Klimawandel und Wasserkraft: Trends im 21. Jahrhundert

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1 Forschung zu Klima, Klimawandel, Auswirkungen und Anpassung in Österreich Wien, Philipp Stanzel Hans Peter Nachtnebel Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau Department Wasser Atmosphäre Umwelt Universität für Bodenkultur Wien

2 Klimawandel und Wasserkraft: Vorgehensweise Rahmen: KlimAdapt Ableitung prioritärer Maßnahmen zur Anpassung des Energiesystems an den Klimawandel PRESENCE PRESENCE Power through h Resilience of Energy Systems: Energy Crises, Ci Trends and Climate Change Ziel: Analyse möglicher Auswirkungen des Klimawandels auf die Stromerzeugung aus Wasserkraft in Österreich Vorgehensweise: Regionales Klimamodell Klimadaten Wasserbilanzmodell Hydrologische Klimaszenarien Entwicklung der Wasserkrafterzeugung bei Klimaänderung

3 Klimawandel und Wasserkraft: Vorgehensweise Klimadaten: Niederschlag & Temperatur Anomalien aus REMO UBA 10x10 km lokal hohe Bias (bis zu 100% bei N) treibendes GCM: ECHAM5 Vergleich A1B & A2 für 2075

4 Klimawandel und Wasserkraft: Vorgehensweise Klimadaten: Niederschlag & Temperatur Anomalien aus REMO UBA 10x10 km lokal hohe Bias (bis zu 100% bei N) treibendes GCM: ECHAM5 generell hohe N im 21. Jhdt. Vergleich A1B & A2 für 2075 Wasserbilanzmodell: 1x1 km, 188 Einzugsgebiete gg Monatliche Zeitschritte Kalibrierung für Abfluss, Verdunstung, Speicherung im Boden, Schnee, Grundwasserneubildung, Gletscherschmelze

5 Klimawandel und Wasserkraft: Vorgehensweise Klimadaten: Niederschlag & Temperatur Anomalien aus REMO UBA 10x10 km lokal hohe Bias (bis zu 100% bei N) treibendes GCM: ECHAM5 generell hohe N im 21. Jhdt. Vergleich A1B & A2 für 2075 Wasserbilanzmodell: 1x1 km, 188 Einzugsgebiete gg Monatliche Zeitschritte Kalibrierung für Abfluss, Verdunstung, Speicherung im Boden, Schnee, Grundwasserneubildung, Gletscherschmelze Wasserkrafterzeugung: Für Lauf / Speicherkraftwerke: Zuflüsse Für ganz Österreich: Zusammenhang Abflussflächenpotential Erzeugung (für derzeitigen Ausbaugrad)

6 Ergebnisse: Wasserbilanzkomponenten Wasserbilanzkomponenten im 21. Jhdt. Hohe Niederschläge mit abnehmenden Trends im 21. Jhdt. Verdunstung steigt an Abfluss nimmt ab

7 Ergebnisse: Räumliche Verteilung Abflussänderung Relative Änderung des mittleren Jahresabflusses , verglichen mit A1B A2

8 Ergebnisse: Laufkraftwerke Beispiele: Enns, Mur, Drau, Salzach Änderung im mittleren Jahresabfluss: abnehmender Trend (stärker in A1B) Änderungen im saisonalen Abfluss: Rückgang im Sommer, Anstieg im Winter Abflussmaxima verschieben sich in frühere Monate Saisonale Änderungen stärker mit größerem Schneeeinfluss (angetrieben von T) Hohe Abflüsse nehmen ab, niedrige nehmen zu Salzach Drau Mur Abfluss [m³/s] Monat Qsim_20.Jhdt A1B_ A2_

9 Ergebnisse: Speicherkraftwerke Beispiel: Gepatschspeicher (A1B) Abfluss (inkl.gletscher) Schneeschmelze Gletscherschmelze CTglac= Abflussanteile aus Schneeschmelze: Rückgang, früheres Auftreten Abflussanteile aus Gletscherschmelze: Gesamtabfluss nimmt trotz Zunahme des Gletscherbeitrags ab Gletscherbeitrag u.a. abhängig von Gletscherschmelzfaktoren (mm) Abfluss gesamt aus Schneeschmelze aus Gletscherschmelze Abfluss (inkl.gletscher) Schneeschmelze Gletscherschmelze CTglac= Abfluss (inkl.gletscher) Schneeschmelze Gletscherschmelze CTglac= CTglac = CTsnow Niedriger Schmelzfaktor CTglac = 2* CTsnow Hoher Schmelzfaktor

10 Ergebnisse: Wasserkrafterzeugung in Österreich Wasserkrafterzeugung im 21. Jhdt. Gesamt: abnehmender Trend ( 6% bis 15% zwischen 2025 und 2075) Saisonal: Abnahme im Sommer ( 13% bis 24%), Zunahme im Winter (+9% bis +18%) Bessere Anpassung an Bedarfsverlauf GWh A1B A B

11 Unsicherheit Unterschiedlich hohe Niederschläge: Vergleich A1B mit A2 Unterschiedliche räumliche Muster in anderen Modellen: z.b. Niederschlagsänderung in Aladin ARPEGE: Sommer Aladin ARPEGEARPEGE Sommerniederschlag Winter Aladin ARPEGE Winterniederschlag Input: REMO UBA A1B Relative Differenz im mittleren saisonalen Abfluss zwischen und

12 Unsicherheit Vergleich mit bereits beobachtbaren Trends: Räumliche Muster der saisonalen Abflusstrends stimmen gut überein Sommer Input: REMO UBA A1B Relative Differenz im mittleren saisonalen Abfluss zwischen und Input: Beobachtung Trends imsaisonalenabfluss Winter Quelle: Fürst et al. 2007, Hydrologischer Atlas Österreich

13 Zusammenfassung Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserkrafterzeugung im 21. Jahrhundert in Österreich Klimaänderungssignale aus räumlich hoch aufgelöstem regionalen Klimamodell Vergleichmäßigung des Jahres Abflussganges, Abnahme im Sommer, Anstieg im Winter Bessere Anpassung der Stromproduktion an Bedarfsverlauf Insgesamt abnehmender Trend der Energieerzeugung aus Wasserkraft im 21. Jahrhundert Hohe Unsicherheiten in Niederschlagsszenarien, aber: Rückgang der Gesamterzeugung auch für Szenarien mit höheren Niederschlägen, wegen steigender Verdunstung Ausgeglichener Jahresgang auch wegen Temperaturanstieg: veränderte Schneeprozesse, höhere Verdunstung im Sommer Räumliche Verteilung der Änderungen im Abfluss entspricht bereits beobachteten Trends

14 Forschung zu Klima, Klimawandel, Auswirkungen und Anpassung in Österreich Wien, Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Die vorgestellte Forschungsarbeit wurde/wird in den Projekten KLIMADAPT Ableitung prioritärer Maßnahmen zur Anpassung des Energiesystems an den Klimawandel und PRESENCE Power through Resilience of Energy Systems: Energy Crises, Trends and Climate Change vom Klima und Energiefonds gefördert. Die Projekte werden von der Energy Economics Group am Institut für elektrische Anlagen und Energiewirtschaft der Technischen Universität Wien koordiniert. Klimadaten wurden vom Institut für Meteorologie der BOKU zur Verfügung gestellt. Ausführliche Darstellung in: Stanzel und Nachtnebel 2010: Mögliche Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt und die Wasserkraftnutzung in Österreich. Österreichische Wasser und Abfallwirtschaft, 62 / 9 10, Philipp Stanzel philipp.stanzel@boku.ac.at Hans Peter Nachtnebel