TransWind Das ökonomische Windkraftpotential Österreichs - ein partizipativer Modellierungsansatz Stefan Höltinger 1, Boris Salak 3, Thomas Schauppenlehner 3, Patrick Scherhaufer 2 und Johannes Schmidt 1 Universität für Bodenkultur, Wien Department für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften 1.) Institut für Nachhaltige Wirtschaftsentwicklung 2. )Institut für Wald-, Umwelt- und Ressourcenpolitik Department für Raum, Landschaft und Infrastruktur 3.) Institut für Landschaftsentwicklung, Erholungsund Naturschutzplanung 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien
Projektziele von TransWind Entwicklung eines konzeptionellen Ansatzes zur Erforschung der sozialen Akzeptanz bei Windenergieprojekten -> Gründe für Akzeptanz UND auch Nicht-Akzeptanz Entwicklung partizipativer Ansätze zur Visualisierung und Kommunikation von Windenergieprojekten Modellierung des ökonomischen Windenergiepotentials unter Berücksichtigung der sozialen Akzeptanz -> minimaler und maximaler Beitrag, den die Windkraft zur Energiewende leisten kann TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 2
Daten und Methoden (I) Partizipativer Ansatz zur Modellierung des Flächenpotentials? Fragebogen Flächenpotentiale Theoretisches Windpotential Stakeholder Workshops Kriterienkatalog Ausschlussflächen GIS-Analyse - Verschneidung der Ausschlussflächen Technisches Windpotential Flächenpotential min und max Variante -> Bandbreite des akzeptierbaren Flächenpotentials med Variante -> Experteneinschätzung und rechtlichen Rahmenbedingungen Ökonomisches Windpotential TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 3
Daten und Methoden (II) Österreichischer Windatlas* Geostatische Modellierung mit einer Auflösung von 100 x 100m Messdaten von Wetterstationen und Ertragsdaten von bestehenden Windanlagen Flächenpotentiale Theoretisches Windpotential Technisches Windpotential Ökonomisches Windpotential *Krenn, A., Winkelmeier, J., Tiefgraber, C., René Cattin, Stefan Müller, Heimo Truhetz, Markus Biberacher, Sabine Gadocha, (2011). Windatlas und Windpotentialstudie Österreich. Wien. TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 4
Daten und Methoden (III) Technisches Windenergiepotential Mindestabstand zwischen zwei Windrädern Flächenpotentiale Theoretisches Windpotential 5 x Rotordurchmesser Technisches Windpotential Spezifischer Energieertrag Leistung (3 MW) Rotordurchmesser (100m) Nabenhöhe (130m) Ökonomisches Windpotential TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 5
Daten und Methoden (IV) Ökonomisches Windenergiepotential Stromgestehungskosten EUR/MWh für alle Standorte Gesamtinvestitionskosten und die Summe der abgezinsten jährlichen Betriebskosten durch die Summe der jährlichen Energieerträge Flächenpotentiale Theoretisches Windpotential Investitionskosten a, b Euro/KW 1600-1900 Wartungs- und Betriebskosten a, c, d Euro/MWh/Jahr 16-32 Anlagen Lebensdauer b, d Jahre 20 Diskontierungsrate b, c, d % 5 Technisches Windpotential a.) Hantsch et al., 2009; b.) Falkenberg et al., 2014; c.) Rehfeldt et al., 2013; d.) Kost et al., 2013 Aus den Stromgestehungskosten aller Standorte werden die Angebotskurven für die drei Flächenvarianten abgeleitet Ökonomisches Windpotential TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 6
Ergebnisse Flächenpotentiale (I) Minimales Flächenpotential Variante Fläche (km²) Anteil min 74 0,1% med 2285 2,7% max 3305 3,1% TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 7
Ergebnisse Flächenpotentiale (II) Mittleres Flächenpotential Variante Fläche (km²) Anteil min 74 0,1% med 2285 2,7% max 3305 3,1% TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 8
Ergebnisse Flächenpotential (III) Maximales Flächenpotential Variante Fläche (km²) Anteil min 74 0,1% med 2285 2,7% max 3305 3,1% TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 9
16 % 14 % Ergebnisse Flächenpotential (IV) Flächenpotentiale der Bundesländer (Anteil an der jeweiligen Gesamtfläche) 13,9 min med max 12 % 10 % 8 % 6 % 4 % 2 % 0 % 10,3 7,8 6,6 3,1 2,8 3,1 2,7 1,8 1,3 1,3 1,4 0,35 0,31 0,6 0,2 0,5 0,1 0,3 0,09 3,9 TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 10
TWh Szenarien 2030 - Endenergieverbrauch und Windproduktion 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Szenarien - Endenergienachfrage (Strom) Szenarien - Windenergieproduktion EU Referenzszenario - Endenergienachfrage (Strom) EU Referenzszenario - Windenergieproduktion Endenergienachfrage -Strom (2000-2012) Windenergieproduktion (2000-2012) 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 * Capros et al. (2013). EU Energy, Transport and GHG Emission Trends to 2050 (Reference Scenario 2013) Endenergienachfrage Strom 80,5 TWh (Steigerung um 1,5 % p.a.) 68,0 TWh (EU Referenzszenario*) 61,5 TWh (Stabilisierung auf Level 2012) Windenergieproduktion ❶ 16,1 TWh 20% Windenergieanteil bei einer Steigerung der Endenergienachfrage um 1,5 % p.a. ❷ 13,4 TWh "EU Referenzszenario* ❸ 6,2 TWh 2020 Zielvorgabe des Ökostromgesetz 2012 (entspricht ca. 10% Windenergieanteil) TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 11
