bisher eingespart mit kleinkraft:

33.300 MWh
16.100 tCO2
Energieeffizienz Förderung

Umweltsünder China als Klimavorreiter?

Ist man das erste Mal in China fühlt man sich ständig umgeben von Dauernebel. Man hört und liest zwar viel über smoggeplagte Städte, nur ist man vor Ort fühlt man sich verfolgt vom „schlechten Wetter“. Irgendwann findet man sich damit ab, dass der Nebel nicht mehr abzieht. Selbst in den Außenbezirken von Peking, in Erholungsgebieten, gibt es keine Weitsicht. Berechnung zufolge sterben in China jährlich 1,1 Millionen Menschen an den Folgen der Luftverschmutzung. Dafür verantwortlich sind durch Verbrennungsprozesse verursachte feine Partikel in der Luft (PM2.5). Kohlefeuerungen sind die Hauptverursacher der hohen Feinstaubbelastungen. 65% des Primärenergiebedarfs von China wird mit Kohle gedeckt.

Die verbotene Stadt im Smognebel von Peking (2017)

Dabei hatten wir während unseres Aufenthaltes optimale Voraussetzungen für eine gute Luftqualität. Einerseits regnete es während unserer Reise überwiegend und der natürlichen Rauchgaswäscher: „Regen“ sorgte für eine relativ saubere Luft. Anderseits wurden zum Zeitpunkt unseres Aufenthaltes bereits Maßnahmen ergriffen um den Wintersmog in Peking zu reduzieren. Seit Oktober mussten Fabriken und Kohlekraftwerke ihren Betrieb einstellen um die Luftqualität zu verbessern. Beispielsweise wurde die Stahlproduktion in Peking, Tianjin und der Provinz Hebei um etwa die Hälfte reduziert. Allein die Provinz Hebei produzierte im Jahr davor mehr Stahl als Europa und Nordamerika zusammen. Diese Maßnahmen haben nicht nur Auswirkungen auf die Luftqualität in China sondern auch auf den weltweiten Stahlpreis.

Anhand der Zahlen merkt man erst wie groß China ist. Die Volksrepublik beheimatet 1,4 Milliarden Menschen. China ist nicht nur das bevölkerungsreichste Land der Welt sondern auch ein industrieller Riese. Die Industrie hat in China mit einem Anteil von rund 32% eine wesentlich größere Bedeutung, als in der EU und den USA (jeweils rund 15%). Nicht zuletzt, weil viele Industriebetriebe ihre Produktion nach China ausgelagert haben. China verbraucht 23% des Weltenergiebedarfs und ist somit nicht nur der größte Energieverbraucher sondern auch größter CO2 Emittent. China ist für annähernd ein Drittel der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Betrachtet man die seit 1850 ausgestoßenen Treibhausgase nimmt China mit 11%, Platz Drei der größten Verschmutzter ein. Anders sieht das Bild bei den CO2 Emissionen pro Kopf aus, da liegt China nur etwas über dem weltweiten Durchschnitt.

Bei der Weltklimakonferenz in Paris verpflichtete sich China seine CO2 Emissionen spätestens mit 2030 zu reduzieren. Nun sieht es so aus als würden schon viel früher Klimaschutzmaßnahmen gesetzt werden. China setzt auf Dekarbonisierung und will seine CO2 Emissionen bis 2020 um 40-45% und bis 2030 um 60-65% im Vergleich zu 2005 reduzieren.

Die Volksrepublik geht dabei umfassende Schritte in Richtung Energiewende. China ist absoluter Spitzenreiter beim Ausbau erneuerbarer Energien. 2017 wurden 40% der weltweiten Leistung an erneuerbaren Energien in China installiert. Das 2020 Ausbauziel für Photovoltaikanlagen wurde bereits 2017 erreicht. Bei derzeitigem Trend, wird der geplante Windenergieanteil auch ein Jahr früher ausgebaut werden. Außerdem ist China Weltmarktführer im Bereich Wasserkraft, in der Bereitstellung von Bioenergie für die Strom- und Wärmeversorgung und bei Elektrofahrzeugen. Der Drei Schluchten Staudamm in China ist mit einer Leistung von 22,5 GW, das größte Wasserkraftwerk der Welt. Zum Vergleich, ein durchschnittliches Donaukraftwerk hat etwa 220 MW Leistung. Um dieselbe Leistung bereitzustellen würde man 100 Donaukraftwerke benötigen. Dabei stellt das größte Kraftwerk der Welt nur 1,5% des chinesischen Strombedarfs zur Verfügung.

