11. Symposium Energieinnovation. Die Wasserkraftnutzung in Österreich bei Klimaänderungen

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1 Wasserkraft bei Klimaänderung Symposium Energieinnovation Die Wasserkraftnutzung in Österreich bei Klimaänderungen, P. Stanzel Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau Universität für Bodenkultur

2 Wasserkraft bei Klimaänderung 2 Zusammenfassung von 2008 Trendanalysen der Vergangenheit und Downscalings für die Zukunft zeigen einige Ähnlichkeiten Jahresenergierzeugung wird abnehmen (2-8 %) Süden stärker betroffen Wintererzeugung nimmt zu Hochalpine Abflüsse könnten steigen (wegen Niederschlag und Gletscherbeitrag)

3 Wasserkraft bei Klimaänderung 3 Zusammenfassung von 2008 Jahresenergierzeugung wird abnehmen (2-8 %) Süden stärker betroffen Wintererzeugung nimmt zu Hochalpine Abflüsse könnten steigen (wegen Niederschlag und Gletscherbeitrag)

4 Wasserkraft bei Klimaänderung 4 Inhalt der Präsentation Darstellung für Gesamtösterreich Methodik Unsicherheiten Folgerungen und Zusammenfassung

5 Wasserkraft bei Klimaänderung 5 Was bisher geschah! Trends in Niederschlag und Abfluss Sowohl Niederschläge als auch Abflüsse werden fehlerhaft gemessen In etlichen Gebieten kann die Wasserbilanz nicht erfüllt werden Österreich wurde auf einen 1*1 km Raster abgebildet Für jedes Element wird ein hydrologisches Modell gerechnet

6 Wasserkraft bei Klimaänderung 6 Was bisher geschah! Trends in Niederschlag und Abfluss Sowohl Niederschläge als auch Abflüsse werden fehlerhaft gemessen In etlichen Gebieten kann die Wasserbilanz nicht erfüllt werden Österreich wurde auf einen 1*1 km Raster abgebildet Für jedes Element wird ein hydrologisches Modell gerechnet Die gemessene Niederschlagsverteilung wurde leicht variiert um die Wasserbilanz zu erfüllen Ergebnisse: ( ; Fürst und Nachtnebel et al. 2008)

7 Wasserkraft bei Klimaänderung 7 Was bisher geschah! Trends in Niederschlag und Abfluss Sowohl Niederschläge als auch Abflüsse werden fehlerhaft gemessen In etlichen Gebieten kann die Wasserbilanz nicht erfüllt werden Österreich wurde auf einen 1*1 km Raster abgebildet Für jedes Element wird ein hydrologisches Modell gerechnet Die gemessene Niederschlagsverteilung wurde leicht variiert um die Wasserbilanz zu erfüllen Ergebnisse: ( ; Fürst und Nachtnebel et al. 2008)

8 Wasserkraft bei Klimaänderung 8 Veränderungen an den Gletschern: 1969 bis 1999 (Kuhn, 2008) Änderung der Fläche aller österreichischen Gletscher Von 567 auf 471 km 2 = - 17 % Änderung des Volumens um 4,9 km 3 Von ca. 22 auf ca. 17 km 3 Änderung der Eisdicke ca. 10 m Maximale Schmelzabfluss in ca 40 Jahren zu erwarten

9 Wasserkraft bei Klimaänderung 9 Folgerungen für Im Süden deutliche Abnahme im Niederschlag und im Abfluss (Pirker, 2008) Im Alpenraum leichte Zunahme im Abfluss In etlichen Bereichen tendenzielle Abnahme Zunahme des Abflusses im Winter, deutliche Abnahme im Sommer Statistisch signifikant sind die Änderungen nur in wenigen Gebieten

10 Wasserkraft bei Klimaänderung 10 Zukünftige Klimaänderungen Bisher wurden meist großräumige Klimamodelle verwendet (Skala 200*200 km) von GCMs Nunmehr liegen auch besser auflösende Modelle vor (RCMs) mit 10*10 km Es wurden die Daten von REMO-UBA verwendet, das vom ECHAM5 getrieben wird Es wurden drei Emissionsszenarien (A1B, A2, B1) verwendet, die unterschiedliche Emissionsszenarien beschreiben Die Ergebnisse wurden im Rahmen von Projektes Klima_Adapt (Nr ) erarbeitet, Klima- und Energiefonds Ableitung von prioritären Maßnahmen zur Adaption des Energiesystems an den Klimawandel

11 Wasserkraft bei Klimaänderung 11 Emissionsszenarien für Treibhausgase A2-Familie: Business as usual B1-Familie: volle Konzentration auf Treibhausgasreduktion A1B: Mix aus starker, global vernetzter technologischer Entwicklung und sozial verträglicher Globalisierung.

12 Wasserkraft bei Klimaänderung 12 Hydrologie und Wasserwirtschaft Österreich wurde mit 1*1 km Raster in Monatsschritten gerechnet Gletscher wurden in Westösterreich berücksichtigt Daten von Kuhn et al. (1999), Span et al. (2005), Kuhn (2008) Ausgenommen Dachstein und Vorarlberg Für jedes Element wurden Abfluss, Verdunstung und Speicherung bis 2100 gerechnet Die Zeitreihen wurden für verschiedene Abschnitte gemittelt ( , , )

13 Abfluss [m³/s] Abfluss [m³/s] Wasserkraft bei Klimaänderung 13 Hydrologische Modellierung Mur - Pegel Spielfeld 20. Jahrhundert QOBS QSIM Salzach - Pegel Oberndorf 20. Jahrhundert Überschreitungswahrscheinlichkeit QOBS QSIM Überschreitungswahrscheinlichkeit

