Absicherung der Stromproduktion in der Schweiz an der Strombörse, linearer Trend, 33% mehr Strom 2050.

Der Stromverbrauch wird in Zukunft voraussichtlich weiter ansteigen. Setzt sich der lineare Trend fort, wird der Strombedarf bis 2050 um rund 33% höher sein als 2003. Der Energiesektor durchlebt derzeit turbulente Zeiten. Die Absicherung an der Strombörse hat massiv zugenommen. 

Im Jahr 2004 setzte sich der Energieverbrauch zu 31,3% aus Treibstoffen, zu 25,7% aus Brennstoffen, zu 23,1% aus Elektrizität, zu 12,1% aus Gas und zu 7,8% aus anderen Energien zusammen. In der Schweiz deckt die Wasserkraft rund 60% des Strombedarfs oder 1/8 des gesamten Energiebedarfs. Die Kernkraftwerke produzieren rund 40% des Schweizer Strombedarfs. Im Jahr 2020 werden die ersten Kernkraftwerke das Ende ihrer Laufzeit erreichen. Danach werden die Schweizer Produktionskapazitäten stark abnehmen. Gemessen an der Stromproduktion im Jahr 2003 würde der Anteil der Windenergie 1,8% betragen.

Schwachstellen Schweiz.

Wasserkraft

Weltweit stammen 20% der Bruttostromerzeugung aus Wasserkraftwerken; in Österreich und der Schweiz macht die Wasserkraft mehr als 50% der nationalen Stromerzeugung aus. Die Wasserressourcen in Gebirgsregionen reagieren besonders empfindlich auf klimatische Einflüsse, da der Gletscherrückgang die Wasserkraftproduktion in den Alpen bereits beeinträchtigt. Dies ist insbesondere in der Schweiz der Fall, wo Stauseen häufig von Gletschern gespeist werden.

Die wichtigsten Auswirkungen des Klimawandels in den Alpen sind kurzfristige Veränderungen der Dauer und der räumlichen Ausdehnung der saisonalen Schneedecke und mittel- und langfristiger Gletscherrückgang. Es wird erwartet, dass sich dadurch das hydrologische System der Alpen erheblich verändern wird, was sich letztlich auf die Produktivität der Wasserkraft auswirken wird. Darüber hinaus wird die prognostizierte hydrologische Verlagerung von niederfrequenten Prozessen, d. h. Schnee- und Eisschmelze, zu hochfrequenten, regenabhängigen Abflussmustern die Reaktion der Einzugsgebiete auf Niederschlagsereignisse beschleunigen und die Variabilität der Zuflüsse in die Stauseen erhöhen, was eine Änderung des derzeitigen Betriebs der Wasserkraftanlagen erfordert. Die derzeitigen traditionellen Betriebsstrategien für Stauseen könnten sich als unzureichend erweisen, und die Betreiber von Wasserkraftwerken werden wahrscheinlich gezwungen sein, ihre derzeitigen Betriebsstrategien zugunsten einer höheren Flexibilität und Zuverlässigkeit zu ändern, um mit der veränderten Wasserverfügbarkeit und Preisstruktur fertig zu werden.

Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserkraftproduktion in den Schweizer Alpen im 21. Jahrhundert wurden durch die Kombination von Klimaprojektionen, dynamischer Gletschermodellierung und hydrologischer Modellierung unter Berücksichtigung der Wasserspeicherung in Stauseen und der Umleitung von Flüssen bewertet. Die Klimaprojektionen basieren auf sieben verschiedenen Kombinationen globaler und regionaler Klimamodelle und dem A1B-Szenario (schnelles Wirtschaftswachstum, rasche Verbreitung neuer und effizienter Technologien und eine Weltbevölkerung, die bis Mitte des Jahrhunderts 9 Milliarden Menschen erreicht und dann allmählich zurückgeht).

Die wichtigsten Schlussfolgerungen aus dieser Bewertung sind:

Die Gletscher werden kontinuierlich abnehmen, bis sie Ende des 21. Jahrhunderts fast verschwunden sind. Während Temperatur und Globalstrahlung das ganze Jahr über zunehmen dürften, ist es schwierig, eindeutige Trends bei den Niederschlagsmustern zu definieren.

Auf der Grundlage der vorgelegten Projektionen wird die gesamte Abflussmenge für die Wasserkraftnutzung im 21. Jahrhundert aufgrund des massiven Rückzugs der Gletscher um etwa ein Drittel zurückgehen. Der Rückgang der Eisschmelze wird nicht durch die potenzielle Zunahme der Niederschläge kompensiert werden.

In Zukunft wird die Schmelzsaison früher im Jahr beginnen, aber in der zweiten Hälfte der Schmelzsaison wird der Wasserabfluss wegen des Gletscherrückgangs und der fortgeschrittenen Schneeschmelze in den Frühlingsmonaten drastisch reduziert.

