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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.

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.

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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

Blockchain und die Energiewirtschaft

Bekannt geworden durch die virtuelle Währung Bitcoin könnte die Blockchain die Lösung für die derzeitigen Probleme erneuerbarer Energien sein.

Unsere zukünftige Energieerzeugung wird erneuerbar sein. Für eine 100% Energieversorgung aus erneuerbaren Energiequellen muss unser derzeitiges Strom- Wärme- und Treibstoffnetz dezentral und flexibler werden. Unser Energiesystem steht vor großen Herausforderungen. Im Gegensatz zu bisher üblichen Großkraftwerken, werden in Zukunft mehr dezentrale Versorger Strom, Wärme und Treibstoff bereitstellen. Jeder wird zum potentiellen Energieerzeuger.

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.

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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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