Energieeffizienz Förderung
Das größte Wasserkraftwerk der Welt erzeugt 1,5% des chinesischen Strombedarfs (2017)

In den Städten wird das Verkehrsaufkommen von Elektrofahrzeugen der Marke BYD und zahlreichen Fahrrad Sharing Stationen geprägt. Beispielsweise wird der Kauf von Elektrofahrzeugen mit 23% der Investitionskosten unterstützt. In China wurden 2016 zirka 375.000 Elektrofahrzeuge hergestellt. Das entspricht 43% der weltweiten Gesamtproduktion. Seit 2016 ist China Spitzenreiter bei der Nutzung von Elektrofahrzeugen.

Nichtsdestotrotz basiert die energieintensive Industrie sowie die Energieerzeugung weiterhin überwiegend auf Kohle als Energiequelle. Auch hier setzt China mit dem Start des nationalen CO2 Zertifikatshandels einen wichtigen Schritt. In der ersten Stufe beginnt der Emissionshandel in Pilotregionen wie Beijing, Shanghai, Tianjin, Chongqing and Shenzhen. Voll umgesetzt soll das Emissionshandelsvolumen zweimal so groß wie auf der europäischen Handelsplattform sein.

Natürlich hat China im Bereich Klimaschutz noch einiges zum Aufholen. Laut einem Bericht von Greenpeace gehen weiterhin etwa zwei neue Kohlekraftwerke pro Woche ans Netz. Der Energiehunger in China ist für uns schwer vorstellbar. Jedoch auch die unglaubliche Geschwindigkeit mit der die Projekte umgesetzt werden. In Europa stehen Energieprojekte oft vor großen bürokratischen Herausforderungen insbesondere im Vergleich zu China. Die Geschwindigkeit mit der China die Energiewende vorantreibt ist beachtlich.

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Quellen und weiterführende Literatur:

China Energy Portal (2016): 2016 detailed electricity statistics

Cohen, Aaron J et al. (2017): Estimates and 25-year trends of the global burden of disease attributable to ambient air pollution: an analysis of data from the Global Burden of Diseases Study 2015. The Lancet , Volume 389 , Issue 10082 , 1907 – 1918

Department of climate change, National Development & Reform Commission für China (2015): ENHANCED ACTIONS ON CLIMATE CHANGE: CHINA’ S INTENDED NATIONALLY DETERMINED CONTRIBUTIONS

EDGAR (2017): What´s new?

Energy Research Institute of Academy of Macroeconomic Research/NDRC und China National Renewable Energy Centre (2017): China Renewable Energy Outlook 2017

Frankfurter Allgemeine (2017): Rettet China das Klima?

GIZ (2017): Capacity Building for the Establishment of Emissions Trading Schemes in China

Greenpeace (2016): China keeps building coal plants despite new overcapacity policy

Hao, Y. and Han, R. (2016): “China Country Report Report” in Kimura. S and Han. (eds.) in Energy Outlook and Energy Saving Potential in East Asia 2016. ERIA Research Project Report 2015-5, Jakarta: ERIA

IEA (2017): Renewables 2017 – Analysis and Forecasts to 2022

IEA (2017): Renewables 2017

Janssens-Maenhout, G., Crippa, M., Guizzardi, D., Muntean, M., Schaaf, E., Olivier, J.G.J., Peters, J.A.H.W., Schure, K.M.: Fossil CO2 and GHG emissions of all world countries, EUR 28766 EN,Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2017, ISBN 978-92-79-73207-2, doi:10.2760/709792, JRC107877.

Klimaretter.info (2014): Chinas Klimaschutz ist entscheidend

McKinsey (2017): China’s electric-vehicle market plugs in

N24 (2017): So geht Deutschland Klima-China auf den Leim

Servus TV (2013): Die grüne Zukunft China

Standard (2017): Chinas Staatschef Xi tritt in die Fußstapfen von Marx und Mao

Stavins R. (2018): What Should We Make of China’s Announcement of a National CO2 Trading System?

Tagesschau (2017): Masterplan gegen den Smog

Tagesschau (2017): Wird China der neue Klima-Primus?

The Guardian (2017): China’s emissions trading scheme puts Australian companies on notice

World Resource Institute (2017): 6 Graphs Explain the World’s Top 10 Emitters

Zeit Online (2017): “Kohlefreie Zone” Peking

Die Energiewende wird bunt

„Ich möchte die billigsten Technologien fördern, nicht die, die die besten Lobbyisten haben.“, so Christian Kern aus dem Kanzleramt im September. Laut Kern könnte man mit gleichbleibendem Fördervolumen fast viermal so viel Strom aus Erneuerbaren Energien erzeugen, würde man auf Photovoltaik, Wind und Kleinwasserkraft setzen. Statt den derzeit 9 TWh sollen künftig 33 TWh aus erneuerbaren Energien stammen und das ohne Erhöhung des Fördervolumens. Demnach wird derzeit zu viel Geld für ineffiziente Biomasse Projekte aufgewendet.

