Klimawandel, Erneuerbare Energie Internationale und nationale Strategien

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1 Grundlagen zum Thema Klimawandel, Erneuerbare Energie Internationale und nationale Strategien WICON Engineering GmbH Peter M. Ramharter Seite 1 / 13

2 1.1 Grundlegendes Basiszusammenfassung zu den Themen Klimawandel (IPCC), Erneuerbare Energie, Internationale und nationale Strategien (EU-SET Plan, Strategie, Österreichische Energiestrategie), PV Ausbau in Österreich und Bürgerbeteiligung Energetische Anforderungen / Klimawandel Derzeit gibt es hohes Verständnis für die Notwendigkeit von Änderungen in der Energieversorgung, vor allem den Umstieg auf stärkere Nutzung von Erneuerbarer Energie. Themen wie CO 2 -Anstieg, Klimaänderungen, Naturkatastrophen und Treibhausgase sind in aller Munde. Berechnungen von ökologischen Fußabdrücken ergeben, dass die gesamte Menschheit viel mehr Ressourcen verbraucht und zerstört als nachhaltig vertretbar ist. Der Report des IPCC 1 (Intergovernmental Panel on Climate Change) von 2007, der Working Group I "The Physical Science Basis", definiert in der Einleitung, den Fortschritt im Verständnis menschlicher und natürlicher Einflüsse auf Klimawandel, Klimaprozesse und deren Auslöser, sowie die Abschätzung zukünftiger Entwicklungen im Klimawandel zu beschreiben. Ende 2013 wird der Folgereport veröffentlicht, der im Wesentlichen zu den gleichen Ergebnissen kommt. Abb.1.1 zeigt die signifikanten Anstiege wesentlicher Treibhausgase sowie des Deuterium im arktischen Eis (als Marker für Temperaturänderungen). Die Anstiege sind signifikant und auf menschliche Aktivitäten seit 1750 zurückzuführen. Dabei werden vorindustrielle Werte (gewonnen aus Eiskernen tausender Jahre) bei weitem überschritten. Die weltweiten Zunahmen der CO 2 -Konzentration sind vor allem auf die 1 IPCC 2007 steht für Intergovernmental Panel on Climate Change, eine führende internationale Vereinigung, gegründet aus dem UNEP (UN Environment Programm) und der WMO (World Meterological Organization) um eine klare wissenschaftliche Bewertung des Wissenstandes zum Klimawechsel und den daraus folgenden sozio-ökonomischen Auswirkungen zu erhalten. IPCC verfolgt weltweit Informationen und Daten welche für das Verständnis des Klimawandels relevant sein können und erstellt periodisch Berichte (sogenannte Assessment Reports (AR)), aktuell Climate Change Diese Berichte sind in Unterberichte unterteilt, bspw. Working Group I "The Physical Science Basis", Working Group II "Impacts, Adaptions and Vulerability", oder Working Group III "Mitigation of Climate Change". Der allererste Report wurde 1990 erstellt, der nächste Report wird im September 2013 veröffentlicht werden. Siehe Zusätzlich veröffentlicht IPCC auch Sonderausgaben, bspw. SREX (Mangaging the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaption, Carbon Dioxide Capture and Storage, Seite 2 / 13

3 Nutzung fossiler Energien und Änderungen der Landnutzung, die Anstiege bei Methan und Lachgas vorwiegend auf die Landwirtschaft zurückzuführen. 2 Lachgas (N 2 O) Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) Methan (CH 4 ) Deuterium (arktisches Eis) Abb.1.1 Globale Veränderungen (Quelle: IPCC 2007, TS1) Abb. 1.2 verdeutlicht die dramatischen Änderungen der wesentlichen Treibhausgase. 3 CO 2 als wichtigstes Treibhausgas verursacht durch menschliches Verhalten, ist von einem Wert von 280ppm auf 379ppm in 2005 gestiegen. Damit liegt der Wert höher als in den letzten Jahren. Die globale Konzentration von Methan stieg auf 1774ppb in 2005 und damit weit über der Spannweite der letzten Jahre (320 bis 790 ppb). Die Lachgaskonzentration stieg von vorindustriell 270 ppb auf 319 ppb in Die Zuwachsrate ist seit 1980 annähernd konstant. Mehr als ein Drittel der Menge ist menschlich verursacht, vor allem durch Landwirtschaft. Das Verständnis für Klimaänderungen führt zu der Aussage, dass mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit, die menschlichen Einflüsse zu einer Erwärmung führen, basierend auf einer verstärkten Einstrahlung im Bereich von +1,6 [+0,6 bis +2,4] W/m². 4 2 IPCC Climate Change 2007 (AR4), Working Group I, Summary for policy makers 3 IPCC Climate Change 2007 (AR4), Working Group I, Summary for policy makers 4 IPCC Climate Change 2007 (AR4), Working Group I, Summary for policy makers Seite 3 / 13

