Da ein wesentlicher Fokus von klimaaktiv auf Partnerschaften liegt, finden regelmäßige Vernetzungs- und Austauschveranstaltungen wie die klimaaktiv Jahrestagung statt. Dabei geht es einerseits um den Austausch zwischen den Akteuren zu neuesten technologischen Entwicklungen oder rechtlichen Rahmenbedingungen, andererseits ist es ein lebendiger Ort für den Ideenaustausch und somit für die Generierung neuer Projektideen und Kooperationen.

Als Teil dieser Jahrestagung werden die neuen klimaaktiv Partner offiziell aufgenommen. Kleinkraft ist seit 2019 stolzes Mitglied und bekam von Umweltministerin Maria Patek die Urkunde überreicht.

Wir freuen uns über die klimaaktiv Partnerschaft und sehen es als Zeichen, dass unser eingeschlagener Weg der richtige ist um die Energiewende voranzutreiben. Unser Ansatz, dass Investitionen in Energieeffizienz und erneuerbare Energien wirtschaftliche Vorteile schaffen, trifft auf breite Zustimmung und wir freuen uns in den kommenden Jahren eine Vielzahl von Projekten in diesem Bereich mit Kunden und Kooperationspartnern durchführen zu können.

Einer der ältesten natürlichen Vorgänge auf der Erde basiert auf diesem Prinzip – die Photosynthese. Pflanzen bilden aus CO₂ und Wasser, Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Holz. Dafür wird Energie benötigt, welche durch das Sonnenlicht bereitgestellt wird. Um die Reaktion zu beschleunigen braucht es einen Katalysator, das grüne Chlorophyll.

Auch unsere derzeit eingesetzten fossilen Treibstoffe wie Diesel und Benzin, aber auch benötigte Chemikalien und auch Plastik sind im Prinzip nur lange Kohlenwasserstoffketten. So könnte CO₂ in der Theorie als Rohstoff für eine erneuerbar produzierende Industrie dienen.

Dieser vereinfacht dargestellter Ansatz ist nicht neu und erste Ansätze dazu sind bereits über 100 Jahre alt. Die derzeitigen Forschungsaktivitäten und deren Entwicklungsgrade (Technology-Readiness-Level TRL) wurden von dem Nova Institute in der untenstehenden Grafik aufbereitet.

Bereits auf den ersten Blick ist ersichtlich, dass dieser Ansatz nicht mehr nur reine Theorie ist, sondern ein ernstzunehmender Baustein bei dem Umbau des derzeitigen Energiesystems. Durch weitere Intensivierung der Forschung in diesem Bereich, veränderte Rahmenbedingungen wie die derzeit diskutierte CO₂ Steuer oder der Kohle- und Atomausstieg und schlussendlich auch Skalierungseffekte werden sich auf kurz oder lang zumindest einzelne Ansätze in diesem Bereich auf dem Markt durchsetzen.

Neben den angeführten Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten braucht es aber auch weitere, neue und innovative Ansätze in diesem Bereich. Für uns ist insbesondere die Nutzung von überschüssigem Strom aus der zunehmenden Produktion von fluktuierend produzierten erneuerbaren Energien gemeinsam mit abgeschiedenem Kohlendioxid ein vielversprechender Ansatz. Ebenso die Möglichkeit der viel diskutierten notwendigen Sektorkopplung, also die Verbindung von einzelnen Sektoren der Energiewirtschaft wie Strom, Wärme und Verkehr und auch der Industrie, um fossile Emissionen zu vermeiden.

Ziel ist natürlich unseren gesamten CO₂ Ausstoß zu reduzieren, sodass wir kein CO₂ mehr wiederverwerten müssen. Laut dem aktuellen World Energy Outlook 2018 wird jedoch eine reine Reduktion nicht mehr ausreichend sein und neue Lösungen müssen entwickelt werden.

Erreichung der Klimaziele in weiter Ferne?

Am Klimagipfel COP24 in Katowice, Polen einigten sich die Teilnehmer auf ein Regelwerk zur Umsetzung des Pariser Klimavertrages. Aus politischer Sicht ein wichtiger Meilenstein zur Bekämpfung der Klimakrise. Jedoch muss es nun in die Umsetzung von den einzelnen Staaten gehen.

