Mit Technik aus der Klimakrise

Von den rund 400 Terawattstunden (TWh), die Österreich pro Jahr verbraucht – das entspricht etwa 2,3 Prozent des gesamten europäischen Verbrauchs –, stammt etwa ein Drittel aus inländischer Erzeugung.

Diese Menge wird zu rund 75 Prozent aus erneuerbaren Quellen abgedeckt. Der größte Teil sind biogene Energien, den zweitgrößten Anteil macht Wasserkraft aus. 2021 trugen Wind 4,7 und Photovoltaik zwei Prozent zur inländischen Erzeugung bei – Tendenz steigend.

Global sind rund 4,6 Prozent der Energienutzung durch Sonnen- und Windenergie gedeckt. "Das ist leider ein verschwindend geringer Anteil", sagt Georg Brasseur, emeritierter Universitätsprofessor der TU Graz.

Mehr als zwei Drittel der Energie, die Österreich verbraucht, wird importiert. Dabei ist der Löwenanteil mit knapp 60 Prozent Erdöl, der Rest setzt sich aus Erdgas, Kohle, elektrischer und biogener Energie zusammen.

Beim heimischen Energieverbrauch liegt der Verkehrssektor minimal voran, gefolgt von privaten Haushalten und dem produzierenden Bereich, alle mit rund je 30 Prozent. Der Rest des Verbrauchs entfällt auf die Landwirtschaft, ein kleiner Teil auf den Dienstleistungssektor.

Die größten Energieverbraucher sind aber nicht automatisch die größten CO₂-Emittenten. 44 Prozent der CO₂-Emissionen wurden 2020 in Österreich etwa von Energiewirtschaft und Industrie verursacht, 28 Prozent produzierte der Verkehr, etwa je ein Zehntel Gebäude und Landwirtschaft.

Weltweit verursachen industrielle Produktionsprozesse sogar knapp 60 Prozent der CO₂-Emissionen, der Verkehr global gesehen ein Fünftel.

Dazu müssen erneuerbare Energieträger ausgebaut werden. Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wie Kohle, Erdöl und Erdgas stehen sie in der Natur nahezu unerschöpflich zur Verfügung oder regenerieren sich laufend. Dazu zählen Sonnenenergie, Wasserkraft, Windkraft, Erd- und Umgebungswärme, Biomasse oder Meeresenergie.

Mit ihrer Hilfe können große Mengen an Strom ohne CO₂-Emissionen erzeugt werden.

Österreichs gesamten Energiebedarf vollständig aus Erneuerbaren zu decken, ist unmöglich. Aktuell deckt sich der Energiebedarf zu mehr als 60 Prozent aus importierten fossilen Energiequellen wie Öl und Gas. Lediglich 20 Prozent des Verbrauchs entfallen auf Strom, dieser wird immerhin zu drei Vierteln aus erneuerbaren Energiequellen generiert.

Strombedarf wird weiter steigen

Erschwerend kommt hinzu, dass sich der Strombedarf in Österreich weiter erhöhen wird. Gründe dafür sind die zunehmende Elektromobilität, eine steigende Gerätedichte, die wachsende Industrieproduktion, aber auch der Einbau von Wärmepumpen anstelle von Gasheizungen.

Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, bis 2030 nahezu 100 Prozent des Strombedarfs aus erneuerbaren Energiequellen zu decken. Dafür investieren Energieunternehmen 28 Milliarden Euro, um die dazu notwendigen 27 TWh an Leistung zu installieren.

Festgemacht ist dieses Ziel im "Erneuerbaren-Ausbaugesetz" (EAG). So sollen Sonnenenergie 11 TWh, Windkraft 10 TWh, Wasserkraft 5 TWh und Biomasse 1 TWh liefern.

Damit die Übung gelingt, muss zeitgleich der Netzausbau voranschreiten. Für all das braucht es die Bereitstellung von Flächen, schnelle Genehmigungsverfahren sowie einen Schulterschluss von Bund und Ländern, sagt das Bundesministerium für Klimaschutz auf Anfrage. Auch der Aufbau von Fachkräften steht groß auf der To-do-Liste.

"Das Beste aus zwei Welten"

So wichtig der Ausbau der Erneuerbaren auch ist – damit die Energie genutzt werden kann, müssen einige Hürden überwunden werden. Unter anderem auch im Mobilitätssektor.

Professor Brasseur gibt in diesem Zusammenhang zu bedenken: "Es gibt weltweit 1,3 Milliarden Pkw, Tendenz weiter steigend. Die werden nicht so schnell verschwinden und die E-Mobilität macht uns von China abhängig."

Seine Vision liegt in der Entwicklung hybrider Modelle, die "das Beste aus zwei Welten" vereinen: Autos mit elektrischem Antriebsstrang, kleinem elektrischem Energiespeicher und Verbrennungsmotor mit hohem Wirkungsgrad zur Stromerzeugung, der mit synthetischem Kraftstoff betrieben wird.