4 Abb. 1.2 Anstieg von CO 2, N 2 O und CH 4 (Quelle: IPCC 2007, SPM.1.) 5 5 Atmosphärische Konzentrationen der letzten Jahre (goßes Fenster) und seit 1750 (Innenbild). Die Messungen sind aus Eiskernen (verschiedene Farben zeigen verschiedene Studien) und Atmosphärischen Proben (rote Linien). Die zugehörigen Verschiebungen der Einstrahlung sind am rechten Grafikrand dargestellt. Seite 4 / 13

5 1.1.2 Erneuerbare Energien bei IPCC Seitens IPCC werden als erneuerbare Energieformen Biomasse, direkte Sonnenenergie, Geothermie, Wasserkraft, Meeresenergie und Windkraft angesehen. Interessant ist dabei, dass im Unterschied zum EU-SET Plan 7 Nukleartechnologie und Brennstoffzellen keinen Schwerpunkt als erneuerbare Energie darstellen, sondern im Rahmen der Reduktion der Klimaänderungen betrachtet werden. Direkte Solarenergie Nutzung umfasst dabei Photovoltaik und CSP zur Produktion von thermischer Energie (Heizen oder Kühlen, passiv oder aktiv), Beleuchtung und potentieller Treibstofferzeugung, der für Transport oder andere Zwecke genutzt werden kann. Als Entwicklungsstadium kann man von R&D (bspw. Treibstoffproduktion), Startphase (bspw. CSP) oder erprobter Technologie ausgehen (bspw. passives und aktives Heizen oder Si-basierende PV-Anlagen). Allerdings sind nicht alle Technologien geeignet modular (zentral oder dezentral) eingesetzt zu werden. Zu beachten ist auch, dass der kurzfristige Ertrag solarer Energie sehr variabel und zu einem gewissen Grad schwer vorherzusagen ist, wobei unter gewissen Umständen ein ausreichende Korrelation zum Energiebedarf besteht. Speicherung thermischer Energie erlaubt eine bessere Energienutzung für einige Technologien wie CSP, sowie für direktes solares Heizen. Globale Ressourcen sind nicht limitierend für den Ausbau von erneuerbarer Energie, auch kann eine Ausbaurate erreicht werden, die höher ist als der Zuwachs des Energiebedarfs, wobei das technische Potential für direkte Solarnutzung am größten ist. 8 6 IPCC AR4 2007, Working Group III Special Report on Renewable Energy Source and Climate Change Mitigation (SRREN) werden die wissenschaftlichen, technologischen, umweltrelevanten, wirtschaftlichen und sozialen Aspekte von sechs erneuerbaren Energiequellen zur Abschwächung der Folgen des Klimawandels dargestellt. 7 EU-SET Plan (Strategic Energy Technology Allocation Plan), verabschiedet Dieser soll die Erreichung der Ziele der EU (bis 2020, 20% weniger GHG Emissionen, 20% Anteil an Erneuerbarer Energie und 20% mehr Energieeffizienz, sicherstellen. Wesentliche Schwerpunkte sind Windenergie, Solarenergie, Netze, Bioenergie Industrie, CCS, Nukleartechnik, Brennstoffzellen und Wasserkraft. Gesamtvolumen ca. 58 Mrd Euro. 8 IPCC AR4 2007, Working Group III Special Report on Renewable Energy Source and Climate Change Mitigation (SRREN), Box SPM.1 Seite 5 / 13