14 Wasserkraft bei Klimaänderung 14 Beurteilung der Modellergebnisse Klimamodellergebnisse liegen für den Zeitraum vor Vergleich zwischen Beobachtungen von N und T und Klimamodell zeigt für den Zeitraum große Unterschiede Daher wurden die Klimasimulationen an diesen Zeitraum angepasst, sodass die Mittelwerte (zeitlich und räumlich) etwa stimmen

15 Wasserkraft bei Klimaänderung 15 Beurteilung der Modellergebnisse Klimamodellergebnisse liegen für den Zeitraum vor Vergleich zwischen Beobachtungen von N und T und Klimamodell zeigt für den Zeitraum große Unterschiede Daher wurden die Klimasimulationen an diesen Zeitraum angepasst, sodass die Mittelwerte (zeitlich und räumlich) etwa stimmen Quelle: Formayer

16 Wasserkraft bei Klimaänderung 16 Entwicklung des Klimas Es wird wärmer (>2,5 0 C) Niederschlag nimmt tendenziell nach N hin zu und nach S ab hohe natürliche Variabilität Klimaänderungsignale Vergleich mit Periode Lufttemperatur ( 0 C links) Niederschlag % (oben) Szenario A1B

17 Wasserkraft bei Klimaänderung mm 1250 Langfristige Entwicklung der Meteorologie (Niederschlag) Bias im Niederschlag Mittel Österreich A1B 950 Mittel Österreich A2 900 Mittel Österreich B Mittel Mittel Mittel Mittel Mittel Österreich Mittel

18 Wasserkraft bei Klimaänderung 18 Langfristige Veränderungen in der Hydrologie (Verdunstung) 650 mm 600 Mittlere jährliche Verdunstung (aktuelle Evapotranspiration) Mittel Österreich A1B 400 Mittel Österreich A Mittel Mittel Mittel Mittel Mittel Österreich B1 Mittel Österreich Mittel

19 Wasserkraft bei Klimaänderung 19 Langfristige Veränderungen in der Hydrologie (Abfluss) 750 mm Mittlere jährliche Abflusshöhe Mittel Österreich A1B 500 Mittel Österreich A Mittel Mittel Mittel Mittel Mittel Österreich B1 Mittel Österreich Mittel

20 Wasserkraft bei Klimaänderung 20 Langfristige Veränderungen in der Hydrologie Bias im Abfluss, daher wurden nur relative Änderungen berücksichtigt Abflüsse nehmen in allen Szenarien ab Deutliche Abnahme im A1B Szenario

21 Wasserkraft bei Klimaänderung 21 Auswirkungen auf die Wasserkrafterzeugung

22 Wasserkraft bei Klimaänderung 22 Auswirkungen auf die Wasserkrafterzeugung Berechnung des Abflussflächenpotentials ( ) Vergleich mit bekanntem Flächenpotential (Schiller, 1988; Schiller und Drexler, 1991; Pöyry, 2008) Leichte Unterschätzung im hydrologischen Modell Vergleich von Flächenpotential mit Linienpotential Verwendung dieses Faktors für die Zukunft d.h. es wird der derzeitige Kraftwerkspark beibehalten

23 Wasserkraft bei Klimaänderung 23 Mittlere jährliche Stromerzeugung GWh Mittel Mittel Mittel Mittel Summe Österreich A1B Summe Österreich A2 Summe Österreich B1 Summe Österreich

24 Wasserkraft bei Klimaänderung 24 Saisonale Entwicklung GWh A1B SOMMER- Gleitendes Mittel 10 Jahre A2 SOMMER- Gleitendes Mittel 10 Jahre B1 SOMMER- Gleitendes Mittel 10 Jahre A1B WINTER- Gleitendes Mittel 10 Jahre A2 WINTER - Gleitendes Mittel 10 Jahre B1 WINTER - Gleitendes Mittel 10 Jahre

25 Wasserkraft bei Klimaänderung 25 Auswirkungen auf die Wasserkrafterzeugung relativen Veränderungen zeigt eine deutliche Abnahme der Wasserkraft. Die Abnahme zwischen 2025 und 2075 liegt bei rund 15% im A1B-Szenario 6% im A2-Szenario 8% bei B1-Szenario Vergleichmäßigung des Jahresganges in der Produktion Abnahme im Sommer zwischen 24% (A1B) und 13% (A2). Zunahme im Winter zwischen 18% (A2) und rund 9% (B1)

26 Wasserkraft bei Klimaänderung 26 Schlussfolgerungen und Zusammenfassung Flächendeckende Untersuchung für Österreich von 1960 bis 2100 Verwendung dreier Klimaszenarien (A1B, B1 und A2) Verwendung von Remo-UBA Daten des ECHAM5 mit Auflösung von 10*10 km Abnahme der Wasserkraft um 6 bis 15% bis gegen Ende dieses Jahrhunderts Saisonal ausgeglichenere Produktion

27 Wasserkraft bei Klimaänderung 27 Schlussfolgerungen und Zusammenfassung Unsicherheiten liegen hauptsächlich in den Annahmen über Treibhausgasemissionen Größere Unterschiede zwischen den GCMs (Hadley Modell, Max Plank Modell ) Grobe Rasterabbildung erschwert lokale Aussagen Größere Unterschiede auch zwischen den regionalen Modellen Langfristige Trends aber in den Modellen ähnlich

28 Wasserkraft bei Klimaänderung 28 Danke für Ihre Aufmerksamkeit

29 Wasserkraft bei Klimaänderung 29 Simulation der Veränderung des mittleren Jahresabflusses für Europa bis 2020 (aus IPCC-2007, WG-2 Report, fig.12.1)

30 Wasserkraft bei Klimaänderung 30 Skalenproblematik: Ein Profil durch Österreich x=75 m x= x= 150 x= 5 km 200 km