Nach mehreren Jahren des Stillstands und der Perspektivenlosigkeit im Bereich Klimaschutzpolitik gibt es immerhin Bestrebungen den Ausbau erneuerbare Energien schneller voranzutreiben. Laut dem kürzlich erschienen Klimaschutzbericht für 2015 ist dies auch nötigt. Um die gestiegenen CO2 Emissionen zu senken ist ein Ausbau erneuerbarer Energien sehr zu befürworten. Es stellt sich nur die Frage ob ein Weg ohne Biomasse der Richtige ist?

In dieser Diskussion wird vergessen, dass die Stromerzeugung aus Wind- und Photovoltaikanlagen stark fluktuiert. Je nach Wetterlage und Strombedarf, wird der produzierte Strom entweder gleich genutzt oder muss mit Mehrkosten gespeichert werden. Die Speicherfrage spitz sich insbesondere bei einer Vervierfachung der installierten Leistung aus fluktuierenden Wind-, Photovoltaik- und Kleinwasserkraftwerken zu.

Im Gegensatz dazu ist Biomasse ein speicherbarer Energieträger und könnte bedarfsgerecht Strom und Wärme erzeugen. Für einen transparenten Kostenvergleich müssten zur Erzeugung von Strom aus Wind, Sonne und Wasser die Speicherkosten addiert werden.

Sehen wir uns dazu zunächst die angestrebten Ziel-Stromgestehungskosten von Kern genauer an:

  • Wind- und Kleinwasserkraft: 7 ct/kWh
  • Photovoltaik: 5,8 ct/kWh

Vergleicht man die derzeitigen Ökostromvergütungen (siehe Grafik) mit den Ziel-Stromgestehungskosten von Christian Kern sind die Ziele nicht unrealistisch. Mit zunehmendem Leistungsausbau wird sich eine Kostendegression einstellen.

Entwicklung von Durchschnittsvergütung und Marktpreisen 2003 – 2015 sowie Einspeisetarife 2016 (E-Control, OeMAG)

Diese Einspeisetarife werden über die Ökostromförderung zur Deckung der Investitions- und laufenden Kosten erneuerbarer Energien finanziert. Hinzukommen nötige Speicherkosten bzw. Kosten für Ausgleichsenergie und weitere Kosten wie für die Administration, welche zusätzlich vom Gesamtförderbudget getragen werden. Hohe Speicherkosten verringern somit freie Geldmittel für Investitionen in neue Anlagen.

Bis 2014 sind die Aufwendungen für Ausgleichsenergie auf über 1,6 ct/kWh für Windenergie gestiegen. Dies entsprach annähernd 25% der Einspeisetarife bzw. 70% des aktuellen Marktpreises. Die aliquoten Ausgleichsenergiekosten für Kleinwasserkraft betrugen 0,1 ct/kWh.

Ein Ausbau von Wind-, Photovoltaik und Kleinwasserkraft bedeutet auch eine Zunahme an Ausgleichsenergie. Der Bedarf an Speichermöglichkeiten wird sich, durch die geplante vervierfachte Leistung an volatilen erneuerbarer Energien, erheblich erhöhen. Werden Kapazitäten an günstigen Stromspeichern erschöpft, muss auf teurere Energiespeicher zurückgegriffen werden, wodurch die Speicherkosten zusätzlich steigen.

Eine Übersicht zu Speicherkosten inkl. Preis für Ladestrom (2 ct/kWh) wurde von der Universität Hohenheim und der Agentur für Erneuerbare Energien e.V. zusammengefasst:

  • Pumpspeicherkraftwerk: 10-14 ct/kWh
  • Druckluftspeicher: 12-13 ct/kWh
  • Power-to-Gas: 16 ct/kWh
  • Akkus:
    • Blei-Säure-Akkus: 37 ct/kWh
    • Lithium-Ionen-Akkus: 13 ct/kWh
    • Redox-Flow 31 ct/kWh

Der fluktuierende Energiemix wird hervorragend durch den Einsatz von Biomasse als speicherbaren Energieträger ergänzt. Biomasse kann, je nach Bedarf, flexibel Strom und Wärme bereitstellen. Mit ihr kann eine 100% Stromerzeugung auf Basis erneuerbaren Energien gesichert werden. Biomasse liefert Ausgleichsenergie, entlastet durch dezentrale Strukturen die Verteilnetze und liefert einen essentiellen Beitrag für die Wärmeerzeugung. Zusätzlich ist Österreich im Bioenergiesektor weltweiter Technologieführer und dieser Sektor trägt derzeit rund 50% der in Österreich eingesetzten erneuerbaren Energien und 20% des Primärenergiebedarfs bei.

