Globaler Wandel im Elbeeinzugsgebiet - Auswirkungen und Anpassungsoptionen für die Region Brandenburg/Berlin

Globaler Wandel im Elbeeinzugsgebiet - Auswirkungen und Anpassungsoptionen für die Region Brandenburg/Berlin Hagen Koch Brandenburgische Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl Hydrologie & Wasserwirtschaft / Potsdam Institut für Klimafolgenforschung, FB 2 Klimawirkung & Vulnerabilität

1. Einführung Übersicht Elbeeinzugsgebiet GLOWA-ELBE: Untersuchung von Auswirkungen des globalen Wandels auf die Wasserverfügbarkeit im Elbeeinzugsgebiet (Dtl. & CR)

1. Einführung Modellverbund GLOWA-Elbe

1. Einführung - Szenarien Sozioökonomische Entwicklung: - 2 globale Trends (Globalisierung / Differenzierung) für Elbeeinzugsgebiet regionalisiert - mit 2 regionalen Politikausrichtungen mit unterschiedlicher (unveränderte / verstärkte) Umweltorientierung kombiniert 4 Szenarien: Globalisierung ohne verstärkte Umweltorientierung (Glob_ovU), Globalisierung mit verstärkter Umweltorientierung (Glob_mvU), Differenzierung ohne verstärkte Umweltorientierung (Diff_ovU), Differenzierung mit verstärkter Umweltorientierung (Diff_mvU). Modellbasis: - mittlere Temperaturzunahme von 2,1 K bis 25, Regionalisierung mit Modell STAR (1 Realisierungen) - natürliches Wasserdargebot, aktuelle Evapotranspiration erzeugt mit N-A-Modell SWIM - Wasserbedarf: diverse sozioökonomische Modelle (z. B. für Kraftwerke, Trinkwasserbedarf) - wasserwirtschaftliche Berechnungen: Simulationssoftware WBalMo

1. Einführung 3 Klimawandel ECHAM5, esmittelwerte linearer Trend ECHAM5 STAR, Realisierung 1 (Tageswerte) STAR, Realisierung 2 (Tageswerte) Temperatur [ C] 2 1-1 21 22 23 24 25

1. Einführung 3 Klimawandel ECHAM5, esmittelwerte linearer Trend ECHAM5 STAR, Realisierung 1 (Tageswerte) STAR, Realisierung 2 (Tageswerte) 25 sozioökonomische Entwicklung (Landnutzung, Wasserbedarf) therm. Kraftwerke: Szenario 1 therm. Kraftwerke: Szenario 2 Temperatur [ C] 2 1-1 21 22 23 24 25 Wasserbedarf [m 3 /s] 2 15 1 5 21 22 23 24 25

1. Einführung 3 Klimawandel ECHAM5, esmittelwerte linearer Trend ECHAM5 STAR, Realisierung 1 (Tageswerte) STAR, Realisierung 2 (Tageswerte) 25 sozioökonomische Entwicklung (Landnutzung, Wasserbedarf) therm. Kraftwerke: Szenario 1 therm. Kraftwerke: Szenario 2 Temperatur [ C] 2 1-1 21 22 23 24 25 Wasserbedarf [m 3 /s] 2 15 1 5 21 22 23 24 25 12 natürlicher Abfluss (inkl. Klima- & Landnutzungsänderung) SWIM, Realisierung 1 SWIM, Realisierung 2 Abfluss [m 3 /s] 8 4 21 22 23 24 25

1. Einführung 3 Klimawandel ECHAM5, esmittelwerte linearer Trend ECHAM5 STAR, Realisierung 1 (Tageswerte) STAR, Realisierung 2 (Tageswerte) 25 sozioökonomische Entwicklung (Landnutzung, Wasserbedarf) therm. Kraftwerke: Szenario 1 therm. Kraftwerke: Szenario 2 Temperatur [ C] 2 1-1 21 22 23 24 25 Wasserbedarf [m 3 /s] 2 15 1 5 21 22 23 24 25 12 natürlicher Abfluss (inkl. Klima- & Landnutzungsänderung) SWIM, Realisierung 1 SWIM, Realisierung 2 12 bewirtschafteter Abfluss (Management von Speichern & Überleitungen, Nutzerentnahmen & -einleitungen) WBalMo, Realisierung 1 WBalMo, Realisierung 2 Abfluss [m 3 /s] 8 4 Abfluss [m 3 /s] 8 4 21 22 23 24 25 21 22 23 24 25

2. Teileinzugsgebiet der Spree Charakteristik: - geringes natürliches Wasserdargebot (kontinentales Klima) - stark bergbaulich überprägt/gestört - starke Beanspruchung der Wasserressourcen (Kraftwerke, Spreewald, Binnenfischerei, )

