Energiewende und Wasserrahmenrichtlinie - Lässt sich dies überhaupt vereinbaren?

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1 Energiewende und Wasserrahmenrichtlinie Prof. Dr.-Ing. André Niemann; Daniel Teschlade, B. Sc. Universität Duisburg-Essen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft 15. Workshop Flussgebietsmanagement Essen den Folie 1

2 Stand der Energiewende und der Umsetzung der WRRL Konfliktträchtige Erneuerbare und Gedankenmodelle zur Substitution konfliktträchtiger erneuerbarer Energien Möglichkeiten zur Kooperation und Lösungsbeiträge/ Ansätze am Beispiel der Kleinwasserkraft Zusammenfassung und Ausblick Folie 2

3 Klimaschutzziele Verständigung der EU-Mitgliedstaaten auf neue Klimaschutzziele bis zum Jahr 2030 (EU, 10/2014): Minderung des Treibhausgasausstoßes um 40% (im Vergleich zum Jahr 1990) Anstieg des Anteils erneuerbarer Energien auf mindestens 27% Energieeinsparungen durch Effizienzsteigerungen von mindestens 27% Klimaschutzziele der Bundesregierung (BMUB, 04/2014): Reduktion der Treibhausgasemissionen von: mindestens 40 % bis bis 95 % bis 2050 (im Vergleich zum Jahr 1990) Folie 3

4 Bruttostromerzeugung in Deutschland 2013 Insgesamt 629 TWh Erneuerbare 147,2 TWh (23,4%) % % ,4 10,5 19,7 Erneuerbare 25,8 Erdgas Steinkohle Braunkohle 15,4 Kernenergie Mineralöl 1,1 4,1 Sonstiges Nach BMWi AG Energiebilanzen, Stand Dez % 60% 40% 20% 0% 33,8 3,4 18,9 29,1 14,9 Windkraft Photovoltaik Biomasse Wasserkraft Anteil an erneuerbaren Energien: Biomasse 29 % (42,7 TWh) Wasserkraft 15 % (22,1 TWh) Sonstige 56 % (82,4 TWh) Folie 4

5 Konfliktpotenziale aus dem Ausbau der erneuerbaren Energien Erneuerbare Energieträger Konfliktbereiche mit der WRRL Bsp. Biogas Flächenkonkurrenz/ -verfügbarkeit Auen, Uferrandstreifen, Gewässerentwicklung Landnutzungsform Stoffeinträge z.b. durch nachwachsende Rohstoffe u.a. Bsp. Wasserkraft Auswirkungen auf die Fauna, insb. Fischfauna, (Größe, Abundanz und Altersstruktur) Durchgängigkeit Habitatverluste (Rückstaubereiche u.a) Morphodynamik und Geschiebedurchgängigkeit u.a. Folie 5

6 Stand der Biogasanlagen in Deutschland (2013) Eckdaten installierte Leistung: 2000: ca. 200 MW 2013: ca MW Anzahl: 2000: ca : ca. 360 > 50% (rd. 200) aller Anlagen haben eine Größe zwischen 0,5 5 MW Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (2013) überwiegende regionale Biomassekonzepte Folie 6

7 Stand der Biogasanlagen in Deutschland Aktuell : Weitere Verlangsamung des Ausbaus aufgrund reduzierter Anreize für die Biogaserzeugung im EEG 2014 Quelle: FNR, 2014 Folie 7

8 Stand der Wasserkraft in Deutschland und NRW Deutschland (nach BDEW, 2010) ca Wasserkraftanlagen Installierte Leistung rd. 4,3 GW Jahresarbeit rd. 22 TWh NRW (nach LANUV) rd. 400 Wasserkraftanlagen Installierte Leistung rd. 195 MW Jahresarbeit ca. 520 GWh Quelle: BMUB, Floecksmühle, Fichtner Folie 8

9 Gedankenmodelle zu Substitution konfliktträchtiger EE 500 WKA > 1MW MW Leistung GWh/a Arbeit WKA < 1MW 650 MW Leistung GWh/a Arbeit Kraftwerkstyp Braunkohle-KW (Neurath, NRW) Steinkohle-KW (Heyden, NRW) Erdgas-KW (Emsland, NI) Biomasse-KW (Hamburg- Billbrook) Solar-KW (Güstrow, MV) Leistung in [MW] Volllaststunden Jahresarbeit in [GWh/a] rd ,1 920 rd ,9 854 rd ,1 20 rd rd Windkraftanlage 4 rd Daten: BDEW Benötigte Anzahl zur Abdeckung der Jahresarbeit durch WKA < 1MW Kompensation über Energieeffizienz Bsp.: Sanierung Energiebedarf von Altbau 1979 (250 kwh/m²a) auf EnEV-Standard (113 kwh/m²a) Einsparungserfordernis jährlich von 137 kwh/m² 20,5 Mio. m² Wohnfläche rd Haushalte (bei rd. 100 m² Wohnfläche) Folie 9