Bis zur Mitte des Jahrhunderts werden Hochwasserereignisse aufgrund von Starkniederschlägen voraussichtlich häufiger auftreten als heute, was zu einem Anstieg der Wasserverluste durch Überlauf an einigen Wasserfassungen im Herbst führen wird. Während heute das meiste Wasser während starker Schmelzperioden im Sommer verloren geht, wird die künftige Dynamik der Hydrologie insbesondere bei Starkniederschlagsereignissen im Herbst zu Überläufen führen. Dies stellt die Wasserkraftunternehmen vor neue Herausforderungen, ihre Infrastrukturen entsprechend anzupassen.

Während die verstärkte Schnee- und Eisschmelze im Frühjahr zu einem erhöhten Abfluss im Frühjahr führen wird, wird der Abfluss in der zweiten Jahreshälfte deutlich geringer sein. Diese saisonale Verschiebung wird sich auf die Stromerzeugung aus Wasserkraft auswirken, die in den Sommermonaten bis zum Ende des Jahrhunderts um mehr als die Hälfte zurückgehen dürfte.

Zuvor war man davon ausgegangen, dass die Stromerzeugung aus Wasserkraft in den kommenden Jahrzehnten aufgrund des insgesamt geringeren Oberflächenabflusses um einige Prozent zurückgehen würde. Nach einer neueren Schätzung für eines der größten Wasserkraftreservoirs in der Schweiz, die auf einem moderaten Szenario des Klimawandels (dem so genannten Emissionsszenario A1B) beruht, wird die Wasserverfügbarkeit aufgrund der Eisschmelze erheblich zurückgehen, was sich bis 2050 in einem Verlust bei der Stromerzeugung von bis zu -27 % niederschlagen wird.

Der Gletscherrückgang und die Permafrostdegradation werden den Sedimenttransport in den Flüssen erheblich verstärken, was sich auf die Bewirtschaftung der Stauseen auswirken und letztlich auch die Stromerzeugung aus Wasserkraft beeinträchtigen wird.

Es wird prognostiziert, dass sich die Abflussspitzen zu einem früheren Zeitpunkt in der Saison verschieben werden, und die Stromerzeugung aus Wasserkraft kann während der Wintersaison gesteigert werden, während sie im Sommer reduziert wird. Dies kann für die Wasserkraftproduktion von Vorteil sein, da die Abflüsse über das ganze Jahr hinweg gleichmäßiger werden.

Andere Kraftwerke

Die Produktion in Kernkraftwerken und anderen Wärmekraftwerken wird ebenfalls vom Klimawandel betroffen sein. Aufgrund der steigenden Wassertemperaturen und des sinkenden Abflusses werden sie nicht mehr so viel Kühlleistung aus dem Wasser gewinnen können wie heute. Im Sommer 2003 musste die Leistung der Kernkraftwerke für zwei Monate um 25 % gedrosselt werden. Dadurch verringerte sich die Stromerzeugung für das Jahr um 4 %.

Erneuerbare Energie

Die direkten Auswirkungen des Klimawandels auf die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien werden als neutral bis leicht positiv eingestuft. Während das Wachstum von Biomasse tendenziell begünstigt wird und die Sonneneinstrahlung leicht zunehmen wird, werden sich Extremereignisse möglicherweise negativ auswirken. Wichtiger als diese direkten Einflüsse ist jedoch die Tatsache, dass steigende Energiepreise und Klimaschutzstrategien die Rahmenbedingungen für die Förderung und Einführung erneuerbarer Energien verbessern werden. 

Der Anteil der neuen erneuerbaren Energien an der Schweizer Stromversorgung könnte bis 2050 von heute 3% auf 10% (5500 GWh/a) steigen. Die Windenergie wird dazu einen Beitrag leisten. Bei einem maximalen Ausbau aller Windparkstandorte könnte bis 2050 das Gesamtpotenzial von 1150 GWh/a erschlossen werden. Einzelne Anlagen haben ein zusätzliches Potenzial von 2850 GWh/a. Mit einer Zunahme der mittleren Windgeschwindigkeit aufgrund des Klimawandels ist ein Anstieg der mittleren Windstromproduktion zu erwarten.

Die Holzenergie wird auch von der verbesserten Wettbewerbsfähigkeit der neuen erneuerbaren Energien profitieren. Die Waldflächen werden sich infolge des Klimawandels vergrößern, und das Potenzial für Holzenergie wird weiter zunehmen.