Entwicklung der Sümpfungswassermengen (zur Trockenlegung von Tagebauen gehobenes Grundwasser) 35 2. Teileinzugsgebiet der Spree Sümpfungswassermenge [m3/s] 3 25 2 15 1 5 191 192 193 194 195 196 197 198 199 2 Daten: LMBV und Vattenfall Europe Mining

2. Teileinzugsgebiet der Spree Abfluss unterhalb Bergbauregion (Pegel Leibsch / Spree) 3 Durchfluss [m3/s] 25 2 15 1 Pegel Leibsch / Spree, Monat Juli Mittelwert Minimum Q min 5 198 1982 1984 1986 1988 199 1992 1994 1996 1998 2 22 24 26 Daten: LUA Cottbus

2. Teileinzugsgebiet der Spree

3. Ergebnisse Klimaszenario (Modell STAR) Mittelwert [K] Lufttemperatur Mittelwert [mm] Niederschlag Mittelwert [mm] Klimatische Wasserbilanz Gerstengarbe et al.

3. Ergebnisse Abflussbildung (Modell SWIM)

3. Ergebnisse Kühlsysteme für Kraftwerke - Änderung des Kühlwasserbedarfs eines Kraftwerkes Durchlaufkühlung Durchlaufkühlung mit Kühlturm Kreislaufkühlung Durchlaufkühlung: Kreislaufkühlung: - hoher Wasserbedarf - geringer Wasserbedarf - geringer Wasserverbrauch - hoher Wasserverbrauch - hohe Wärmelasten für Gewässer - geringe Wärmelasten für Gewässer

3. Ergebnisse Kühlsysteme für Kraftwerke - Änderung des Kühlwasserbedarfs eines Kraftwerkes Durchlaufkühlung Durchlaufkühlung mit Kühlturm Kreislaufkühlung (Modell KASIM) 17.5 Wasserbedarf [m 3 /s] 15. 12.5 1. 7.5 5. Diff_mvU 21 23 25 Glob_ovU 21 23 25 2.5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Monat

Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, August), Modell WBalMo 15 3. Ergebnisse 12 Zufluss in m 3 /s 9 6 3 Diff_mvU (S-KW-V) 21 215 22 225 23 235 24 245 25 S-KW-V= Sümpfungswassereinleitungen (zur Trockenlegung der Tagebaue gehobenes Grundwasser) minus Kühlwasserverluste der Kraftwerke minus Versickerungsverluste im Grundwasserabsenkungsgebiet Zusätzlich den Nutzern/Nutzungen zur Verfügung stehendes Wasser Glob_ovU (S-KW-V)

15 3. Ergebnisse Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, August) 12 Zufluss in m 3 /s 9 6 Glob_ovU, Mittelwert Diff_mvU, Mittelwert Glob_ovU, 2 e Diff_mvU, 2 e Glob_ovU, 1 e Diff_mvU, 1 e 3 Diff_mvU (S-KW-V) Glob_ovU (S-KW-V) 21 215 22 225 23 235 24 245 25

3. Ergebnisse Zufluss Berlin über die Spree (Pegel Große Tränke / Spree, August) 8 Q min 6 Durchfluss in m 3 /s 4 2 Glob_ovU, Mittelwert Diff_mvU, Mittelwert Glob_ovU, 5 e Diff_mvU, 5 e Glob_ovU, 2 e Diff_mvU, 2 e 21 215 22 225 23 235 24 245 25

3. Ergebnisse Handlungsoption: Wasserüberleitungen zur Spree Berlin Kapazitäten (ÜL-Beginn): Oder-Spree- Kanal Oder-Spree= 3, m 3 /s (215) 6, m 3 /s (23) Brandenburg Überleitung Oder-Malxe Polen (Kürzel: OderBln) Oder-Malxe= 2, m 3 /s (215) (Kürzel: OderBB) Sachsen Überleitung Elbe-Spree Elbe-Spree= 3, m 3 /s (215) (Kürzel: ElbeSpree)

Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, Diff_mvU, August) 17.5 3. Ergebnisse 15. 12.5 Zufluss in m 3 /s 1. 7.5 Mittelwerte Basis ElbeSpree Oder BB 5. 2.5. 215 22 225 23 235 24 245 25

Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, Diff_mvU, August) 17.5 3. Ergebnisse 15. 12.5 Zufluss in m 3 /s 1. 7.5 Mittelwerte Basis ElbeSpree Oder BB 5. 2.5. 2 e Basis ElbeSpree Oder BB 215 22 225 23 235 24 245 25

Zufluss Berlin über die Spree (Pegel Große Tränke / Spree, Diff_mvU, August) 1. 3. Ergebnisse 7.5 Zufluss in m 3 /s 5. Mittelwerte Basis ElbeSpree Oder Bln 2.5. 215 22 225 23 235 24 245 25