Der World Energy Outlook der Internationalen Energieagentur analysiert dazu die Strategien der Staaten und leitet von diesen Entwicklungs-Szenarien für die Zukunft ab. Darauf basierend werden Szenarien entwickelt, wie sich der Treibhausgasanstieg bei veränderten politischen Rahmenbedingungen ändern würde.

Der Bericht von 2018 kommt zu dem Schluss, dass bei den derzeitigen Strategien die CO₂ Emissionen bis 2040 weiter steigen werden (New Policies Scenario), insbesondere da viele CO₂ Emissionen in der Zukunft fix ausgestoßen werden, da nicht davon ausgegangen werden kann, das neue Kraftwerke vor der Amortisation abgeschaltet werden.

Die Differenz des derzeitigen Szenarios (New Policies Scenario) und des angestrebten Szenarios (Sustainable Development Scenario) gibt Aufschluss darüber wie viele Treibhausgasemissionen zusätzlich eingespart werden müssen. Darauf basierend wurde im Bericht 2018 ein möglicher Weg zur de-fossilierung des Energiesystems und der dafür notwendigen Maßnahmen dargestellt.

Da in den letzten Jahren global unzureichende Maßnahmen gesetzt wurden, kommt der Bericht 2018 zu dem Schluss, dass es zusätzlich auch neue „smarte“ Ansätze wie CO₂ Abtrennung, Nutzung und Speicherung (CCUS), Wasserstoff und Energieeffizienz geben muss, um die angestrebte Reduktion der Treibhausgasemissionen zu erreichen.

Neu daran ist, dass die CO₂ Abtrennung, Nutzung und Speicherung (CCUS) erstmals als Lösung angeführt wird. In dem Bericht ist damit vor allem gemeint, CO₂ Emissionen aus Kraftwerken abzuscheiden und diese in großen Mengen beispielsweise unter der Erde zu speichern, es zu Transportieren oder auch zu Nutzen.

CO₂ Abtrennung, Nutzung und Speicherung

Aus unserer Sicht ist eine Speicherung unter der Erde keine sinnvolle und langfristige Lösung. Vielversprechend ist die Idee einer Nutzung von CO₂ als Rohstoff für die Industrie. Wenn für die Produktion erneuerbarer und fluktuierend produzierter Strom eingesetzt wird, dient das Produkt sowohl zur CO₂ Verwertung als auch zur Stromspeicherung.

Derzeit basiert die gesamte chemische Industrie auf dem Einsatz von fossilen Rohstoffen. Etwa 11% des weltweiten primären Erdöl- und Erdgasbedarfs wird von der chemischen Industrie verbraucht. Wobei mehr als die Hälfte davon direkt als Rohstoff für die Produktion eingesetzt werden. Durch die Wiederverwendung von CO₂ als Rohstoff und/oder als Stromspeicher sind wir der de-fossilisierten Industrie einen großen Schritt näher.

Jedoch muss man dagegenhalten, dass das Ziel der Energiewende eine fossil-freie Industrie ist und es bei Erreichung dieses Zieles auch keine CO₂ Emissionen mehr geben würde. CO₂ müsste direkt aus der Luft abgeschieden werden. Dazu gibt es bereits einige Pilotanlagen, welche derzeit jedoch noch mit sehr geringen Ausbeuten und daher niedriger Wirtschaftlichkeit zu kämpfen haben.

Das Problem bei der Nutzung von CO₂ als Rohstoff ist, dass CO₂ als Endprodukt von Verbrennungsprozessen thermodynamisch stabil ist und daher nur mit hohem Energieeinsatz reaktiv wird. Aus diesem Grund ist CO₂ als Rohstoff für großtechnische Anwendungen bisher wenig interessant. Es gibt jedoch vielversprechende Lösungsansätze, um dieses Problem zu umgehen – kleinkraft arbeitet gemeinsam mit der Technischen Universität Wien (Prof. Dr. Michael Harasek), dem Austrian Institute of Technology (Dr. Theodoros Dimopoulos) und der Oxford Antibiotics Group (Dr. Miroslav Genov) daran – gefördert durch die Wirtschaftsagentur Wien, Ein Fonds der Stadt Wien und die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG).