10 Bsp.: Wasserkraft-Restpotenzialstudie der Bez.-Reg. Arnsberg Prüfung von rd Querbauwerken und Restriktionen gemäß Umsetzung WRRL Auswertung Umsetzungsfahrpläne WRRL (NRW) Bestandsaufnahme und Potenzialermittlung Begleitender Arbeitskreis maßgeblicher stakeholder Keine Verwendung von Abschneidekriterien und keine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Bestand: 213 Anlagen (102,1 MW) 313 GWh (60% der WK in NRW) Arnsberger Energiedialoge Quelle: MKULNV 2012 Stand 2005 Folie 10

11 Anzahl Energiewende und Wasserrahmenrichtlinie Wasserkraft-Restpotenzialstudie der Bez.-Reg. Arnsberg Summenauswertung Wasserkraftanlagen in Betrieb GWh/a Anzahl Jahresarbeit GWh/a GWh/a 0 > 1 MW < 1 MW > 100 kw < 100 kw Installierte Leistung Folie 11

12 35 WHG - Veranlassung (1) Die Nutzung von Wasserkraft darf nur zugelassen werden, wenn auch geeignete Maßnahmen zum Schutz der Fischpopulation ergriffen werden. (3) Die zuständige Behörde prüft, ob an Staustufen und sonstigen Querverbauungen, die am 1. März 2010 bestehen und deren Rückbau zur Erreichung der Bewirtschaftungsziele nach Maßgabe der 27 bis 31 auch langfristig nicht vorgesehen ist, eine Wasserkraftnutzung nach den Standortgegebenheiten möglich ist. Das Ergebnis der Prüfung wird der Öffentlichkeit in geeigneter Weise zugänglich gemacht. Die Studie liefert einen Beitrag dazu Folie 12

13 Umgang mit Querbauwerken gemäß UFP WRRL Ergebnisse Bsp. Umsetzungsfahrplan der Kooperation AR_2 Mittlere Ruhr RUH 1500 Standorte P [MW] Ea [GWh/a] rechn. mittl. Volllast [h/a] Technisches (theoretisches) Potenzial an QBW ohne vorhandene WKA ,8 71, Potenzial mit Mindestleistung 50kW und Mindestfallhöhe 0,8m 28 3,9 18, vorgesehener Umgang: kein Rückbau 9 1,2 4, vorgesehener Umgang: Rückbau / Umbau 14 1,8 9, vorgesehener Umgang: Rückbau 5 1,0 4, Potenzial mit einer Leistung von 10 50kW und Mindestfallhöhe 0,8m 159 3,9 14, vorgesehener Umgang: kein Rückbau 44 1,1 4, vorgesehener Umgang: Rückbau / Umbau 74 1,6 6, vorgesehener Umgang: Rückbau 41 1,1 4, Folie 13

14 Bruttofallhöhe Bruttofallhöhe Energiewende und Wasserrahmenrichtlinie Wasserkraft-Restpotenzialstudie der Bez.-Reg. Arnsberg Potenzialstandorte in Abhängigkeit der Bruttofallhöhe und dem mittleren Abfluss 18,0 m 16,0 m 14,0 m n = 242 5,0 m 4,0 m 3,0 m 2,0 m 12,0 m 1,0 m 10,0 m 8,0 m 0,0 m 0 m³/s 1,0 m³/s 2,0 m³/s 3,0 m³/s mittlerer Abfluss 6,0 m 4,0 m 2,0 m 0,0 m 0 m³/s 5,0 m³/s 10,0 m³/s 15,0 m³/s 20,0 m³/s 25,0 m³/s mittlerer Abfluss Folie 14

15 Empfehlungen zum weiteren Vorgehen zur Aktivierung der Restpotentiale für Wasserkraftnutzung (04/2014) Umsetzung eines Arbeitsprogrammes für eine gewässerverträgliche Erschließung der ermittelten Restpotenziale zur Wasserkraft im Regierungsbezirk Arnsberg Verbesserung der Grundlagen zur Bewertung der kumulativen Effekte hinsichtlich des Populationsverhaltens im Sinne der WRRL Empfehlungen / Mustervorgehen zur Ertüchtigung von Altanlagen (Repowering) Ausweisung von Potentialen zur Anwendung neuer Umwelttechnologien Ausweisung von Pilotanlagen und Standorten mit beispielhaften Charakter (Vorbildanlagen, best-practice Beispiele) Umsetzung einer Beteiligungsstrategie zur Kommunikation und zur Akzeptanzsteigerung Folie 15

16 Handlungsfeld Fischschutz Die Anforderungen an eine gewässerverträgliche WK sind hoch Fischaufstieg Fischabstieg Fischschutz Minimierung Lebensraumverluste Quelle: Ebel, 2013 Folie 16

