Energiewende

„Jetzt oder nie“! So lautet die Botschaft des Weltklimaberichts (IPCC Report). Will man die globale Erderwärmung auf maximal 1,5 Grad im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter eindämmen, muss der Ausstoß der Treibhausgase bis 2030 um 43 Prozent reduziert werden. Da Emissionen aus dem Energiesektor weltweit zwei Drittel des Gesamtausstoßes ausmachen, ist die Energiewende eine der wichtigsten Aufgaben. Und vermutlich eine der größten. Die Strategien dafür sind bekannt: aus fossilen Brennstoffen aussteigen, erneuerbare Energiequellen ausbauen und Energie sparen.

Europäisches Gasdilemma

Schon mit dem globalen Ausstieg aus fossilen Energieträgern ist es nicht weit her. Mit einem Anteil von 31 Prozent war Kohle laut Enerdata 2020 nach wie vor der meist genutzte Energieträger in der G20, gefolgt von Erdöl und Erdgas. Nach der russischen Invasion in die Ukraine möchte die Europäische Union jetzt die Abkehr von diesen fossilen Energieträgern beschleunigen: Schließlich importiert sie mehr als 40 Prozent ihres Gas-, 27 Prozent des Öl- und 46 Prozent des Kohlebedarfs aus Russland. 99 Milliarden Euro zahlte die EU 2021 dafür, heißt es seitens der Europäischen Kommission. Der Ausstieg aus Öl soll so rasch wie möglich stattfinden; den Import von russischem Gas möchte die EU bis 2027 auf null senken. Schon bis Ende 2022 soll die Einfuhr um zwei Drittel reduziert werden. Dafür erhöht die EU die Importe von Erdgas aus nicht-russischen Quellen über Pipelines oder in flüssiger Form (Liquefied Natural Gas, LNG). 50 Milliarden Kubikmeter sollen es werden. Damit würde der LNG-Anteil der EU an der weltweiten Versorgung von 15 Prozent auf fast ein Viertel steigen, errechnete die Financial Times. Allerdings ist der Großteil des LNG-Angebots vertraglich asiatischen Ländern zugesichert. Außerdem fehlt es Europa an der Infrastruktur für den Import und die Verteilung des Gases. Dieses muss für den Transport auf Schiffen verflüssigt und am Ankunftsort wieder in Gas umgewandelt werden. Nur 37 LNG-Terminals stehen dafür in Europa bereit. Deren Ausbau ist zwar vorgesehen, geht aber nicht von heute auf morgen.

Rascher können spezielle Schiffe angemietet werden, die in Küstennähe den flüssigen Brennstoff in Gas umwandeln. Litauen hat 2014 so ein schwimmendes LNG-Terminal in Betrieb genommen, Estland und Finnland wollen im Herbst soweit sein. Neben dem Ausbau der LNG-Importe möchte die EU die nationalen Speicher bis zum Winter auf 80 Prozent der Maximalkapazität füllen. Das lasse sich heuer aber laut Berechnungen des Jülicher Instituts für Techno-ökonomische Systemanalyse nur erreichen, wenn der Industrie monatelang das Gas abgedreht wird.

Ganz besonders in der Bredouille steckt Österreich

80 Prozent des Gases und 24 Prozent des Öls bezog Österreich 2021 laut Statistik Austria aus Russland. Dieser Abhängigkeit werden wir nicht kurzfristig entkommen können: Denn 90 Terrawattstunden (TWh) und damit 22 Prozent des Energieverbrauchs werden in Österreich mit Gas gedeckt. 40 Prozent werden in der Industrie bei der Papier-, der Eisen- und Stahlerzeugung oder in der Chemie- und Petrochemieindustrie eingesetzt. Rund 20 Prozent verbrauchen private Haushalten beim Heizen. Zudem laufen städtische Fernwärmeanlagen mit Gas. Um diese Versorgung aufrecht zu erhalten, könnten kurzfristig zusätzliche Gaslieferungen aus Norwegen herhalten. Zudem verfügt Österreich über Gasreserven von etwa 14 TWh. Laut E-Control entspricht das dem ungefähren Bedarf eines verbrauchsstarken Wintermonats.

Bis 2027 könnte sich Österreich vom russischen Gas lösen, zeigt eine Studie der Österreichischen Energieagentur (AEA) im Auftrag des Klimaschutzministeriums. Vorausgesetzt, der Gasverbrauch werde um ein Viertel gesenkt, Importe aus anderen Staaten verdreifacht und die Eigenproduktion von Biogas und grünem Wasserstoff ausgebaut. Langfristig auf LNG zu setzen sei hingegen keine Option, verzögere es doch den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen nur. „Wir sollten diese Krisensituation zum Anlass nehmen, noch schneller in erneuerbare Energien zu investieren und Sofortmaßnahmen zu setzen, um den Gasverbrauch so gering wie möglich zu halten“, empfiehlt DI Günter Pauritsch, Head of Center Energy Economics & Infrastructure bei der AEA.