Ergebnisse Ökonomisches Potential Angebotskurven für die drei Flächenpotentiale (min, med, max) Windenergieproduktion ❶ 16,1 TWh 20% Windenergieanteil bei einer Steigerung der Endenergienachfrage um 1,5 % p.a. ❷ 13,4 TWh "EU Referenzszenario* ❸ 6,2 TWh 2020 Zielvorgabe des Ökostromgesetz 2012 (entspricht ca. 10% Windenergieanteil) ❸ ❷ ❶ TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 12
Minimales Flächenpotential => nur 5,9 TWh möglich Ergebnisse Standorte (I) TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 13
Mittleres Flächenpotential 6,2 TWh = 10% Windenergieanteil bei Stabilisierung des Endenergieverbrauchs Ergebnisse Standorte (II) TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 14
Ergebnisse Standorte (III) Mittleres Flächenpotential 16,1 TWh = 20% Windenergieanteil bei einer Endenergienachfrage von 80,5 TWh (Zunahme um 1,5% p.a.) TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 15
Maximales Flächenpotential 6,2 TWh = 10% Windenergieanteil bei Stabilisierung des Endenergieverbrauchs Ergebnisse Standorte (IV) TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 16
Ergebnisse Standorte (V) Maximales Flächenpotential 16,1 TWh = 20% Windenergieanteil bei einer Endenergienachfrage von 80,5 TWh (Zunahme um 1,5% p.a.) TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 17
Zusammenfassung und Empfehlungen Große Bandbreite für das sozial akzeptierbare Flächenpotential Minimales Flächenpotential Ziele laut Ökostromgesetz 2012 für 2020 können knapp nicht erreicht werden Mittleres und maximales Flächenpotential bieten ausreichend geeignete Standorte für ambitionierte Windenergieziele (> 20 % Anteil) Das ökonomischen Windenergiepotentials wird maßgeblich von den Flächenpotentialen beeinflusst Maßnahmen zur Förderung der Windenergie sollten in Abstimmung mit den festgelegten Eignungszonen getroffen werden TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 18
Danke für Ihr Interesse Stefan Höltinger, Boris Salak, Thomas Schauppenlehner, Patrick Scherhaufer und Johannes Schmidt www.transwind.boku.ac.at TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 19
APPENDIX TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 20
Stakeholdergruppe TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 21
Flächenpotential - Ausschlussflächen Beispiel Natura2000 und Important Birdareas TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 22
Flächenpotential - Kriterien TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 23
Häufigkeit Theoretisches Potential Häufigkeitsverteilung Energieertrag wird von der Häufigkeitsverteilung der jährlichen Windgeschwindigkeit bestimmt nicht von den mittleren jährliche Windgeschwindigkeit 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 A=6; k=2 -> 3.060 MWh/a A=6; k=2,4 -> 2.750 MWh/a A=5,8; k=1,4 -> 3.530 MWh/a 0 5 10 15 20 25 30 Windgeschwindigkeit (m/s) Gegenüberstellung von 3 Weibullverteilungen mit einer mittleren Windgeschwindigkeit von 5,3 m/s. Differenz im Energieertrag bis zu 30% TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 24
Leistung (kw) Technisches Windpotential Spezifische Erträge je nach Windanlagentyp Anlage A Anlage B Nennleistung (MW) 2,0 MW 3,3 MW Rotordurchmesser (m) 80 m 105 m Nabenhöhe(m) 100 100 Volllaststunden (h) 1.490 1.590 Energieertrag (MWh) 2.980 5.250 (A=6, k=2, v= 5,3m/s, Luftdichte= 1,164 kg/m³, cut-in 3m/s, cut-off 25m/s) 3000 Anlage B 2000 Anlage A 1000 0 0 5 10 15 20 25 30 Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe (m/s) TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 25
Trends und Szenarien Quelle: Berkhout, V., Linke, Katrin, Neuscha fer, Moritz, Pfaffel, Sebastian, Rafik, Khalid, Rohrig, Kurt, Rothkegel, Renate, Zieße, Mark, Faulstich, Stefan, Hahn, Berthold, Go rg, Philip, Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), Kassel. (2014). Windenergiereport Deutschland 2013. Stuttgart: Fraunhofer Verlag. TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 26
Trends - Endenergieverbrauch Steigender Stromverbrauch für Kühlen und Heizen (Klimaanlagen und Wärmepumpen Steigende Anzahl an Elektrogeräten im Haushalt Elektromobilität TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 27
Trends Stromproduktion 2050 (1) (1) EC (2013): EU Energy, Transport and GHG emissions - Trends to 2050 - Reference Scenario 2013 TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 28
Ergebnisse Flächenpotential (IV) Ausgewiesene Eignungsflächen der Bundesländer TRANSWIND 16. Österreichischer Klimatag 30.04.2015 Wien 29