Die zentralen Fragen lauten: Wie kann erneuerbare Energie gewonnen, gespeichert und hocheffizient in Strom oder Antriebsenergie umgewandelt werden? "Während Wasserkraft oder Gas rund um die Uhr verfügbar sind, weil speicherbar, können Wind- und Sonnenkraft nur genutzt werden, wenn die Natur sie uns schenkt", bemerkt Georg Brasseur.

Große Unterschiede ergeben sich nicht nur in der Ausbeute bei Tag und Nacht, sondern auch zwischen Sommer und Winter.

Eine aktuelle Studie von Österreichs Energie zeigt, dass derzeit vorhandene Speicherkraftwerke zwar Energie für einige Wochen speichern können. Doch selbst bei nahezu doppelter Kapazität wäre ihr Beitrag zur Verlagerung des überschüssigen Stromangebots vom Sommer in den Winter noch zu gering.

Speicherung ist das Um und Auf

Wasserstoff und grüne Gase hingegen hätten das Potenzial, die notwendigen Energiemengen für die Überbrückung der Erzeugungslücke in den Wintermonaten zu speichern – doch nicht mit den Kapazitäten, in denen sie heute zur Verfügung stehen.

Eine weitere Herausforderung ist die Einspeisung der Energie ins Stromnetz. Die vielfältigen Erzeugungsanlagen müssen intelligent vernetzt werden, auch aufgrund der täglichen und jahreszeitlichen Schwankungen der Energiegewinnung.

"Gaskraftwerke werden wir weiterhin brauchen, um das Netz zu stabilisieren", erklärt Barbara Schmidt, Generalsekretärin von Österreichs Energie, der Interessenvertretung der heimischen E-Wirtschaft. Allerdings könnten solche Kraftwerke künftig auch mit Wasserstoff oder grünem Gas betrieben werden. Womit zwei wesentliche Stichworte für technologische Ansätze genannt wären.

Technisch möglich ist etwa die Umwandlung von Strom in Gas, Hitze und flüssige Kraftstoffe. Mit erneuerbarem Strom kann über Elektrolyseprozesse CO₂-frei Wasserstoff erzeugt werden. Wasserstoff wird einerseits als Antriebsalternative für schwere Fahrzeuge in Zukunft relevant, andererseits können Wasserstoff oder Methan aber auch in der Industrie für die CO₂-freie Umwandlung von Rohstoffen genutzt werden.

Relevant ist das in großen Branchen wie der Stahl- oder Zementindustrie, deren CO₂-Ausstoß enorm ist.

Die Rückumwandlung von Wasserstoff in elektrische Energie sowie seine Weiterverarbeitung in Gas und synthetischen Kraftstoff sind möglich, sie gehen aber mit Energieverlusten einher. Doch hätten solche Kraftstoffe den Vorteil, dass die Tankstelleninfrastruktur und auch Autos mit Verbrennungsmotor weiterhin betrieben werden könnten.

Der Wirkungsgrad dieser Motoren ist allerdings im Vergleich zu Elektromotoren wesentlich geringer, weshalb laut Brasseur die beschriebenen Hybridfahrzeuge zum Einsatz kommen sollten.

So komplex die Herausforderungen sind, so vielfältig werden sich die Lösungsansätze gestalten müssen. Selbst Automobilproduzenten wie VW, die kompromisslos auf Elektroantrieb setzen, erachten E-Fuels als effektive Lösung, um den Betrieb der weltweit vorhandenen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor CO₂-frei zu gestalten.

E-Fuels könnten insbesondere für den Schwerverkehr und die Luftfahrt eine probate Lösung sein, um die Emissionen massiv zu senken. Wesentlich ist dafür aus Sicht des Energie-Experten Peter Traupmann – und auch Prof. Brasseur – Technologieoffenheit. Sie sei "ein Gebot der Stunde".

Rund um die Welt wird an den unterschiedlichsten Methoden unter Hochdruck geforscht. Politisch zu früh alles auf eine Karte zu setzen und damit Industrie und Entwicklung abzuwürgen, sei kontraproduktiv.

So bricht Traupmann auch eine Lanze für die gezielte Abscheidung und Einlagerung von CO₂ bei industriellen Prozessen, ein Verfahren, das aktuell in Deutschland und Österreich noch gesetzlich ausgeschlossen ist.

"In diese Technologien zu investieren ist gescheiter, als große Verbote auszusprechen", meint er und zeigt sich überzeugt, dass die Wissenschaft Lösungen entwickeln werde. Allerdings nur, wenn in die angewandte Forschung Investitionen im großen Stil fließen.

Und was können wir selbst tun? "Energie sparen, Energie sparen, Energie sparen! Die thermische Isolation von Häusern ist ein großes Thema", sagt Georg Brasseur und empfiehlt: "Sehen Sie sich Ihren persönlichen Verbrauch beim Heizen, Duschen, Kochen im Detail an und reduzieren Sie ihn. Reparieren Sie alle Güter, bevor sie diese durch neue ersetzen, nutzen sie Wärmepumpen und: Fahren Sie Ihr Auto mindestens 20 Jahre."