Stellschraube erneuerbare Energien

Gebraucht werden die erneuerbaren Energien insbesondere zur Herstellung von grünem Strom. „Die Stromversorgung ist für die Umgestaltung des Energie- und Wirtschaftssystems wichtig“, erklärt Pauritsch. Zwar macht elektrische Energie heute nur etwa 27 Prozent des Endenergieverbrauchs in der EU aus, dieser wird aber stark steigen: „Der Grund dafür ist ein massiver Trend hin zu Elektrifizierung und Digitalisierung. In vielen Fällen sind strombasierte Technologien am effizientesten.“

Im Jahr 2030 sollen in der EU Sonnen-, Wind-, Wasserkraft und Biomasse 40 Prozent zum Energiemix beitragen. Davon sind wir weit entfernt. Zwar haben erneuerbare Energien 2020 die fossilen Energieträger mit einem Anteil von 38 Prozent am europäischen Strommix erstmals überholt. Im Bruttoendenergieverbrauch lag der durchschnittliche Anteil von Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft in der EU aber bei gerade einmal 22,1 Prozent. Damit ist die Nutzung erneuerbarer Energien in allen 27 Mitgliedstaaten gegenüber dem Vorjahr gestiegen. Allerdings hat sich der durchschnittliche Anteil seit 2004 nur um rund 13 Prozent erhöht. Die großen Sprünge bei den Erneuerbaren werden nicht in Europa gemacht, wie die Renewable Capacity Statistics 2022 der International Renewable Energy Agency (IRENA) zeigt, sondern in Asien, wo im Jahr 2021 rund 60 Prozent der Kapazitäten zugebaut wurden. 

Mit 36,5 Prozent erneuerbaren Energien steht Österreich gut da und möchte die Quellen im Rahmen des Erneuerbaren-Ausbau-Gesetzes (EAG) weiter ausbauen. Dafür sollen allein 2021 rund 300 Millionen Euro in die Förderung von Photovoltaik, Wasser- und Windkraft sowie Biomasse fließen. Zudem können sich Personen neuerdings in Erneuerbare-Energie-Gemeinschaften (EEG) zusammenschließen und über Grundstücksgrenzen hinweg Energie produzieren, speichern, verbrauchen und verkaufen. Mit diesen Maßnahmen sollen bis 2030 weitere 27 TWh aus erneuerbaren Energieträgern hinzukommen. Dann sollen sie bilanziell 100 Prozent des heimischen Strombedarfs abdecken. „Das heißt, dass im gesamten Jahr 2030 so viel elektrische Energie aus Erneuerbaren erzeugt werden soll wie 2030 verbraucht wird“, erklärt Pauritsch. Im Winter oder an windstillen Tagen ist Österreich weiterhin auf Gaskraftwerke angewiesen. 7,5 Milliarden KWh Strom im Wert von 700 Millionen Euro wurden 2021 importiert, um Blackouts zu vermeiden.

Die Krux mit der Speicherung

Strom kann nämlich nicht gespeichert werden. Es sei denn, man wandelt ihn beispielsweise zu chemischer Energie in Lithium-Ionen-Batterien um. Als Großspeicher eignen sich diese aber nicht. Eine andere Möglichkeit ist die Lagerung in einem Pumpspeicherkraftwerk. Dabei wird bei hohem Stromangebot Wasser aus Flüssen in einen Stausee gepumpt. Wenn der Energiebedarf am höchsten ist, wird ein Teil abgelassen und Strom erzeugt. Pumpspeicherkraftwerke machen mehr als 94 Prozent der weltweiten Großspeicher aus. Allerdings können sie Netzschwankungen nur etwa eine Woche überbrücken. Daher forscht die ganze Welt an alternativen Speichertechnologien: So haben etwa AVL, Energie Steiermark, Grazer Energieagentur, Saubermacher und Smart Power aus alten E-Auto-Batterien einen Großspeicher entwickelt.

Das Schweizer Unternehmen Energy Vault wiederum will die Energie in Betonblöcken speichern, die langsam abgesenkt werden und so Strom erzeugen. Ob die Überbrückung der Wintermonate mit diesen Methoden gelingt, ist fraglich. Vielversprechender sind reversible Power-to-Gas (PtG)-Anlagen, die bei ausreichend Wind und Sonne grünen Strom zu Wasserstoff umwandeln. Wird der Strom knapp, wandeln sie wiederum Wasserstoff zu elektrischer Energie um. Doch diese Technologien sind noch zu teuer, um flächendeckend eingesetzt zu werden.