Ohne flexible Biomasse wird unsere Energiewende wesentlich mehr Kosten. Eine Abschaltung von Biomasse-Anlagen vor dem Ende der technischen Lebensdauer würde zusätzliche Kosten von 150 Mio. € verursachen. Eine Vervierfachung der Stromerzeugung aus erneuerbarer Energien, bei gleichbleibenden Fördermitteln ohne Einsatz von Biomasse ist unter derzeitigen Rahmenbedingungen schwer vorstellbar. Damit unsere Energiewende gelingt könnten wir nicht auf einzelne Energiequellen verzichten.

 

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Quellen und weiterführende Literatur:

SPÖ (2017): Kern präsentiert Plan zu effizientem Ökostrom-Ausbau

derStandard (2017): Kern will Ökostrom-Ausbeute fast vervierfachen

Umweltbundesamt: Treibhausgas-Emissionen: Umweltbundesamt veröffentlicht Klimaschutzbericht

E-control (2015): Entwicklung von Durchschnittsvergütung und Marktpreis 2003 - 2015, Einspeisetarife 2016

Universität Hohenheim (2013): Speichertechnologien im Kontext der Produktion elektrischen Stroms aus regenerativen Quellen

Agentur für Erneuerbare Energien e.V. (2012): Renews Spezial – Strom speichern

Die Presse (2014): Windenergie könnte sich bis 2030 vervierfachen

E3 consult GmbH (2014): Ausgleichsenergiekosten der Ökostrombilanzgruppe für Windkraftanlagen - Bewertung Status Quo, internationaler Vergleich und Lösungsansätze zur Reduzierung der Kosten

IG Windkraft (2014): Ausgleichsenergiekosten der Ökostrombilanzgruppe für Windkraftanlagen - Zusammenfassung der Studie von e3 consult im Auftrag der IG Windkraft

E-control (2015): Aliquote Aufwendungen für Ausgleichsenergie - Ausgleichsenergieaufwendungen 2015

Technische Universität Wien (2017): Stromzukunft Österreich 2030 100% sauber – sicher nachhaltig

Biomasseverband (2017): Kern gefährdet mit seiner Joboffensive 10.000 Arbeitsplätze - Bei Bioenergie ist Österreich Weltmarktführer

Titelbild

Worauf warten wir?

Ende 2015 setzte die Staatengemeinschaft ein deutliches Zeichen gegen den globalen Klimawandel. 195 Staaten verpflichteten sich im Klimaabkommen von Paris die Klimaerwärmung auf deutlich unter 2°C zu beschränken. Ziel ist es den durchschnittlichen Temperaturanstieg, gegenüber dem vorindustriellem Niveau, auf 1,5°C zu begrenzen, da dies die Folgen des Klimawandels erheblich vermindern würde.

Derzeit beträgt der mittlere globale Temperaturanstieg 1°C. Global gesehen waren die Jahre 2014 und 2015, die wärmsten seit Messgeschichte. Laut Umweltbundesamt beträgt der durchschnittliche Temperaturanstieg in Österreich bereits 2°C. Der Temperaturanstieg führt zur Zunahme von Hitzeperioden, Trockenheit sowie extremen Wetterereignissen, Rutschungen, Muren und Steinschlag. Mit massiven Folgen für den Wintertourismus, Land-, Forst- und Energiewirtschaft. Ferner wird ein zunehmender Migrationsdruck aus südlichen Ländern (zB Afrika) erwartet.

Um einen Klimakollaps zu verhindern müssen wir weg von der Nutzung fossiler Brennstoffe, hin zu einer erneuerbaren Energieversorgung. Um der nachfolgenden Generation die gleichen Chancen zu ermöglichen, wie wir sie vorgefunden haben.

Dies wird auch von der Österreichischen Bevölkerung unterstützt. Laut einer Umfrage des Meinungsforschungsunternehmens GfK Austria, stufen zwei Drittel der Teilnehmer, den Klimawandel als bedrohlich ein und sind unzufrieden mit der derzeitigen Energie- und Klimapolitik in Österreich. 83% der Österreicher und Österreicherinnen fordern eine rasche Umsetzung der Energiewende. 88% sind für die Reduktion von Stromimporten und Schaffung regionaler Arbeitsplätze durch den Ausbau erneuerbarer Energien.