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.

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.

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.

Erneuerbarer Strom fluktuiert je nach Wetterlage, also je nachdem wie viel Wind weht, oder wie viel Sonne scheint und muss über weite Strecken transportiert werden. Die Energieerzeugung entspricht meist nicht dem Bedarf, wodurch es zu Problemen der Über- und Unterproduktion führt. Bei einer Überproduktion müssen derzeit Windräder und Photovoltaik Anlagen abgeschaltet werden, wodurch eine erhebliche Menge an Strom „verloren“ geht. Bei einer Unterproduktion werden fossile Kraftwerke zugeschaltet. Die Lösung ist auch hier dezentral.

Nicht nur die Energieversorgung, sondern auch die Speicherung und Energieabnahme soll zukünftig dezentral erfolgen. Wenn meine Nachbarin in der Mittagszeit mit ihrer Photovoltaikanlage zu viel Strom erzeugt, dann könnte ich während dieser Zeit meine Waschmaschine oder meine Wärmepumpe für die Erzeugung von Warmwasser einschalten. Dafür müsste ich dann meine Nachbarin und nicht meinen Energieversorger zahlen. Dieses Szenario hätte den Vorteil, dass eine dezentrale Energieversorgung weniger große Übertragungsleitungen und Energiespeicher benötigt.

Hier kommt die Blockchain ins Spiel. Die Blockchain ist eine verschlüsselte Datenbank, bei der alle Informationen auf allen Rechnern innerhalb des Blockchain-Netzwerkes synchronisiert gespeichert sind. Da die Blockchain auf allen Rechnern gespeichert ist, ist eine Manipulation äußerst schwierig, da diese auf allen Rechnern gleichzeitig stattfinden müsste.

Die Blockchain hat insbesondere zwei Anwendungsmöglichkeiten:

• Notariatsfunktion um Informationen manipulationssicher abzulegen
• Smart Contracts um vertragliche Vereinbarungen selbstständig auszuführen

Speziell die Smart Contracts bieten hier, über die Bereitstellung eines automatisierten Abrechnungssystems, einen entscheidenden Vorteil zur Problemlösung der Über- und Unterproduktion von erneuerbarem Strom-, Wärme- und Treibstoffproduktion.

• Einerseits können viele kleine dezentrale Speicher, die in Haushalten installiert sind – beispielsweise von Photovoltaikproduzenten – über die Blockchain automatisiert genutzt werden. Hätten etwa 10% der 15 Millionen Ein- und Zweifamilienhäuser in Deutschland einen Speicher im Keller, würde das einer Gesamtspeicherkapazität von 6.000 MW entsprechen.
• Andererseits können Haushalte direkt Strom handeln, ein Nachbar verkauft seine Überproduktion dem anderen Nachbarn, der keinen erneuerbaren Strom produziert und so könnte der Stromhandel an sich dezentralisiert werden.

Mit der Blockchain wird so zu sagen die Energieversorgung, -regelung und -abrechnung mit meinen Nachbarn automatisiert und ist sicher vor Manipulationen.

Neben diesen Vorteilen ist jedoch kritisch anzumerken, dass die Blockchain-Technologie derzeit noch ein wesentliches Problem hat. Da jede Transaktion die erfolgt und bereits erfolgt ist, auf jedem Rechner des Blockchain Netzwerkes gleichzeitig abgespeichert ist, wird die Blockchain mit jeder Transaktion größer. Beim Bitcoin führt dies derzeit zu hohen Transaktionszeiten und -kosten. Für einen großflächigen und langfristigen Einsatz muss also die Technologie an sich Weiterentwickelt werden. Weiter sind für eine praktische Umsetzung Smart Meter oder andere intelligente Datenmanager bei allen Beteiligten notwendig. Wenn diese Probleme jedoch überwunden werden, könnte die Blockchain einen wesentlichen Teil zur Energiewende beitragen.

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?