In Sachen Speichertechnologie sind viele Fragen offen. In einem anderen Bereich liegt die Antwort auf dem Tisch: „Oftmals wird diskutiert, ob wir mit Erneuerbaren so viel Strom aufbringen können, wie wir in Zukunft brauchen“, meint Pauritsch. „Ja, wir haben die Potenziale.“

Umrüstung des Wärmebereichs

„In der öffentlichen Diskussion liegt ein starker Fokus auf Strom, wenn von erneuerbaren Energien die Rede ist“, meint Günter Pauritsch. Dabei werden EU-weit etwa 50 Prozent des Endenergiebedarfs in Form von Wärme und Kälte benötigt, zeigt das EU-Projekt Heat Roadmap Europe 4 (HRE4). Der größte Teil davon wird für Raumheizung und industrielle Prozesse aufgewendet. Beides ist nach wie vor von fossilen Energieträgern abhängig. Auch in Österreich liegt Erdgas laut Nutzenergieanalyse 2019 (letztverfügbare Zahlen) mit insgesamt 51 TWh an erster Stelle. Biomasse, Solar- oder Geothermie bringen 41 TWh auf. Zusätzlich steckt in Stromheizungen (23 TWh) und Fernwärme (20 TWh) mit 75 beziehungsweise 50 Prozent ein hoher Anteil an Erneuerbaren. Insgesamt muss dieser Prozentsatz steigen – auch den Kosten zuliebe. Drei Milliarden Euro jährlich könnte die Energiewende allein im Heizbereich einsparen, ergab eine Studie der Energy Economics Group der TU Wien. Alternativen zur Gasheizung, die in 23 Prozent aller Haushalte stehen, sind vorhanden. Wärmepumpen etwa wandeln Umweltenergie wie Luft, Wasser oder Erde optimalerweise in viermal so viel Nutzwärme um. Allerdings brauchen sie dafür (grünen) Strom. Ohne elektrische Energie kommen Holzenergie-Anlagen wie Pelletheizungen aus, die 17 Prozent der Heizungen ausmachen. Nach Ansicht der Studienautoren soll sich dieser Anteil bis 2050 mehr als verdoppeln.

Insgesamt liefert Biomasse, zu der diese Holzenergie-Anlagen zählen, bereits 65,76 TWh. Mit 61,15 TWh entfällt der Großteil auf den Wärmebereich. Insgesamt stuft die Österreichische Bundesregierung das Ausbaupotenzial von biogenen Brenn- und Treibstoffen, Ablaugen und dem biogenen Teil von Hausmüll sowie gasförmigen biogenen Energien (Biogas, Klär- und Deponiegas) vergleichsweise gering ein. Laut Energieexperten Pauitsch liegt das daran, dass „wir bei einer nachhaltigen Bewirtschaftung unserer Wälder nur begrenzt zusätzliche Biomasse für die energetische Nutzung zu Verfügung stellen können.” Der Österreichische Biomasse-Verband, der Waldverband Österreich und proPellets Austria sehen das anders. Sie sehen ein nachhaltig verfügbares Potenzial von 125 TWh Bioenergie pro Jahr – das ist mehr als der jährliche Gasverbrauch in Österreich. Dabei sollten die über 250 Millionen Festmeter Holz genutzt werden, die aus Waldpflegemaßnahmen stammen.

Trotz ambitionierter Berechnungen steht fest: Vieles wird ohne fossiles Gas gehen – ohne Gas aber nicht. Zu sehr sind Industrie, Güterverkehr, Fernwärme sowie Kleinkraftwerksanlagen (KWK), die im Winter die volatilen Erneuerbaren ausgleichen, von dieser Energiequelle abhängig. Die EU-Kommission hat im Rahmen ihres RepowerEU Plans deshalb angekündigt, 2022 die jährliche Produktionsmenge an Biomethan von drei Milliarden Kubikmeter zu verdoppeln. Bis 2030 soll der Anteil auf 35 Milliarden Kubikmeter wachsen. Erreicht werden soll das über die Verwertung von Abfällen und Reststoffen wie Maisstroh, Mist, Gülle sowie des Bioanteils des Hausmülls. Werden eigens Energiepflanzen dafür angebaut, sehen das Expert*innen kritisch. Dann würde die Erzeugung mit der Nahrungs- und Futtermittelproduktion konkurrieren. Um das Ziel von 35 Mrd. Kubikmeter Biomethan jährlich zu erreichen, müssen 5000 neue Biogas-Biomethan-Anlagen müssen gebaut werden, fordert eine Gruppe rund um die European Biogas Association und Common Futures. Dafür seien Investitionen von etwa 80 Milliarden Euro nötig. Zudem müssen bestehende Biogasanlagen um Methanisierungsanlagen erweitert werden. Das betrifft auch rund 280 Biogasanlagen in Österreich, die aktuell Strom produzieren. Doch könnten diese 20 TWh den heimischen Bedarf stillen? „Wir kamen zu einem ernüchternden Ergebnis“, bezieht sich Günter Pauritsch auf eine Studie der AEA. „Die Nachfrage übersteigt das Angebot an Biomethan um ein Vielfaches. Im günstigsten Fall haben wir eine Lücke von über 70 TWh.“ Diese gelte es durch erneuerbaren Wasserstoff oder durch Importe zu decken.