  • 2015 betrug in Österreich der Anteil an erneuerbarer Energie am Gesamtverbrauch 32,8% (Strom, Wärme, Mobilität). Die Stromversorgung stammt in Österreich zu 69,3% aus erneuerbaren Quellen.
  • Bis 2020 verpflichtete sich Österreich im Rahmen des EU Klima- und Energiepaketes den Anteil an erneuerbarer Energien auf 34% zu erhöhen. EU-weit soll ein Anteil an erneuerbarer Energie von 20% erreicht werden.
  • Bis 2030 soll dieser Anteil an erneuerbarer Energien EU-weit auf 27% gehoben werden. Nationale Ziele für Österreich wurden noch nicht definiert.

Vor kurzem veröffentliche die Technische Universität Wien eine Studie über die „Stromzukunft Österreich 2030“. Diese Studie kommt unter anderem zu dem Schluss, dass eine 100% erneuerbare Stromversorgung bis 2030, mit keinen Mehrkosten verbunden ist. Ganz im Gegenteil, Berechnungen ergeben, dass bis 2030 zusätzlich 31 TWh aus erneuerbarem Energie erzeugt werden können und dieser Ausbau soll jährlich 650 Mio. € Einsparung sowie 53.000 neue Arbeitsplätze schaffen.

Es stellt sich nun die Frage warum wir unsere Energiezukunft nicht selbst in die Hand nehmen?

Einerseits wünscht sich die Bevölkerung eine rasche Umsetzung der Energiewende und anderseits zeigen Prognosen, dass eine 100% erneuerbare Stromversorgung auch wirtschaftliche Vorteile bringt. Warum wartet die österreichische Bundesregierung auf neue Vorgaben durch die EU? Warum setzten wir uns nicht selbst das Ziel auf Energieimporte zu verzichten, gleichzeitig Arbeitsplätze zu schaffen und Wertschöpfung in der Region zu fördern?

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Externe Kosten

Per Definition ist der Preis ein Geldwert, welcher beim Kauf eines Produktes bezahlt werden muss. In der Regel erfasst der Preis die Kosten, welche zur Herstellung einer bestimmten Leistung oder eines bestimmten Produktes nötig sind. Im Bereich der Energieerzeugung sind das unter anderem Kosten zur Errichtung einer Energieanlage sowie Wartungs- und Brennstoffkosten. Diese Kosten werden auch als interne Kosten bezeichnet und sind Grundlage für die Preisbildung.

Schwieriger wird das Erfassen von Kosten welche die Allgemeinheit zu tragen hat. Diese Kosten werden für die Preisbildung nicht berücksichtigt und werden aus diesem Grund auch nicht minimiert. Man spricht dabei von externen Kosten (oder auch sozialen Kosten). Dazu zählen gesundheitliche Auswirkungen aufgrund von Schadstoffimmissionen mit Folgen für den Klimawandel, Schäden an Ökosystemen, Vegetation, Tieren, Pflanzen und vieles mehr.

Die Erzeugung von Energie verursacht in vielen Prozessstufen externe Kosten. Besonders hoch sind die Auswirkungen bei der Nutzung fossiler Energieträger. Bereits bei der Förderung fossiler Energieträger wie Erdöl, Kohle und Erdgas werden nicht nur Ökosysteme verunreinigt, sondern Ressourcen unwiderruflich verbraucht. Einmal abgebaut und verbrannt, stehen fossile Energien nachfolgender Generationen nicht mehr zur Verfügung. Wir leben sozusagen auf Kosten unserer Kinder, nicht nur in Bezug auf die Rohstoffbereitstellung, sondern auch in Bezug auf dessen Nutzung. Die Bildung fossiler Energieträger dauert mehrere Millionen Jahre und ist das Resultat aus Abbauprozessen von organischem Material. Bei der Verbrennung wird nun der über Millionen Jahre gespeicherte Kohlenstoff in einem sehr kurzen Zeitraum in Form von Kohlenstoffdioxid (CO2), wieder freigesetzt. Dies wiederum belastet die Allgemeinheit durch die globale Klimaerwärmung, Dürreperioden und die dadurch verursachten Ernteausfälle, Extremwetterereignisse wie Hochwasser und vieles mehr. Den Schaden muss die Öffentlichkeit zahlen. Im Vergleich dazu sind die externen Kosten bei der Erzeugung erneuerbarer Energien gering. Sie entstehen hauptsächlich bei der Errichtung der Anlagen.