6 1.1.3 EU Ziele (Energiestrategie) Im Dezember 2008 hat sich die Europäische Union auf ein Richtlinien- und Zielpaket für Klimaschutz und Energie geeinigt, welches ambitionierte Zielvorgaben bis 2020 enthält (häufig als " Ziele" bezeichnet) 9. Demnach gelten bis zum Jahr 2020 die folgenden europaweiten Vorgaben: - 20 % weniger Treibhausgasemissionen als 2005, - 20 % Anteil an erneuerbaren Energien, und - 20 % mehr Energieeffizienz. Zur Reduktion der Treibhausgasemissionen tragen alle Mitgliedstaaten mit differenzierten nationalen Ziele bei, die im Rahmen eines Burden Sharing -Prozesses ermittelt wurden. Dabei unterliegen alle Länder dem EU-weiten Emissionshandelssystem, demzufolge Großemittenten wie Kraftwerke und Industrieanlagen im Jahr 2020 nur mehr um 21% weniger Emissionsrechte bekommen als Österreich ist verpflichtet, die restlichen Emissionen bis zum Jahr 2020 um 16 % gegenüber dem Jahr 2005 zu reduzieren. Dieser Zielwert bezieht sich auf alle jene Emittenten, die nicht vom EU- Emissionshandelssystem entsprechend der RL 2003/87/EG erfasst sind, also insbesondere die Sektoren Verkehr, Gebäude sowie kleine und mittlere Unternehmen. Das Emissionshandelssystem wird ab 2013 auf weitere Sektoren ausgedehnt und insofern verschärft, als die Emissionsrechte künftig großteils versteigert und nicht mehr wie bisher gratis verteilt werden. Auch für den Ausbau EE wurden per Richtlinie verbindliche nationale Zielvorgaben festgelegt, die zusammengenommen eine Steigerung des Anteils der EE am Gesamtenergieverbrauch ("Brutto-Endenergieverbrauch") - einschließlich Strom, Wärme und Mobilität - auf 20 % bis zum Jahr 2020 bewirken sollen. Für Österreich gilt dabei ein Zielwert von 34 % für das Jahr Laut BKA ( sind die EU Ziele ein Teil von 5 Kernzielen, die europaweit festgelegt wurden, um sicherzustellen, dass alle Mitgliedsstaaten eine gleichgerichtete Entwicklung anstreben. Die Kernziele sind dabei, Beschäftigung (für Jährige 75%), Forschung und Entwicklung (Investitionsvolumen 3% des BIP), Klimawandel Energie ( Ziele, wie im Text beschrieben), Bildung (weniger als 10% Schulabbrecher, 40% der Jährigen sollen ein Hochschulstudium abgeschlossen haben), Armut und soziale Ausgrenzung (20 Millionen Menschen sollen vor dem Risiko der Armut bewahrt werden). 10 Energiestrategie für Österreich, BMWFJ Seite 6 / 13

7 1.1.4 EU SET-Plan Basierend auf dem EU SET-Plan ("Strategic Energy Technology Allocation Plan"), verabschiedet 2010, sollen auf industrielle Initiative Technologien für erneuerbare Energie (EE) entwickelt und damit die Klimaschutzziele für Europa umgesetzt werden. 11 Dabei ist das Hauptziel die Förderung kohlenstoffarmer Erzeugungstechnologien um eine Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Energieimporten sowie die Ziele des Kyoto Protokolls und der Europa 2020 Strategie zu erreichen. Wesentliche Schwerpunkte dafür sind Ausbau der Windenergie Erfassung von Windpotentialen, Erprobung neuer Großanlagen und Technologien, onund off-shore Anwendungen. In Summe sollen bis % und bis % der Elektrizität durch Windenergie beigestellt werden. Volumen 6 Mrd. Solar Energie Entwicklung leistungsfähiger PV-Technologien und Solarkonzentratoren. Bis 2020 sollen 15% der Elektrizität durch Solarenergie beigestellt werden. Volumen 16 Mrd. Electricity Networks Einbindung von EE in Energienetze und deren Ausbau. Entwicklung intelligenter Netze zur Interaktion zwischen Erzeuger, Netzbetreiber und Endkunde. Volumen 2 Mrd. Weitere Themen: Weiters gefördert werden soll Bio Energy ( 9 Mrd, eine nachhaltige Bio Energie Industrie, 15% des Stromes 2020), CCS (effiziente Technologien, Kosten 2020 bei /t, Volumen 13 Mrd.), Nuclear Fission (Nuklearanlagen der 4. Generation mit "besserer" (sic) Lösung der Entsorgungsfrage, Volumen 7 Mrd.) sowie Fuell Cells and Hydrogen (Förderung von Neuentwicklungen und Implementierung, Volumen 5 Mrd.). 11 Der strategische Energie-Technologie Plan (EU SET-Plan) ist eine industrielle Initiative zu Entwicklung nachhaltiger Energietechnologien um die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und den damit verbundenen Emissionen zu vermindern. Die europäischen Mitgliedsstaaten haben dazu jeweils im NREAP ihre Umsetzungsziele bis 2020 zusammengestellt um die Klimaschutzziele der EU ( Ziele) bis 2020 zu erreichen. Vor allem der Ausbau erneuerbarer Energie stellt dabei auch Anforderungen and die Energieübertragungssysteme (Netze) und der Flexibilisierung des Einsatzes thermischer Kraftwerke. Seite 7 / 13

