fossilen Energiewirtschaft gefährdet sind. (Roadmaps for 139 Countries of the World, www.cell.com/)
  • Mit der Energiewende kann Österreich eine positive Handelsbilanz schaffen, die Regionen profitieren: unsere Region kann sich mit Energie weitgehend selbst versorgen, wird unabhängiger und die Wertschöpfung bleibt uns.
  • Unabhängig und sicher: Ich mache mir meinen Strom selbst, auch ein blackout könnte ich dank meiner Insellösung gut überstehen.
  • Lebensqualität: Mit einer Verkehrswende erhoffe ich mehr lebenswerten Raum, weniger Verkehrslärm und Abgasluft.
  • ...

Persönlicher Baustein

Mit einer Einsparung von 1 kg CO2 pro Österreicher/in pro Woche sind wir auf dem Weg, unsere Klimaziele für 2020 zu erreichen. Schaffen Sie die Einsparung? Mit dem Klima-Coach des Umweltministeriums können Sie aus 15 typischen Maßnahmen auswählen: http://klimaaktiv-coach.at/

Persönliche CO2-Bilanz als Diskussionsanreger: www.co2-rechner.at/

Mehr zur Frage, was kann eine Person schon erreichen: www.klimaaktiv-elearning.at/


Flexible Verbraucher

Neue Produkte und Geschäftsmodelle, die an der Flexibilisierung der Nachfrage ansetzen, werden in Zukunft eher die Regel als die Ausnahme sein. Schließlich wird sich auch der Großteil der Endverbraucher flexibel verhalten müssen, um weiterhin in den Genuss einer hohen Versorgungssicherheit und bezahlbarer Energie zu gelangen. (www.verbraucherportal-bw.de/)

Energieunternehmen in der EU mit mehr als 200.000 Kunden müssen Haushalten in Zukunft mindestens ein Angebot mit dynamischen Preisverträgen vorlegen.

In Zukunft sollen Kunden, die Bedarfsspitzen im Stromnetz verursachen, eine höhere Grundgebühr für das Netz zahlen müssen, das sieht ein Vorschlag der E-Control vor. Möglich wird eine solche leistungsbezogene Abrechnung mit der Umrüstung auf Smart Meter, die bis 2022 abgeschlossen sein soll. (ORF)


EnergieSektoren

Abbildung: So nutzen die Sektoren derzeit die Energieformen. Durch die Prinzipien Effizienz und Suffizienz ist der Verbrauch zu reduzieren, dann ist es realistisch, Gas Öl und Kohle durch Erneuerbare Energie zu ersetzen. (bmwfw, Endenergieverbrauch 2014)

Die verschiedenen Erneuerbaren Energien haben jeweils besonders günstige Einsatzbereiche, Beispiele:

  • Biomasse in ihren verschiedenen Formen ist universell einsetzbar, aber begrenzt. Deshalb Biomasse vorrangig dort, wo andere Erneuerbare nicht sinnvoll einsetzbar sind: für Flugverkehr, Landwirtschaft, LKW, Schiffsverkehr (teilweise), für Hochtemperaturanwendungen (Prozessenergie, Hochtemperaturheizungen in schwer zu sanierenden Gebäuden).
  • Kohlenstoffhaltige Brenn- und Kraftstoffe können grundsätzlich auch synthetisch hergestellt werden, der benötigte Kohlenstoff kann aus Industrieprozessen oder der Atmosphäre entzogen werden. Projekte sind im Laufen, ein breiter Umstieg ist in der verbleibenden Zeit allerdings nicht vorstellbar.
  • Strom soll bis 2030 in Österreich vollständig aus erneuerbaren Quellen produziert werden. Er verdrängt andere Energieformen und wird für E-Mobilität eingesetzt, zunehmend auch für Niedertemperaturwärme (Wärmepumpe), und wird aber auch für Umwandlungen (Elektrolyse > Power to Gas) und für die Digitalisierung des Energiesystems (z.B. blockchain) benötigt. Der Stromverbrauch wird deutlich ansteigen.
Verbraucher werden Produzenten von Energie und Anbieter von Speicherkapazität:
  • Produziert und eingespeist werden Strom (PV, KWK) und Wärme (Solar- und Abwärme)
  • Flexibilität bzgl. des Zeitpunkt des Energiebezugs wird sich zunehmend durch günstigere Tarife bemerkbar machen (daher werden die Smart Meter eingeführt).
  • Speicherkapazität erhöht die Flexibilität (Bauteilaktivierung, Wasserspeicher, Batterien). Schwarmspeicher: Viele kleine Speicher (Batterien, auch in e-Fahrzeugen) werden so angesteuert, dass sie ihre Speicherleistung auch zur Stabilisierung des Stromnetzes und zur Bereitstellung von Primärregelleistung zur Verfügung stellen.
Carbon Capture and Utilization (CCU):
  • Bei der Erzeugung z.B. von Zement, Eisen oder Kalk entsteht prozessbedingt CO₂ das zur Erzeugung synthetischer Energieträger genutzt werden kann. Die Nutzung und Weiterverwendung von CO₂-Emissionen aus diesen industriellen Prozessen dürfte deutlich kosteneffizienter sein, als CO₂ aus der Atmosphäre zu entziehen. (siehe u.a. dena, integrierte Energiewende)