Um diese Auswirkungen durch die Verbrennung fossiler Energien im Preis eines Produktes entsprechend berücksichtigen zu können müssen sie bewertet werden. Das bedeutet, dass sämtliche Beeinträchtigungen durch Luftverschmutzung auf die Gesundheit, Vegetation oder Bauwerke, erfasst und beziffert werden müssen. Das Problem ist jedoch, dass in den meisten Fällen eine Zuordnung auf den jeweiligen Verursacher schwierig oder gar nicht möglich. Die Berücksichtigung externer Kosten in den Verkaufspreis nennt man Internalisieren externer Kosten. Mögliche Instrumente zur Internalisierung sind:

  • Festsetzen von Grenzwerten oder Standards (dazu zählen Abgasnormen für Kraftfahrzeuge oder Emissionsgrenzwerte von Heizungsanlagen)
  • Erhebung von Steuern (zB: Mineralölsteuer) oder Abgaben sowie Verbote und Gebote (Fahrverbote und Umweltzonen in Ballungszentren,…)
  • Verschmutzungsrechte (wie CO2 Zertifikate)
  • Investitionsförderungen oder Maßnahmen zur Preisgestaltung (Einspeisevergütung für Ökostromanlagen) sowie sonstige Förderungen für Technologien mit niedrigen externen Kosten wie bei erneuerbarer Energien

Im Grunde sind Maßnahmen wie die Einhebung einer Mineralölsteuer oder die Förderungen erneuerbarer Energien nur ein Versuch die externen Kosten im Preis zu berücksichtigen. Vor allem die Förderung erneuerbarer Energien wird in der Politik oder Öffentlichkeit oft als Marktverzerrung bezeichnet, sorgt jedoch nur für Kostenwahrheit.

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Quellen und weiterführende Literatur:

Externe Kosten der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im Vergleich zur Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern – 2006 (Krewitt, W. und Schlomann, B. – Gutachten im Rahmen von Beratungsleistungen für das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit)

Externe Kosten im Energiebereich. 2. Zwischenbericht – Literaturrecherche – s.a. (Jilek, W.; Karner, K. und Rass, A. – Energiebeauftragter des Landes Steiermark)

Externe Kosten und kalkulatorische Energiepreiszuschläge für den Strom- und Wärmebereich. Synthesebericht der gleichnamigen Studie über die Berechnung der Externalitäten der Strom- und Wärmeversorgung in Gebäuden in der Schweiz) – 1994 (Ott, W.; Dettli, R.; Jäggin, B.; Häne, D.; Ledergerber, E.; Sigg, A.; Willemse, S.; Masuhr, K. P; Schüssler, R.; Tautschnig, W. und Weidig, I.)

Externe Kosten. Zusammenfassung. Band V – 2002 (Kanzlei Dr. Bruck – Studie im Auftrag des Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit)

Vermeidung externer Kosten durch Erneuerbare Energien – Methodischer Ansatz und Schätzung für 2009 (MEEEK) – 2010 (Breitschopf, B. und Diekmann, J. – Untersuchung im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

Bewertung von Energiebereitstellungssystemen (Univ. Prof. Dr. Hermann Hofbauer aus der Vorlesung Brennstoff- und Energietechnik der Technischen Universität Wien 2017)

Energiespeicher Teil 1

Weltweit gibt es ausreichend nachhaltige Energiequellen um den Energiebedarf der Menschheit abzudeckend. Warum basiert unsere Energiewirtschaft trotzdem noch hauptsächlich auf fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdöl?

Zum einen sind viele erneuerbare Energieträger zeitlich begrenzt verfügbar wie Solarenergie und schlecht planbar wie Windkraft. Um eine möglichst umfassende Versorgung mit nachhaltigen Energieträgern möglich zu machen, ist daher ein Ausgleich auftretender Schwankungen, auf Angebots- und Nachfrageseite, notwendig. Energiespeicher bieten diese Möglichkeit.

Speicher bieten einen Puffer für Störfälle im Netz und erlauben eine Verlagerung des Stromüberschusses, von Zeiten in denen er weniger genutzt wird, zu Hauptbedarfszeiten in den Mittagsstunden. Nicht zuletzt erlauben sie bspw. in Batterieform den mobilen Transport von Energie zu Orten ohne Stromnetzversorgung.

Um Energie als Elektrizität zu speichern, wird diese üblicherweise in andere Energieform z.B. chemische Energie, potentielle Energie, thermische Energie umgewandelt. In einem zweiten Schritt wird sie wieder in den elektrischen Zustand zurückgeführt. Einer der größten Nachteile dabei ist, dass bei jedem dieser Umwandlungsschritt ein Teil der gespeicherten Energie verloren geht. Das Resultat sind schlechte Wirkungsgrade mancher Speichersysteme.