8 In den folgenden Grafiken sind die Erzeugungsszenarien des EU SET-Plans dargestellt, Österreich ist auf den Grafiken mitenthalten. Basis ist der NREAP ("National Renewable Energy Action Plan"), in den alle EU Staaten ihre Prognosen zur Erreichung der Klimaschutzziele eingepflegt haben. Abb. 1.3 Grafiken EU SET-Plan, NREAP (Quelle: EU SET Plan) (Verweis auf European Environmental Agency (ECN), 2011, ECN-E ) Seite 8 / 13

9 1.1.5 Energiestrategie Österreich Folgende Strategie wird verfolgt 12 : Stabilisierung des Endenergieverbrauchs auf dem Niveau von 2005 Ausgehend von den drei Strategiesäulen 13 verfolgt die Energiestrategie Österreich vorrangig die Steigerung der Energieeffizienz auf allen Stufen der Bereitstellung und Nutzung von Energie. In diesem Sinne muss der bisherige Trend eines stetig steigenden Energieverbrauchs gebrochen werden. Zur Erreichung der Ziele der Energiestrategie Österreich wurde daher als erster Schritt für das Jahr 2020 die Stabilisierung des Endenergieverbrauchs des Basisjahres 2005 (1.118 PJ; 2008: PJ) beschlossen. Der Zielwert für den Endenergieverbrauch in Österreich im Jahr 2020 beträgt somit PJ (Petajoule). Abb. 1.4 Modell der Österreichischen Energiestrategie (Quelle: BMWFJ) 12 Energiestrategie Österreich, BMWFJ 13 Laut Energiestrategie Österreich des BMWFJ umfassen die Strategiesäulen, die Steigerung der Energieeffizienz, die Energieeinsparung und den engagierten Ausbau der erneuerbaren Energie, wobei hier analog zur Sichtweise der IPCC 2007 vor allem Biomasse, Windkraft, Solarenergie und Wasserkraft forciert werden soll. Zusätzlich ist der Ausbau regionaler Konzepte (Fernwärme, KWK, etc.) umfasst. Seite 9 / 13

10 Im Bereich erneuerbarer Strom soll die Wasserkraft bis zum Jahr 2015 um weitere 12,6 PJ ausgebaut, die Windkraft bis zum Jahr 2020 verdoppelt und die Zukunft der Photovoltaik in der Integration in Gebäuden vorangetrieben werden. Erwartete Effekte durch die österreichische Energiestrategie Die österreichische Energieagentur, das Umweltbundesamt, die EnergiE-Control GmbH und ein WIFO Konsortium haben evaluiert, ob durch die vorgeschlagenen Maßnahmen die Ziele der Energiestrategie erreicht werden können. - Endenergieverbrauch stabil bei PJ, - Anteil erneuerbarer Energie am Bruttoendenergieverbrauch 34%, - Reduktion der Treibhausgasemissionen im Verkehr 19%, Raumwärme 45%, sowie - Beschäftigungspolitische Effekte, Arbeitsplätze. In der Bewertung der PV geht der Bericht von einem hohen Wachstum, bei absolut noch geringer Bedeutung aus Stand der Nutzung von PV in Österreich Im Jahr 2012 wurden in Österreich netzgekoppelte PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von kwp und autarke Anlagen mit einer Gesamtleistung von ca. 220 kwp installiert. Insgesamt ergibt dies einen Zuwachs von kwp, der in Österreich im Jahr 2012 zu einer kumulierten Gesamtleistung von rund kwp geführt hat (praktisch eine Verdoppelung gegenüber 2011, +93%). 15 Die in Österreich in Betrieb befindlichen PV-Anlagen führten 2012 zu einer erneuerbaren Stromproduktion von 337,5 GWh und damit zu einer Reduktion von CO 2 -Emissionen im Umfang von Tonnen Österreichische Energiestrategie, BMWFJ, Seite 03/21 15 Innovative Energietechnologien 2012, BMVIT, Seite Innovative Energietechnologien 2012, BMVIT, Seite 13 Seite 10 / 13