Gegenwärtig wird davon ausgegangen, dass die Veränderungen auf dem europäischen Energiemarkt (Liberalisierung, zunehmende Bedeutung der Windenergie) einen viel stärkeren Einfluss auf die Steuerung der Wasserkraftproduktion haben als die relativ langsamen klimatischen Veränderungen. Langfristig wird es von entscheidender Bedeutung sein, die Lücke zwischen der rückläufigen Wasserkrafterzeugung und der steigenden Stromnachfrage durch eine effizientere Energienutzung und die Erschließung neuer erneuerbarer Energiequellen zu schließen.

Nachfrage

Infolge des Klimawandels wird im Winter weniger Heizenergie und im Sommer mehr Kühlenergie verbraucht werden. Dadurch wird der Brennstoffverbrauch sinken und der Stromverbrauch steigen. Aufgrund der wärmeren Winter wird beispielsweise der Wärmebedarf im Dienstleistungssektor bis 2035 um 13 % und bis 2050 um 18 % gegenüber 1984-2004 zurückgehen. Der Strombedarf des Dienstleistungssektors für die Klimatisierung wird bis 2035 um 115 % und bis 2050 um 170-200 % gegenüber 1984-2004 gestiegen sein. Für die privaten Haushalte sind diese Zahlen (viel) niedriger.

 

Schwachstellen Europa

Versorgung

Die wichtigsten erneuerbaren Energiequellen in Europa sind derzeit Wasserkraft (19,8 % der Stromerzeugung) und Windkraft. Bis zu den 2070er Jahren wird das Wasserkraftpotenzial in ganz Europa voraussichtlich um 6 % zurückgehen, was sich in einem Rückgang von 20 bis 50 % im Mittelmeerraum, einem Anstieg von 15 bis 30 % in Nord- und Osteuropa und einem stabilen Wasserkraftmuster in West- und Mitteleuropa niederschlägt (1,3,4). In Gebieten mit erhöhten Niederschlägen und Abflüssen kann die Sicherheit von Dämmen aufgrund häufigerer und intensiverer Überschwemmungen zu einem Problem werden (5).

Auswirkungen des Klimawandels auf die Strommärkte in Westeuropa.

Die für das 21. Jahrhundert erwarteten Klimaänderungen werden sich wahrscheinlich nur geringfügig auf die Strompreise und die Stromerzeugung auf den Energiemärkten in Westeuropa auswirken.

Dies wurde durch die Modellierung von drei klimatischen Auswirkungen geschätzt:
- Änderungen der Stromnachfrage aufgrund von Änderungen des Heiz- und Kühlbedarfs,
- Veränderungen im Angebot von Wasserkraft aufgrund von Niederschlags- und Temperaturänderungen und
- Veränderungen in der thermischen Energieversorgung aufgrund von wärmerem Kühlwasser und damit geringerem Wirkungsgrad der Anlagen.

Nach den Modellergebnissen verändert jeder dieser drei Teileffekte den durchschnittlichen Stromerzeugerpreis um weniger als 2 %, während der Nettoeffekt ein Anstieg des durchschnittlichen Erzeugerpreises um nur 1 % ist. Auch die partiellen Auswirkungen auf die gesamte Stromerzeugung sind gering, und der Nettoeffekt ist ein Rückgang von 4 %.

Die stärksten Auswirkungen des Klimawandels sind in den nordischen Ländern mit einem großen Marktanteil für Wasserkraftwerke zu verzeichnen. In diesen Ländern steigt die jährliche Gesamterzeugung um 8 %, was auf einen erwarteten Anstieg des Wasserzuflusses zurückzuführen ist. Ein erheblicher Teil des Anstiegs der nordischen Produktion wird exportiert; durch den Klimawandel verdoppelt sich der Nettoexport von Strom aus den nordischen Ländern, während die optimale Speicherkapazität radikal reduziert wird.

Anpassungsstrategien

In Anbetracht des prognostizierten Rückgangs der Kühlwasserverfügbarkeit im Sommer in Verbindung mit der langen Lebensdauer der Kraftwerksinfrastruktur sollten Anpassungsoptionen in die heutigen Planungen und Strategien zur Deckung des wachsenden Strombedarfs einfliessen.

Die saisonale Verschiebung des hydrologischen Zyklus und die geringere Eisschmelze werden die Wasserkraftunternehmen höchstwahrscheinlich dazu zwingen, neue Wassermanagementstrategien zu entwickeln. Die neuen Strategien müssen berücksichtigen, dass die Eisschmelze im Sommer drastisch zurückgehen wird, die Häufigkeit von Starkniederschlägen im Herbst jedoch zunehmen wird. Dementsprechend könnte die derzeitige Praxis der Wasserkraftunternehmen, im Winter ein Maximum an Energie zu erzeugen und sich auf die Eisschmelze zu verlassen, um die Stauseen zu füllen, bis zum Ende des Jahrhunderts in Frage gestellt werden.

Quelle 09/2022