Handlungsfeld Energiewirtschaft

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Der Klimwandel beeinflusst die gesamte Prozesskette der Energiewirtschaft.
Quelle: Stefan Flach/photocase.com

Der Klimawandel wirkt sich sehr unterschiedlich auf die verschiedenen Bereiche der Natur und Gesellschaft aus. Auch die daraus resultierenden Anpassungsmaßnahmen unterscheiden sich. Mehr zu den Auswirkungen auf die Energiewirtschaft und möglichen Anpassungsoptionen lesen Sie hier.

Klimafolgen

Inhaltsverzeichnis

 

Bedarf an Kühlenergie

Infolge höherer Temperaturen steigt der Kühlungsbedarf in Gebäuden und Produktionsstätten, aber auch bei Transport und Lagerung von Gütern und Waren. Sofern die Kühlung durch Klimaanlagen erfolgt, ist damit eine stärkere Nachfrage nach Strom verbunden.

Im Zeitraum von 2008 bis 2016 wurde bei der Raumkühlung ein Anstieg des Endenergieverbrauchs von knapp 36 Prozent beobachtet. Die zukünftige Entwicklung des Kühlenergiebedarfs hängt vor allem von der Art der Kühlsysteme ab. Während aktive Kühlsysteme wie Klimaanlagen zum Energieverbrauch beitragen, bieten passive Kühlmaßnahmen wie Lüftungskühlung oder Sonnenschutzsysteme Energieeinsparpotenziale. Grundsätzlich ist aber von einem Anstieg der Anzahl an Klimaanlagen und einem damit verbundenen höheren Strombedarf auszugehen.

Engpässe in der Energiebereitstellung in Deutschland aufgrund des höheren Kühlenergiebedarfs sind nicht zu erwarten. Dies liegt vor allem daran, dass der Anteil an Kühlenergie in Relation zum Gesamtenergiebedarf relativ klein ist.

 

Mangelndes Kühlwasser für thermische Kraftwerke

Thermische Kraftwerke wie Kohle-, Kern-, Gas- und Dampfkraftwerke benötigen für die Stromerzeugung Kühlwasser. Im Brennvorgang werden nur etwa 40 Prozent der Energie in Strom umgewandelt. Die restliche Energie wird in Wärme umgewandelt, die entweder an die Luft oder ins Wasser abgegeben wird. Das Kühlwasser wird meist aus Fließgewässern entnommen, in die es anschließend erwärmt wieder eingeleitet wird. Bei tiefen Wasserständen und hohen Wassertemperaturen kann es vorkommen, dass die Stromproduktion der Kraftwerke gedrosselt oder zeitweise eingestellt wird.

Niedrige Wasserstände können die Verfügbarkeit von Kühlwasser einschränken und den Wirkungsgrad von Kraftwerken verschlechtern. Bei hohen Gewässertemperaturen und niedrigen Wasserständen kann die Kühlwasser-Entnahme und -Einleitung in die Gewässer aufgrund von Umweltvorschriften eingeschränkt werden.

Trockenperioden und Hitze haben in der Vergangenheit vermehrt zu einem Mangel an Kühlwasser geführt. So mussten aufgrund der ⁠Hitzewelle⁠ im Sommer 2018 mehrere Kraftwerke ihre Leistungen drosseln. Eine Gefährdung der deutschen Stromversorgung durch die Drosselung einzelner Kraftwerke ist jedoch nicht ersichtlich.

Indikator⁠ aus dem ⁠Monitoring⁠ zur ⁠DAS⁠: Umgebungstemperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraft

 

Unterbrechung der regionalen Lieferketten für fossile Energieträger

Für die fossilen Energieträger Stein- und Braunkohle sowie Erdöl und Erdgas ist die Anlieferung des jeweiligen Primärmaterials Voraussetzung für eine verlässliche Stromerzeugung. Der Transport erfolgt entweder über Straßen, Schienen oder Wasserstraßen oder über Pipelines. Lieferausfälle treffen vor allem die Energiegewinnung aus Gas und Kohle.  

Die Lieferketten für fossile Energieträger können unterbrochen werden, wenn aufgrund von Stürmen, ⁠Starkregen⁠- oder Hochwasserereignissen der Transport über Schienen, Straßen und Binnenschifffahrtsstraßen eingeschränkt ist. Gas- und Ölleitungen, die unterirdisch verlaufen, sind von klimatischen Einflüssen selten betroffen. Niedrigwasserereignisse können zudem die Schiffbarkeit der Binnenschifffahrtsstraßen einschränken, wodurch der Transport von Energieträgern wie Erdöl und Kohle beeinflusst wird. Der Transport von Steinkohle über Binnenschifffahrtsstraßen wurde bereits im Sommer 2015 durch langanhaltendes Niedrigwasser beeinträchtigt. Um Versorgungsengpässe zu vermeiden, waren teilweise Verlagerungen vom Binnenschiff auf die Schiene notwendig.

 

Fehlende Zuverlässigkeit der Energieversorgung

Einschränkungen in der Energieversorgung ergeben sich insbesondere durch Unterbrechungen der Stromversorgung über Verteil- und Übertragungsnetze. Diese können auftreten, wenn die Netzinfrastruktur durch ⁠Starkregen⁠, Hochwasser oder Stürme beschädigt wird. Hohe Temperaturen verschlechtern zudem die Übertragungskapazität von Hochspannungsleitungen. Trockenheit im Erdreich kann bei Erdkabeln dazu führen, dass die Wärme nicht abströmen kann und sich die Energieverteilung staut.