17 Möglichkeiten zur Kooperation und Lösungsbeiträge / Ansätze am Beispiel der Kleinwasserkraft Beispiel: NRW - Pilotanlage zum Fischschutz am Wasserkraftwerk Unkelmühle (Sieg) Quelle: Floecksmühle Inbetriebnahme: 1924 Maschinen: 3 Francis-Turbinen Leistung: 420 kw Jahresarbeit: MWh Elemente der Maßnahme (2011) Rechenfelder mit 10 mm Rechen, tauschfähig Vertiefung OW Triebwerkkanal zur Reduktion der Anströmgeschwindigkeit auf 0,5 m/s Stützkonstruktionen unterhalb der Rechen Installation einer Bottom Gallery, welche in ein seitliches Fangbecken mündet Verbesserung der Aufwärtspassierbarkeit durch die Errichtung eines Vertical-Slot-Passes als Ersatz für den selektiv arbeitenden Denilpass, Monitoringstationen für Auf- und Abstieg Gesamtkosten Umbau 2011 RWE-Innogy Land NRW 4,5 Millionen Euro 1,0 Millionen Euro 3,5 Millionen Euro Folie 17

18 Innovative Technologien zur Wasserkraftnutzung Wasserrad VLH-Turbine Wasserkraftschnecke Bewegliches Kraftwerk Fischfreundliche Turbinen Durchfluss < 1 m³/s m³/s 0,05-10 m³/s 4-25 m³/s 1,5-150 m³/s Fallhöhe ab 1 m 1,5-3 m 1-10 m 1,5-8,5 m 1,5-8 m Wirkungsgrad 70 % % 75-85% % % Fischschutz Gutachten liegt vor Spaltverletzungen? Rechen? Untersuchungen stehen noch aus Aal, weitere Fischarten? Fischaufstieg separat separat separat separat separat Fischabstieg über/durch die Turbine Jungfische, gr. Fische selten unter Krafthaus über Krafthaus Aal durch Turbine, weitere Fische? Sedimenttransport Folie 18

19 Erfolgsbeispiel: Wehr Schwarzenstein (Lenne) nach Umbau (2012): Fischdurchgängigkeit hergestellt (Vertical-Slot-Pass) Restwasserturbine (Schnecke) zur Einhaltung der Mindestwasserführung in der Ausleitungsstrecke Erneuerung der WKA im Grabensystem Fallhöhe: 3,0 m + 1,9 m Ausbaudurchfluss: 23,1 m³/s + 2,4 m³/s Leistung: 590 kw + 35 kw Jahresarbeit: MWh MWh Fischaufstieg seit 2012 vorhanden Folie 19

20 Vorgehen zur Aktivierung von Synergien Zielsetzungen am Beispiel von NRW Erlass zur Förderung von Durchgängigkeitsmaßnahmen zur Umsetzung des NRW-Bewirtschaftungsplanes a. Standorte mit bestehender Wasserkraftanlage (WKA) a1. Standorte in Zielartengewässern für diadrome Fische können bis 2018 mit einer Höhe von bis zu 80 % gefördert werden, anschließend bis 2021 mit einer Höhe von bis zu 70 %. a2. Standorte im Übrigen können bis 2018 mit einer Höhe von bis zu 50 % gefördert werden, anschließend bis 2021 in einer Höhe von 40 %. a3. Ablösung von Wasserrechten an bestehenden Anlagen, soweit diese nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden können und ein hohes Landesinteresse an der Herstellung der vollen Durchgängigkeit an diesem Standort besteht, in einer Höhe bis zu 80 %. Folie 20

21 Vorgehen zur Aktivierung von Synergien Zielsetzung am Beispiel von NRW Erlass zur Förderung von Durchgängigkeitsmaßnahmen zur Umsetzung des NRW-Bewirtschaftungsplanes b. Standorte ohne Wasserkraftanlage Standorte ohne WKA können bis 2018 in einer Höhe von bis zu 80 % gefördert werden, anschließend in einer Höhe von bis zu 80 %. c. Neubau von Wasserkraftanlagen an bestehendem Querbauwerk An Standorten, an denen bisher keine WKA existiert, kann bis 2018 bei Errichtung einer neuen WKA die Verbesserung der Durchgängigkeit mit einer Höhe von bis zu 40 % gefördert werden, anschließend bis 2021 in einer Höhe von bis zu 25 %. Folie 21

22 Zusammenfassung und Ausblick Um die Vereinbarkeit von Energiewende und der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie ist zu ringen. Es resultiert eine regionale Aufgabe zur Lösung von Zielkonflikten Das Bemühen um eine gemeinsame Vorgehensweise sollte Sachargumenten folgen. Es können Synergien für eine gemeinsame Zielerreichung von Klimaschutz und Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie angedacht werden. Dafür sind Anreize erforderlich. Die EEG Leitwirkung hat maßgeblichen Einfluss auf die Umsetzung der WRRL bzgl. möglicher Zielkonflikte. Die Novelle des EEG in 2014 trägt den Ansprüchen der WRRL auch Rechnung. Die Anreize im Bereich der Biogaserzeugung und der Wasserkraft sind fokussiert und angepasst worden. Die Anforderungen an die Kleinwasserkraft sind hoch. Das kann wirtschaftlich kaum abgebildet werden. Kleine Anlagen unter 1 MW werden unter Druck geraten. Transparenz und Sachargumentation ermöglichen ebenfalls eine zielgerichtete Diskussion der Zielkonflikte -> Beteiligung ist die beste Strategie Folie 22

23 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 23