Zufluss Berlin über die Spree (Pegel Große Tränke / Spree, Diff_mvU, August) 1. 3. Ergebnisse 7.5 Zufluss in m 3 /s 5. Mittelwerte Basis ElbeSpree Oder Bln 2.5 2 e Basis ElbeSpree Oder Bln. 215 22 225 23 235 24 245 25

3. Ergebnisse Betriebskosten für Wasserüberleitungen, Diff_mvU (in Klammern: Baukosten, 4 a, 3 %) 1.25 Betriebskosten [Millionen EURO/a] 1..75.5.25 Mittelwerte ElbeSpree (194 Mio. EURO) Oder BB (58 Mio. EURO) Oder Bln (3 Mio. EURO). 215 22 225 23 235 24 245 25

3. Ergebnisse Fehlmengen der Kraftwerke in Berlin (Maxima, 215) Fehlmenge [m 3 /s] 6 5 4 3 2 Diff_mvU Basis ElbeSpree Oder Bln 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Monat

3. Ergebnisse Fehlmengen der Kraftwerke in Berlin (Maxima, 215) Fehlmenge [m 3 /s] 6 5 4 3 2 Diff_mvU Basis ElbeSpree Oder Bln Glob_ovU Basis ElbeSpree Oder Bln 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Monat

3. Ergebnisse Zusatzkosten für Kraftwerke in Berlin Zusatzkosten, akkumuliert [Millionen EURO] 6 5 4 3 2 1 Diff_mvU Basis Elbe Spree Oder Bln 21 215 22 225 23 235 24 245 25

3. Ergebnisse Zusatzkosten für Kraftwerke in Berlin Zusatzkosten, akkumuliert [Millionen EURO] 6 5 4 3 2 1 Diff_mvU Basis Elbe Spree Oder Bln Glob_ovU Basis Elbe Spree Oder Bln 21 215 22 225 23 235 24 245 25

3. Ergebnisse Zusatzkosten für Kraftwerke in Berlin Zusatzkosten, akkumuliert [Millionen EURO] 6 5 4 3 2 1 Diff_mvU Basis Elbe Spree Oder Bln Glob_ovU Basis Elbe Spree Oder Bln 21 215 22 225 23 235 24 245 25 Elbewasser-ÜL: - kein Grenzgewässer - keine Wasserqualitätsprobleme - Möglichkeiten zur Zwischenspeicherung des übergeleiteten Wassers Oderwasser-ÜL: - Grenzgewässer - mögliche Wasserqualitätsprobleme - keine Möglichkeit zur Zwischenspeicherung des übergeleiteten Wassers

3. Ergebnisse Zusatzkosten für Kraftwerke in Berlin Zusatzkosten, akkumuliert [Millionen EURO] 12 1 8 6 4 2 Diff_mvU Basis Elbe Spree Oder Bln Glob_ovU Basis Elbe Spree Oder Bln Status 21 21 215 22 225 23 235 24 245 25

4. Zusammenfassung / Schlussfolgerung von den Ländern unternommenen Schritte zur Sicherung der Durchflüsse bei sinkenden Sümpfungswassereinleitungen (z. B. Nutzung von Tagebauseen als Speicher) waren und sind notwendig mögliche Auswirkungen des Klimawandels (z. B. Verringerung sommerlicher Abflüsse) stellen wasserwirtschaftliche Planungen vor neue Herausforderungen Trotz unterstelltem Rückgang des Wasserbedarfes großer Wassernutzer (z. B. Kühlwasserbedarf der Kraftwerke) in Niedrigwasserperioden Nutzungseinschränkungen zu erwarten große Feuchtgebiete (z. B. Spreewald) weisen wegen Verschlechterung klimatischer Wasserbilanz erhöhten Bedarf bei Zuflüssen auf - diese können bei Klimawandel nicht bereit gestellt werden Bereitstellung zusätzlicher Wassermengen (z. B. Wasserüberleitungen): Nutzungseinschränkungen werden teilweise erheblich reduziert, Wasserverfügbarkeit für Feuchtgebiete wird erhöht für gesamtes Einzugsgebiet ist Elbewasserüberleitung (trotz höchste Kosten) am Vorteilhaftesten Überleitung innerhalb Einzugsgebiet, keine Wasserqualitätsprobleme! Oderwasserüberleitung nach Berlin (über OSK, bei geringsten Kosten) hat nur eine begrenzte Bedeutung für Gesamtgebiet Überleitung aus fremden Einzugsgebiet (Grenzgewässer!), Wasserqualitätsprobleme beim Oderwasser!

Vielen Dank!