Heutzutage existiert eine Vielzahl von Stromspeichertechnologien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Zum einen liegt dies daran, dass für die jeweiligen Nutzungsbereiche Speicherlösungen mit spezifischen Eigenschaften benötigt werden. Zum anderen befinden sich Speichertechnologien in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Anhand ihrer Eigenschaften lassen sich Speichersysteme einteilen: (1) Nach der speicherbaren Kapazität, (2) anhand ihres Verwendungszweckes in portabel, mobil und stationär, (3) nach der schnellstmöglichen Entladezeit in Kurzzeitspeicher und Langzeitspeicher und (4) nach der Ladungshäufigkeit in primäre und sekundäre Energiespeicher. Die  gängigste Einteilung basiert auf der für die Umwandlung genutzten technischen Anlage und ist in folgende Gruppen aufgeteilt:

  • Mechanische Energiespeicher: die Speicherung erfolgt in Form von potentieller wie Pumpspeicher und kinetischer Energie wie Druckluftspeicher und Schwungrad)
  • Chemische Energiespeicher sind Speicher, bei denen die Energie durch chemische Umwandlungsprozesse wie Umwandlung in Gas, in flüssige Kraftstoffe oder andere Chemikalien, gespeichert wird;
  • Elektrochemische Energiespeicher: zu diesen zählen Batteriespeicher, die elektrochemische Energie in der Elektrode, wie in dem klassischen Batteriespeicher, oder im Elektrolyt wie in Redox-, Hybrid-Flow-Batteriespeicher, speichern;
  • Elektrische Energiespeicher wie beispielsweise supraleitende magnetische Speicher und Suprakondensatoren;
  • Thermische Energiespeicher: zu diesen gehören sensible Speicher wie Energiespeicherung durch Temperaturzunahme, latente Speicher wie Energiespeicherung basierend auf Temperaturzunahme und Phasenwechsel des Mediums Wärmespeicher sowie thermochemische Speicher basieren auf reversible endotherme Reaktionen;

Aktuell sind Pumpspeicherkraftwerke die wichtigsten Energiespeicher mit weltweit mehr als 90% Marktanteil. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus, gibt es derzeit keine wettbewerbsfähigen Speicheralternativen in derselben Größenordnung.

Speichertechnologien werden auch in Zukunft hohe Aufmerksamkeit erhalten und weitere Investitionen, um technische Entwicklungsschübe auszulösen, sind zu erwarten. Nicht zuletzt um Stromschwankungen und fehlende Leistungskapazitäten auszugleichen (siehe Beitrag Abkoppelung deutscher Energiemarkt). Notwendig ist hierbei das Augenmerk auf die Verbesserung des Wirkungsgrades, die Verlängerung der Lebensdauer, die Steigerung der möglichen Ladezyklen und Speicherdichte sowie auf die Reduktion der Investitionskosten zu legen.

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Quellen und weiterführende Literatur:

Titelbild von Franz Egger (Franz Egger) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

Definition und Klassifizierung von Energiespeichern – 2014 (M. Sterner, I. Stadler; Springer-Verlag berlin Heidelberg) In. Energiespeicher – Bedarf, Technologien, Integration.

Energie in 60 Minuten. Ein Reiseführer durch die Stromwirtschaft – 2009 (T. Käster und A. Kießling; VS Verlag für Sozialwissenschaften). Kapitel „10 Minuten Netz und Transport“ (S62-72).

Energiespeicher (Energy storage). Hintergrundpapier der VDI-suj Projektgruppe – 2011 (S. Hübner, F. Feldhoff, C. Hofmann, J. O. Kammesheidt und F. Schubert; VDI/ASME Projektgruppe: „Energiekonzept der Zukunft – 100% nachhaltige Energieversorgung 2050“)

Energiespeicher. STE Preprint – 2011 (W. Hennings, J. Linssen, P. Markewitz, S. Voegele; Institut für Energie- und Klimaforschung – Systems Analyse und Technologische Entwicklung des Forschungszentrum Jülich)

Energiespeicher-Technologien im Überblick – 2016 (N.N.)

Speichertechnologien für erneuerbare Energien – Voraussetzung für eine nachhaltige Energieversorgung – 2006 (R. Tamme, A. Jossen und H.-M. Henning)

Zukunftsmarkt Elektrische Energiespeicherung. Fallstudie im Auftrag des Umwelbundesamt – 2007 (P. Radgen; Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit)

Teure erneuerbare Energien?

Die Novellierung des Ökostromgesetzes verursacht derzeit kontroverse Diskussionen über die Förderung erneuerbarer Energien. Bei der Budgetdebatte im März 2016 äußerte sich Bundeskanzler Christian Kern sehr kritisch zur Förderung der Ökostromerzeugung aus Biomasse. Dasselbe Ziel verfolgt unter anderem auch die Europäische Kommission. Das im November 2016 veröffentlichte „Clean Energy for all European“ Dokument, definiert Vorschläge zur Umgestaltung der Erneuerbaren-Richtlinie (RED). Darin soll unter anderem eine Marktverzerrung durch das Fördern von erneuerbarer Energien verhindert werden. Förderungen müssen offen, transparent, wettbewerbsfähig, nichtdiskriminierend und kosten-effektiv gestaltet sein.