11 Abb. 1.5 Installierte Leistung PV-Anlagen in Österreich (Quelle: FH Technikum Wien) Der rasante Anstieg an PV-Anlagen beruht auf der verbesserten Fördersituation und der Akzeptanz der Technologie. Die rund 350 MW installierter Leistung sind im Vergleich zur installierten Windkraftleistung mit MW (IG Windkraft) bereits ein beachtlicher Anteil. Beschäftigungsmäßig wurden durch die PV-Industrie 2012 rund Vollzeitarbeitsplätze erhalten. Die durchschnittlichen Preise sind lt. BMVIT von (2011) auf (2012, d.h. minus 24,6%) je kwp gesunken 17. Aktuell werden die Anlagen um pro kwp errichtet. Nicht inkludiert sind dabei aber Nebenkosten wie Gebühren, statische Berechnungen, etc. 18 Mit Ende 2012 wurde etwa ~0,61 % des österreichischen Gesamtstromaufkommens aus Photovoltaik erreicht. 19 Dennoch zählt Österreich keinesfalls zu den führenden Pro-Kopf- Ländern. Neben Italien und Deutschland, mit bzw MWp Neuinstallationen hat auch Griechenland 2012 bspw. etwa 5 mal so viel installiert (912 MWp), bei nur unwesentlich höherer Bevölkerung (ca. 11,3 Mio.). Bezieht man die neu installierte 17 Innovative Energietechnologien 2012, BMVIT, Seite Dieser Preis stammt aus aktuellen Vergaben seitens der WICON Engineering GmbH, wobei dabei rund 1,2 MWp beauftragt wurden, bei einer durchschnittlichen Anlagengröße von etwa 20 kwp. Der Preisverfall für PV Module ist also weiterhin gegeben, auch wenn aktuelle Diskussionen über Strafzölle dies gestoppt hat. 19 Innovative Energietechnologien 2012, BMVIT, Seite 95 Seite 11 / 13