Green financing

Die Transformation der Energieversorgung hat auch Auswirkungen auf die Finanzmärkte. Im Klimaabkommen wird explizit das Ziel formuliert: „Making finance flows consistent with a pathway towards low greenhouse gas emissions and climate-resilient development.” Eine Analyse der Chancen und Risiken zeigt, dass die Finanzbranche von einem geordneten Übergang zu einer klimafreundlichen Wirtschaft profitieren würde. (Georg Günsberg, http://guensberg.at/wp-content/uploads/2017/07/CarbonBubbleDivestment_Analyse_final_0407.pdf)

Öffentliche und private Finanzen können nachhaltig zur Einhaltung der Klima- und Energieziele beitragen. Während die Investitionen der öffentliche Hand durch entsprechende Regelungen prinzipiell gut gesteuert werden könnten, Beispiel "green procurement", müssen private Investitionen auf verschiedenste Weise mobilisiert werden, um verstärkt in Energie-, Verkehrs- und Klimaschutzprojekte zu investieren.

Wichtig ist, dass die Kriterien für green financing klar sein, die Fonds müssen gut handelbar sein, daher ist Transparenz und Vertrauen wichtig. Die European Commission installierte in dem Zusammenhang eine High-Level Expert Group on Sustainable Finance. Wichtig erscheint die Einbindung unabhängiger Kräfte, insbesondere NGOs. Der WWF ist in diesem Bereich bereits global aktiv. Ein Beispiel sind Pensionsfonds, die jetzt schon mit ihren Einlagen z.B. in Österreich, Deutschland oder der Schweiz in Klimaprojekte finanzieren. https://ec.europa.eu/info/

Auf Europäischer Ebene sind große Investitionen in die Infrastruktur erforderlich. Anfang September 2018 begab die EIB ihre erste Nachhaltigkeitsanleihe. Mit der Anleihe im Volumen von 500 Millionen Euro, deren Erlöse direkt in Nachhaltigkeitsprojekte fließen, die über den Klimaschutz hinausgehen, knüpft die EIB an ihre Vorreiterrolle bei der Mobilisierung von Kapital über grüne Anleihen an. Mit diesem neuen Produkt wendet die Bank ihre Praxis der Erlösverwendung und Berichterstattung nun auch auf Nachhaltigkeitsprojekte an. www.eib.org/de/

In der #mission2030 ist die Schaffung von „Austrian green Bonds” zum Ausbau Erneuerbarer Energieträger und zur Erhöhung der Energieeffizienz vorgesehen.

Beteiligungen an Photovoltaik-Bürgersolarkraftwerken sind bereits möglich und finden reges Interesse, die Anteile sind üblicherweise nach wenigen Tagen ausverkauft.

Mehr: https://www.klimaaktiv.at/gemeinden/energieversorgung/photovoltaik.html, Angebote von Wien Energie: www.buergerkraftwerke.at/

Prinzipiell sind Beteiligungen auch für solarthermische Anlagen in Wärmenetzen möglich, mehr dazu im Leitfaden:


Weiterlesen

→ Eine Sammlung von Informationen und Maßnahmen für die Energiewende bietet das Umweltministerium: www.bmlfuw.gv.at/schwerpunkte/Unternehmen-Energiewende.html (derzeit nicht verfügbar)

→ Leitstudie Integrierte Energiewende, Deutschland, www.dena.de/de/integrierte-energiewende/

→ Grundlagen für die Wärmewende zeigt die Studie von AGORA, Wärmewende 2030 (pdf): www.agora-energiewende.de/fileadmin/Projekte/2016/Sektoruebergreifende_EW/Waermewende-2030_WEB.pdf

→ Warum das alles so brennend wichtig ist erfahren Sie z.B. hier in unserem Kurs Energie und Klima - gut zu wissen