Wasserstoff, die Kohle der Zukunft

Insbesondere in Industrie und Verkehr gilt grüner Wasserstoff als Hoffnungsträger. Da für diese Biogase die bisherigen Gaspipelines und -speicher genutzt werden können, wäre die Energiewende in der EU mit grünem Gas deutlich günstiger zu realisieren als mit einer reinen Stromlösung, argumentiert die ÖVGW, die Österreichische Vereinigung für das Gas- und Wasserfach. Sie rechnet mit einer Kostendifferenz von 220 Milliarden Euro. Allerdings sind zur Herstellung von grünem Wasserstoff enorme Mengen an Strom aus erneuerbaren Energiequellen notwendig. Nach Standorten für Großprojekte mit viel Fläche, Sonne und Wind wird weltweit gesucht: Der global erste PtX-Atlas des Fraunhofer IEE zeigt, dass sich außerhalb Europas ein Potenzial von etwa 69.100 TWh Wasserstoff und 87.000 TWh synthetische Kraft- und Brennstoffe (Power to Liquids, kurz PtL) umsetzen lässt. Zum Vergleich: Allein für die globale Luftfahrt sollen 2050 mindestens 6.700 Terawattstunden benötigt werden, für den weltweiten Schiffsverkehr 4.500 TWh.

Die derzeitige Wasserstoff-Produktion kommt an diese Größenordnung nicht heran: Die größte Anlage Österreichs, die bei der Voestalpine in Linz steht, hat mittels Elektrolyseverfahren seit November 2019 etwa 500 Tonnen Wasserstoff hergestellt. Das reicht, um 8.800 Tonnen „grünen“ Stahl zu produzieren. Um die gesamte Stahlherstellung der Voestalpine umzustellen, würde mehr als das 400-Fache benötigt werden. Neben der Infrastruktur müssen Nachhaltigkeitskriterien und Herkunftsnachweise wie bei Biogas entwickelt werden. Ein koordinierter Ansatz der EU ist gefordert, damit Mitgliedsstaaten mit Standortnachteil – wie das Binnenland Österreich – ausreichend Wasserstoff importieren können.

Ohne Sparen geht’s nicht

Egal, ob grüner Strom oder Biogas – mit dem Ausbau der Erneuerbaren allein ist die Energiewende nicht zu schaffen. Der globale Energieverbrauch muss reduziert werden. Die EU sieht vor, bis 2030 den Energiebedarf um 36 bis 39 Prozent zu reduzieren. Wie hoch das Einsparungsziel in Österreich liegt, ist offen: Das alte Energieeffizienzgesetz lief im Vorjahr aus. Ein Neues befindet sich in Vorbereitung. Das Wifo hat in einer Studie 2021 eine jährliche Reduktion von 1,6 Prozent vorgeschlagen. Derzeit ist in Österreich, aber auch weltweit das Gegenteil der Fall: Zwar haben im Jahr 2020 Lockdown-Maßnahmen und Transportbeschränkungen den Energieverbrauch weltweit um vier Prozent zurückgehen lassen. Dies war aber wohl nur eine kurze Ausnahme. Das Co-operative European System for Advanced Information (CESAR) geht 2021 wieder von einer Energiezunahme und damit einer Erhöhung des CO₂-Ausstoßes von 0,7 Prozent aus.

Modernisieren der Infrastruktur, thermisches Sanieren von Gebäuden, Umrüsten von Heizsystemen und Elektrofahrzeuge – der IPCC Bericht führt konkrete Einsparungsmaßnahmen auf. Die Technologien und die finanziellen Mittel für diese Systemveränderungen seien vorhanden. Es gehe um die Anwendung. Jetzt!

Doris Neubauer