Neben Unterbrechungen können auch Netzschwankungen der Verteil- und Übertragungsnetze die Zuverlässigkeit der Energieversorgung beeinflussen. Netzschwankungen ergeben sich vor allem durch Änderungen der Erträge von Wind- und Photovoltaikanlagen.

Indikator⁠ aus dem ⁠Monitoring⁠ zur ⁠DAS⁠: Wetterbedingte Unterbrechung der Stromversorgung

 

Weitere Klimawirkungen

Bedarf an Heizenergie: Der Bedarf an Heizenergie wird sich reduzieren. Vereinzelt können jedoch auch in Zukunft kalte Winter und damit Zeiträume mit höherem Heizenergiebedarf auftreten.

Ertragsminderung/-zunahme bei Photovoltaikanlagen und bei Windenergieanlagen an Land und auf See: Änderungen der Erträge sind derzeit nur in geringem Maße zu erwarten. Der Ertrag von Photovoltaikanlagen wird vor allem durch hohe Temperaturen beeinflusst, bei Windenergieanlagen sind es zu hohe Windgeschwindigkeiten.

Fehlende Zuverlässigkeit der Energieversorgung: Extreme Wetterereignisse können Unterbrechungen und Netzschwankungen in der Energieversorgung bedingen und dadurch die Zuverlässigkeit der Energieversorgung beeinträchtigen.

Anpassung

Energiewende

Die konventionelle Energieversorgung ist bislang durch eine zentralisierte Stromversorgung in thermischen Großkraftwerken geprägt. Mit der Änderung des Atomgesetzes 2011 und Kohleausstiegsgesetz 2020 werden die energetische Nutzung der Kernenergie im Jahr 2022 bzw. die von Stein- und Braunkohle spätestens im Jahr 2038 beendet.

Mit dem langfristigen Übergang der Energiebasis hin zu erneuerbaren Energien, allen voran Windenergie und Photovoltaik, ist eine stärkere Dezentralisierung der Energieversorgung verbunden. Damit wird sie resilienter gegenüber einzelnen Ausfällen und lokal begrenzten Ereignissen.

Indikator⁠ aus dem ⁠Monitoring⁠ zur ⁠DAS⁠: Diversifizierung Energie, Möglichkeiten der Stromspeicherung

Maßnahmen zur Senkung des Kühlenergiebedarfs

Durch höhere Temperaturen steigt der Kühlungsbedarf insbesondere in den Sommermonaten. Daher sind Energiesparmaßnahmen notwendig, die die Nachfrage senken. Dies gilt es vor allem bei Gebäudekonzepten und in der Stadtplanung zu berücksichtigen. Beispielsweise können Gebäudedämmung, Verschattungselemente, Dach- und Fassadenbegrünung sowie städtische Grünflächen den Kühlungsbedarf deutlich senken. Außerdem kann die Energieeffizienz bei technischen Geräten erhöht werden.

Maßnahmen in Bezug auf mangelndes Kühlwasser für thermische Kraftwerke

Um Mangelsituationen vorzubeugen, kann der Kühlwasserbedarf für thermische Kraftwerke u. a. mithilfe technischer Maßnahmen verringert werden. Kreislaufkühlsysteme können den Wasserbedarf von thermischen Kraftwerken deutlich reduzieren. Neben dem zunehmenden Einsatz wassersparender Technologien spielt die technische Optimierung der Wärmekraftwerke eine wichtige Rolle für die Wassereffizienz. In den vergangenen Jahrzehnten konnten die Wirkungsgrade von Kraftwerken mit fossilen Energieträgern beträchtlich gesteigert werden. Als Folge dieser Entwicklungen nahm die Wassereffizienz kontinuierlich zu. Gleichzeitig tragen Kernkraftwerke und Steinkohlekraftwerke einen geringeren Anteil zur Stromerzeugung bei, sodass derzeit noch nicht vollständig absehbar ist, welche Bedeutung zukünftig einer wassersparenden Kühlwassernutzung zukommt.

Indikator⁠ aus dem ⁠Monitoring⁠ zur ⁠DAS⁠: Wassereffizienz thermischer Kraftwerke

Maßnahmen zur Sicherstellung der regionalen Lieferketten für fossile Energieträger

Wenn die Nutzung von Wasserwegen für den Transport von Brennstoffen für konventionelle Kraftwerke aufgrund von Hoch- oder Niedrigwasser eingeschränkt oder unterbrochen ist, sollten alternative Versorgungs- und Transportwege zur Verfügung stehen. Eine Flexibilisierung von Logistik- und Verkehrskonzepten sowie der Aus- und Neubau von lokalen Vorratsspeichern sind Möglichkeiten, sich wirksam anzupassen.

Maßnahmen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Energieversorgung

Mögliche Extremwetterereignisse wie Hochwasser, Stürme und Gewitter, die zu einer Beschädigung der Netze führen können, sollten bei der Standortauswahl von Netzbestandteilen wie Freilandleitungen und Umspannanlagen berücksichtigt werden. Sowohl zu hohen Schneelasten als auch einer Überlastung der Netze bei extremen Temperaturen kann technisch vorgebeugt werden: Neben einem Freileitungs-⁠Monitoring⁠, beziehungsweise einem Temperaturmonitoring, bieten Hochtemperaturseile eine Möglichkeit, um die Gefahr einer zu hohen Übertragungsleistung zu verringern. Heizdrähte oder PEDT (pulse electro-thermal de-icing) können Leitungen als Schutz vor Vereisung erhitzen.