Klimafolgen: Handlungsfeld Energiewirtschaft

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

Von der Roh- und Brennstoffversorgung bis zur Energiewandlung und -verteilung: Die gesamte Prozesskette der Energiewirtschaft ist vom Klimawandel betroffen. Durch ihn kann die Kraftwerksleistung eingeschränkt und Infrastruktur beschädigt werden. Vor allem die konventionelle Energieversorgung mit ihrer zentralisierten Stromerzeugung ist gefährdet. Zudem beeinflusst das Klima die Energienachfrage.

Inhaltsverzeichnis

 

Wasserverfügbarkeit und Hitze

In Folge des Klimawandels wird erwartet, dass die Niederschläge im Sommer abnehmen, im Winter hingegen zunehmen. Zusätzlich ist vor allem im Winter mit häufigeren Starkregenereignissen zu rechnen. Gleichzeitig wird die Temperatur in Deutschland steigen. Diese Veränderungen wirken sich insbesondere auf die Verfügbarkeit von Wasser aus.

Bei hohen Temperaturen und geringen Niederschlägen kann es thermischen Kraftwerken, wie Kohle-, Erdgas- und Kernkraftwerken, an Kühlwasser mangeln. Kühlwasser ist für die Elektrizitätserzeugung in thermischen Kraftwerken unerlässlich, wenn keine anderen Kühlsysteme, zum Beispiel Luftkühlung, zur Verfügung stehen. Entnommen wird das Kühlwasser meist aus Fließgewässern, in die es anschließend erwärmt wieder eingeleitet wird.

Lange Hitzeperioden schränken die Verfügbarkeit von Kühlwasser ein, da sich die Wassermenge infolge von Niedrigwasser verringert und sich mit steigenden Lufttemperaturen auch die Fließgewässer erwärmen. Da wärmeres Wasser einen geringeren Kühlungseffekt hat, werden größere Wassermengen für die Kühlung benötigt. Werden wasserrechtlich und/oder sicherheitstechnisch bedeutende Schwellenwerte erreicht, darf erwärmtes Flusswasser nicht mehr als Kühlwasser genutzt werden. Auch die Rückleitung von Kühlwasser in erwärmte Fließgewässer ist problematisch für Flussökosysteme und daher rechtlich limitiert. In extremen Fällen müssen thermische Kraftwerke abgeschaltet werden.

Niedrigwasser in Flüssen mindert die Leistung von Wasserkraftwerken. Zusätzlich schränkt es die Binnenschifffahrt ein und erschwert auf diese Weise den Transport von Energieträgern, beispielsweise Kohle für thermische Kraftwerke. Das kann zu Engpässen in der Brennstoffversorgung führen. Die Wirkungsgrade von Luftkühlungen der thermischen Kraftwerke und Gasturbinen werden durch Hitze vermindert. Sommerlich hohe Temperaturen können neben der Energieproduktion auch die Energieverteilung durch Schäden an Erdkabeln und Übertragungsverlusten bei Freileitungen einschränken. All diese Faktoren können in langen Hitzeperioden zu einem Engpass in der Energieversorgung führen. Dabei ist die konventionelle Energieversorgung durch ihre zentralisierte Stromerzeugung in Großkraftwerken besonders gefährdet. Der Ausfall von einer oder mehrerer dieser Anlagen kann die Energieversorgung schwer belasten.

Der Klimawandel kann den Wasserstand und die Fließkraft in Gewässern auch zeitweilig erhöhen. In milden Wintern, wenn Niederschlag weniger in Form von Schnee gespeichert wird und stattdessen direkt als Regenwasser abfließt, kann die größere Fließgeschwindigkeit die Leistung von Wasserkraftwerken erhöhen.

 

Extremwetterereignisse

Die Häufigkeit und Intensität von Extremwetterereignissen, hierzu zählen Hochwasser, Starkniederschläge, Stürme, Hagel und Gewitter, kann sich durch den Klimawandel verändern. Bereits bei einmaligem Auftritt können Extremwetterereignisse sehr große Schäden an der Energieinfrastruktur verursachen. Stürme und Blitzeinschläge, aber auch hohe Schneelasten (wie im Münsterland 2005) können Energieumwandlungsanlagen und Leitungsnetze beschädigen und damit die Elektrizitätsübertragung und -verteilung gefährden. Seit den 1970er Jahren haben derartige Versorgungsausfälle zugenommen. Mit steigender Temperatur sinken die Wirkungsgrade der Photovoltaik-Module, die auch durch Hagel oder Sturm beschädigt werden können. Starke Stürme können dazu führen, dass Windenergieanlagen abgeschaltet werden müssen, die Zugänglichkeit von Offshore-Windenergieanlagen eingeschränkt wird sowie On- und Offshore-Windenergieanlagen beschädigt werden. Bei langanhaltenden Flauten hingegen, beispielsweise während stabiler Hochdruckwetterlagen, können Windenergieanlagen keinen Strom produzieren. Die Produktivität von Photovoltaikanlagen wird durch Schneedecken beeinträchtigt.

Darüber hinaus beeinflussen Starkniederschläge und Hochwasser den Betrieb von Anlagen zur Roh- und Brennstoffgewinnung, zum Beispiel Erdöl, Erdgas, Stein- und Braunkohle. Gleichzeitig schränkt Hochwasser den Transport von Energieträgern mittels Binnenschifffahrt und auf den parallel zu den Flüssen geführten Bahntrassen und Straßen ein, was Engpässe bei der Brennstoffversorgung von thermischen Kraftwerken zur Folge haben kann. Hochwasser kann Kraftwerke durch Überschwemmung, inklusive Einschluss, und Aufschwemmung von Anlagen direkt bedrohen. Auch die Stromproduktion von Laufwasserkraftwerken kann bei Hochwasser durch hohe Pegelstände beeinträchtigt werden, wenn die notwendige Fallhöhe an den Staustufen vermindert ist. Hochwasser stellt zudem ein potenzielles Risiko für Umspannanlagen, Trafostationen und andere Netzbestandteile dar: Kabeltrassen können freigespült, Masten beschädigt oder Mastfundamente unterspült werden. Auch das Gas- und Fernwärmenetz kann von Hochwasser betroffen sein, zum Beispiel durch Überflutung von Umformerstationen oder Gasdruckregelanlagen. Neben der öffentlichen Energieversorgung können auch Energieumwandlungs- und Heizungsanlagen von Privathaushalten durch Hochwasser beeinträchtigt sein. Es kann zu Schäden an Heizkesseln oder Leitungen kommen. Überschwemmungen der elektrischen Komponenten von Photovoltaikanlagen können zu Kurzschlüssen und damit Schäden an den Modulen führen.

Auch die Produktionsflächen von Biomasse (siehe auch Klimafolgen in der Forst- und Landwirtschaft) kann Hochwasser stark schädigen. Hitze, Trockenheit, Hagel- und Starkniederschläge sind weitere Witterungsbedingungen, die deren Ertrag beeinflussen. Mögliche Auswirkungen können neben Versorgungsengpässen auch Energiepreissteigerungen sein.

 

Energienachfrage

Infolge von höheren Temperaturen steigt der Kühlungsbedarf in Haushalten und Produktionsstätten, aber auch beim Transport und der Lagerung von Gütern und Waren. Der damit verbundene Anstieg der Elektrizitätsnachfrage kann besonders in Zeiten eingeschränkter Produktionsmöglichkeiten, also während langer Hitzeperioden, zu Engpässen führen. Wärmere Winter hingegen können den Wärmebedarf reduzieren.

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Quellen