Erneuerbare Energien werden in Österreich über ein Umlagesystem finanziert. Dabei finanziert der Endkonsument über die Stromrechnung („Mehrkosten § 40 ÖSG“) den Ausbau der Erneuerbarer Energien. Die Subvention erfolgt in der Regel über einen fixierten Einspeisetarif. 2016 umfassten die Ökostromkosten eines österreichischen Durchschnitts-Haushaltes 120€. Das entspricht 3,9% der gesamten Energiekosten pro Haushalt. Indirekt profitieren Haushalte natürlich auch von der Förderpolitik, durch niedrige Strompreise.

Konkurrenzfähige Ökostromanlagen versucht der Österreichische Gesetzesgeber mit der „kleinen“ Ökostromnovelle 2016 voranzutreiben. Das Ziel: „Mehr Ökostrom für weniger Geld“. Konkret soll die Ökostrompauschale und Prämie zusammen im Jahr 2017 auf rund 790 Mio. Euro sinken. Die neuen Änderungen haben zur Folge, dass einige erneuerbare Energien mit weniger Förderung, nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden können. Davon betroffen sind einerseits alte Anlagen, welche aus dem Förderregime hinausfallen sowie rohstoffabhängige Stromerzeugungsanlagen wie Biogas. Diese Erzeuger werden im hohem Ausmaß unrentabel. Für 2017 wird ein Rückgang um rund 0,5 auf 9,8 Terawattstunden aus Erneuerbaren Energien erwartet.

Erstrebenswert wäre natürlich ein System, in dem Energieproduzenten sich ohne Unterstützung selbst erhalten können. Doch wie marktwirtschaftlich ist die herkömmliche Energieerzeugung wirklich?

Was in dieser Diskussion oft übersehen wird ist, dass auch fossile Energieträger sowohl in Österreich als auch weltweit, Förderungen und Unterstützungen genießen. Weltweit betrugen die Förderungen fossiler Energieträger der G20 Staaten, in den Jahren 2013 und 2014, 450 Mrd. US-Dollar. Damit entsprechen die Subventionen für fossile Brennstoffe etwa fünf Mal denjenigen für erneuerbare Energieträger. Zu den Ländern mit den meisten Förderungen für fossile Energieträger gehören China und die USA. Allein für die Suche und Erschließung geben die G8-Staaten jährlich 88 Mrd. US-Dollar aus.

Laut WIFO Studie betrugen in Österreich Förderungen für umweltschädliche Energieerzeugung und -verbrauch jährlich 1,4 – 1,7 Mrd. € (2010-2013). Hier erfolgen die Subventionen meist nicht in direkter Form, sondern auf dem Weg von Zuschüssen, Darlehen, Steuerbegünstigungen und -befreiungen. Zur Erinnerung, in Österreich werden 2017 für erneuerbare Energien 790 Mio. Euro investiert.

Die Subventionierung fossiler Energieträger führt zu mehrfach negativen Effekten. Es werden finanzielle Ressourcen in die Nutzung von Energieträgern mit negativen Auswirkungen investiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass die entsprechenden Summen für den Ausbau und Entwicklung erneuerbarer Energiequellen genutzt werden. Nicht zuletzt wird damit auch das Erreichen von Klimazielen sowie angestrebten CO2-Emissionsreduktionen erschwert (siehe kommenden Beitrag „externe Kosten fossiler Energien“). Im Vergleich zu fossilen Energieträgern erfolgt bei den erneuerbaren Kollegen ein Großteil der Wertschöpfung in Österreich. Energie aus Biomasse sichert mehrere tausend Arbeitsplätze. Von den 300 Millionen Euro Unterstützungsvolumen werden so etwa 200 Millionen Euro für Arbeit aufgewendet.

Diese aktuelle, weltweite Fördersituation ist besonders bedenklich, wenn bedacht wird, dass internationale Vereinbarungen getroffen wurden, die Förderungen für fossile Brennstoffe abzubauen und die Industriestaaten bis 2050 unabhängig von nicht nachhaltigen Energiequellen zu machen (Pariser Klimaabkommen).

Unter Berücksichtigung der erwähnten Informationen zeigt sich daher, dass ein Auslaufen der Förderungen für nachhaltige Energieerzeuger nicht zur Kostenwahrheit, sondern zu einer weiteren Verzerrung des Energiemarktes zu Ungunsten erneuerbarer Energiequellen führen würde. Anzustreben wäre ein Abbau aller Förderungen und eine Berücksichtigung der externen Kosten der Energieproduktion. Auf diese Weise könnte ein Markt geschaffen werden, in dem sich nachhaltige Energieträger auch selbstständig wirtschaftlich tragbar genutzt werden können.

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