12 Leistung auf die Einwohnerzahl, konnten jedoch 2012 erstmals Länder wie Frankreich (1.079 MWp) oder Großbritannien (1.100 MWp) überholt werden. Die intransparenten, stark diversifizierten Unterstützungsmaßnahmen auf Bundes-, Landes- und Gemeindeebene sowie die stop-and-go Rahmenbedingungen, welche dazu führen, dass trotz zunehmenden Interesses der Bevölkerung bisher kein langfristig stabiles Investitionsumfeld geschaffen werden konnte, dürften hemmende Faktoren für eine kontinuierlichere Entwicklung der österreichische Photovoltaik sein. Auf der konkreten Umsetzungsebene wird immer wieder die enorme Bürokratie im Zuge der Förderabwicklung und der Netzanbindung beanstandet, die aufgrund sinkender Komponentenpreise, einen immer größeren Anteil der Anlagengesamtkosten ausmacht (sic) Bürgereinbindung Ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einem energieautarken Österreich ist die Nutzung der Sonnenenergie. Der verstärkte Einsatz von PV-Anlagen hilft Gemeinden dabei, ihre Energieversorgung auf eine unabhängigere Basis zu stellen. Das Konzept der Bürgerbeteiligung vereint zentrale Aspekte einer erfolgreichen regionalen Energiepolitik. Lokal verfügbare Potenziale erneuerbarer Energien werden unter Einbindung der Bevölkerung nachhaltig genutzt. 21 Der Investition steht dabei ein regelmäßiger Ertrag aus der Stromproduktion gegenüber - mit der Gewissheit einer nachhaltigen und lokalen Verwendung des Finanzierungsbeitrages. Diese Möglichkeit der Geldanlage kommt somit den energieund klimapolitischen Zielen der Gemeinde genauso entgegen, wie den Anliegen der einzelnen Bürgerinnen und Bürger. Die lokale, von Bürgern getragene Energieerzeugung wird somit zu einem Modell einer zukünftigen Energieversorgung, basierend auf einer Ausschöpfung regionaler Energieressourcen Innovative Energietechnologien 2012, BMVIT, Seite 107, dabei verweist der letzte Absatz mit sehr hoher Deutlichkeit darauf, dass die Themen, intransparente und stark diversifizierende Unterstützungen, "stop and go"-rahmenbedingungen, sowie enorme Bürokratie für Förderabwicklung und Netzanbindung wesentliche Beeinträchtigungen für die weitere Umsetzung darstellen. Es ist somit kein langfristig stabiles Investitionsumfeld gegeben. 21 e5-photovoltaik in Gemeinden, Stellungnahme Umweltminister DI Berlakovic, Seite 2 22 e5-photovoltaik in Gemeinden, Stellungnahme Obmann e5 Österreich DI Strasser, Seite 4 Seite 12 / 13

13 Die durch die Beteiligung entstehende Verbundenheit mit der Energieerzeugung kann auch als Chance zur Sensibilisierung bezüglich intelligenter Stromnutzung verstanden werden. Die Teilnahme ermöglicht, die Energiezukunft mit zu gestalten; aktiven Klimaschutz zu betreiben; emissionsfreie, lokale, dezentrale Energieerzeugung; Sonnenstromerzeugung ohne eigene Anlagenerrichtung; sowie eine sinnvolle regionale Geldanlage. 23 Viele Leute sind interessiert und wollen die Entwicklung erneuerbarer Energieprojekte unterstützen. Auf der anderen Seite schrecken aufwendige Verfahren und hohe Kosten vor der Installation ab und erhöhen die Nachfrage nach Bürgerbeteiligungen. Wurden diese anfangs noch als Liebhaberei abgetan, da 4% Verzinsung in der Welt der Aktienmärkte nicht viel schien, hat sich mit der Wirtschaftskrise 2008 das Bild gewandelt. 2-3% Rendite bei erneuerbaren Energieprojekten, die regional, direkt vor der Haustüre, errichtet werden sind akzeptabel und werden gerne in Anspruch genommen. In Deutschland bestehen derzeit 600 Energiegenossenschaften (eg) mit rund 800 Millionen Beteiligungsgeldern von etwa Bürgern. 24 Die genauen Zahlen für Österreich waren nicht erhebbar, allerdings sind eine Vielzahl an umgesetzten Projekten bekannt und es werden auch laufend Investitionsmöglichkeiten nachgefragt. Wesentlich für diese Beteiligungen ist aber, dass es ein einfacher kostengünstiger Ablauf ist, der eine Teilnahme erlaubt, die maximal das eingesetzte Kapital riskiert (und normalerweise nicht einmal das). Bürger wollen mitmachen und Projekte unterstützen, das muss aber abgesichert und mit wenig Risiko erfolgen. 23 e5-photovoltaik in Gemeinden, Seite 12. Wie in den Texten ersichtlich, orientieren sich die Modell an einem klassischem Fall. Die Gemeinde oder ein Energieversorger errichten eine Anlage und die Interessierten können sich auf verschiedenste Art finanzielle beteiligen. Dabei gehen mehrere Aspekte verloren. Erstens, wie sich eine Gemeinde beteiligen kann, ohne unbedingt selbst Anlagen zu errichten, zweitens, wie sich Interessierte beteiligen, die keine Geld verfügbar haben und drittens wie Haftungen und Ausgestaltungen aussehen können, wenn keine hohe Bonität (Gemeinde) besichert. 24 Zeitschrift "Sonne Wind und Wärme" 07/2013 Seite 13 / 13